植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用

1、2.1.2 植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用,離體的植物器官、組織或細(xì)胞（外植體）,,愈傷組織,根、芽,,植物體,脫分化,再分化,,①無(wú)菌②營(yíng)養(yǎng)：有機(jī)物 無(wú)機(jī)鹽 水分③一定的外界條件④植物激素： 細(xì)胞分裂素 生長(zhǎng)素,遮光,一定的光照,芽發(fā)育成葉，葉肉細(xì)胞中葉綠素的合成需要光照,排列疏松而無(wú)規(guī)則，高度液泡化的呈無(wú)定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞,如：胡蘿卜的形成層、菊花幼莖段、月季的花藥…,植物組織培養(yǎng)技術(shù),,,,①,

2、②,③,④,,,⑤,融合的原生質(zhì)體,原生質(zhì)體B,原生質(zhì)體A,去壁,去壁,植物A細(xì)胞,植物B細(xì)胞,誘導(dǎo)融合,再生出細(xì)胞壁,雜種細(xì)胞,脫分化 （細(xì)胞分裂）,愈傷組織,再分化,雜種植株,植物組織培養(yǎng),植物細(xì)胞融合,,,植物體細(xì)胞雜交,,資料1 蘭花因高雅美麗而深受人們喜愛(ài)。蘭花常用分根法和種子進(jìn)行繁殖。在蘭花的常規(guī)繁殖中，遇到的難題是：用分根法繁殖速度緩慢，不利于新品種的推廣;用種子繁殖又

3、很困難，因?yàn)樘m花的種子十分微小，胚很纖弱，種子幾乎沒(méi)有儲(chǔ)藏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在發(fā)芽過(guò)程中很容易夭折。,資料2 科學(xué)家應(yīng)用多倍體育種的方法，培育出的三倍體無(wú)子西瓜，具有無(wú)子、含糖高、口感好等特點(diǎn)。 但因其不結(jié)種子，每年必須用四倍體和二倍體西瓜雜交培育種子，不僅增加了生產(chǎn)成本，也給無(wú)籽西瓜的普及帶來(lái)困難。,資料3 病毒引起的植物病害有500多種。受害的植物包括糧食作物、蔬菜、果樹(shù)和花卉，如水稻、小麥、棉花、

4、馬鈴薯、油菜、大蒜、蘋(píng)果、棗、唐菖蒲、蘭花等。而且沒(méi)有有效的防治辦法，只能拔除病株，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。 病毒多集中在種子、老葉等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的組織中較少，在分生區(qū)幾乎不含病毒。,一、植物繁殖的新途徑,1.微型繁殖（也叫快速繁殖技術(shù)）概念：應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)，快速繁殖優(yōu)良品種植物(2)特點(diǎn):①保持優(yōu)良品種的遺傳特性②選材少，培養(yǎng)周期短，繁殖率高，有利于自動(dòng)化管理③高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖,

5、例：用一個(gè)蘭花莖尖就可以在一年內(nèi)生產(chǎn)出400萬(wàn)株蘭花苗。,蘭花,楊樹(shù),生菜,無(wú)籽西瓜,(3)微型繁殖的應(yīng)用：,(1)材料: 分生區(qū)的細(xì)胞(莖尖)--無(wú)病毒或極少 (2)脫毒苗: 切取莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)，再生的植株就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗 （3）優(yōu)點(diǎn)： 使農(nóng)作物不會(huì)或極少感染病毒,為什么需進(jìn)行作物脫毒？,2.作物脫毒（培養(yǎng)無(wú)病毒植株）,作物脫毒的原因: 長(zhǎng)期進(jìn)行無(wú)性繁殖的作物，易積

6、累感染的病毒，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差，而植物的分生區(qū)一般不會(huì)感染病毒，用分生區(qū)的細(xì)胞進(jìn)行組織培養(yǎng)，就能得到大量的脫毒苗。,脫毒產(chǎn)品,甘蔗,香蕉,馬鈴薯,菠蘿,3、神奇的人工種子,樹(shù)木需生長(zhǎng)數(shù)年才能結(jié)出種子。,優(yōu)良雜交種后代會(huì)因發(fā)生性狀分離而喪失優(yōu)良特性。,受季節(jié)、氣候和地域的限制。,制種時(shí)需要占用大量土地。,如何克服缺陷？,常規(guī)種子植物生產(chǎn)的不足,人工種子,技術(shù)：原理：結(jié)構(gòu)：特性：優(yōu)點(diǎn)：,胚狀體（不定芽、頂芽、腋芽）

7、人工種皮（保護(hù)性外殼）人工胚乳（提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)）,,組織培養(yǎng),細(xì)胞全能性,①解決某些作物繁殖力低、結(jié)子困難、發(fā)芽率低問(wèn)題②后代不發(fā)生性狀分離。 ③不受氣候、季節(jié)、地域的限制。,與試管苗比：有人工薄膜保護(hù)，方便地貯藏和運(yùn)輸,,在適宜條件下可以萌發(fā)長(zhǎng)成幼苗。,人工胚乳,,相當(dāng)天然種子的胚(由外植體或愈傷組織產(chǎn)生),提供營(yíng)養(yǎng),保護(hù)作用,人工種子應(yīng)用,花椰菜,桉樹(shù),水稻,芹菜,二、作物新品種的培育,明顯縮短育種年限(相對(duì)常規(guī)選育)后代

8、穩(wěn)定遺傳,都是純合體,正常植物,花藥,愈傷組織,單倍體幼苗,,,,脫分化,再分化,染色體加倍,秋水仙素處理,1.單倍體育種,(1)方法:,(3)優(yōu)點(diǎn):,花藥的離體培養(yǎng)獲得單倍體植株，染色體加倍,選擇穩(wěn)定遺傳優(yōu)良品種,,種子,純合體,選優(yōu) 自交,(2)原理：染色體變異,P：,高桿抗病 DDTT,×,矮桿感病 ddtt,F1,高桿抗病 DdTt,↓,,,第1年,↓,選育出需要的矮抗純種,F2,D_T_

9、,D_tt,ddT_,ddtt,矮抗,雜交育種,第2年,,第3年,,,,,生長(zhǎng),,ddTT,F3,配子：,DT,Dt,dT,dt,單倍體幼苗：,DT,Dt,dT,dt,花藥離體培養(yǎng),秋水 仙素,,第2年,第4年,,DDtt,ddTT,ddtt,純合體:,DDTT,矮抗,P,高桿抗病 DDTT,×,矮桿感病 ddtt,F1,高桿抗病 DdTt,單倍體育種,,,,,,,,,選擇矮稈抗病即為新品種,舉例：利用高

10、桿抗病DDTT和矮桿感病ddtt品種培育矮桿抗病ddTT品種,二、作物新品種的培育,應(yīng)用：,柏樹(shù),小麥,煙草,水稻,2.突變體的利用,對(duì)植物組織培養(yǎng)過(guò)程中得愈傷組織進(jìn)行誘變處理，促其發(fā)生突變，誘導(dǎo)分化成植株，篩選對(duì)人們有利突變體,進(jìn)而培育新品種。,新品種,外植體,愈傷組織,多種突變體,,,,篩選培育,脫分化,誘導(dǎo)分化,誘變處理,白三葉草,抗病、抗鹽、含高蛋白、高產(chǎn)。,三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn),1.種類(lèi):2.技術(shù): 3.實(shí)例：

11、,蛋白質(zhì),脂肪,糖類(lèi),藥物,香料,生物堿等.,植物的組織培養(yǎng)----愈傷組織細(xì)胞培養(yǎng),利用組織培養(yǎng)技術(shù)來(lái)大量生產(chǎn)人參皂苷干粉,注意: 一般培養(yǎng)到愈傷組織階段，從愈傷組織的細(xì)胞中獲得細(xì)胞產(chǎn)物!,莖尖、根尖等分生區(qū)花藥（花粉）,外植體,,脫分化,愈傷組織,,再分化,叢芽或胚狀體,工廠化生產(chǎn)藥物,人工種子,,作物脫毒單倍體育種微型繁殖,,,植物體,,,,誘變處理,,突變細(xì)胞,,總結(jié): 植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用,突變體的利用,+人工

12、薄膜,培養(yǎng),1.下列屬于植物細(xì)胞工程實(shí)際應(yīng)用的是( )①制造人工種子 ②培育抗鹽植物 ③培育抗病毒煙草④培育單倍體 ⑤生產(chǎn)脫毒植株A.①②③④ B.①③④⑤C.①②④⑤ D.②③④⑤,C,反饋練習(xí),2.植物的微型繁殖技術(shù)是指( )A.基因工程育種B.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)C.嫁接D.通過(guò)植物組織培養(yǎng)快速繁殖技術(shù),D,3.若用一株郁金香在短時(shí)間內(nèi)培育出成千上萬(wàn)株郁

13、金香苗，最好采用下列哪種技術(shù)( )A.扦插 B.嫁接C.植物微型繁殖技術(shù) D.雜交,C,4.要獲得脫毒苗，一般選取植物體的哪一部分組織( )A.葉 B.花粉 C.根 D.莖尖,D,5.人參皂甙干粉工廠化生產(chǎn)，下列哪種技術(shù)是必需的( )A.雜交育種 B.植物組織培養(yǎng)C.多倍體育種