2.1.2 植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用1 1、植物繁殖的新途径、植物繁殖的新途径 1 1）微型繁殖）微型繁殖 2 2）作物脱毒）作物脱毒 3 3）神奇的人工种子）神奇的人工种子 2 2、作物新品种的培育、作物新品种的培育1 1）单倍体育种）单倍体育种 2 2）突变体的利用）突变体的利用3 3、细胞产物的工厂化生产、细胞产物的工厂化生产1、植物繁殖的新途径属于无性繁殖实际问题：经济苗木、名贵花卉、珍稀植物等自然繁 殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持（1）微型繁殖1、植物繁殖的新途径植物组织 培养车间（1）微型繁殖1、植物繁殖的新途径产业化育苗概念：应用组织培养技术，快速繁殖植物（也叫 快速繁殖技术） （1）微型繁殖1、植物繁殖的新途径 繁殖速度快，繁殖率高，可大批量生产； “高保真”（因为是无性繁殖，没有基因重组）； 不受自然生长季节的限制（因为在具有一 定人工设施的室内生产）。 取材少，培养周期短，便于自动化管理。优点：生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、价格高等 特点，近年在各地发展很快。但是生姜在生产上长期采用无性繁殖 ，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢， 一般减产30%50%。（2）作物脱毒 病毒在作物体内逐年积累，会导致作物产 量降低，品质变差 分生区附近（茎尖、根尖）的病毒极少， 甚至没有 采用茎尖进行组织培养1、植物繁殖的新途径作物脱毒的原因:作物脱毒材料:作物脱毒方法:作物脱毒结果:（2）作物脱毒1、植物繁殖的新途径分生区的细胞进行组织培养脱毒苗（3）人工种子1、植物繁殖的新途径常规种子植物生产的不足p 不少植物需要生长数年才能结出种子p 优良杂种的后代因发生性状分离而丧失其优良特性p 种子的生产受季节、气候和地域的限制p制种需要占用大量土地种 子 的 结 构自然种子胚种皮胚乳胚芽胚根胚乳种皮外植体愈伤组织长芽生根幼苗/胚状体去分化再分化激活潜在的全能性是指通过植物组织培养的方法获得的具 有正常发育能力的材料，外面包被着特定 的物质，在适宜的条件下可以发芽成苗的 植物幼体。理解:人工种子的概念中包含的“具有正常 发育能力的材料”通常是指胚状体（不定芽 、顶芽和腋芽），（3）人工种子1、植物繁殖的新途径a.人工种子的概念：（3）人工种子c.结构： 人工薄膜+胚状体（不定芽、顶芽、腋芽 ） d.优点： 不受气候、季节、地域的限制 保留优良性状 时间短，占地少1、植物繁殖的新途径（1）由已脱分化的外植体直接产生； （2）由愈伤组织产生；b.产生途径：下图为一人工种子。下列与人工种子培育过程的有 关叙述中不正确的是 （ ） A人工种子一般是用离体的植物细胞通过组织培 养技术获得 B胚状体是由愈伤组织分化而成，离体细胞只有 形成愈伤组织才能表现出全能性 C同一批次人工种子可以保证具有相同的基因型 D胚状体是由未分化的，具有分裂能力细胞构成人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长 成小植株的关键部分，请探讨人工种皮中应该具 有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发 育，我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？问题问题针对植物种类和土壤等条件，在人工种 子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无 机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益 菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可 以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂 。 1.传统方法杂交育种依据的原理是: 基因的自由组合定律，优良的基因自由组合。2、作物新品种的培育 回忆复习:杂交育种的结果是: 通过基因重组，把两亲 本的优良性状组合在同一后代中杂交育种缺点: 要不断进行(多年)纯化和选 择，才得到一种符合理想要求的新品种 2、作物新品种的培育回忆复习:单倍体育种的实验流程单倍体育种的实验流程花 药花粉细 胞培养愈伤 组织分化出 小植物单倍体 植株正常 植株接种脱分化再分化移栽染色体加倍2、作物新品种的培育（1）单倍体育种优点优点：大大缩短了育种年限,后代稳定遗传.单倍体 育种只需两年即可得到纯合新品种 单倍体单倍体的例子的例子: : 蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵发育来的单倍体 . 多数植物都可通过花药或花粉来获得单倍体 2、作物新品种的培育（1）单倍体育种产生产生: :植物组织培养过程中，由于培养细胞 一直处于不断的分生状态，易受到培养条件和 外界压力的影响而产生突变。利用利用: :筛选对人们有利突变体,进而培育新 品种成就：成就：20世纪70年代以来，各国的科学家用 这种方法已经筛选到抗病、抗盐、含高蛋白， 以及高产的突变体，有的已用于生产。（2）突变体的利用2、作物新品种的培育红豆杉与紫杉醇人参皂甙的生产3、细胞产物的工厂化生产高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福人类，但却为濒危的红豆杉带来一场灭顶之灾。以“我们能否利用植物组织培养技术大量生产紫杉醇，从而拯救红豆杉”为题，与同学展开讨论，说出植物组织培养技术在节约资源、保护环境方面的重要意义。 提示：可以利用植物组织培养技术来大量生产紫杉醇。现在国内外的科学家们正在研究利用植物细胞培养技术来大量培育红豆杉细胞，希望利用这种方法来大量生产紫杉醇。国内外在分化细胞株系和培养条件方面做了不少工作，摸索了外植体、光照、培养基组成等因素对细胞培养及紫杉醇生成的影响。现在工艺条件已基本摸清，正研究反应的放大技术等，有望实现通过细胞培养进行工业化生产紫杉醇的目标。植物繁殖的新植物繁殖的新 途径途径作物新品种的作物新品种的 培育培育微型繁殖微型繁殖作物脱毒作物脱毒人工种子人工种子植物植物 细胞细胞 工程工程 的实的实 际应际应 用用单倍体育种单倍体育种突变体的利用突变体的利用细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产1马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代 多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得 到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办 法是 （ ） A选择优良品种进行杂交 B进行远缘植物体细 胞杂交 C利有芽尖进行组织培养 D人工诱导基因突变c2.人参皂苷干粉可以通过下列何种技术获得 （ ） A杂交育种 B植物细胞培养 C多倍体育种 D单倍体育种B3将花粉细胞单倍体技术培养成幼苗时，下列条件 不需要的是 （ ） A具有完整细胞核的细胞 B一定营养化物质和 植物激素 C离体培养 D导入目的基因D4.下列属于植物的微型繁殖技术的是 （ ） A兰花芽尖组织培养成兰花幼苗 B水稻种子萌发并长成新个体 C扦插的葡萄枝长成新个体 D柳条芽发育成枝条A5.紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。用组紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。用组织培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素。下图记织培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素。下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。 （1 1）在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的）在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“ “种子种子” ”。这些。这些“ “种子种子” ”是应用组织培养技术，将紫草叶肉细胞是应用组织培养技术，将紫草叶肉细胞经过经过 而获得的。这项技术而获得的。这项技术的理论基础是的理论基础是 。（2 2）从图中可以看出：反应器中紫草细胞的生长）从图中可以看出：反应器中紫草细胞的生长呈现呈现 规律；影响紫草素产量的因素规律；影响紫草素产量的因素是是 和和 。（3 3）在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目）在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是的是 和和 。脱分化（或脱分化形成愈伤组织）脱分化（或脱分化形成愈伤组织） 细胞的全能性细胞的全能性 S S型增长型增长 细胞数量细胞数量 细胞所处的生长期细胞所处的生长期 保证氧气供应充足保证氧气供应充足 使细胞与培养液充分接触使细胞与培养液充分接触