人教版教学名校联盟福建省三明市泰宁一中生物选修三植物细胞工程的实际应用省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

2.1.2植物细胞工程实际应用植物细胞工程实际应用回想植物组织培养技术基本原理和过回想植物组织培养技术基本原理和过程？程？思索利用这项技术能做哪些工作？思索利用这项技术能做哪些工作？第1页第2页（一）植物繁殖新路径：（一）植物繁殖新路径：属于无性繁殖属于无性繁殖概念概念:是快速高效实现种苗繁植培育优是快速高效实现种苗繁植培育优良植物品种植物组织培养技术良植物品种植物组织培养技术1.1.微型繁殖微型繁殖第3页书本中讨论第4页红叶石楠红叶石楠第5页讨论：该技术与传统繁殖技术相比，讨论：该技术与传统繁殖技术相比，有何特点？有何特点？愈伤组织能够传代培养，取得大愈伤组织能够传代培养，取得大量愈伤组织，所以繁殖快速；（量愈伤组织，所以繁殖快速；（繁殖繁殖速度快速度快）全过程中细胞进行有丝分裂，不全过程中细胞进行有丝分裂，不包括减数分裂和受精作用，能够保持包括减数分裂和受精作用，能够保持亲本优良特征；（亲本优良特征；（高保真高保真-无性繁殖无性繁殖）在室内生产，在室内生产，不受自然环境条件不受自然环境条件限制限制。繁殖速度快；繁殖速度快；“高保真高保真”（因为是无性繁殖）；（因为是无性繁殖）；不受自然生长季节限制（因为在含不受自然生长季节限制（因为在含有一定人工设施室内生产）。有一定人工设施室内生产）。第6页兰花兰花杨树杨树第7页 生姜是药食两用经济作物，含有栽培轻易、产量生姜是药食两用经济作物，含有栽培轻易、产量高、价格高等特点，近年在各地发展很快。不过生高、价格高等特点，近年在各地发展很快。不过生姜在生产上长久采取无性繁殖，轻易感染各种病毒姜在生产上长久采取无性繁殖，轻易感染各种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长迟缓，普通病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长迟缓，普通减产减产30%30%50%50%。第8页第9页2作物脱毒作物脱毒作物脱毒原因作物脱毒原因:长久进行无性繁殖作物，易积累感染长久进行无性繁殖作物，易积累感染病毒，造成产量降低，品质变差，而植物病毒，造成产量降低，品质变差，而植物分生区普通不会感染病毒，用分生区细胞分生区普通不会感染病毒，用分生区细胞进行组织培养，就能得到大量脱毒苗。进行组织培养，就能得到大量脱毒苗。作物脱毒材料作物脱毒材料:分生区细胞分生区细胞作物脱毒方法作物脱毒方法:进行组织培养进行组织培养结果结果:脱毒苗脱毒苗第10页 甘薯种植多年后易积累病毒而造成品种退化。当前生产上采取茎尖分生组织离体培养方法快速繁殖脱毒种苗，以确保该品种品质和产量水平。这种经过分生组织离体培养取得种苗过程不包括细胞（）A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性第11页第12页第13页 实际问题：天然种子因为在遗传上实际问题：天然种子因为在遗传上含有因减数分裂引发重组现象，因而会含有因减数分裂引发重组现象，因而会造成一些遗传性状改变；天然种子在生造成一些遗传性状改变；天然种子在生产上受季节等自然环境条件限制，普通产上受季节等自然环境条件限制，普通每年只繁殖每年只繁殖1 12 2次，有些甚至十几年才次，有些甚至十几年才繁殖一次。能否找到天然种子替换品？繁殖一次。能否找到天然种子替换品？第14页种种子子结结构构自然种子胚胚种皮种皮胚乳胚乳第15页常规种子植物生产不足常规种子植物生产不足p不少植物需要生长多年才能结出种子不少植物需要生长多年才能结出种子p优良杂种后代因发生性状分离而丧失其优良杂种后代因发生性状分离而丧失其优良特征优良特征p种子生产受季节、气候和地域限制种子生产受季节、气候和地域限制p制种需要占用大量土地制种需要占用大量土地第16页3 3、人工种子、人工种子 经过植物组织培养方法取得经过植物组织培养方法取得胚状体胚状体、不定芽、顶不定芽、顶芽和腋芽芽和腋芽等材料外面包被着人工薄膜，在适宜条件下等材料外面包被着人工薄膜，在适宜条件下能够发芽成幼苗种子能够发芽成幼苗种子。第17页人工种子结构人工种子结构胚状体产生路径：胚状体产生路径：(1(1）由已脱分化外植体直接产生；）由已脱分化外植体直接产生；（2 2）由愈伤组织产生（）由愈伤组织产生（3 3）由悬浮细胞培养产生）由悬浮细胞培养产生第18页u优点优点后代无性状分离，保持优良特征后代无性状分离，保持优良特征不受季节、气候和地域限制不受季节、气候和地域限制易于储备和运输易于储备和运输可控制添加一些物质，如除草剂、促进生长激素，可控制添加一些物质，如除草剂、促进生长激素，有益菌等有益菌等第19页人工种皮是确保包裹在其中胚状体顺利生长成人工种皮是确保包裹在其中胚状体顺利生长成小植株关键部分，请探讨人工种皮中应该含有有小植株关键部分，请探讨人工种皮中应该含有有效成份是什么？为了促进胚状体生长发育，我们效成份是什么？为了促进胚状体生长发育，我们还能够向人工种皮中加入哪些物质？还能够向人工种皮中加入哪些物质？问题问题 针对植物种类和土壤等条件，在人工种针对植物种类和土壤等条件，在人工种子包裹剂中还能够加入适量养分、无机盐、子包裹剂中还能够加入适量养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体生长发育，还能够向人工为了促进胚状体生长发育，还能够向人工种皮中加入一些植物生长调整剂。种皮中加入一些植物生长调整剂。第20页1.单倍体育种单倍体育种复习复习1 1 单倍体概念单倍体概念:是指由配子发育成个体是指由配子发育成个体 单倍体例子单倍体例子:蜜蜂中雄蜂是由未受精卵发育来单倍体蜜蜂中雄蜂是由未受精卵发育来单倍体.多数植物都可经过花药或花粉来取得单倍多数植物都可经过花药或花粉来取得单倍体体 二二.作物新品种培育作物新品种培育第21页(花药离体培养花药离体培养)过程:第22页1 1、单倍体育种、单倍体育种选择选择亲本亲本有性有性杂交杂交F1代代花粉离花粉离体培养体培养单倍体单倍体植植株株诱诱变变染色体加倍染色体加倍可可育育纯合子纯合子选择所选择所需类型需类型u过程过程u 优点优点后代都是纯合子，能稳定遗传后代都是纯合子，能稳定遗传显著缩短育种年限，加速育种进程显著缩短育种年限，加速育种进程第23页2.2.突变体利用突变体利用（1 1）突变体产生）突变体产生 在植物组织培养过程中，因为培养在植物组织培养过程中，因为培养细胞一直处于不停分生状态，所以轻细胞一直处于不停分生状态，所以轻易受到培养条件和外界压力（如射线、易受到培养条件和外界压力（如射线、化学物质等）影响而产生突变。化学物质等）影响而产生突变。为何不停分生细胞轻易突变？为何不停分生细胞轻易突变？（2 2）利用：筛选对人们有利突变体）利用：筛选对人们有利突变体,进而培育新品种进而培育新品种第24页比较：比较：单倍体育种：单倍体育种：突变体利用：突变体利用：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：显著缩短育种年限显著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第25页三三.细胞产物工厂化生产细胞产物工厂化生产(1)(1)种类种类:蛋白质蛋白质,脂肪脂肪,糖类糖类药品药品,香料香料,生物碱等生物碱等.(2)(2)技术技术:植物组织培养植物组织培养.第26页第27页第28页高效抗癌药品紫杉醇，即使能造福人高效抗癌药品紫杉醇，即使能造福人类，但却为濒危红豆杉带来一场灭顶之类，但却为濒危红豆杉带来一场灭顶之灾。以灾。以“我们能否利用植物组织培养技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、保护环境方面主培养技术在节约资源、保护环境方面主要意义。要意义。第29页提醒：能够利用植物组织培养技术来大量生产提醒：能够利用植物组织培养技术来大量生产紫杉醇。现在国内外科学家们正在研究利用紫杉醇。现在国内外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，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生产紫杉醇。国内希望利用这种方法来大量生产紫杉醇。国内外许多试验室开展了用组织培养法生产紫杉外许多试验室开展了用组织培养法生产紫杉醇研究，红豆杉属醇研究，红豆杉属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企业宣告他们用细胞企业宣告他们用细胞培养法所得紫杉醇含量是树皮培养法所得紫杉醇含量是树皮2 25 5倍。国内倍。国内外在分化细胞株系和培养条件方面做了不少外在分化细胞株系和培养条件方面做了不少工作，探索了外植体、光照、培养基组成等工作，探索了外植体、光照、培养基组成等原因对细胞培养及紫杉醇生成影响。现在工原因对细胞培养及紫杉醇生成影响。现在工艺条件已基本摸清，正研究反应放大技术等，艺条件已基本摸清，正研究反应放大技术等，有望实现经过细胞培养进行工业化生产紫杉有望实现经过细胞培养进行工业化生产紫杉醇目标。醇目标。第30页（一）（一）思索与探究思索与探究1.1.经过查阅资料，请你再列举出植物组织经过查阅资料，请你再列举出植物组织培养技术在我们生活中另外一些应用。培养技术在我们生活中另外一些应用。提醒：提醒：a.a.拯救濒危植物；拯救濒危植物；b.b.提供食品制作原料；提供食品制作原料；c.c.利用愈伤组织进行转基因操作。利用愈伤组织进行转基因操作。第31页提醒：诱导植物愈伤组织提醒：诱导植物愈伤组织体细胞胚诱导体细胞胚诱导体细胞胚成熟体细胞胚成熟体细胞胚机械化包裹体细胞胚机械化包裹贮藏或种植贮藏或种植2.2.请查阅植物人工种子制备技术详细过程，请查阅植物人工种子制备技术详细过程，设计出制备技术主要流程图。设计出制备技术主要流程图。第32页3.3.请查阅相关文件，设计出一个植物花请查阅相关文件，设计出一个植物花药组织培养和染色体加倍试验流程。药组织培养和染色体加倍试验流程。花药花药 花粉细胞培养花粉细胞培养 愈伤组愈伤组织织 正分化出小植物正分化出小植物 单倍体单倍体植株植株 正常植株正常植株第33页 病毒轻易沿植物体维管组织传输，而病毒轻易沿植物体维管组织传输，而分生组织区中缺乏维管系统，所以不含病分生组织区中缺乏维管系统，所以不含病毒。用做组织培养植物材料能够是植物体毒。用做组织培养植物材料能够是植物体任何类型组织细胞。怎样利用植物组织培任何类型组织细胞。怎样利用植物组织培养技术处理？养技术处理？第34页外植体外植体愈伤组织愈伤组织长芽长芽生根生根幼苗幼苗/胚状体胚状体去分化去分化再分化再分化激活潜在全能性激活潜在全能性第35页二二.作物新品种培育作物新品种培育复习复习:1 1传统方法传统方法(杂杂 交交)杂交育种依据原理是杂交育种依据原理是:基因自由组合定律，优良基因基因自由组合定律，优良基因自由组合。自由组合。第36页第37页结果:经过基因重组，把两亲本优良性状组合在同一后代中 缺点:要不停进行(多年)纯化和选择，才得到一个符合理想要求新品种 第38页