第1節

植物細胞工程植物細胞工程的應用賀老師第2章細胞工程石斛：驅解虛熱，益精強陰等療效、觀賞價值。連翹：清熱解毒、消腫散結、消炎蘭花：名貴花卉，具有極高的觀賞價值，能食用，入藥問題：經濟苗木、名貴花卉、珍稀植物等自然繁殖速度緩慢，繁殖效率低下或優良性狀不易保持……如何解決？問題探討植物繁殖的新途徑：快速繁殖（2）生殖方式：一般為無性生殖（3）過程：外植體脫分化愈傷組織再分化芽、根完整植株試管苗（5）原理：植物細胞的全能性（4）細胞分裂方式：有絲分裂（1）概念：用于快速繁殖優良品種的

，被人們形象稱為快速繁殖技術，也叫作微型繁殖。植物組織培養技術①高效、快速地實現種苗的大量繁殖；②不受自然生長季節的限制，培養周期短；③選材少，繁殖率高，便于自動化管理，實現產業化生產；（6）優點：④無性繁殖，親、子代細胞DNA相同，所以可以

。（7）應用：快速繁殖經濟林木、名貴花卉、珍稀瀕危植物等自然繁殖速度緩慢，繁殖效率低下或優良性狀不易保持的植物。鐵皮石斛紅豆杉君子蘭金花茶植物繁殖的新途徑：快速繁殖保持優良的遺傳特性問題1：植物組織培養可以進行快速繁殖的原因是什么？①植物組織培養在實驗室進行，一般不受季節、氣候等條件的限制。植物繁殖的新途徑：快速繁殖②植物組織培養到愈傷組織階段，細胞進行旺盛、快速的有絲分裂，從而獲得大量的組織細胞。不斷地對愈傷組織進行分割、移瓶、誘導再分化就可以形成大量的新植株。問題2：多肉是如何繁殖的？是否屬于微型繁殖技術？壓條嫁接扦插、壓條、嫁接等過程屬于無性繁殖。植物繁殖的新途徑：快速繁殖但過程中未經過脫分化、再分化等，不屬于植物組織培養，因此不屬于微型繁殖技術。植物繁殖的新途徑：作物脫毒視頻：種薯脫毒馬鈴薯香蕉草莓無性繁殖感染的病毒很容易傳給后代病毒在作物體內積累作物產量降低品質變差(1)脫毒原因:植物頂端分生區附近（如莖尖）的病毒極少，甚至無病毒。（植物分生區細胞繁殖較快，無維管束，病毒難以進入）(2)選材部位:(3)原因:植物頂端分生區附近（如莖尖、芽尖、根尖）植物繁殖的新途徑：作物脫毒辨析：脫毒苗=抗毒苗？(4)過程:作物脫毒與微型繁殖相比較，莖尖脫分化愈傷組織再分化芽、根試管苗脫毒苗移栽病毒極少，甚至無病毒脫毒苗：是選擇植物的莖尖進行組織培養而獲得的，只是體內不含病毒，但不能抵抗病毒侵染，屬于細胞工程的范疇；抗毒苗：是把某抗病基因導入植物細胞，屬于基因工程的范疇。抗病基因導入植物細胞植物組織培養抗毒苗植物繁殖的新途徑：作物脫毒二者無本質區別，只是取材部位不同。(6)實例:在馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等許多作物上獲得成功。(5)優點:脫毒作物的產量和品質明顯優于沒有脫毒的作物未脫毒草莓未脫毒馬鈴薯脫毒馬鈴薯田與被病毒感染未脫毒馬鈴薯葉片脫毒草莓植物繁殖的新途徑：作物脫毒問題探討缺點：要不斷進行(多年)純化和選擇，才得到一種符合理想要求的新品種。P：紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aassF1紫色非甜玉米AaSs第1年×F2A_S_A_ssaaS_aass傳統方法：

第2年第3年選育出需要的紫色甜玉米（AAss）生長紫甜（AAss、Aass）×A_ssF3第4年問題：現有紫色非甜玉米（基因型AASS）、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）？如何解決育種時間過長的問題？雜交育種通過雜交，把兩親本的優良性狀組合在同一后代中(基因重組)雜交育種單倍體育種紫色非甜玉米×白色甜玉米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P：問題探討P：

AASS

×

aassF1AaSsAaSsASAsaSasASAsaSasAASSAAssaaSSaass（種子）第一年（植物體）

減數

分裂

（花粉）花藥離體培養

（單倍體幼苗）

秋水仙素處理

（二倍體純合植株）第二年播種作物新品種的培育：單倍體育種單倍體植株特點植株長得弱小一般高度不育含偶數個染色體組：可育含奇數個染色體組：高度不育（聯會時紊亂）單倍體：單倍體生物的體細胞中一定只含有一個染色體組嗎？不一定，如四倍體（4N=48)馬鈴薯的配子中有2個染色體組，由其發育而來的單倍體植株含2個染色體組。（自然界中的單倍體生物）卵細胞→

雄蜂由

直接發育而成的個體。配子（如卵細胞、花粉等）如何解決單倍體植株高度不育的問題？1、低溫等極端環境2、秋水仙素能夠抑制紡錘體的形成，導致染色體不能移向細胞的兩極，從而引起細胞內染色體數目加倍。秋水仙素處理花藥離體培養植物細胞的全能性染色體數目變異（1）過程：花藥中的花粉單倍體幼苗秋水仙素染色體加倍純合體二倍體篩選優良性狀純合體愈傷組織離體培養脫分化再分化（2）原理：作物新品種的培育：單倍體育種單倍體育種的目的是不是獲得單倍體植株？作物新品種的培育：單倍體育種（3）優勢：①極大地縮短了育種的年限，節約了大量的人力和物力。②后代一般都是純合子，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。（4）實例：單育1號煙草、水稻、玉米、油菜、甘藍和甜椒等作物。我國培育的單育1號煙草是世界上第一個單倍體作物新品種

大多數單倍體植株的細胞中只含一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現。資料1：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，因此它們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。作物新品種的培育：突變體的利用從產生突變的個體中可以篩選出對人們有用的突變體，進而培育成新品種。問題1：這對你有什么啟發？愈傷組織細胞不斷分裂，細胞要進行DNA分子復制，因此更易發生突變。不一定，因為突變是不定向的。問題2：誘變處理的對象？為什么？產生的變異一定符合需要嗎？作物新品種的培育：突變體的利用（1）過程：突變(基因突變+染色體變異）植物細胞的全能性外植體脫分化愈傷組織再分化試管苗植株篩選有用的突變體誘變處理（紫外線，輻射）（2）原理：提高愈傷組織的突變率，加快育種進程，大幅度地改良某些性狀。突變具有不定向性和低頻性，需要處理并篩選大量突變材料。已篩選出抗病、抗鹽、高產以及蛋白質含量高的新品種。抗除草劑白三葉草抗花葉病毒的甘蔗抗鹽堿的煙草（3）優點：（4）缺點：（5）實例：育種方法原理主要過程優點快速繁殖突變體的利用單倍體育種植物體細胞雜交植物細胞的全能性脫分化、再分化保持優良品種的遺傳特性基因突變、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率，獲得優良性狀染色體變異、植物細胞的全能性花藥離體培養、秋水仙素誘導染色體數目加倍明顯縮短育種年限細胞膜的流動性、植物細胞的全能性原生質體融合、雜種細胞組織培養打破生殖隔離，實現遠緣雜交四種育種方法的比較能不能運用植物細胞工程技術來工業化生產紫杉醇？你的思路是？細胞產物的工業化生產1、植物的代謝產物植物代謝初生代謝：次生代謝：

生物生長生存所必需的代謝活動，整個生命過程一直進行。不是植物基本的生命活動所必需的產物，一般在特定的組織或器官中，并在一定的環境和時間條件下才進行。產物如糖類、脂質、蛋白質、核酸等產物應用一類小分子有機化合物（如酚類、萜類和含氮化合物等）①植物次生代謝物含量很低；②從植物組織提取會大量破壞植物資源；③有些產物又不能或難以通過化學合成途徑得到。缺點a.在植物抗病、抗蟲方面發揮作用b.也是很多藥物、香料和色素等的重要來源。應用多、產量低細胞產物的工業化生產【任務一】請寫出一條獲得次生代謝物的有效途徑。細胞產物的工業化生產一種用于植物細胞培養的發生器2、細胞產物的工廠化生產利用植物細胞培養來獲得

，這個過程就是細胞產物的工廠化生產。目標產物3、植物細胞培養細胞產物的工業化生產在

條件下對

或

進行培養使其增殖的技術。離體單個植物細胞細胞團6、過程5、培養基：4、選材：一般培養到

即可。液體培養液（有利于培養的細胞與營養物質充分接觸）愈傷組織此時細胞分裂旺盛，代謝快，有利于產物生成。7、原理：細胞增殖外植體愈傷組織細胞懸液脫分化振蕩分散細胞懸浮培養細胞產物提取細胞產物的工業化生產9、實例具有高抗癌活性，已被用于乳腺癌等癌癥的治療。紅豆杉→紫杉醇紫草→紫草寧抗菌、消炎和抗腫瘤，世界首例藥用植物細胞工程產品人參→人參皂苷用組織培養技術生產的人參，生長速度比栽培人參約快100倍以上用于植物細胞培養的反應器工廠化生產人參皂苷干粉過程：

脫分化培養選擇破碎細胞放入發酵罐細胞增殖人參根

愈傷組織增長速度快、細胞內人參皂苷干粉含量高的細胞大量細胞提取人參皂苷干粉細胞產物的工業化生產10、優點：不占用耕地，幾乎不受季節、天氣等的限制。比較項目植物組織培養植物細胞培養目的

原理

過程應用植物細胞的全能性細胞增殖獲得植物體獲得細胞產物快速繁殖、作物脫毒、單倍體育種等細胞產物的工廠化生產，如紫草寧、人參皂苷、紫杉醇