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1、第第1 1节节 植物细胞工程植物细胞工程第2课时：植物细胞工程的应用第二章铁皮石斛的工厂化生产请阅读课本P39，回答以下问题：1.什么是快速繁殖技术？2.快速繁殖的核心技术是？3.快速繁殖技术有什么优点？有哪些应用实例？1.快速繁殖（1）概念（2）原理（3）优点也叫微型繁殖，是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术植物细胞的全能性无性繁殖，保持优良品种的遗传特性高效快速地实现种苗的大量繁殖保持优良品种的遗传特性，可实现产业化生产【思考】植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？愈伤组织细胞分裂旺盛、快速，对愈伤组织进行分割、移瓶、诱导再分化就可以形成大量的新植株。植物组织培养在实验室进行，一般
2、不受季节、气候等条件的限制。*扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术愈伤组织外植体脱分化愈伤组织再分化芽、根试管苗植株移栽（4）过程：马铃薯病毒苗原因（2）选材部位：植物 。（3）方法：顶端分生区附近（如茎尖）（4）优点：2.作物脱毒选材原因：的病毒极少，甚至 。分生区附近无病毒无性繁殖的方式进行繁殖的作物，感染的病毒很容易传给后代，并在作物体内逐年积累，会导致作物产量降低、品质变差。植物分生区病毒极少，切取茎尖进行组织培养获得脱毒苗。（即：茎尖组织培养技术）（1）培育脱毒苗的原因：脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。脱毒苗不等于抗毒苗脱
3、毒产品香蕉脱毒草莓普通草莓甘蔗菠萝1.某株名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止性状分离并快速繁殖，可利用该植株的一部分器官或组织进行离体培养，培育出完整的植株。进行离体培养时不应采用该植株的A.茎尖 B.子房壁 C.叶片 D.花粉粒茎尖一般没有病毒积累，分裂能力强，可作为植物组织培养的材料，A不符合题意；子房壁细胞属于体细胞，可作为植物组织培养的材料，B不符合题意；叶片细胞属于体细胞，可作为植物组织培养的材料，C不符合题意；花粉粒是经减数分裂形成的，在此过程中发生了基因重组，因而不一定能保持亲本的优良性状，D符合题意。2.为给工厂繁殖脱毒甘薯苗提供技术上的支持，科研人员利用植物组织培养技
4、术研究甘薯茎尖(外植体)大小对诱导分化苗和脱毒苗的影响，结果如表所示，下列相关叙述正确的是茎尖大小外植体数/个分化苗数/株脱毒苗数/株小于0.3 mm20110.30.5 mm20107大于0.6 mm20134A.在不同的培养阶段，培养基 中的激素种类和比例不同B.脱分化过程中应给予充足光 照使其进行光合作用C.培育脱毒苗时依据的原理有 基因突变和细胞的全能性D.0.30.5 mm大小的茎尖最有利于获得抗病毒的特性实际问题：传统的育种方法：原理：缺点：传统方法：杂交育种P：紫色非甜玉米 AASS白色甜玉米 aassF1紫色非甜玉米AaSs第1年选育出需要的纯种F2A_S_A_ssaaS_aa
5、ss紫甜第2年第3年生长A_ssF3第4年现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何获得纯种的紫色甜玉米（基因型AAss）？通过杂交把两亲本的优良性状组合在同一后代中(基因重组)杂交育种多年纯化和选择，才得到符合理想要求的新品种如何解决育种时间过长的问题？1.单倍体育种（1）过程（2）原理：（其中花药离体培养利用了植物细胞的全能性）染色体数目变异花药离体培养诱导染色体加倍二倍体植株单倍体植株二倍体植株（纯合子）（秋水仙素处理）单倍体育种包括哪些主要步骤？传统方法：杂交育种单倍体育种P：紫色非甜玉米 AASS白色甜玉米 aass紫色非甜玉米AaSs配子：ASAsaSa
6、s花药离体培养单倍体幼苗：ASAsaSas纯合体:AASSAAss aaSSaass选择紫甜玉米即为新品种现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何短时间获得纯种的紫色 甜玉米（基因型AAss）？P：紫色非甜玉米 AASS白色甜玉米 aassF1紫色非甜玉米AaSs第1年选育出紫甜的纯种F2A_S_A_ssaaS_aass紫甜第2年第3年生长A_ssF3第4年（3）优点：极大地缩短了育种的年限。可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。大多数单倍体植株的细胞中只含一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现，进而能明显缩短育种年限。（4）实例：单育1
7、号烟草；水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物。我国培育的单育1号烟草是世界上第一个单倍体作物新品种为什么？后代大是纯合子，能稳定遗传。愈伤组织细胞不断分裂，细胞要进行DNA分子复制，因此更易发生突变。2.突变体的利用（1）产生原因：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此容易受到培养条件和诱变因素（如射线、化学物质等）的影响而产生突变。（2）过程：外植体脱分化愈伤组织再分化突变体筛选培育新品种诱变处理诱变处理的对象？为什么？产生的变异一定符合需要吗？诱变处理的对象？为什么？产生的变异一定符合需要吗？不一定，因为突变是不定向的。（5）实例：（3）原理：突变(基因突变和染色体变
8、异）和植物细胞的全能性。已筛选出抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的突变体，如抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草。（4）优点：提高变异的频率，加速育种进程；大幅度地改良某些性状。生物生长生存所必需的代谢活动如糖类、脂质、蛋白质、核酸等应用多、产量低 非生物生长所必需，在特定条件下进行一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）1.植物的代谢产物初生代谢物次生代谢物红豆杉紫杉醇紫草紫草宁植物组织培养技术（3）生产过程（2）技术蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱(紫草素、人参皂甙、紫杉醇)等。（1）细胞产物种类2.细胞产物工厂化生产植植物物细细胞胞培培养养：在在离离体体条条件件下下对对单单个个
9、植植物物细细胞胞或或细细胞胞团团进行培养使其增殖的技术进行培养使其增殖的技术外植体脱分化愈伤组织细胞产物培养、提取注意：一般组织培养到愈伤组织即可。因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。液体培养基（培养液）有利于培养的细胞与营养物质充分接触。工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：人参根 愈伤组织 增长速度快而且细胞内人参皂甙干粉含量高的细胞 细胞增殖 提取人参皂甙干粉 脱分化培养选择破碎细胞放入发酵罐3.细胞产物工厂化生产实例四种育种方法的比较育种方法原理过程优点快速繁殖脱分化、再分化保持优良品种的遗传特性突变体的利用基因突变、细胞的;对愈伤组织进行诱变处理后再筛选提高，获得优良性状单
10、倍体育种细胞的、;、诱导染色体数目加倍明显缩短？植物体细胞杂交细胞膜的、细胞的;融合、杂种细胞组织培养打破，实现。细胞的全能性全能性突变率全能性染色体变异先花药离体培养再秋水仙素育种年限流动性全能性植物细胞生殖隔离远缘杂交3.如图是利用某种植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图。据图判断，下列叙述错误的是A.过程通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为细胞有丝分裂前期B.通过过程得到的植株既有纯合子又有杂合子C.过程属于植物的组织培养，在此过程中必须使用一定量的植物激素 或植物生长调节剂D.与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种的年限4.如图是通过植物细胞工程获得紫杉醇
11、的途径，下列叙述不正确的是A.该生产途径依据的原理是植物细胞具有全能性B.过程需控制好培养基中植物激素或植物生长调节剂的比例C.经过过程，细胞的形态和结构发生变化D.过程需使用液体培养基，有利于细胞增殖外植体愈伤组织胚状体试管苗植株再分化保持优良性状快速大量繁殖快速繁殖作物脱毒选择根尖茎尖、芽尖脱分化选择花粉培养单倍体纯合体加倍单倍体育种化学物理因素诱导筛选突变体利用培养、提取代谢产物一、概念检测1.运用植物细胞工程技术可以培育单倍体植株和进行细胞产物的工厂化生产。判断下列相关表述是否正确。（1）用花药培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术。（）（2）细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞
12、生长的培养条件，提高了单个细胞中次生代谢物的含量。（）2.生产中培育香蕉脱毒苗常用的方法是（）A.人工诱导基因突变 B.选择优良品种进行杂交 C.进行远缘植物体细胞杂交 D.取茎尖分生组织进行组织培养D练习与应用（P42）【提示】积极探索其他的繁育途径。例如，研究如何利用植物组织培养技术繁育甜叶菊，研究内容涉及植物组织培养材料的选择，培养基配方的优化，提高试管苗移栽成活率的方法等，最终目的是建立一套利用植物组织培养技术繁育甜叶菊的标准技术体系，实现甜叶菊种苗的产业化生产。2.甜叶菊是一种菊科植物，植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右，而它的热量却很低，所以它逐渐成为一些用糖行业欢迎的新糖源。甜叶菊的种子小，发芽率低，种子繁殖遗传性状不稳定；而扦插植株的根系弱，且需要原始材料多，这些都会限制甜叶菊的生产。假如你是某甜叶菊生产公司的项目负责人，该公司当前运行状况良好，但一直未能解决种子发芽率低的问题，为了提高公司的甜叶菊繁育效率，你应该如何作出决策，并请说出理由。练习与应用（P42）二、拓展应用第第1 1节植物细胞工程节植物细胞工程