二

植物細(xì)胞工程的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.采用歸納與概括的方法，舉例說(shuō)明植物細(xì)胞工程的應(yīng)用。2.認(rèn)同植物細(xì)胞工程對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。一作物新品種的培育二植物繁殖的新途徑三細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)目錄一.作物新品種的培育一、植物繁殖的新途徑1.概念：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。外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽試管苗2.優(yōu)點(diǎn)：①高效、快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖。②無(wú)性繁殖，保持優(yōu)良品種的遺傳特性。③不受自然生長(zhǎng)季節(jié)的限制，培養(yǎng)周期短。3.應(yīng)用：快速繁殖經(jīng)濟(jì)林木、名貴花卉、珍稀瀕危植物等自然繁殖速度緩慢，繁殖效率低下或優(yōu)良性狀不易保持的植物?！焖俜敝骋?、植物繁殖的新途徑——快速繁殖（4）實(shí)例：甘蔗、桉樹和鐵皮石斛等試管苗的生產(chǎn)，已形成一定規(guī)模。鐵皮石斛的工廠化生產(chǎn)一、植物繁殖的新途徑——快速繁殖注意說(shuō)明：①快速繁殖實(shí)際上是一種無(wú)性繁殖。其細(xì)胞分裂方式是有絲分裂，親、子代細(xì)胞DNA相同，所以可以保持親代優(yōu)良的遺傳特性。②快速繁殖的培養(yǎng)基中需加入細(xì)胞生命活動(dòng)所需的水、礦質(zhì)元素、小分子有機(jī)物以及植物激素等，培養(yǎng)基必須進(jìn)行滅菌處理，操作過(guò)程必須在無(wú)菌條件下進(jìn)行。一、植物繁殖的新途徑——作物脫毒1.選用材料：植物頂端分生區(qū)附近(如莖

尖

、芽頭）2.選材原因：該部位的病毒極少，甚至無(wú)病毒3.方法：切取莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)獲得脫毒苗。莖尖脫分化愈傷組織再分化芽、根試管苗脫毒苗移栽脫毒苗≠抗毒苗，前者指的是本身病毒少，甚至無(wú)病毒，受病毒感染的機(jī)會(huì)少，而后者指的是能抵抗病毒的感染。4.培育脫毒苗的原因：無(wú)性繁殖的方式進(jìn)行繁殖的作物，感染的病毒很容易傳給后代，并在作物體內(nèi)逐年積累，會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。一、植物繁殖的新途徑——作物脫毒5.優(yōu)點(diǎn)：明顯提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)與微型繁殖相比較，二者無(wú)本質(zhì)區(qū)別，只是取材部位不同。6.實(shí)例：馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等。二.植物繁殖的新途徑1102作物新品種的培育（1）單倍體：

枝葉莖桿弱小，果實(shí)多而小，一般高度不育。特點(diǎn)：由配子（如卵細(xì)胞、花粉等）直接發(fā)育而成的個(gè)體。1、單倍體育種（2）單倍體育種原理：染色體（數(shù)目）變異。染色體(數(shù)目)變異

明顯縮短育種年限

秋水仙素

(6)實(shí)例

我國(guó)科學(xué)家把單倍體育種與常規(guī)育種結(jié)合起來(lái)，育成水稻、玉米、油菜、甘藍(lán)和甜椒等作物的新品種。1302（1）原理在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，由于培養(yǎng)細(xì)胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，因此它們?nèi)菀资艿脚囵B(yǎng)條件和誘變因素(如射線、化學(xué)物質(zhì)等)的影響而產(chǎn)生突變外植體愈傷組織試管苗脫分化再分化植株誘變篩選有用的突變體2、突變體的利用抗病、抗鹽、含高蛋白、高產(chǎn)突變體變異是不定向（2）優(yōu)點(diǎn)：提高變異的頻率，加速育種進(jìn)程。難以控制突變方向，需要大量處理實(shí)驗(yàn)材料。（3）缺點(diǎn)：白三葉草（4）實(shí)例：抗除草劑的白三葉草抗花葉病毒的甘蔗抗鹽堿的野生煙草3.多倍體育種（1）原理：（2）過(guò)程：萌發(fā)的種子或幼苗多倍體植株秋水仙素染色體數(shù)目變異概念原理

利用物理因素（如X射線、γ射線、紫外線、激光等）或化學(xué)因素（如亞硝酸、硫酸二乙酯等）來(lái)處理生物，使生物發(fā)生基因突變，從而獲得優(yōu)良品種的方法?；蛲蛔?.誘變育種過(guò)程X射線、紫外線等亞硝酸、硫酸二乙酯等物理因素化學(xué)因素

處理萌發(fā)的種子或幼苗

選擇理想類型概念原理

將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過(guò)交配集中在一起，再經(jīng)過(guò)選擇和培育，獲得新品種的方法?；蛑亟M5.雜交育種雜交自交選優(yōu)自交長(zhǎng)折長(zhǎng)折短折過(guò)程長(zhǎng)毛立耳BBEE短毛折耳bbee×長(zhǎng)毛立耳BbEe長(zhǎng)立短立短折長(zhǎng)折BBeeBbeePF1F2F3BBee優(yōu)點(diǎn)集優(yōu)雜交育種誘變育種多倍體育種單倍體育種原理基因重組基因突變?nèi)旧w變異（成倍增加）染色體變異（成倍減少再成倍增加）處理方法雜交→自交→選優(yōu)→繼續(xù)自交射線、化學(xué)藥品等處理誘發(fā)基因突變秋水仙素或低溫處理誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍花藥離體培養(yǎng)，再人工誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)便“集優(yōu)”；缺點(diǎn)：育種周期長(zhǎng)過(guò)程繁瑣優(yōu)點(diǎn)：加速育種的進(jìn)程，大幅改良某些性狀；缺點(diǎn)：有利變異少,需要處理大量材料優(yōu)點(diǎn)：器官大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高；缺點(diǎn)：只適用于植物，發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低優(yōu)點(diǎn)：明顯縮短育種年限。缺點(diǎn)：技術(shù)手段復(fù)雜，成活率較低舉例雜交水稻（動(dòng)植物）高產(chǎn)量青霉素菌株的育成（植物、微生物）三倍體西瓜八倍體小黑麥（植物）普通小麥單倍體育種（植物）四種育種方法的對(duì)比三.細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)三細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1.次生代謝產(chǎn)物(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(lái)源。相關(guān)信息=====出生代謝：生物生長(zhǎng)生存所必需的代謝活動(dòng)，一直進(jìn)行著。如糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等。次生代謝：在特定的組織或器官中，并在一定的環(huán)境和時(shí)間條件下才進(jìn)行。紅豆杉→紫杉醇紫草→紫草寧應(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)(3)過(guò)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(guò)程不能體現(xiàn)植物細(xì)胞的全能性（5）優(yōu)點(diǎn)：不占用耕地，幾乎不受季節(jié)、天氣等的限制，因此對(duì)于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)具有重要意義三細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)（6）實(shí)例：紫草寧、紫杉醇、人參皂苷的植物細(xì)胞工程產(chǎn)品。

紫杉醇——具有高抗癌活性，已被用于乳腺癌等癌癥的治療

紫草寧——具有抗菌、消炎和抗腫瘤等活性人參→人參皂苷紫草→紫草寧紅豆杉→紫杉醇三細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)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(zhǎng)速度快而且細(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)選擇放入發(fā)酵罐破碎細(xì)胞三細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)分析生產(chǎn)實(shí)踐中遇到的問題：

人參為我國(guó)名貴藥材，現(xiàn)今因野生資源短缺，多用人工栽培，但人工栽培生長(zhǎng)緩慢，6年才能生成10克左右（干重）人參根。

解決辦法：利用植物組培工廠化生成細(xì)胞產(chǎn)物細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

利用植物細(xì)胞培養(yǎng)來(lái)獲得目標(biāo)產(chǎn)物，這個(gè)過(guò)程就是細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。到社會(huì)中去市場(chǎng)上有一種叫作“手指植物“的工藝品受到很多人的歡迎這些“手指植物”通常培育在裝有彩色固體培養(yǎng)基的小玻璃瓶中，只要保證充足的光照和適宜的溫度，不需要額外補(bǔ)充水分或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，它們就能在玻璃瓶中生長(zhǎng)三四個(gè)月之久學(xué)習(xí)了本節(jié)課之后，你也可以嘗試制作“手指植物”。如果有商店正在出售這種植物，你還可以做個(gè)市場(chǎng)調(diào)查，了解它們的銷售情況和經(jīng)濟(jì)效益，分析它們?yōu)槭裁词軞g迎，并寫出調(diào)查報(bào)告。手指植物的制作方法用到了植物組織培養(yǎng)技術(shù)。在制作過(guò)程中，一定要注意做好滅菌和消毒工作，為了防止污染，可在培養(yǎng)基中加入一定量的抑菌劑。另外，還可以根據(jù)個(gè)人喜好，在培養(yǎng)基中加人適量的色素或者熒光劑，使“手指植物”更具有觀賞價(jià)值。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．煙薯25是一種甜度大、抗病力強(qiáng)、產(chǎn)量高的紅薯。它是通過(guò)無(wú)性繁殖得到的作物，多代繁殖后病毒會(huì)在體內(nèi)積累，導(dǎo)致含糖量不足，產(chǎn)量下降。大面積栽培時(shí)，一般都用脫毒苗。下列有關(guān)脫毒苗培育過(guò)程的敘述，錯(cuò)誤的是

A．脫毒苗培育過(guò)程的原理是高度分化的植物細(xì)胞具有全能性B．脫毒苗培育經(jīng)過(guò)脫分化和再分化兩個(gè)階段，其中生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素是關(guān)鍵性激素C．脫分化和再分化的培養(yǎng)基成分是相同的D．培育脫毒苗時(shí)應(yīng)該將莖尖進(jìn)行消毒處理，接種過(guò)程應(yīng)進(jìn)行無(wú)菌操作C課堂檢測(cè)2．紫草寧是紫草細(xì)胞的代謝產(chǎn)物，可作為消炎藥物的原料。研究人員欲用植物組織培養(yǎng)技術(shù)通過(guò)培養(yǎng)紫草細(xì)胞生產(chǎn)紫草寧，下列相關(guān)操作不合理的是

A．對(duì)作為外植體的紫草葉片進(jìn)行消毒處理既可保證細(xì)胞活性也可減少污染B．培養(yǎng)基中要加入植物激素保證已分化的植物細(xì)胞脫分化形成愈傷組織C．調(diào)整植物激素的種類和比例以保證愈傷組織再分化并得到完整的植株D．在培養(yǎng)細(xì)胞的過(guò)程中要不斷通入無(wú)菌空氣以保證氧氣的充足供應(yīng)C3.如圖是利用某種植物(基因型為AaBb)產(chǎn)生的花粉進(jìn)行單倍體育種的示意圖。據(jù)圖判斷，下列敘述錯(cuò)誤的是A.過(guò)程②通常使用的試劑是秋水仙素，作用時(shí)期為細(xì)胞有絲分裂前期B.通過(guò)過(guò)程①②得到的植株既有純合子又有雜合子C.過(guò)程①屬于植物的組織培養(yǎng)，在此過(guò)程中必須使用一定量的植物激素或植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑D.與雜交育種相比，該育種方法的優(yōu)點(diǎn)是能明顯縮短育種的年限B4.如圖是通過(guò)植物細(xì)胞工程技術(shù)獲得紫杉醇的途徑，下列敘述正確的是A.該途徑依據(jù)的原理是植物細(xì)胞具有全能性B.過(guò)程①需控制好培養(yǎng)基中植物激素的比例C.經(jīng)過(guò)程①細(xì)胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化D.過(guò)程③需使用固體培養(yǎng)基，有利于細(xì)胞增殖B5．下列關(guān)于花藥培養(yǎng)過(guò)程的說(shuō)法，正確的是A．花藥培養(yǎng)過(guò)程中，誘導(dǎo)形成愈傷組織時(shí)不需要光照，幼小植株的形成需要光照B．接種后的花藥需