植物细胞工程的实际应用

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1、2.1.2 2.1.2 植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用离体的植物器官、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：营养：有机物有机物 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，叶芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素肉细胞中叶绿素的合成需要光照的合成需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、菊花如：胡萝卜的形成

2、层、菊花幼茎段、月季的花药幼茎段、月季的花药植物组织培养技术植物组织培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细胞细胞诱导诱导融合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植植物物体体细细胞胞杂杂交交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？ 资料资料1 1 兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。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。

3、在兰花的兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的常规繁殖中，遇到的常规繁殖中，遇到的难题是：难题是：用分根法繁用分根法繁殖速度缓慢殖速度缓慢，不利于，不利于新品种的推广新品种的推广; ;用种子用种子繁殖又很困难繁殖又很困难，因为，因为兰花的种子十分微小，兰花的种子十分微小，胚很纤弱，种子几乎胚很纤弱，种子几乎没有储藏营养物质，没有储藏营养物质，在发芽过程中很容易夭折。在发芽过程中很容易夭折。 资料资料2 2 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。 但因其但因其不结种子不

4、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。 资料资料3 3 病毒引起的植物病害有病毒引起的植物病害有500500多种。多种。受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉，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、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，造成很大的经济损防治办法，只能拔除病株，造成很大的经济损失。失

5、。 病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几分生区几乎不含病毒乎不含病毒。一一、植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径1.微型繁殖微型繁殖（也叫快速繁殖技术）（也叫快速繁殖技术）(1)概念：概念：(2)应用组织培养技术，快速繁殖优良品种植物应用组织培养技术，快速繁殖优良品种植物(3)(2)特点特点:保持优良品种的遗传特性保持优良品种的遗传特性周期短，不受季节、气候、自然灾害等因素的周期短，不受季节、气候、自然灾害等因素的影响影响高效快速地实现种苗的大量繁殖高效快速地实现种苗的大量繁殖 例：用一个兰

6、花茎尖就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400万株兰花苗。万株兰花苗。 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： (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: 切取切取茎尖茎尖进行进行组织培养，再生的植组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗获得脱毒苗 （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.作物脱毒作物脱毒（培养无病毒植株）（培养无病毒植株）作物脱毒的原因作物脱毒的原因: 长期

7、进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，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，用感染病毒，用分生区的细胞分生区的细胞进行组织培养，就能得到进行组织培养，就能得到大量的脱毒苗。大量的脱毒苗。 脱毒产品脱毒产品甘蔗甘蔗香蕉香蕉马铃薯马铃薯菠菠萝萝3、神奇的人工种子、神奇的人工种子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。优良杂交种后代优良杂交种后代会因发生性状分会因发生性状分离而丧失优良特离而丧失优良特性性。受季节、气候受季节、气候和地域的限制和地域的限制。制种时需要占用制种时需要

8、占用大量土地。大量土地。如何克服缺陷？如何克服缺陷？常规种子植物生产的不足常规种子植物生产的不足人工种子技术：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药、抗生素、有益菌及生长调节剂等组织培养组织培养细胞全能性细胞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

9、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：与试管苗比：有人工薄膜保护，方便地贮藏和运输有人工薄膜保护，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二、作物新品种的培育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 单倍体单倍体幼苗幼苗脱分化脱分化再分化再

10、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 DDTT矮杆感病矮杆感病 ddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTt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F2D_T_ D_tt ddT_ ddtt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ddTTF3配子：配子： DTDtdTdt单倍体单倍体幼苗幼苗：DTDtdTdt花药离体

11、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DDttddTT ddtt纯合体纯合体:DDTT矮抗矮抗 P高杆抗病高杆抗病 DDTT矮杆感病矮杆感病 ddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTt单倍体育种单倍体育种第第1年年选择矮秆抗病选择矮秆抗病即为新品种即为新品种举例：举例：举例：举例：利用利用利用利用高杆抗病高杆抗病高杆抗病高杆抗病DDTTDDTTDDTTDDTT和和和和矮杆感病矮杆感病矮杆感病矮杆感病ddttddttddttddtt品种培育品种培育品种培育品种培育矮杆抗病矮杆抗病矮杆抗病矮杆抗病ddTTddTTddTTddTT品种品种品种品种二、作物新品种的培育二、作物新品种的培育应

12、用：应用：柏树柏树小麦小麦烟草烟草水稻水稻2.突变体的利用突变体的利用 对植物组织培养过程中得对植物组织培养过程中得愈伤组织愈伤组织进行进行诱变诱变处理，处理，促其发生突变，诱导分化成植株，促其发生突变，诱导分化成植株，筛选筛选对人们对人们有利突变有利突变体体,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。三、细胞产物的工厂化生产三、细胞产物的工厂化生产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

13、,糖类糖类,药物药物,香料香料,生物碱等生物碱等.植物的组织培养植物的组织培养-愈伤组织细胞愈伤组织细胞培养培养利用组织培养技术来大量生产利用组织培养技术来大量生产人参皂苷干粉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愈伤组织组织再分化再分化丛芽或丛芽或胚状体胚状体 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

14、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1.1.下列属于植物细胞工程实际应用的是下列属于植物细胞工程实际应用的是( )( )制造人工种子制造人工种子 培育抗盐植物培育抗盐植物 培育抗病毒烟培育抗病毒烟草草培育单倍体培育单倍体 生产脱毒植株生产脱毒植株A. B.A. B.C. D.C. D.C C反馈练习【解析】【解析】选选C C。植物细胞工程应用范围较广，除。植物细胞工程应用范围较广，除外还包括利用植物体细胞杂交生产杂种植物，外还包括利用植物体细胞杂交生产杂种植物，

15、利用植物细胞培养生产香料、药物等。利用植物细胞培养生产香料、药物等。中培育抗病中培育抗病毒烟草属于基因工程的操作。毒烟草属于基因工程的操作。2.2.植物的微型繁殖技术是指植物的微型繁殖技术是指( )( )A.A.基因工程育种基因工程育种B.B.植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术C.C.嫁接嫁接D.D.通过植物组织培养快速繁殖技术通过植物组织培养快速繁殖技术D D【解析】【解析】选选D D。微型繁殖即快速繁殖技术，是通。微型繁殖即快速繁殖技术，是通过植物组织培养技术实现的。过植物组织培养技术实现的。 3.3.若用一株郁金香在短时间内培育出成千上万若用一株郁金香在短时间内培育出成千上万株郁金香苗

16、，最好采用下列哪种技术株郁金香苗，最好采用下列哪种技术( )( )A.A.扦插扦插 B. B.嫁接嫁接C.C.植物微型繁殖技术植物微型繁殖技术 D. D.杂交杂交C C【解析】【解析】选选C C。本题要求在短时间内培育出成千。本题要求在短时间内培育出成千上万株郁金香苗，可借助植物微型繁殖技术培上万株郁金香苗，可借助植物微型繁殖技术培养获得。养获得。4.4.要获得脱毒苗，一般选取植物体的哪一部分要获得脱毒苗，一般选取植物体的哪一部分组织组织( )( )A.A.叶叶 B. B.花粉花粉 C. C.根根 D. D.茎尖茎尖D D【解析】【解析】选选D D。作物脱毒就是把已被病毒感染的。作物脱毒就是把

17、已被病毒感染的植株进行脱毒，采用的技术是微型繁殖技术，植株进行脱毒，采用的技术是微型繁殖技术，但是取材一定是无毒的，一般作物脱毒所用的但是取材一定是无毒的，一般作物脱毒所用的原料是无病毒的茎尖、根尖等。原料是无病毒的茎尖、根尖等。5.5.人参皂甙干粉工厂化生产，下列哪种技术是人参皂甙干粉工厂化生产，下列哪种技术是必需的必需的( )( )A.A.杂交育种杂交育种 B. B.植物组织培养植物组织培养C.C.多倍体育种多倍体育种 D. D.单倍体育种单倍体育种B B【解析】【解析】选选B B。对人参皂甙干粉进行工厂化生产，。对人参皂甙干粉进行工厂化生产，必须先通过植物组织培养获得人参皂甙含量高必须先

18、通过植物组织培养获得人参皂甙含量高的细胞株，然后进行大规模发酵生产。的细胞株，然后进行大规模发酵生产。6.6.植物组织培养技术不会用于植物组织培养技术不会用于( )( )A.A.培育培育“番茄番茄马铃薯马铃薯”B.B.培育无病毒植株培育无病毒植株C.C.扦插繁殖扦插繁殖D.D.培育转基因延熟番茄植株培育转基因延熟番茄植株C C【解析】【解析】选选C C。植物组织培养可培养出无病毒的植株。培。植物组织培养可培养出无病毒的植株。培育育“番茄番茄马铃薯马铃薯”为植物体细胞杂交，需要对杂交细为植物体细胞杂交，需要对杂交细胞进行组织培养。培育转基因延熟番茄植株时，如果将胞进行组织培养。培育转基因延熟番茄

19、植株时，如果将目的基因转入番茄体细胞中，也需要经过植物组织培养目的基因转入番茄体细胞中，也需要经过植物组织培养才能获得延熟植株。扦插繁殖不需要经过组织培养过程。才能获得延熟植株。扦插繁殖不需要经过组织培养过程。7.7.改良缺乏某种抗病性的水稻品种，不宜采用的改良缺乏某种抗病性的水稻品种，不宜采用的方法是方法是( )( )A.A.诱变育种诱变育种 B. B.单倍体育种单倍体育种C.C.基因工程育种基因工程育种 D. D.杂交育种杂交育种B【解析】【解析】选选B。A项可通过基因突变产生新基因来达项可通过基因突变产生新基因来达到改良作物品种的目的；到改良作物品种的目的；C项可通过转入抗病基因，项可通

20、过转入抗病基因，达到改良作物品种的目的；达到改良作物品种的目的；D项可借助杂交育种，项可借助杂交育种，并经多次选育，获得抗病性状，达到改良新基因的并经多次选育，获得抗病性状，达到改良新基因的目的。而单倍体是将已有基因进行分离培养得到新目的。而单倍体是将已有基因进行分离培养得到新个体的育种过程，不能从缺乏某种抗病性品种中获个体的育种过程，不能从缺乏某种抗病性品种中获得抗病性状，因此选得抗病性状，因此选B项。项。9.9.下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是( ( ) ) A A培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节

21、渗透压B B培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化长和分化C C离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织愈伤组织D D同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同愈伤组织基因相同D10.10.玉米是一种主要的农作物，为了提高玉米的产量，科学玉米是一种主要的农作物，为了提高玉米的产量，科学家做了大量的研究工作。如图是关于玉米培养的过程，请据家做了大量的研究工作。如图是关于玉米培养的过程，请据图回答：图回答：(1)(1)取玉米

22、幼苗的茎尖进行取玉米幼苗的茎尖进行_，如图，如图ACAC，发育成，发育成植株植株D D，取，取D D的花药进行离体培养成幼苗，如图的花药进行离体培养成幼苗，如图EFEF，经秋水仙素，经秋水仙素处理后发育成植株处理后发育成植株G G，属于，属于_；从生殖方式上分析，；从生殖方式上分析，ADAD属于属于_生殖；从细胞分裂方式上分析，生殖；从细胞分裂方式上分析，EFEF过程中进过程中进行了行了_分裂。分裂。(2)(2)取茎尖进行培养的原因是取茎尖进行培养的原因是_。(3)AC(3)AC的过程要严格控制的过程要严格控制_。分生区附近病毒极少，甚至无病毒分生区附近病毒极少，甚至无病毒无菌条件无菌条件组织

23、培养组织培养单倍体育种单倍体育种无性无性有丝有丝(4)(4)用用ADAD过程获得的植株过程获得的植株D D，称为，称为_。若用。若用D D进行繁殖，种进行繁殖，种植的植株就植的植株就_或或_感染病毒。感染病毒。(5)(5)用用EGEG途径育种的优点是途径育种的优点是_。(6)(6)若想培育出一种新的玉米品种，可以采用若想培育出一种新的玉米品种，可以采用_育种方式；若育种方式；若想培育出一种能抗虫的玉米新品种，可以采用想培育出一种能抗虫的玉米新品种，可以采用_育种；育种；若想培育出一种地上结玉米，地下结马铃薯的植株，可以利若想培育出一种地上结玉米，地下结马铃薯的植株，可以利用用_技术。技术。 不

24、会不会 极少极少直接得到稳定遗传的优良品种，极大地缩短了育种年限直接得到稳定遗传的优良品种，极大地缩短了育种年限植物体细胞杂交植物体细胞杂交脱毒苗脱毒苗诱变诱变基因工程基因工程【解析】【解析】本题综合考查了植物细胞工程及应用、基因工程等本题综合考查了植物细胞工程及应用、基因工程等知识。取玉米的分生组织，经过组织培养获得的植株称为脱知识。取玉米的分生组织，经过组织培养获得的植株称为脱毒苗，用脱毒苗进行繁殖，得到的植株不会或极少感染病毒。毒苗，用脱毒苗进行繁殖，得到的植株不会或极少感染病毒。在组织培养的过程中，要严格控制无菌条件，单倍体育种能在组织培养的过程中，要严格控制无菌条件，单倍体育种能直接得到稳定遗传的优良品种，极大地缩短育种年限。若想直接得到稳定遗传的优良品种，极大地缩短育种年限。若想获取新的品种，可采取诱变育种、基因工程育种和体细胞杂获取新的品种，可采取诱变育种、基因工程育种和体细胞杂交技术等。交技术等。