植物细胞工程的实际应用(一人一课).ppt

实际问题：经济苗木、名贵花卉、珍稀植物等实际问题：经济苗木、名贵花卉、珍稀植物等自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持保持 植物细胞工程的基本技术包括植物细胞工程的基本技术包括 植物组织培养技术植物组织培养技术和和植物体细植物体细胞杂交技术胞杂交技术。原理？原理？过程？过程？植物组织植物组织培养车间培养车间（一）植物繁殖新途径：（一）植物繁殖新途径：讨论：该技术与传统繁殖技术相比，有何特点？讨论：该技术与传统繁殖技术相比，有何特点？愈伤组织可以传代培养，获得大量愈伤愈伤组织可以传代培养，获得大量愈伤组织，所以繁殖快速；（组织，所以繁殖快速；（繁殖速度快繁殖速度快）全过程中细胞进行有丝分裂，不涉及减全过程中细胞进行有丝分裂，不涉及减数分裂和受精作用，可以保持亲本优良特性；数分裂和受精作用，可以保持亲本优良特性；（高保真高保真-无性繁殖无性繁殖）在室内生产，在室内生产，不受自然环境条件限制不受自然环境条件限制。概念概念:是快速高效实现种苗繁植培育优良植物是快速高效实现种苗繁植培育优良植物品种的植物组织培养技术品种的植物组织培养技术 植物微型繁殖技术（快速繁殖技术）植物微型繁殖技术（快速繁殖技术）微型繁殖的应用的实例：微型繁殖的应用的实例：兰花 杨树 生菜 无籽西瓜 工业化生产 作物栽培 荷兰花卉 优点：优点：快速高效地实现种苗的大量繁殖；快速高效地实现种苗的大量繁殖；保持优良品种的遗传特性；保持优良品种的遗传特性；繁殖速度快，周期短；繁殖速度快，周期短；不受自然生长季节的限制不受自然生长季节的限制;可以有效挽救珍稀濒危的植物可以有效挽救珍稀濒危的植物 可以进行工厂化生产可以进行工厂化生产 兰州晨报讯：有人戏称“洋芋、土豆、马铃薯”是甘肃三宝，现在这“三宝”又要为咱甘肃扬名了。甘肃省专家成功培育出的黑色土豆，一改土豆白色、灰色、紫色的“老面孔”，成为了土豆家族中的新贵。这种黑色土豆将在7月10日开幕的兰州高原夏菜贸洽会上首次亮相。但是，薯类同大蒜一样，由于同属营养体但是，薯类同大蒜一样，由于同属营养体繁殖，在每年的繁殖过程中，病毒侵染并逐繁殖，在每年的繁殖过程中，病毒侵染并逐代累积，致使种薯退化严重，造成马铃薯植代累积，致使种薯退化严重，造成马铃薯植株变矮小，叶片翻卷或花叶、皱缩，产量低株变矮小，叶片翻卷或花叶、皱缩，产量低而不稳。而不稳。病毒容易沿植物体的维管组织传播，而分生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。组织区中缺乏维管系统，因此不含病毒。用做组用做组织培养的植物材料可以是植物体任何类型的组织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？细胞。怎样利用植物组织培养技术解决？材材 料料:分生区（如茎尖）的细胞分生区（如茎尖）的细胞 脱毒苗脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得切取茎尖进行组织培养获得 资料资料 科学家应用多倍体育种的方法，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、培育出的三倍体无子西瓜，具有无子、含糖高、口感好等特点。含糖高、口感好等特点。但因其不结种子，但因其不结种子，每年必须用四倍体和每年必须用四倍体和 二倍体西瓜杂交培育二倍体西瓜杂交培育 种子，不仅增加了生种子，不仅增加了生 产成本，也给无籽西产成本，也给无籽西 瓜的普及带来困难。瓜的普及带来困难。实际问题：但是微型繁殖试管苗的大量贮藏和运输实际问题：但是微型繁殖试管苗的大量贮藏和运输 也是相当困难的。也是相当困难的。树木需生长数年树木需生长数年才能结出种子。才能结出种子。优良杂交种后代会优良杂交种后代会因发生性状分离而因发生性状分离而丧失优良特性。丧失优良特性。受季节、气候和受季节、气候和地域的限制。地域的限制。制种时需要占用制种时需要占用大量土地。大量土地。能否找到天然种子的替代品？能否找到天然种子的替代品？种种 子子 的的 结结 构构 自然种子自然种子 胚胚 种皮种皮 胚乳胚乳 产生途径产生途径：外植体外植体愈伤组织愈伤组织胚状体胚状体 人工种子的结构人工种子的结构 通过植物组织培养得到的通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽胚状体、不定芽、顶芽和腋芽 等为材料，经过等为材料，经过人工薄膜人工薄膜包装得到的种子。包装得到的种子。概念概念 区别：区别：人工种子的形成属人工种子的形成属无性生殖无性生殖，不发生性状分离。，不发生性状分离。天然种子的形成属天然种子的形成属有性生殖有性生殖，发生性状分离。，发生性状分离。区别：区别：人工种子的生产不受季节、气候和地域的限制。人工种子的生产不受季节、气候和地域的限制。天然种子的生产受季节、气候和地域的限制。天然种子的生产受季节、气候和地域的限制。3.3.神奇的人工种子神奇的人工种子 胚胚 胚乳胚乳 种皮种皮 特点特点:后代无性状分离，保留优良特性；后代无性状分离，保留优良特性；不受气候不受气候,季节和地域限制。季节和地域限制。贮藏运输方便贮藏运输方便 小结：上述应用采用的都是上述应用采用的都是植物组织培养技植物组织培养技术术，都属于，都属于无性生殖无性生殖，得到的个体都能，得到的个体都能保保持亲代的优良性状持亲代的优良性状（性状与亲代相同，即（性状与亲代相同，即不发生性状分离不发生性状分离）。只涉及到有丝分裂，）。只涉及到有丝分裂，不涉及减数分裂。不涉及减数分裂。小结：只利用植物组织培养，只能得小结：只利用植物组织培养，只能得到与亲代一样的个体，即进行植物的繁殖。到与亲代一样的个体，即进行植物的繁殖。如何才能得到新品种呢？如何才能得到新品种呢？分析：在植物组织培养的基础上，再分析：在植物组织培养的基础上，再额外增加一些手段。额外增加一些手段。二、作物新品种的培育二、作物新品种的培育、单倍体育种、单倍体育种 过程：过程：在利用在利用植物组织培养植物组织培养的基础上，的基础上，再额外增加一些手段再额外增加一些手段加秋水仙素加秋水仙素。（1 1）突变体的产生）突变体的产生 在植物组织培养的过程中，由于培养的细胞一直在植物组织培养的过程中，由于培养的细胞一直处于不断的处于不断的分生分生状态，因此容易受到培养条件和外界状态，因此容易受到培养条件和外界压力（如射线、化学物质等）的影响而产生突变。压力（如射线、化学物质等）的影响而产生突变。产生的突变属于什么？产生的突变属于什么？为什么不断分生的细胞容易突变？为什么不断分生的细胞容易突变？（2 2）利用：）利用：筛选对人们有利突变体筛选对人们有利突变体,进而培育新品种进而培育新品种 2.2.突变体的利用突变体的利用 在利用在利用植物组织培养植物组织培养的基础上，的基础上，再额外增加一些手段再额外增加一些手段辐射等辐射等。比较：比较：单倍体育种：单倍体育种：突变体的利用：突变体的利用：植物体细胞杂交育种植物体细胞杂交育种 优点：优点：育种原理：育种原理：优点：优点：育种原理：育种原理：优点：优点：育种原理：育种原理：明显缩短育种年限明显缩短育种年限 染色体变异染色体变异 能够产生新性状能够产生新性状 基因突变基因突变 克服远缘杂交不亲和障碍克服远缘杂交不亲和障碍 染色体变异染色体变异 蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等 1.细胞产物种类：细胞产物种类：三三 细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产 植物的组织培养 2.技术：技术：3.成就：成就：工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：人参根人参根 愈伤组织愈伤组织 增长速度快而且细增长速度快而且细胞内人参皂甙干粉含量高的细胞胞内人参皂甙干粉含量高的细胞 细胞增殖细胞增殖 提取人参皂甙干粉提取人参皂甙干粉 脱分化脱分化 培养选择培养选择 破碎细胞破碎细胞 放入发酵罐放入发酵罐 提示：提示：可以利用植物组织培养技术来大量生产紫杉可以利用植物组织培养技术来大量生产紫杉醇。现在国内外的科学家们正在研究利用植物细胞培养醇。现在国内外的科学家们正在研究利用植物细胞培养技术来大量培育红豆杉细胞，希望利用这种方法来大量技术来大量培育红豆杉细胞，希望利用这种方法来大量生产紫杉醇。国内外许多实验室开展了用组织培养法生生产紫杉醇。国内外许多实验室开展了用组织培养法生产紫杉醇的研究，红豆杉属的产紫杉醇的研究，红豆杉属的1111种植物现都在进行组织种植物现都在进行组织培养。培养。ESC AgeneticsESC Agenetics公司宣布他们用细胞培养法所得公司宣布他们用细胞培养法所得紫杉醇的含量是树皮的紫杉醇的含量是树皮的2 25 5倍。国内外在分化细胞株系倍。国内外在分化细胞株系和培养条件方面做了不少工作，摸索了外植体、光照、和培养条件方面做了不少工作，摸索了外植体、光照、培养基组成等因素对细胞培养及紫杉醇生成的影响。现培养基组成等因素对细胞培养及紫杉醇生成的影响。现在工艺条件已基本摸清，正研究反应的放大技术等，有在工艺条件已基本摸清，正研究反应的放大技术等，有望实现通过细胞培养进行工业化生产紫杉醇的目标。望实现通过细胞培养进行工业化生产紫杉醇的目标。植物细胞工程的实际应用 繁殖植物的新途径繁殖植物的新途径 微型育种微型育种 作物脱毒作物脱毒 人工种子人工种子 育种新方法育种新方法 单倍体育种单倍体育种 诱导突变体诱导突变体 细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产 小结小结 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、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，这些植株的特点是许多完整的植株，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 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、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感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗往往会感染病毒而减产，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（进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是（）A A选择优良品种进行杂交选择优良品种进行杂交 B B进行远缘植物体细胞杂交进行远缘植物体细胞杂交 C C利有芽尖进行组织培养利有芽尖进行组织培养 D D人工诱导基因突变人工诱导基因突变 6.6.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（）得种苗的过程不涉及细胞的（）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