第2章細胞工程第1節植物細胞工程----植物細胞工程的應用發酵工程植物細胞工程的應用/CONTENTS0102植物繁殖的新途徑作物新品種的培育微生物的純培養03細胞產物的工廠化生產一、植物繁殖的新途徑1.快速繁殖（1）概念：用于快速繁殖優良品種的植物組織培養技術。也叫微型繁殖。（2）生殖方式：（4）實例：一些優良的觀賞植物、經濟林木、無性繁殖作物和瀕危植物等。一般為無性生殖（3）優點：①可以高效、快速地實現種苗的大量繁殖；②可以保持優良品種的遺傳特性。③實現工廠化生產，不受自然生長季節的限制，培養周期短實質/原理？*扦插、壓條、嫁接等不屬于微型繁殖技術植物細胞的全能性401植物繁殖的新途徑（4）實例：甘蔗、桉樹和鐵皮石斛等試管苗的生產，已形成一定規模。鐵皮石斛的工廠化生產無籽西瓜1.

快速繁殖生菜2.作物脫毒（1）作物脫毒的原因：

。（2）作物脫毒的材料：

。選擇該種細胞更易獲得脫毒苗的理由是

。（3）脫毒過程：無性繁殖，容易將病毒傳給后代。病毒積累，導致產量降低、品質變差頂端分生區（如莖尖、根尖）病毒少，甚至沒有病毒無病毒組織（切取莖尖組織）脫分化愈傷組織再分化根、芽脫毒苗注：脫毒苗不等于抗毒苗。

與微型繁殖相比較，二者無本質區別，只是取材部位不同。組織培養（4）脫毒產品馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等。脫毒草莓普通草莓脫毒馬鈴薯田與被病毒感染未脫毒馬鈴薯葉片優點：明顯提高農作物的產量和品質實際問題：傳統的育種方法：原理：缺點：傳統方法：雜交育種P：紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aassF1紫色非甜玉米AaSs↓第1年↓×選育出需要的純種F2A_S_A_ssaaS_aass紫甜第2年第3年×生長A_ssF3第4年現有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何獲得純種的紫色甜玉米（基因型AAss）？通過雜交把兩親本的優良性狀組合在同一后代中(基因重組)雜交育種育種時間長如何解決育種時間過長的問題？連續自交，直至不出現性狀分離為止802二、作物新品種的培育（1）單倍體：植株弱小，一般高度不育。特點：由配子（如卵細胞、花粉等）直接發育而成的個體。1、單倍體育種（2）單倍體育種過程：1、單倍體育種（1）過程：（2）原理：植物細胞的全能性染色體（數目）變異花藥離體培養誘導染色體加倍二倍體植株單倍體植株二倍體植株（純合子）（秋水仙素處理）（二）作物新品種的培育傳統方法：雜交育種單倍體育種P：紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aass紫色非甜玉米AaSs↓配子：ASAsaSas花藥離體培養單倍體幼苗ASAsaSas純合體:AASSAAssaaSSaass選擇紫甜玉米即為新品種現有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何短時間獲得純種的紫色甜玉米（基因型AAss）？

P：紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aassF1紫色非甜玉米AaSs第1年×選育出紫甜的純種F2A_S_A_ssaaS_aass紫甜第2年第3年×生長A_ssF3第4年秋水仙素誘導1102作物新品種的培育（3）優點秋水仙素花藥離體培養①極大地縮短了育種的年限。②后代都是純合子，能穩定遺傳。③可作為進行體細胞誘變育種和研究遺傳突變的理想材料。（常需5～6年）（當年）1、單倍體育種技術相當復雜

(4)缺點：（5）實例：單育1號煙草、水稻、玉米、油菜、甘藍和甜椒等作物。水稻小麥柏樹2.突變體的利用（1）原理：

在植物組織培養過程中，由于培養細胞一直處于不斷增殖的狀態，因此容易受到培養條件和誘變因素（如射線、化學物質等）的影響而產生突變。（2）過程：外植體脫分化愈傷組織再分化突變體篩選培育新品種誘變處理基因突變（或染色體變異）和植物細胞的全能性。（3）優點：提高變異的頻率，加速育種進程。大幅度地改良某些性狀。（4）缺點：難以控制突變方向，有利性狀比較少，需要大量處理實驗材料。抗病、抗鹽、含高蛋白、高產（4）與誘變育種的區別誘變育種一般是誘導配子突變，然后經過受精作用進行育種；誘變處理的對象？為什么？產生的變異一定符合需要嗎？（6）實例：白三葉草（抗病、抗鹽、含高蛋白、高產）三、細胞產物的工廠化生產1.植物的代謝產物（1）初生代謝物：

初生代謝是生物生長和生存所必需的代謝活動，初生代謝物有糖類、脂質、蛋白質、核酸等。（2）次生代謝物：①次生代謝不是生物生長所必需的，在特定條件下進行。②次生代謝物是一類小分子有機化合物（如酚類、萜類和含氮化合物等）。③在植物的抗蟲、抗病等方面發揮作用，也是很多藥物、香料和色素等的重要來源。④含量很低，從植物組織中提取會大量破壞植物資源，有些產物又不能或難以通過化學合成途徑得到。2.細胞產物的工廠化生產的概念：

利用植物細胞培養來獲得目標產物，這個過程就是細胞產物的工廠化生產。3.特點：

不占用耕地，幾乎不受季節、天氣等的限制，因此對于社會、經濟、環境保護具有重要意義。4.實例：紫草寧、紫杉醇、人參皂苷的植物細胞工程產品。5.細胞產物的工廠化生產的過程外植體脫分化愈傷組織細胞產物培養、提取注意：①一般組織培養到愈傷組織即可。因為此時細胞分裂能力旺盛，代謝快，有利于產物生成。②液體培養基（培養液）有利于培養的細胞與營養物質充分接觸。

工廠化生產人參皂甙干粉的基本流程：人參根愈傷組織增長速度快而且細胞內人參皂甙干粉含量高的細胞細胞增殖提取人參皂甙干粉

脫分化培養選擇破碎細胞放入發酵罐利用植物細胞培養技術來大量生產紫杉醇到社會中去

“手指植物”通常培育在裝有彩色固體培養基的小玻璃瓶中，只要保證充足的光照和適宜的溫度，不需要額外補充水分和營養物質，它們就能在玻璃瓶中生長三四個月之久。

“手指植物”的制作方法用到了植物組織培養技術。在制作過程中，一定要注意做好滅菌和消毒工作，為了防止污染可在培養基中加入一定量的抑菌劑。另外，還可以根據個人喜好，在培養基中加入適量的色素或者熒光劑，使“手指植物”更具有觀賞價值。外植體愈傷組織試管苗脫分化再分化植株作物脫毒選擇頂端分生組織快速繁殖單倍體育種選擇花藥進行誘變突變體的利用分散后懸浮培養3.細胞產物的工廠化生產2.植物新品質的培育1.植物繁殖的新途徑篩選課堂小結四種育種方法的比較育種方法原理過程優點快速繁殖植物細胞的全能性

脫分化、再分化保持優良品種遺傳特性突變體的利用突變；植物細胞的全能性對愈傷組織進行誘變處理后再篩選提高突變頻率，獲得優良性狀單倍體育種植物細胞的全能性；染色體變異

先花藥離體培養，再用秋水仙素處理，染色體加倍明顯縮短育種年限

植物體細胞雜交細胞膜的流動性；植物細胞全能性植物細胞融合、雜種細胞組織培養打破生殖隔離，實現遠源雜交

拓展延伸原理優點缺點誘變育種基因突變或染色體變異和植物細胞的全能性提高生物變異的頻率，可產生新基因，大幅度改良某些性狀，縮短育種年限盲目性大，需大量的突變材料雜交育種基因重組使存在于不同個體的優良性狀集中于一個個體上周期長，難以克服遠緣雜交不親和的障礙單倍體育種染色體變異和植物細胞的全能性獲得的個體均為純種，明顯縮短育種年限技術復雜，多用于植物多倍體育種染色體變異可提高產量和某些營養成分，增大果實只適用于某些植物，在動物中難以開展，且植物結實率低植物體細胞雜交育種細胞膜的流動性和植物細胞的全能性克服了遠緣雜交不親和的障礙，擴大了用于雜交的親本組合范圍，定向改變生物的遺傳性狀不能完全按人們的需要表現出親代的優良性狀幾種育種方法的比較一、概念檢測1.運用植物細胞工程技術可以培育單倍體植株和進行細胞產物的工廠化生產。判斷下列相關表述是否正確。（1）用花藥培養得到單倍體植株需要用到植物組織培養技術。（

）（2）細胞產物的工廠化生產主要是利用促進細胞生長的培養條件，提高了單個細胞中次生代謝物的含量。（

）2.生產中培育香蕉脫毒苗常用的方法是（

）A.人工誘導基因突變B.選擇優良品種進行雜交C.進行遠緣植物體細胞雜交D.取莖尖分生組織進行組織培養√×D練習與應用(1)快速繁殖不僅可以高效、快速地實現種苗的大量繁殖，還可以保持優良品種的遺傳特性。()(2)作物脫毒后不再感染病毒。()(3)單倍體育種只是為了獲得單倍體。(

)(4)突變體育種常用射線、化學物質處理愈傷組織。(

)(5)快速繁殖本質上是一種無性繁殖。(

)√××√√【基礎過關】(6)植物的次生代謝物主要是酚類、萜類和含氮化合物等小分子有機物，是其基本生命活動所必需的物質。()解析：一般認為次生代謝物是植物基本生命活動非必需的物質。(7)植物細胞培養的原理主要是植物細胞的全能性。(

)解析：細胞全能性不是植物細胞培養的原理，植物細胞培養的原理主要是細胞增殖。(8)紫杉醇是存在于紅豆杉屬植物體內的一種次生代謝物，具有高抗癌活性，現已被廣泛用于乳腺癌等癌癥的治療。()××√1.下列屬于植物的快速繁殖技術的是(

)A.用蘭花的芽尖組織培育蘭花幼苗

B.水稻種子萌發并長成新個體C.扦插的葡萄枝長成新個體

D.柳樹芽發育成枝條A【當堂檢測】2.利用馬鈴薯的塊莖進行無性繁殖，種植的世代多了以后往往會因感染病毒而減產，為此農戶都希望得到無病毒的幼苗進行種植。獲得無病毒幼苗的最佳辦法是(

)

A.選擇優良品種進行雜交

B.在田間噴灑消毒劑 C.利用莖尖進行組織培養

D.人工誘導基因突變C3.將紫草細胞進行細胞培養，誘導其脫分化產生愈傷組織，再對愈傷組織進行懸浮培養使其大量增殖，以獲取大量的紫草寧。下列關于紫草寧的工廠化生產的敘述，錯誤的是(

) A.細胞產物的工廠化生產是植物細胞工程