1、21.2植物細胞工程的實際應(yīng)用,學習導航 1.舉例說出植物組織培養(yǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用。 重、難點 2.舉例說出植物組織培養(yǎng)技術(shù)在細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用。 重點,一、植物繁殖的新途徑 1.微型繁殖 (1)概念：用于快速繁殖優(yōu)良品種的_技術(shù)。 (2)屬于無性繁殖，能夠保持優(yōu)良品種的遺傳性狀。,植物組織培養(yǎng),2.作物脫毒 (1)選材部位：植物_附近的部位，因為此處細胞內(nèi)病毒極少。 (2)優(yōu)點：提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。 3.人工種子 (1)概念：以植物組織培養(yǎng)得到的_、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過_包裝得到的種子。,分生區(qū),胚狀體,人工薄膜,(2)優(yōu)點： 制作周期_。 后代不會發(fā)生性狀分離，

2、能保持親本_。 生產(chǎn)不受_的限制，節(jié)約土地。,短,優(yōu)良性狀,季節(jié)、氣候、地域,想一想 1植物繁殖過程中，運用植物組織培養(yǎng)技術(shù)的最大優(yōu)點是什么？ 【提示】能保持親代的優(yōu)良遺傳性狀。,二、作物新品種的培育 1.單倍體育種 (1)育種過程：通過_獲得單倍體植株，使用秋水仙素誘導染色體加倍后當年便可得到穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種。 (2)優(yōu)點： 后代是純合子，能穩(wěn)定遺傳，不會發(fā)生性狀分離。,花藥培養(yǎng),極大地縮短了_。 2.突變體的利用 (1)產(chǎn)生原因：由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷的_,因此容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力(如射線、化學物質(zhì)等)的影響而產(chǎn)生突變。 (2)利用：從產(chǎn)生的突變體中可以篩選出對人們有用的突變體，

3、進而培育成新品種。,育種年限,分生狀態(tài),想一想 2單倍體育種過程中，秋水仙素的作用機理是什么？ 【提示】在細胞分裂過程中，抑制紡錘體的形成，使細胞不能正常分裂，從而使染色體加倍。,三、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn) 1.細胞產(chǎn)物種類:蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。 2.技術(shù)：植物_技術(shù)。 3.實例：生產(chǎn)人參皂甙干粉，三七、紫草和銀杏的細胞產(chǎn)物也都已經(jīng)實現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)。,組織培養(yǎng),要點一植物繁殖的新途徑 1.微型繁殖 (1)本質(zhì)：微型繁殖實際上是一種無性繁殖，能保持親本的一切優(yōu)良性狀，這項技術(shù)只運用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)，因此該過程只涉及有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂。,(2)優(yōu)點：使用材料少，培養(yǎng)周期

4、短，繁殖率高，便于自動化管理，有利于進行工廠化培養(yǎng)。 2.人工種子 (1)組成：以胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)人工薄膜包裝得到。其中材料的獲得采用的技術(shù)常常是微型繁殖。,(2)優(yōu)點： 可使自然條件下不結(jié)實或種子昂貴的植物得以繁殖。 可固定雜種優(yōu)勢，即對于具有雜種優(yōu)勢的個體進行植物組織培養(yǎng)獲得人工種子，可防止后代出現(xiàn)性狀分離。,可人為控制植物的生長發(fā)育與抗逆性。在人工胚乳中可加入除草劑、弱病毒、殺菌劑、農(nóng)藥、抑制休眠的物質(zhì)及對植物生長有益的細菌等，使其具備抗逆性和耐貯性等優(yōu)良特性，也可添加激素類等物質(zhì)調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育。,3.作物脫毒 (1)病毒的特點：病毒是寄生性生物，在用種子繁殖或

5、用植物根、莖無性繁殖過程中，種子、根、莖的細胞中可能攜帶著病毒并傳給下一代，使其繁殖的子代感染病毒。 (2)材料的選取：據(jù)檢測，植物的分生組織細胞中一般是不含病毒的。如果未被病毒感染的植株的分生組織用植物組織培養(yǎng)的方法培育成幼苗，用于生產(chǎn)，可以避免病毒對作物的影響，大大提高作物的產(chǎn)量。,(2012北京四中高二質(zhì)檢)請根據(jù)以下材料回答： 人工種子是人們模仿天然種子的結(jié)構(gòu)制造出來的生命有機體，它能像天然種子一樣萌發(fā)生長。人工種子的核心部分是被外層物包埋的具有類似種子胚功能的胚狀體。胚狀體不同于一般種子的胚，是由非合子細胞分化形成的類似于胚的結(jié)構(gòu)物，所以又稱“體細胞胚”或“花粉胚”。,胚狀體在一定的

6、條件下，可以生長發(fā)育形成植株。胚狀體可從懸浮培養(yǎng)的單細胞中得到,也可以通過試管培養(yǎng)的莖尖、芽尖、子房、花粉等獲得。將胚狀體包埋在能提供營養(yǎng)的膠質(zhì)中，便成了所謂的“人工種子”。培育過程如圖所示：,(1)人工種子的制備是依據(jù)什么原理進行的？_。 (2)包埋胚狀體的膠質(zhì)可看做是種子的哪部分結(jié)構(gòu)？ _。在植物的個體發(fā)育中這種結(jié)構(gòu)來自_。,(3)某二倍體植物基因型為DdTt，利用這種生物技術(shù)采用花藥離體培養(yǎng)的方法，可培育成“花粉胚”，也可制成人工種子。這種種子萌發(fā)形成的個體稱為_，基因型為_，從生殖類型看屬于_生殖。,(4)如果獲取的外植體為植物的莖尖，通過的處理可使細胞彼此分離，可加入() A15%的

7、鹽酸 B淀粉酶 C果膠酶 D胰蛋白酶 (5)表示脫分化的過程，其實質(zhì)是_。,表示再分化的過程，其實質(zhì)是_。,【解析】人工種子培育的原理是細胞的全能性，即生物的體細胞具有發(fā)育為完整個體的潛能。據(jù)此原理,采用植物組織培養(yǎng)技術(shù),可將單個細胞培育成具有根、芽的胚狀體，再將其用人工制造的胚乳包裹，就成為人工種子。在植物的個體發(fā)育中，胚乳是由受精極核發(fā)育成的。通過花藥離體培養(yǎng)，形成的植株是單倍體?；蛐蜑镈dTt的植物能產(chǎn)生DT、Dt、dT和dt四種花粉。,花粉是雄蕊的花藥產(chǎn)生的，由花粉培育成單倍體的過程，可以看成是有性生殖。植物細胞之間的胞間層主要由果膠質(zhì)構(gòu)成，用果膠酶就可以將細胞分離。脫分化的實質(zhì)是使

8、不分裂的細胞恢復分裂能力，再分化的實質(zhì)是使分裂的細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上再次發(fā)生變化,這種變化是基因選擇性表達的結(jié)果。,【答案】(1)細胞的全能性(2)胚乳受精極核(3)單倍體DT、Dt、dT、dt有性(4)C(5)使細胞恢復分裂能力基因的選擇性表達，導致了細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的改變,【探規(guī)尋律】(1)單倍體育種的過程需要進行花藥離體培養(yǎng)，得到染色體減半的單倍體，所以屬于有性生殖。 (2)胚狀體可以由三種途徑產(chǎn)生：a.由已脫分化的外植體直接產(chǎn)生；b.由愈傷組織產(chǎn)生；c.由懸浮細胞培養(yǎng)產(chǎn)生。,變式訓練 下圖是人工種子的結(jié)構(gòu)簡圖，對其敘述不正確的是(),A人工種子的胚乳中含有胚狀體發(fā)育所需要的營養(yǎng)

9、物質(zhì)，還可以添加農(nóng)藥和植物激素 B人工種子可以工廠化生產(chǎn)，播種人工種子可節(jié)省大量的糧食 C人工種子克服了有些作物品種繁殖能力差、結(jié)子困難或發(fā)芽率低等問題 D人工種子的胚狀體還未分化出胚芽、胚軸和胚根等結(jié)構(gòu),解析：選D。人工種子是經(jīng)植物組織培養(yǎng)獲得具有生根發(fā)芽能力的胚狀體后，包裹上人工種皮而形成的。在人工種子的胚乳中除了添加種子萌發(fā)所需的營養(yǎng)物質(zhì)外，還可以添加農(nóng)藥、植物激素、固氮菌等。,要點二作物新品種的培育 1.單倍體育種 (1)過程：花藥離體培養(yǎng)(對花粉進行組織培養(yǎng))秋水仙素處理(幼苗期)獲得性狀穩(wěn)定遺傳的植株。要強調(diào)的是：單倍體育種的目的不是獲得單倍體本身，因為單倍體是高度不育的，生產(chǎn)上沒

10、有實際價值，需誘導單倍體的染色體加倍。,(2)優(yōu)點 單倍體經(jīng)過染色體加倍，獲得的后代為純合子，可明顯縮短育種年限(一般為2年)。 用單倍體作為轉(zhuǎn)基因的受體，獲得的轉(zhuǎn)基因材料經(jīng)染色體加倍后基因即可純合，避免了體細胞作為受體導致后代發(fā)生性狀分離需要多代選擇的麻煩。,(3)缺點：技術(shù)相當復雜，需要與雜交育種結(jié)合，其中的花藥離體培養(yǎng)過程需要組織培養(yǎng)技術(shù)的支持，多限于植物。 2.體細胞誘變育種 (1)過程,(2)原理：基因突變和植物細胞的全能性。 (3)優(yōu)點：提高愈傷組織的突變率，可以獲得高抗、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆的新品種，加快了育種進程。 (4)缺點： 突變不定向，需要處理大量突變材料。 突變少利多害，符

11、合人們需要、有利的品種比較少。,特別提醒單倍體育種和多倍體育種均需要用秋水仙素誘導染色體數(shù)目加倍。單倍體育種需要植物組織培養(yǎng)先形成單倍體幼苗，但多倍體育種一般不使用植物組織培養(yǎng)技術(shù)。,下圖為幾種育種方法示意圖,據(jù)圖回答：,(1)方向所示的途徑表示_育種方式，過程所示的育種方法叫做_。 (2)過程中常用的方法是_，過程中最常采用的藥劑是_。 (3)過程發(fā)生在生物個體發(fā)育的_時期，但是，一般發(fā)生在_細胞中才具有遺傳性。,(4)過程叫_。過程中影響植物根、芽發(fā)生的兩種激素是_。 (5)由的過程中涉及的生物技術(shù)有_。 (6)植物體細胞雜交技術(shù)，解決了育種過程中的_問題。,【解析】根據(jù)各種育種方法的特點

12、可判斷,方向所示的育種方法應(yīng)為雜交育種；方向所示為單倍體育種方式；方向為通過射線獲得新基因，因而為誘變育種；直接獲得染色體組加倍的種子或幼苗，則為多倍體育種；方向通過兩種植物細胞獲得雜種細胞，進而獲得新品種的方式為植物體細胞雜交育種。,判斷出各育種方式后再具體作答每種育種方式中的要點。如獲得單倍體植株的方法是花藥離體培養(yǎng)；使染色體加倍常用藥劑為秋水仙素；是基因突變的過程，可發(fā)生在個體發(fā)育的任何時期；獲得愈傷組織的過程為脫分化，再分化的過程中要用到生長素和細胞分裂素等。,【答案】(1)雜交多倍體育種 (2)花藥離體培養(yǎng)秋水仙素 (3)任何生殖 (4)脫分化生長素和細胞分裂素 (5)植物體細胞雜交技術(shù)、植物組織培養(yǎng)技術(shù) (6)遠緣雜交不親和(或生殖隔離),【探規(guī)尋律】依據(jù)不同育種需求選擇不同的育種方法 (1)將兩親本的兩個不同優(yōu)良性狀集中于同一生物體，可利用雜交育種，亦可利用單倍體育種。 (2)要求快速育種，則運用單倍體育種。,(3)要求大幅度改良某一品種，使之出現(xiàn)前所未有的性狀，可利用誘變育種和雜交育種相結(jié)合的方法。 (4)要求提高品種產(chǎn)量，提高營養(yǎng)物質(zhì)含量，可運用多倍