選擇性必修三《生物技術(shù)與工程》第2章

細(xì)胞工程

第1節(jié)

植物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程的應(yīng)用（第二課時(shí)）脫毒草莓工廠化生產(chǎn)紅豆杉→紫杉醇目錄課堂小結(jié)探究新知04情境導(dǎo)入030201課堂練習(xí)一.植物繁殖的新途徑二.作物新品種的培育三.細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)情境導(dǎo)入鐵皮石斛的工廠化生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)苗木、名貴花卉、珍稀植物等自然繁殖速度緩慢，繁殖效率低下或優(yōu)良性狀不易保持……如何解決？思考石斛：驅(qū)解虛熱，養(yǎng)胃生津、提高免疫力、延年益壽等療效、觀賞價(jià)值。

快速繁殖微型繁殖技術(shù)的應(yīng)用蘭花無籽西瓜楊樹用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，也叫作微型繁殖技術(shù)。外植體愈傷組織人工胚狀體(或根/芽)幼苗脫分化再分化完整植株一般為無性生殖植物細(xì)胞的全能性（2)生殖方式：（3)原理：一、植物繁殖的新途徑(1)

概念：

快速繁殖1注意：扦插、壓條、嫁接等不屬于微型繁殖技術(shù)。

一些優(yōu)良的觀賞植物、經(jīng)濟(jì)林木、無性繁殖作物和瀕危植物等。試管苗大規(guī)模培養(yǎng)（4）優(yōu)點(diǎn)：（5）實(shí)例：①無性繁殖，保持優(yōu)良品種的遺傳特性②高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖③保持優(yōu)良品種的遺傳特性，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)思考：植物組織培養(yǎng)可以進(jìn)行快速繁殖的原因是什么？愈傷組織細(xì)胞分裂旺盛、快速，對(duì)愈傷組織進(jìn)行分割、移瓶、誘導(dǎo)再分化就可以形成大量的新植株。植物組織培養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，一般不受季節(jié)、氣候等限制。一、植物繁殖的新途徑

快速繁殖1

馬鈴薯、草莓和香蕉等通常是用無性繁殖的方式進(jìn)行繁殖的，它們感染的病毒很容易傳給后代。病毒在作物體內(nèi)逐年積累，就會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差。采取怎樣的措施能避免這些情況發(fā)生?

脫毒馬鈴薯田和被病毒感染的未脫毒的馬鈴薯葉片（左上）

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)植物頂端分生區(qū)附近（如莖尖）的病毒極少，甚至無病毒。你有什么啟發(fā)？【資料二】馬鈴薯草莓香蕉脫分化愈傷組織頂端分生區(qū)（如莖尖）：病毒極少，甚至無毒注：脫毒苗不等于抗毒苗。（3）優(yōu)點(diǎn)：明顯提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)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（1）脫毒原因（2）脫毒方法再分化脫毒苗一、植物繁殖的新途徑

作物脫毒2

經(jīng)水浴處理后，再組織培養(yǎng)效果更好：

因水浴處理可延緩病毒增殖和擴(kuò)散速度。脫毒苗不等于抗毒苗。

脫毒苗是選擇植物的莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)而獲得的，只是體內(nèi)不含病毒，不能抵抗病毒侵染，屬于細(xì)胞工程的范疇；抗毒苗是把某抗病基因?qū)胫参锛?xì)胞，屬于基因工程的范疇；（4）脫毒產(chǎn)品甘蔗香蕉馬鈴薯菠蘿脫毒草莓一、植物繁殖的新途徑

作物脫毒21.葡萄的扦插、桃樹的嫁接、石榴的壓條繁殖方式都屬于微型繁殖。(

)2.脫毒苗培育所選的組織培養(yǎng)材料可以來自植株的任何部位。(

)3.取莖尖分生組織進(jìn)行組織培養(yǎng)，可獲得抗毒苗。(

)4.作物脫毒與微型繁殖相比較，二者無本質(zhì)區(qū)別，只是取材部位不同。（

）5.從植物體上獲取任何細(xì)胞，經(jīng)組織培養(yǎng)得到的植株與親本性狀一定都完全一致。（

）××××√[注意]

脫毒苗≠抗毒苗體細(xì)胞VS花粉（生殖細(xì)胞）沒有經(jīng)過組織培養(yǎng)頂端分生區(qū)附近（如莖尖）當(dāng)以花粉為外植體進(jìn)行植物組織培養(yǎng)時(shí)，得到的植株與親本性狀還一致嗎？一、植物繁殖的新途徑及時(shí)鞏固實(shí)際問題：傳統(tǒng)的育種方法：原理：缺點(diǎn)：通過雜交把兩親本的優(yōu)良性狀組合在同一后代中(基因重組)雜交育種多年純化和選擇，才得到符合理想要求的新品種。如何解決育種時(shí)間過長的問題？

二、作物新品種的培育PDDBBddbbF1DdBbF2D_B_D_bbddB_ddbb高莖抗病矮莖不抗病F3連續(xù)的自交直至不發(fā)生性狀分離選出ddBB

用高桿抗病（DDTT）和矮桿不抗?。╠dtt）小麥品種培育矮桿抗病小麥（ddTT），如果要篩選出純合的矮莖抗病的優(yōu)良性狀的小麥，你可以想到幾種育種方法？雜交育種缺點(diǎn)：獲得新品種的周期長

選育出需要的矮抗純種生長F4缺點(diǎn)：不定向性誘變育種PDDTT

×

ddttF1DdTtDdTtDTDtdTdtDTDtdTdtDDTTDDttddTTddtt（種子）第一年（植物體）

減數(shù)分裂

（花粉）花藥離體培養(yǎng)

（單倍體幼苗）

秋水仙素處理

（二倍體純合植株）第二年播種單倍體育種:花藥的離體培養(yǎng)獲得單倍體植株，染色體加倍選擇優(yōu)良品種二、作物新品種的培育（2）過程:（3）原理：（其中花藥離體培養(yǎng)利用了植物細(xì)胞的全能性）染色體數(shù)目變異花藥離體培養(yǎng)誘導(dǎo)染色體加倍二倍體植株單倍體植株二倍體植株（純合子）（秋水仙素處理）（1）單倍體：由配子（如卵細(xì)胞、花粉等）直接發(fā)育而成的個(gè)體。二、作物新品種的培育

單倍體育種1明顯縮短育種年限，節(jié)約大量人力物力；可獲得純合子，后代不發(fā)生性狀分離，能穩(wěn)定遺傳。技術(shù)相對(duì)比較復(fù)雜，需要與雜交育種結(jié)合，其中的花藥培養(yǎng)需要組織培養(yǎng)技術(shù)的支持。（3）優(yōu)點(diǎn)：（4）缺點(diǎn)：是作物育種的有效途徑；為體細(xì)胞誘變育種和研究遺傳突變提供理想材料。（5）應(yīng)用：單倍體育種:因?yàn)榇蠖鄶?shù)單倍體植株的細(xì)胞中只含有一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現(xiàn)。二、作物新品種的培育愈傷組織細(xì)胞不斷分裂，細(xì)胞要進(jìn)行DNA分子復(fù)制，更易發(fā)生突變。（1）產(chǎn)生原因：在植物組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細(xì)胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，因此容易受到培養(yǎng)條件和誘變因素（如射線、化學(xué)物質(zhì)等）的影響而產(chǎn)生突變。（2）過程：外植體脫分化愈傷組織再分化突變體篩選培育新品種誘變處理誘變處理的對(duì)象？為什么？產(chǎn)生的變異一定符合需要嗎？不一定，因?yàn)橥蛔兪遣欢ㄏ虻摹６?、作物新品種的培育

突變體的利用2（5）實(shí)例：（3）原理：突變(基因突變和染色體變異）和植物細(xì)胞的全能性。已篩選出抗病、抗鹽、高產(chǎn)以及蛋白質(zhì)含量高的突變體，如抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草。（4）優(yōu)點(diǎn)：提高變異的頻率，加速育種進(jìn)程；大幅度地改良某些性狀?？够ㄈ~病毒的甘蔗抗鹽堿的煙草二、作物新品種的培育

突變體的利用2①是生物生長和生存所必需的代謝活動(dòng)；②在整個(gè)生命過程中一直進(jìn)行；③初生代謝物有糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等。①概念：植物代謝產(chǎn)生的，不是植物基本生命活動(dòng)所必需的產(chǎn)物。

一類小分子有機(jī)化合物（如酚類、萜類和含氮化合物等）②用途：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。應(yīng)用多、產(chǎn)量低、破壞植物資源三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)紅豆杉→紫杉醇紫草→紫草寧（1）初生代謝：（2）次生代謝物：

植物的代謝產(chǎn)物1初生代謝與次生代謝的區(qū)別三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

植物的代謝產(chǎn)物13.過程：外植體脫分化愈傷組織振蕩分散細(xì)胞懸液細(xì)胞懸浮培養(yǎng)提取細(xì)胞產(chǎn)物4.結(jié)果：只培養(yǎng)到愈傷組織階段該過程不能體現(xiàn)植物細(xì)胞的全能性三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)植物細(xì)胞培養(yǎng)2.技術(shù):植物細(xì)胞培養(yǎng)：在離體條件下對(duì)單個(gè)植物細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)1.概念:

利用植物細(xì)胞培養(yǎng)來獲得目標(biāo)產(chǎn)物。

細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)2外植體脫分化愈傷組織細(xì)胞產(chǎn)物培養(yǎng)、提取注意：①一般組織培養(yǎng)到愈傷組織即可。因?yàn)榇藭r(shí)細(xì)胞分裂能力旺盛，代謝快，有利于產(chǎn)物生成。②液體培養(yǎng)基（培養(yǎng)液）有利于培養(yǎng)的細(xì)胞與營養(yǎng)物質(zhì)充分接觸。

工廠化生產(chǎn)人參皂甙干粉的基本流程：人參根

愈傷組織

增長速度快且細(xì)胞內(nèi)人參皂甙干粉含量高的細(xì)胞

細(xì)胞增殖

提取人參皂甙干粉脫分化培養(yǎng)選擇破碎細(xì)胞放入發(fā)酵罐5.細(xì)胞產(chǎn)物工廠化生產(chǎn)實(shí)例三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)2四種育種方法的比較育種方法原理過程優(yōu)點(diǎn)快速繁殖

脫分化、再分化保持優(yōu)良品種的遺傳特性突變體的利用基因突變、細(xì)胞的

;

對(duì)愈傷組織進(jìn)行誘變處理后再篩選提高

，獲得優(yōu)良性狀單倍體育種細(xì)胞的

、

;

、

誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍

明顯縮短

植物體細(xì)胞雜交細(xì)胞膜的

、細(xì)胞的

;

融合、雜種細(xì)胞組織培養(yǎng)打破

，實(shí)現(xiàn)

。

細(xì)胞的全能性全能性突變率全能性染色體變異先花藥離體培養(yǎng)再秋水仙素育種年限流動(dòng)性全能性植物細(xì)胞生殖隔離遠(yuǎn)緣雜交外植體愈傷組織試管苗脫分化再分化植株作物脫毒選擇頂端分生組織快速繁殖單倍體育種選擇花藥進(jìn)行誘變突變體的利用分散后懸浮培養(yǎng)3.細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)2.植物新品質(zhì)的培育1.植物繁殖的新途徑篩選課堂小結(jié)1．花藥離體培養(yǎng)是重要的育種手段。下圖是某二倍體植物花藥育種過程的示意圖，下列敘述正確的是(

)A．為了防止微生物污染，過程①所用的花藥需在體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇溶液中浸泡30minB．過程②的培養(yǎng)基中需添加較高濃度的細(xì)胞分裂素以利于根的分化C．過程③逐步分化的植株中可篩選獲得純合的二倍體D．過程④應(yīng)將煉苗后的植株移栽到含有蔗糖和多種植物激素的基質(zhì)上C

課堂練