2.1.2植物細胞工程的應用

2.1.2植物細胞工程的應用本節(jié)聚焦植物細胞工程在生產實踐中有哪些應用？植物細胞工程應用于生產實踐的主要優(yōu)勢是什么？資料1：蘭花因高雅美麗而深受人們喜愛。蘭花常用分根法和種子進行繁殖。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;用種子繁殖又很困難，因為蘭花的種子十分微小，胚很纖弱，種子幾乎沒有儲藏營養(yǎng)物質，在發(fā)芽過程中很容易夭折。實際問題：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(yōu)良性狀不易保持……如何解決？鐵皮石斛的工廠化生產請閱讀課本P39,回答以下問題：1.什么是快速繁殖技術？2.快速繁殖的核心技術是？3.快速繁殖技術有什么優(yōu)點？有哪些應用實例？植物繁殖的新途徑快速繁殖用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術。也叫微型繁殖。實例：一些優(yōu)良的觀賞植物、經濟林木、無性繁殖作物和瀕危植物等。優(yōu)點：①可以高效、快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖；②可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性；③不受自然生長季節(jié)的限制；④培養(yǎng)周期短。一無籽西瓜生菜實際問題：生姜是藥食兩用的經濟作物，在生產上長期采用無性繁殖，容易感染多種病毒病，使生姜品質變差，葉子皺縮，生長緩慢，一般減產30%-50%。病毒引起的植物病害有500多種。受害植物包括糧食作物、蔬菜、果樹和花卉等。而且沒有有效的防治辦法，只能拔除，造成經濟損失。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。植物繁殖的新途徑一你有什么啟發(fā)？脫毒馬鈴薯田與被病毒感染未脫毒馬鈴薯葉片作物脫毒（1）適用對象：被病毒感染的無性繁殖的作物。（2）脫毒過程：無病毒組織：如莖尖組織脫分化愈傷組織再分化根、芽幼苗完整植株移栽成活（3）實例：馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等。植物繁殖的新途徑一1.為何要進行作物脫毒？2.作物脫毒選用什么材料？選擇該種材料的理由是？無性繁殖的作物，容易將病毒傳染給后代。病毒積累，導致作物產量降低、品質變差。分生區(qū)（如莖尖）的細胞植物分生區(qū)細胞病毒少，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、芽幼苗完整植株移栽成活注：脫毒苗不等于抗毒苗。與微型繁殖相比較，二者無本質區(qū)別，只是取材部位不同。作物脫毒植物繁殖的新途徑一3.脫毒過程：4.脫毒產品馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等。脫毒草莓普通草莓香蕉菠蘿植物繁殖的新途徑一作物脫毒實際問題：傳統(tǒng)的育種方法是通過雜交把兩親本的優(yōu)良性狀組合在同一后代中。但缺點是：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。如何解決育種時間過長的問題？P：紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aassF1紫色非甜玉米AaSs↓第1年↓×選育出需要的矮抗純種F2A_S_A_ssaaS_aass紫甜傳統(tǒng)方法：雜交育種第2年第3年×生長A_ssF3第4年現(xiàn)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）？閱讀課本，思考：1.單倍體育種包括哪些主要步驟？2.為什么單倍體育種能大大縮短育種的年限？花藥離體培養(yǎng)和人工誘導染色體數目加倍。提示：大多數單倍體植株的細胞只有一套染色體，染色體加倍后得到的植株隱性性狀容易顯現(xiàn)，進而縮短育種年限。作物新品種的培育二單倍體育種我國培育的單育1號煙草是世界上第一個單倍體作物新品種配子：ASAsaSas單倍體幼苗：ASAsaSas花藥離體培養(yǎng)秋水仙素第2年AAssaaSSaass純合體:AASS紫甜P紫色非甜

AASS×白色甜

aassF1紫色非甜

AaSs第1年選擇親本有性雜交F1代花粉離體培養(yǎng)單倍體植株誘變染色體加倍可育純合子選擇所需類型（1）過程（2）原理：染色體變異、植物細胞的全能性。作物新品種的培育二（3）優(yōu)點：①極大地縮短了育種的年限。②后代都是純合子，能穩(wěn)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。單倍體育種（1）原理：

在植物組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，因此容易受到培養(yǎng)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（5）實例：抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草等。（3）原理：基因突變和植物細胞的全能性。作物新品種的培育二單倍體育種（4）優(yōu)點：提高變異的頻率，加速育種進程。大幅度地改良某些性狀。細胞產物的工廠化生產植物的代謝產物（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(fā)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。三利用植物細胞培養(yǎng)來獲得目標產物，這個過程就是細胞產物的工廠化生產。特點：

不占用耕地，幾乎不受季節(jié)、天氣等的限制，因此對于社會、經濟、環(huán)境保護具有重要意義。實例：紫草寧、紫杉醇、人參皂苷的植物細胞工程產品。細胞產物的工廠化生產三生產過程外植體脫分化愈傷組織細胞產物培養(yǎng)、提取注意：①一般組織培養(yǎng)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(yǎng)基（培養(yǎng)液）有利于培養(yǎng)的細胞與營養(yǎng)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(yǎng)選擇破碎細胞放入發(fā)酵罐細胞產物的工廠化生產三到社會中去“手指植物”通常培育在裝有彩色固體培養(yǎng)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(yǎng)物質，它們就能在玻璃瓶中生長三四個月之久?！笆种钢参铩钡闹谱鞣椒ㄓ玫搅酥参锝M織培養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)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。外植體脫分化愈傷組織再分化胚狀體再生植株1.細胞產物的工廠化生產2.突變體的利用4.微型繁殖5.作物脫毒3.人工種子（補充）6.單倍體育種7.植物體細胞雜交8.轉基因植物的培育植物繁殖的新途徑作物新品種的培育課堂小結

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(yǎng)得到單倍體植株需要用到植物組織培養(yǎng)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(yǎng)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(yōu)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(yǎng)√×D四練習與應用二、拓展應用1.紫色非甜玉米（基因型為AASuSu）和白色甜玉米（基因型為aasusu）雜交（Su和su代表一對等位基因）,得到的F1（AaSusu）再進行自交，F(xiàn)2會有紫色甜玉米的表型產生。如果運用常規(guī)育種方法，應該如何篩選出純合的紫色甜玉米？如果利用花藥培養(yǎng)的技術，又應該怎樣做呢？請你設計相關實驗的思路。【答案】F2中的紫色甜玉米的基因型可能為Aasusu或AAsusu。如果運用常規(guī)育種方法，將F2中的紫色甜玉米與白色甜玉米(aasusu)進行測交，可以選擇出基因型為AAsusu的純種紫色甜玉米。但這種方法比較煩瑣，耗時也較長，需要至少三年的選種和育種時間。其實在F1產生的花粉中就可能有Asu的組合，如果利用花藥培養(yǎng)的技術獲得單倍體植株，再經過誘導染色體加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的純合體。這種方法可以大大縮短育種周期。四練習與應用【提示】積極探索其他的繁育途徑。例如，研究如何利用植物組織培養(yǎng)技術繁育甜葉菊，研究內容涉及植物組織培養(yǎng)材料的選擇，培養(yǎng)基配方的優(yōu)化，提高試管苗移栽成活率的方法等，最終目的是建立一套利用植物組織培養(yǎng)技術繁育甜葉菊的標準技術體系，實現(xiàn)甜葉菊種苗的產業(yè)化生產。2.甜葉菊