植物细胞工程的实际应用[1]课件.ppt

1、离体的植物器官、组织或细胞（外植体）离体的植物器官、组织或细胞（外植体）愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽植物体植物体脱分化脱分化再分化再分化无菌无菌营养：有机物营养：有机物 无机盐无机盐 水分水分一定的外界条件一定的外界条件植物激素：植物激素：细胞分裂素细胞分裂素 生长素生长素遮光遮光一定的光照一定的光照芽发育成叶，叶肉细芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需胞中叶绿素的合成需要光照要光照排列疏松而无规排列疏松而无规则，高度液泡化的则，高度液泡化的呈无定形状态的薄呈无定形状态的薄壁细胞壁细胞如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药月季的花药植物组织培养技术植物组织培

2、养技术融合的原生质体融合的原生质体原生质体原生质体B B原生质体原生质体A A去壁去壁去壁去壁植物植物A A细胞细胞植物植物B B细胞细胞诱导融合诱导融合再生出细胞壁再生出细胞壁杂种细胞杂种细胞脱分化脱分化 （细胞分裂）（细胞分裂）愈伤组织愈伤组织再分化再分化杂种植株杂种植株植物植物组织组织培养培养植物植物细胞细胞融合融合2 2、思考利用这些技术能做哪些工作？、思考利用这些技术能做哪些工作？资料1 兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的常规繁殖中，遇到的难题是：用分根法繁殖速度缓慢，不利于新品种的推广;用种子繁殖又很困难，因为兰花的种子十分微小，胚很纤弱，种子几乎

3、没有储藏营养物质，在发芽过程中很容易夭折。资料2 科学家应用多倍体育种的方法，培育出的三倍体无子西瓜，具有无子、含糖高、口感好等特点。但因其不结种子，每年必须用四倍体和二倍体西瓜杂交培育种子，不仅增加了生产成本，也给无籽西瓜的普及带来困难。资料3 病毒引起的植物病害有500多种。受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉，如水稻、小麦、棉花、马铃薯、油菜、大蒜、苹果、枣、唐菖蒲、兰花等。而且没有有效的防治办法，只能拔除病株，造成很大的经济损失。病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。一一、植物繁殖的新途径、植物繁殖的新途径 n 例：用一个兰花茎尖就

4、可以在一年内生产出例：用一个兰花茎尖就可以在一年内生产出400400万株兰花苗。万株兰花苗。（一）微型繁殖技术（一）微型繁殖技术兰花杨树生菜无籽西瓜(3)微型繁殖微型繁殖的应用：的应用：植物组织培养车间及组植物组织培养车间及组培植物培植物（一）微型繁殖繁殖技术（也称快速繁殖技术）（一）微型繁殖繁殖技术（也称快速繁殖技术）讨论讨论 生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、价格高等特点，近年在各地发展很快。但是生姜在生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、价格高等特点，近年在各地发展很快。但是生姜在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般

5、减产生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%30%50%50%。病毒容易沿植物体的维管组织传播，而分生组织区中缺乏维管系统，因此不含病毒。用做组织病毒容易沿植物体的维管组织传播，而分生组织区中缺乏维管系统，因此不含病毒。用做组织培养的植物材料可以是植物体任何类型的组织细胞。怎样利用植物组织培养技术解决？培养的植物材料可以是植物体任何类型的组织细胞。怎样利用植物组织培养技术解决？(1)材料材料:植物的分生区植物的分生区(茎尖茎尖)无病毒或极少无病毒或极少 (2)脱毒苗脱毒苗:切取茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗切取

6、茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗 （3）优点：）优点：使农作物不会或极少感染病毒使农作物不会或极少感染病毒为什么需进行作物脱毒？为什么需进行作物脱毒？2.作物脱毒（培养无病毒植株）作物脱毒（培养无病毒植株）作物脱毒的原因作物脱毒的原因:长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差，而植物的分生区一长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差，而植物的分生区一般不会感染病毒，用分生区的细胞进行组织培养，就能得到大量的脱毒苗。般不会感染病毒，用分生区的细胞进行组织培养，就能得到大量的脱毒苗。说明：病毒在植株上的分布是不均一的，老叶

7、、老的组织和器官病毒含量高，幼嫩的未成熟说明：病毒在植株上的分布是不均一的，老叶、老的组织和器官病毒含量高，幼嫩的未成熟组织和器官病毒含量较低，生长点几乎不含病毒或病毒较少。因此，作物脱毒主要是强调微组织和器官病毒含量较低，生长点几乎不含病毒或病毒较少。因此，作物脱毒主要是强调微型繁殖的取材一定是无毒（的如茎尖、根尖）型繁殖的取材一定是无毒（的如茎尖、根尖）脱毒产品脱毒产品甘蔗甘蔗香蕉香蕉马铃薯马铃薯菠萝菠萝 甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以

8、保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的（及细胞的（）A.A.有丝分裂有丝分裂 B.B.分化分化 C.C.减数分裂减数分裂 D.D.全能性全能性 实际问题：但是微型繁殖试管苗的大量贮藏和运输也是相当困难的。天然种子由于在遗传上实际问题：但是微型繁殖试管苗的大量贮藏和运输也是相当困难的。天然种子由于在遗传上具有因减数分裂引起的重组现象，因而会造成某些遗传性状的改变；天然种子在生产上受季节具有因减数分裂引起的重组现象，因而会造成某些遗传性状的改变；天然种子在生产上受季节等自

9、然环境条件限制，一般每年只繁殖等自然环境条件限制，一般每年只繁殖1 12 2次，有些甚至十几年才繁殖一次。能否找到天然种次，有些甚至十几年才繁殖一次。能否找到天然种子的替代品？子的替代品？种种 子子 的的 结结 构构自然种子自然种子胚乳胚乳子叶子叶胚芽胚芽胚轴胚轴胚根胚根胚胚3、神奇的人工种子、神奇的人工种子树木需生长数年才能结出种子。树木需生长数年才能结出种子。优良杂交种后代会因发生性状分优良杂交种后代会因发生性状分离而丧失优良特性。离而丧失优良特性。受季节、气候和地域的限制。受季节、气候和地域的限制。制种时需要占用大量土地。制种时需要占用大量土地。如何克服缺陷？如何克服缺陷？常规种子植物生

10、产的不足常规种子植物生产的不足 通过植物组织培养的方法获得的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等材料外面包被着人工薄膜，在适宜的条件下可以发芽成幼苗的种子。3、神奇的人工种子、神奇的人工种子人工胚乳相当天然种子的胚相当天然种子的胚(由外植体或愈伤组织产生由外植体或愈伤组织产生)提供营养提供营养保护作用保护作用技术：技术：原理：原理：结构：结构：特性：特性：优点：优点：胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）人工薄膜：人工薄膜：加入适量无机盐、有机碳源等养分，农药、抗生素、有益菌及生加入适量无机盐、有机碳源等养分，农药、抗生素、有益菌及生长调节剂等长调节剂等组织培养组织培养细胞全能性细胞

11、全能性与天然种子比：与天然种子比：解决某些作物繁殖力低、结子困难、发芽率低问题解决某些作物繁殖力低、结子困难、发芽率低问题 保持优良品种遗传特性保持优良品种遗传特性 不受气候、季节、地域的限制，时间短，占地少不受气候、季节、地域的限制，时间短，占地少与试管苗比：有人工薄膜保护，方便地贮藏和运输与试管苗比：有人工薄膜保护，方便地贮藏和运输在适宜条件下可以萌发长成幼苗。在适宜条件下可以萌发长成幼苗。人工种子自然种子胚胚 状状 体体人工种皮人工种皮人工胚乳人工胚乳胚胚种皮种皮胚乳胚乳人工种子应用人工种子应用花椰菜花椰菜桉树桉树水稻水稻芹菜芹菜2人工种子与天然种子相比，突出的优点人工种子与天然种子相比

12、，突出的优点(1)可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖。可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖。(2)固定杂种优势。天然种子是有性繁殖，往往杂种优势只能体现在第固定杂种优势。天然种子是有性繁殖，往往杂种优势只能体现在第1代，第代，第2代便参差不齐了。代便参差不齐了。而人工种子在本质上属于无性繁殖，一旦获得优良品种而人工种子在本质上属于无性繁殖，一旦获得优良品种,即可保持杂种优势。即可保持杂种优势。(3)快捷高效的繁殖方式。已有研究表明用快捷高效的繁殖方式。已有研究表明用1个体积为个体积为12 L的发酵罐在二十几天内生产的胡萝卜体的发酵罐在二十几天内生产的胡萝卜体细胞胚可制造细

13、胞胚可制造1000万粒人工种子，可供种植几百万粒人工种子，可供种植几百2地地,这样也就节约了大量留种地。这样也就节约了大量留种地。(4)可人为控制植物的生长发育与抗逆性。人工胚乳除了含有供胚状体发育成植株所必需的营养可人为控制植物的生长发育与抗逆性。人工胚乳除了含有供胚状体发育成植株所必需的营养物质外，还可以在其中加入除草剂、弱病毒、杀菌剂、农药、抑制休眠的物质及对植物生长有物质外，还可以在其中加入除草剂、弱病毒、杀菌剂、农药、抑制休眠的物质及对植物生长有益的细菌等益的细菌等,使其具备抗逆性和耐贮性等优良特性，也可添加激素类物质以调节植物的生长发使其具备抗逆性和耐贮性等优良特性，也可添加激素类

14、物质以调节植物的生长发育。与试管苗技术比较，人工种子技术具有成本低、贮藏运输方便、减少了移栽驯化过程和生育。与试管苗技术比较，人工种子技术具有成本低、贮藏运输方便、减少了移栽驯化过程和生产周期短等优点。产周期短等优点。下图为一人工种子。下列与人工种子培育过程的有关叙述中不正确的是（下图为一人工种子。下列与人工种子培育过程的有关叙述中不正确的是（）A A人工种子一般是用离体的植物细胞通过组织培养技术获得人工种子一般是用离体的植物细胞通过组织培养技术获得B B胚状体是由愈伤组织分化而成，离体细胞只有形成愈伤组织才能表现出全能性胚状体是由愈伤组织分化而成，离体细胞只有形成愈伤组织才能表现出全能性C

15、C同一批次人工种子可以保证具有相同的基因型同一批次人工种子可以保证具有相同的基因型D D胚状体是由未分化的，具有分裂能力细胞构成胚状体是由未分化的，具有分裂能力细胞构成 针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。一些植物生长调节剂。讨论：讨论：P40明显缩短育种年限明显缩短育种年限(相对常规选育相对常

16、规选育)后代稳定遗传后代稳定遗传,都是纯合体都是纯合体正常正常植物植物花药花药愈伤愈伤组织组织 单倍体幼苗单倍体幼苗脱分化脱分化再分化再分化染色体加倍染色体加倍秋水仙素处理秋水仙素处理1.单倍体育种单倍体育种(1)(1)方法方法:(2)优点优点:花药的离体培养获得单倍体植株，花药的离体培养获得单倍体植株，染色体加倍染色体加倍,选择稳定遗传优良品种选择稳定遗传优良品种种子种子纯合体纯合体选优选优 自交自交P：高杆抗病高杆抗病 矮杆感病矮杆感病 F1高杆抗病高杆抗病 第第1年年选育出需要选育出需要的矮抗纯种的矮抗纯种F2矮抗矮抗杂交育种杂交育种第第2年年第第3年年生长生长F3配子：配子：单倍体幼苗

17、：单倍体幼苗：花药离体培养花药离体培养秋水秋水 仙素仙素第第2年年第第4年年纯合体纯合体:矮抗矮抗 P高杆抗病高杆抗病 矮杆感病矮杆感病 F1高杆抗病高杆抗病 单倍体育种单倍体育种第第1年年选择矮秆抗病即为新品选择矮秆抗病即为新品种种二、作物新品种的培育二、作物新品种的培育应用：应用：柏树柏树小麦小麦烟草烟草水稻水稻（二）突变体的利用（二）突变体的利用3.3.成就：成就：2020世纪世纪7070年代以来，各国的科学家用这种方法已经筛选到抗病、抗盐、含高蛋白，以及高年代以来，各国的科学家用这种方法已经筛选到抗病、抗盐、含高蛋白，以及高产的突变体，有的已用于生产。产的突变体，有的已用于生产。2.突

18、变体的利用突变体的利用 对植物组织培养过程中得愈伤组织进行诱变处理，促其发生突变，诱导分化成植株，筛选对人们有利对植物组织培养过程中得愈伤组织进行诱变处理，促其发生突变，诱导分化成植株，筛选对人们有利突变体突变体,进而培育新品种进而培育新品种新新品种品种外植体外植体愈伤组织愈伤组织 多种多种突变体突变体筛选筛选培育培育脱分化脱分化诱导分化诱导分化诱变处理诱变处理白三叶草白三叶草抗病、抗盐、抗病、抗盐、含高蛋白、高产。含高蛋白、高产。3.3.细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产(1)(1)种类种类:蛋白质蛋白质,脂肪脂肪,糖类糖类,药物药物,香料香料,生物碱等生物碱等.(2)(2)技术技术:

19、植物的组织培养植物的组织培养.高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福人类，但却为濒危的红豆杉带来一场灭顶之灾。以高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福人类，但却为濒危的红豆杉带来一场灭顶之灾。以“我们能否我们能否利用植物组织培养技术大量生产紫杉醇，从而拯救红豆杉利用植物组织培养技术大量生产紫杉醇，从而拯救红豆杉”为题，与同学展开讨论，说出植物组织培养为题，与同学展开讨论，说出植物组织培养技术在节约资源、保护环境方面的重要意义。技术在节约资源、保护环境方面的重要意义。1.种类种类:2.技术技术:3.实例：实例：蛋白质蛋白质,脂肪脂肪,糖类糖类,药物药物,香料香料,生物碱等生物碱等.植物的组织培养愈伤组织细胞

20、培养植物的组织培养愈伤组织细胞培养利用组织培养技术来大量生产人参皂苷干粉利用组织培养技术来大量生产人参皂苷干粉注意注意:一般培养到愈伤组织阶段，从一般培养到愈伤组织阶段，从愈伤组织的细胞中获得细胞产物愈伤组织的细胞中获得细胞产物!转基因细胞转基因细胞杂种细胞杂种细胞茎尖、根尖等分生区茎尖、根尖等分生区花药（花粉）花药（花粉）外植体外植体脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织再分化再分化丛芽或胚状体丛芽或胚状体 工厂化工厂化生产药物生产药物人工种子人工种子转基因植物转基因植物杂种植物杂种植物作物脱毒作物脱毒单倍体育种单倍体育种微型繁殖微型繁殖植物体植物体诱变处理诱变处理突变细胞突变细胞总结总结:植物细胞工

21、程的实际应用植物细胞工程的实际应用突变体的利用突变体的利用+人工薄膜人工薄膜培养培养典例精析典例精析1 1、植物的微型繁殖技术是指、植物的微型繁殖技术是指（）A A植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术 B B嫁接嫁接 C C营养繁殖营养繁殖 D D植物组织培养植物组织培养2 2、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是植株，这些植株的特点是（）A A彼此性状相似彼此性状相似 B B变异频率较高变异频率较高 C C单倍体单倍体 D D都是纯合子都

22、是纯合子课堂演练课堂演练3 3用植物组织培养技术，可以培养或生产（用植物组织培养技术，可以培养或生产（）A A食品添加剂食品添加剂 B B无病毒植物无病毒植物 C.C.人工种子人工种子 D D前三项都是前三项都是4 4下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是（）A A花药离体培养得到单倍体植株花药离体培养得到单倍体植株 B.B.秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株 C C人工种子的培育人工种子的培育 D D“番茄番茄马铃薯马铃薯”杂种植株的培育过程杂种植株的培育过程 5、马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会

23、感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是（）A选择优良品种进行杂交 B进行远缘植物体细胞杂交 C利有芽尖进行组织培养 D人工诱导基因突变6.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的（）A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性7.7.基因型为的水稻（含基因型为的水稻（含2424条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：问

24、：（1 1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得中获得 等营养物质。等营养物质。（2 2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_ _和两类激素。和两类激素。水、无机盐、维生素和小分子有机物水、无机盐、维生素和小分子有机物细胞分裂素细胞分裂素植物生长素植物生长素（3 3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是因是_能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。（4 4）试管苗的细胞核中含）试管苗的细胞核中含_条脱氧核糖核苷酸链。条脱氧核糖核苷酸链。（5 5）培育成的试管苗可能出现的基因型有）培育成的试管苗可能出现的基因型有_。叶绿体叶绿体 2424ABAB、aBaB、AbAb、ababThank You世界触手可及世界触手可及携手共进，齐创精品工程携手共进，齐创精品工程