第2章

第1節(jié)

二

植物細胞工程的應(yīng)用情境導入紅豆杉圖片來自網(wǎng)絡(luò)情境導入被剝皮的紅豆杉圖片來自網(wǎng)絡(luò)1植物繁殖的新途徑3細胞產(chǎn)物的共產(chǎn)化生產(chǎn)第二章

第一節(jié)（二）植物細胞工程的應(yīng)用2作物新品種的培育資料一：

在自然條件下紅豆杉生長速度緩慢，再生能力差，一般一棵成樹需要100—250年，且生長條件近乎苛刻，所以很長時間以來，世界范圍內(nèi)還沒有形成大規(guī)模的紅豆杉原料林基地。生長緩慢、發(fā)育困難而極為稀少，因此，紅豆杉也是世界上公認的瀕臨滅絕的天然珍稀植物，被稱為“植物界大熊貓”。（選自《紅豆杉細胞組織培養(yǎng)等技術(shù)的綜述》）

思考：能否利用植物細胞工程技術(shù)實現(xiàn)快速大量

繁殖紅豆杉的樹種呢？任務(wù)一：植物繁殖的新途徑用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù),也叫微型繁殖。核心問題一：如何快速繁殖優(yōu)良品種的紅豆杉？外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽試管苗移栽成活完整植株思考：植物組織培養(yǎng)技術(shù)為何能夠?qū)崿F(xiàn)紅豆杉的大量快

速繁殖？這與植物組織培養(yǎng)過程中的哪一階段最相關(guān)？植物組織培養(yǎng)到愈傷組織階段，細胞不斷進行有絲分裂，獲得大量的組織細胞，然后經(jīng)不斷分割移瓶，誘導再分化形成新植株?！焖俜敝迟Y料二：

不同種的紅豆杉或不同的器官、組織、生長部位等外植體的誘導能力不盡相同，所需的培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件有很大的差異?，F(xiàn)在，人們已從各種不同的紅豆杉的不同外植體誘導出愈傷組織，其中以幼莖莖尖為最好的來源。（選自《紅豆杉細胞組織培養(yǎng)等技術(shù)的綜述》）

思考：為什么紅豆杉的外植體選擇幼莖莖尖最好？思考：①為什么要對作物脫毒？②為什么選擇分生區(qū)附近，如莖尖？③與微型繁殖相比較，二者有何不同?它的優(yōu)點是什么？任務(wù)一：植物繁殖的新途徑該部位的病毒極少，甚至無病毒。切取莖尖進行組織培養(yǎng)，再生的植株可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗。感染的病毒很容易傳給后代無性繁殖病毒在作物體內(nèi)積累作物產(chǎn)量降低品質(zhì)變差二者無本質(zhì)區(qū)別，只是取材部位不同明顯提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)—作物脫毒思考：核心問題二：如何培育高產(chǎn)紫杉醇和生長快速

的紅豆杉新品種呢？南方紅豆杉曼地亞紅豆杉生長緩慢，紫杉醇含量高生長快速，紫杉醇含量低×雜交種生長快速，紫杉醇含量高思考：假如南方紅豆杉的基因型為AABB，曼地亞紅

豆杉的基因型為aabb,如何用雜交育種的方法

得到既生長快速又高產(chǎn)紫杉醇的能穩(wěn)定遺傳

的品種（AAbb）？請簡要寫出育種流程。任務(wù)二：作物新品種的培育×南方紅豆杉曼地亞紅豆杉AABBaabbP:×雜交種AaBbF1：×F2:A_B_A_bbaa_B_aabbA_bbF3：生長選育出生長快、高產(chǎn)的品種第1年第2年第3年第4年任務(wù)二：作物新品種的培育思考：紅豆杉是二倍體植物，如何通過單倍體育種

實現(xiàn)快速繁殖？請簡要寫出育種流程。秋水仙素處理，染色體數(shù)加倍花藥離體培養(yǎng)單倍體植株正常純合體植株脫分化愈傷組織再分化花藥離體培養(yǎng)秋水仙素處理—單倍體育種提示：單倍體育種需要選取紅豆杉的什么部位？運用什么技術(shù)可以將其培養(yǎng)成完整的個體？紅豆杉的單倍體是否可育？需要怎樣進一步處理？優(yōu)缺點是什么？任務(wù)二：作物新品種的培育第1年第2年南方紅豆杉曼地亞紅豆杉AABBaabbP:×雜交種AaBbF1：配子:ABAbaBabAb單倍體幼苗：秋

水

仙

素

處

理選育出生長快、高產(chǎn)的品種花

藥

離

體

培

養(yǎng)ABaBabAABBAAbbaaBBaabb純合體：—單倍體育種思考：如何利用南方紅豆杉和曼地亞紅豆杉通過單倍體育種得到生長快速又高產(chǎn)紫杉醇的紅豆杉品種呢？任務(wù)二：作物新品種的培育—突變體的利用誘變因素種子、幼苗、接穗或新芽等產(chǎn)生突變新性狀接種外植體誘導愈傷組織誘導生芽誘導生根移栽成活思考：植物組織培養(yǎng)過程中是否存在適合作為誘變

育種處理對象的材料？篩選

突變體課外拓展--認識紫杉醇思考：紫杉醇的抗癌機理是什么？

次生代謝物：植物代謝會產(chǎn)生一些一般認為不是植物基

本的生命活動所必需的產(chǎn)物。作用：在植物抗病、抗蟲等方面發(fā)揮作用，也是很多

藥物、香料和色素等的重要來源。資料三：

天然紅豆杉樹皮中紫杉醇含量極低，3-6棵100年左右的紅豆杉樹皮才能提取出用于治療一個癌癥病人所需求的紫杉醇，可見單純靠天然生長的樹中提取的紫杉醇遠遠不能滿足需求。解決藥源問題的方法有兩大方面，即人工合成和生物技術(shù)方法。但是由于紫杉醇化學結(jié)構(gòu)復雜，因此紫杉的化學合成在經(jīng)濟上不可行；從生物技術(shù)角度，目前細胞培養(yǎng)是商業(yè)化生產(chǎn)的首選方法。（選自《紅豆杉細胞組織培養(yǎng)等技術(shù)的綜述》）這里說的細胞培養(yǎng)其實就是細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)，是指在離體條件下，對單個離體細胞或細胞團進行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)。任務(wù)三：細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)核心問題三：如何利用植物細胞工程技術(shù)實現(xiàn)

紫杉醇的工廠化生產(chǎn)呢？外植體脫分化愈傷組織細胞產(chǎn)物培養(yǎng)、提取分散開細胞懸液思維拓展：下圖為三種紅豆杉細胞培養(yǎng)過程中細胞數(shù)量與紫杉醇產(chǎn)量的數(shù)據(jù)圖。據(jù)圖分析下面問題：1.在紅豆杉細胞培養(yǎng)過程中細胞干重和紫杉醇含量如何變化？后期紫杉醇含量下降的可能原因有哪些？2.用植物細胞培養(yǎng)的方式生產(chǎn)紫杉醇的優(yōu)點是什么？在

培養(yǎng)過程中應(yīng)該注意什么問題？3.三種紅豆杉中哪個紫杉醇產(chǎn)量更高？課

堂

小

結(jié)進行誘變單倍體育種突變體的利用分散后懸浮培養(yǎng)3.細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)2.植物新品種的培育外植體愈傷組織試管苗脫分化

再分化植株作物脫毒選擇分生組織快速繁殖選擇花藥1.植物繁殖的新途徑篩選科學·技術(shù)·社會(課外調(diào)查和探究)

用植物細胞工程技術(shù)提高紅豆杉中紫杉醇的產(chǎn)量有多種方案，比如快速繁殖紅豆杉從中化學提?。慌嘤弋a(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)紅豆杉新品種；利用細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)紫杉醇等。請大家查閱資料，調(diào)查目前市場上紫杉醇的生產(chǎn)方式和工藝以及它的經(jīng)濟成本，并了解中國紅豆杉的生長現(xiàn)狀，如果你是該公司項目的負責人，你會如何決策？請說明理由并撰寫調(diào)查報告。到社會中去

市場上有一種叫作“手指植物”的工藝品受到很多人的歡迎。這