2.1.2-植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,2.1.2,植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用,第,3,課時：,一 植物繁殖的新途徑,微型繁殖技術(shù)（也稱快速繁殖技術(shù),）,作物脫毒,人工種子,單倍體育種,二 作物新品種的培育,三 細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn),1,微型繁殖技術(shù)（也稱快速繁殖技術(shù),）,1.,概念：,快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù),2.,優(yōu)點：,保持優(yōu)良品種的遺傳特性,高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖,3.,實例,2,思考與探究,討論題,:,1.,人們利用植物的微型繁殖技術(shù)來進(jìn)行工廠化育苗生產(chǎn)，這是利用了該項技術(shù)的哪些特點？,植物“微型”繁殖技術(shù)具有,高效性,和,

2、可以保持種苗的優(yōu)良遺傳特性的優(yōu)勢,。工廠化大規(guī)模育苗生產(chǎn)正是利用了植物“微型”繁殖技術(shù)的這兩方面優(yōu)勢。利用植物“微型”繁殖技術(shù)我們可以在短時間中獲得大量的優(yōu)質(zhì)種苗。,3,五,植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用,作物脫毒,1.,作物脫毒的原因,：,長期進(jìn)行無性繁殖的作物，易積累感染的病毒，,導(dǎo)致產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差,2.,作物脫毒的材料,：,分生區(qū)（如莖尖）的細(xì)胞,3.,作物脫毒的方法,：,進(jìn)行組織培養(yǎng),4.,作物脫毒的,結(jié)果：,獲得脫毒苗,5.,實例,4,人工種子,1.,天然種子的缺陷,2.,人工種子的概念,通過植物組織培養(yǎng)得到的,胚狀體、不定芽、頂芽,和腋芽,等為材料，經(jīng)過,人工薄膜,包裝得到的種子。,3

3、.,人工種子的組成,胚狀體（不定芽、頂芽和腋芽）,+,人工種皮,二 作物新品種的培育,5,4.,人工種子的制備過程,離體的植物細(xì)胞,(,組織、器官,),誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織,誘導(dǎo)形成胚狀體,胚狀體機(jī)械化包裹人工種皮,貯藏或種植,人工種皮的有效成分,：,加入適量的養(yǎng)分、無機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥,、,抗生素、有益菌、植物生長調(diào)節(jié)劑等,6,人工種子,5.,人工種子的優(yōu)點：,培植周期短,后代無性狀分離,不受氣候,季節(jié)和地域限制,可以很方便地貯藏和運輸,二 作物新品種的培育,7,人工種子的優(yōu)點：,（,1,）天然種子由于在遺傳上具有因減數(shù)分裂引起的重組現(xiàn)象，因而會造成某些遺傳性狀的改變；天然種子在生產(chǎn)上受季節(jié)

4、限制，一般每年只繁殖,1,2,次，有些甚至十幾年才繁殖一次。而人工種子則可以完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性，生產(chǎn)上也不受季節(jié)的限制。,（,2,）試管苗的大量貯藏和運輸也是相當(dāng)困難的。人工種子則克服了這些缺點，人工種子外層是起保護(hù)作用的薄膜，類似天然種子的種皮，因此，可以很方便地貯藏和運輸。,討論題,:,2.,人工種子之所以神奇，是由于它具有天然種子不可比擬的特點，想一想它們具有哪些優(yōu)點？,8,3.,人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長成小植株的關(guān)鍵部分，請?zhí)接懭斯しN皮中應(yīng)該具有的有效成分是什么？為了促進(jìn)胚狀體的生長發(fā)育，我們還可以向人工種皮中加入哪些物質(zhì)？,針對植物種類和土壤等條件，在人工種子

5、的包裹劑中還可以加入適量的養(yǎng)分、無機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。為了促進(jìn)胚狀體的生長發(fā)育，還可以向人工種皮中加入一些植物生長調(diào)節(jié)劑。,討論題,:,9,單倍體育種,1.,單倍體定義：,體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體,2.,單倍體形成,：,由配子不經(jīng)過受精作用而直接發(fā)育成的個體,例：蜜蜂中的雄蜂,3.,單倍體植株的特點：,長得弱小，而且高度不育,二 作物新品種的培育,10,單倍體育種,4.,方法：,5.,優(yōu)點：,后代都是純合子，,明顯縮短育種年限,6,.,實例：,二 作物新品種的培育,11,3.,請查閱相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計出一種植物花藥組織培養(yǎng)和染色體加倍的實驗流程。,花藥,花粉細(xì)胞

6、培養(yǎng),愈傷組織,分化出小植物,單倍體植株,正常植株,思考與探究,12,突變體的利用,產(chǎn)生,：,植物組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細(xì)胞一直,處于不斷的分生狀態(tài)，易受到培養(yǎng)條件和,外界壓力的影響而產(chǎn)生突變,利用,：,篩選對人們有利突變體，進(jìn)而培育新品種,實例,：,二 作物新品種的培育,13,細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn),1.,細(xì)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)：,植物的組織培養(yǎng),3.,實例,工廠化生產(chǎn)人參皂甙,的基本過程是什么？,第一步，選擇,人參根作為外植體,進(jìn)行培養(yǎng)，產(chǎn)生,愈傷組織,，經(jīng)過培養(yǎng)選擇找到,增殖速度快而且細(xì)胞內(nèi)人參皂甙含量高的細(xì)胞株,作為種質(zhì)，其中一部分作為保存

7、用，以備下一次生產(chǎn)用，一部分進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)。,第二步，將第一步選擇到的,細(xì)胞株在發(fā)酵罐,中的適合培養(yǎng)液中進(jìn)行液體培養(yǎng)，增加細(xì)胞數(shù)量。,第三步，將發(fā)酵罐中培養(yǎng)的細(xì)胞進(jìn)行破碎，從中,提取人參皂甙。,三 細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn),14,思考與探究,（,1,）拯救瀕危植物；,（,2,）提供食品制作的原料；,（,3,）利用愈傷組織進(jìn)行轉(zhuǎn)基因操作。,1,15,思考與探究,離體的植物細(xì)胞,(,組織、器官,),誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織,誘導(dǎo)形成胚狀體,胚狀體機(jī)械化包裹人工種皮,貯藏或種植,2,16,思考與探究,花藥,3,花粉細(xì)胞培養(yǎng),接種,脫分化,愈傷,組織,分化出,小植物,再分化,單倍體,植株,移栽,正常,植株,染色體加

8、倍,17,例,1,：,08,江蘇生物,下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)的,敘述中，錯誤的是,A.,培養(yǎng)基中添加蔗糖的目的是提供營養(yǎng)和調(diào),節(jié)滲透壓,B.,培養(yǎng)基中的生長素和細(xì)胞分裂素影響愈傷,組織的生長和分化,C.,離體器官或組織的細(xì)胞都必須通過脫分化,才能形成愈傷組織,D.,同一株綠色開花植物不同部位的細(xì)胞經(jīng)培,養(yǎng)獲得的愈傷組織基因相同,18,例,2,：,03,江蘇,用高度分化的植物細(xì)胞、組織,和器官進(jìn)行組織培養(yǎng)可以形成愈傷組織，,下列敘述錯誤的是,A.,該愈傷組織是細(xì)胞經(jīng)過脫分化和分裂形成的,B.,該愈傷組織的細(xì)胞沒有全能性,C.,該愈傷組織是由排列疏松的薄壁細(xì)胞組成,D.,該愈傷組織可以形成具有生根發(fā)

9、芽能力的,胚狀結(jié)構(gòu),19,例,3,：,03,江蘇,要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成,完整植株，需要,(,多選題,),A.,具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞,B.,離體狀態(tài),C.,導(dǎo)入外源基因,D.,一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素,20,例,4,：右圖為植物體細(xì)胞雜交過程示意,圖。據(jù)圖回答,：,步驟是_,_，最常用的方法是,_。,去掉細(xì)胞壁，分離出有,活力的原生質(zhì)體,酶解法,步驟一般常用的化學(xué)試劑是,_,，目的是,_,。,聚乙二醇,誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合,在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種植株,的過程中，運用的技術(shù)手段是,_，其中步驟相當(dāng)于,_，步驟相當(dāng)于_。,植物組織培養(yǎng),脫分化,再分化,21,例,4,：右圖為植物體細(xì)胞雜交過程示意,

10、圖。據(jù)圖回答,：,植物體細(xì)胞雜交的目的是獲得新的,雜種植株。使,_,能夠在新的植物體上有所表現(xiàn)，其根,本原因,_,。,兩個親本的遺傳性狀,雜種植株獲得了雙親的遺傳物質(zhì),若遠(yuǎn)源雜交親本A和B都是二倍體，,則雜種植株為_倍體。,四,22,從理論上講，雜種植株的育性_。若運用傳統(tǒng)有,性雜交方法能否實現(xiàn)？_。并說明理由：,_因此，,這項研究對于培養(yǎng)作物新品種方面的重大意義在于：,_,_。,可育,不能,因為不同種生物之間存在生殖隔離,克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，大大擴(kuò)展了可用于雜,交的親本組合范圍,利用植物體細(xì)胞雜交的方法培育作物新品種過程中，,遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循孟德爾的遺傳規(guī)律？為什么？,不遵循。因

11、為在生物進(jìn)行有性生殖的過程中，才遵循,孟德爾的遺傳規(guī)律，而植物體細(xì)胞雜交育種的過程不,屬于有性生殖,23,4.,高效抗癌的藥物紫杉醇，雖然能造福人類，但卻為瀕危的紅豆杉帶來一場滅頂之災(zāi)。以“我們能否利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)大量生產(chǎn)紫杉醇，從而拯救紅豆杉”為題，與同學(xué)展開討論，說出植物組織培養(yǎng)技術(shù)在節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境方面的重要意義。,可以利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)來大量生產(chǎn)紫杉醇?，F(xiàn)在國內(nèi)外的科學(xué)家們正在研究利用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)來大量培育紅豆杉細(xì)胞，希望利用這種方法來大量生產(chǎn)紫杉醇。國內(nèi)外許多實驗室開展了用組織培養(yǎng)法生產(chǎn)紫杉醇的研究，紅豆杉屬的,11,種植物現(xiàn)都在進(jìn)行組織培養(yǎng)。,ESC,Agenetics,公司宣布他們用細(xì)胞培養(yǎng)法所得紫杉醇的含量是樹皮的,2,5,倍。國內(nèi)外在分化細(xì)胞株系和培養(yǎng)條件方面做了不少工作，摸索了外植體、光照、培養(yǎng)基組成等因素對細(xì)胞培養(yǎng)及紫杉醇生成的影響。現(xiàn)在工藝條件已基本摸清，正研究反應(yīng)的放大技術(shù)等，有望實現(xiàn)通過細(xì)胞培養(yǎng)進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)紫杉醇的目標(biāo)。,討論題,:,24,