【精编版】《植物细胞工程的实际应用》课件6(新人教版选修3)

新课标人教版课件系列
《高中生物》
选修3 选修3
专题２《细胞工程 》
2.1《植物细胞工程》
2.1.２《植物细胞工程 的实际应用 》
教学目标
能力要求 • 1、理解微型繁殖技术的应用 • 2、了解单倍体育种过程和优点 • 3、了解细胞产物的的生产和意义 3 知识要求 • 1、掌握微型繁殖和植物组织培养的联系 • 2、掌握作物脱毒、人工种子的制备过程和意义 • 3、了解单倍体育种和突变体的利用 • 4、了解细胞产物的例子
• 为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？ 为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？ • 花瓣松动后，微生物就可能侵入到花药，给 花瓣松动后，微生物就可能侵入到花药， 材料的消毒带来困难。 材料的消毒带来困难。 • 植物组织培养技术与花药培养技术的异同： 植物组织培养技术与花药培养技术的异同： • 相同之处是：培养基配制方法、无菌技术及 相同之处是：培养基配制方法、 接种操作等基本相同。 接种操作等基本相同。 • 不同之处在于：花药培养的选材非常重要， 不同之处在于：花药培养的选材非常重要， 需事先摸索时期适宜的花蕾； 需事先摸索时期适宜的花蕾；花药裂开后释 放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养 基；花药培养对培养基配方的要求更为严格。 花药培养对培养基配方的要求更为严格。 这些都使花药培养的难度大为增加。 这些都使花药培养的难度大为增加。
2.突变体的利用 2.突变体的利用 (1)产生:植物组织培养过程中， (1)产生:植物组织培养过程中，由于培 产生 养细胞一直处于不断的分生状态， 养细胞一直处于不断的分生状态，易受到培养 条件和外界压力的影响而产生突变。 条件和外界压力的影响而产生突变。 (2)利用:筛选对人们有利突变体, (2)利用:筛选对人们有利突变体,进而 利用 培育新品种 （3）成就：20世纪70年代以来，民办各 成就：20世纪70年代以来， 世纪70年代以来 国的科学家用这种方法已经筛选到抗病、抗盐、 国的科学家用这种方法已经筛选到抗病、抗盐、 含高蛋白，以及高产的突变体， 含高蛋白，以及高产的突变体，有的已用于生 产。

外植体
脱分化
愈伤 组织
再分化丛芽或 胚状体
根
植物体
培养 工厂化
诱变处理
+
人工薄膜 人工种子
生产药物
突变细胞
突变体的利用
空白演示
单击输入您的封面副标题
提取人参皂甙干粉
本课小结 微型繁殖
植物细胞工 程的实际应用
植 物 繁殖 的 作物脱毒
新途径
人工种子
作物新品种 单倍体育种
的培育
突变体的利用
细胞产物的工厂化生产
2·1·2植物细胞工程的实际应用
转基因细胞 杂种细胞 茎尖、根尖等分生区 花药（花粉）
转基因植物 杂种植物 作物脱毒 单倍体育种 微型繁殖
结果: 把两亲本的优良性状组合
在同一后代中。 缺点:
要不断进行(多年)纯化和选 择，才得到一种符合理想要求 的新品种。
传统方法： 杂交育种
P： 高杆抗病 × 矮杆感病
1
第 DDTT ↓
ddtt
年
F1
高杆抗病 DdTt
2
第 年
↓×
F
D_T_ D_tt ddT_ ddtt
矮抗
2第
3
×
年F3ddTT4 Nhomakorabea第
生长
万株郁金香苗，最好采用下列哪种技术
()
C
A.扦插
B.嫁接
C.植物微型繁殖技术
D.杂交
1.作物脱毒能解决的问题：
解决病毒因在作物体内逐年积累，产 。 量降低，品质变差的问题 2.作物脱毒的材料：分生区（如茎尖）的细胞 。选择该种细胞更易获得脱毒苗的理由是
。 植物分生区细胞病毒少，甚至没有病毒
3.作物脱毒所应用的技术： 植物组织培养

3.单倍体育种先通过花药(或花粉)培养获得单倍体植株，再诱导染色体加倍，当 年便可培育出遗传性状稳定的优良品种，极大地缩短了育种年限。
4.利用植物细胞培养技术可获得的细胞产物包括蛋白质、脂质、糖类、药物、香 料、生物碱等。
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第2章 细胞工程
33
word部分：
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项目
植物组织培养
目的
获得植物体
培养基
固体培养基
23
植物细胞培养 获得细胞产物
液体培养基
过程
实例
各种转基因生物、脱毒苗
人参皂苷的生产
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第2章 细胞工程
24
1．在植物组织培养过程中，容易获得突变体的主要原因是( )
√A．培养的细胞一直处于不断增殖的状态
B．培养基营养丰富，易于植物生长 C．纺锤丝的形成容易受抑制 D．DNA复制容易受抑制
第2章 细胞工程 第1节 植物细胞工程 二 植物细胞工程的应用
生物
第2章 细胞工程
1
01
教材自主导读
02
核心知识突破
03
随堂达标检测
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第2章 细胞工程
2
课程标准
素养要求
1.生命观念：列举植物组织培养、植物体 举例说明植物细胞工程利用
细胞杂交技术在生产实践中的应用，解释 快速繁殖、脱毒、次生代谢
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第2章 细胞工程
项目
原理
关键操作
优点
9
缺点
杂交 育种
基因重组
选育纯种：杂交→自 交→选优→自交； 选育杂种：杂交

• （一）、植物繁殖的新途径 • 1.微型繁殖 • 2.作物脱毒 • 3.神奇的人工种子 • （二）、作物新品种的培育
• 1.单倍体育种 • 2.突变体的利用 • （三）、细胞产物的工厂化生产
1.微型繁殖
• (1)微型繁殖技术：也称快速繁殖技术 • 快速繁殖优良品种的植物组织培养技术. • (2)特点: • A、保持优良品种的遗传特性; • B、高效快速地实现种苗的大量繁殖. • （3）优点： • 从植物体上取材少，培养周期短，繁殖率
育为单倍体植株； • II、采用人工诱导的方法（常用秋水仙素处
理），使单倍体植株体细胞染色体数目加倍， 重新恢复到正常植株的染色体数目。 • 花粉 → 单倍体植株 → 正常植株 • (5)优点： • I、后代稳定遗传,都是纯合体; • II、明显缩短育种年限.
• （6）单倍体育种的实验流程。
花 接种 花粉细 脱分化 愈伤
药
胞培养
组织
正常 染色体加倍 单倍体
分化出
植株
植株 移栽 小植物
2.突变体的利用
(1)产生:植物组织培养过程中，由于培 养细胞一直处于不断的分生状态，易受到培养 条件和外界压力的影响而产生突变。
(2)利用:筛选对人们有利突变体,进而 培育新品种
（3）成就：20世纪70年代以来，各国的 科学家用这种方法已经筛选到抗病、抗盐、含 高蛋白，以及高产的突变体，有的已用于生产。
• 植物组织培养技术在我们生活中的另 外一些应用 ：
• a. 拯救濒危植物；
• b. 提供食品制作的原料；
• c. 转基因植物的培育,也要用到植物 组织培养的方法.
• 提示：可以利用植物组织培养技术来大量生产 紫杉醇。现在国内外的科学家们正在研究利用 植物细胞培养技术来大量培育红豆杉细胞，希 望利用这种方法来大量生产紫杉醇。有的公司 宣称他们用细胞培养法所得紫杉醇的含量是树 皮的2～5倍。现在工艺条件已基本摸清，正 研究反应的放大技术等，有望实现通过细胞培 养进行工业化生产紫杉醇的目标。

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(1)人工种皮 ①选材及要求:人工种皮是指人工种子外层的薄膜。制作人工种皮 的材料有海藻酸钠、明胶、树脂、琼脂糖、淀粉等。选取的材料要有 韧性,耐压,对胚状体无毒害。 ②营养液:含有胚状体发芽所需要的营养成分或植物激素,还应含 有杀菌剂,以防播种后微生物的侵害,相当于种子的子叶或胚乳。 (2)人工种子的优点 ①可提高植物的繁殖能力:可使自然条件下不结实或种子昂贵的 植物得以繁殖。 ②可固定杂种优势:即对于具有杂种优势的个体进行植物组织培 养获得人工种子,可防止后代出现性状分离。 ③可人为控制植物的生长发育与抗逆性:在人工胚乳中可加入除 草剂、弱病毒、杀菌剂、农药、抑制休眠的物质及对植物生长有益的 细菌等,使其具备抗逆性和耐贮性等优良特性,也可添加激素类等物质 调节植物的生长发育。 (3)人工种子存在的问题 ①植物产生胚状体能力弱 ,难以形成同步化的有强活力的胚状体。 ②成本较高;运输、贮藏以及机械化播种问题也未解决。
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3.下面为植物组织培养过程流程图解,以下相关叙述不正确的是( 植物叶片 叶组织块 愈伤组织
)。
有生根发芽能力的胚状结构
人工种子 种苗 A.上述过程中脱分化发生在 b 步骤,形成愈伤组织,在此过程中植物激 素发挥了重要作用 B.再分化发生在 d 步骤,是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程 C.从叶组织块到种苗形成的过程说明番茄叶片细胞具有全能性 D.人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低 等问题 解析:d 过程是将有生根发芽能力的胚状结构包上人工薄膜 (人工种皮) 的过程,该结构已经有了芽和根的分化。 答案:B
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(1)植物组织培养可以进行快速繁殖的原因 植物组织培养到愈伤组织的阶段,细胞进行有丝分裂,细胞呈几何 级数增长从而获得大量的组织细胞,然后不断地分割、 移瓶,诱导再分化 形成新植株。 (2)植物组织培养的目的不同,培养阶段不同 若培育人工种子,则培养到胚状体阶段;若提取细胞产品,则一般培 养到愈伤组织阶段;若培育新个体,则应培育到试管苗阶段。

探究点一
探究点二
当堂检测
本课必记
植物繁殖的新途径
问题导引
利用植物组织培养技术进行繁殖的新途径有哪些优点?
人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体,它
能像种子一样萌发生长,长成植物。人工种子的核心部件是被外层
物包埋的具有类似于胚功能的胚状体(或不定芽、顶芽、腋芽)。
将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中,便成了所谓的“人工种
探究点一
探究点二
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本课必记
答案(1)花药离体培养 抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成 (2)获得B的过程中形成的是胚状体,而获得C的过程中形成的是 丛芽 细胞分裂素与生长素用量的比值 (3)胚状体 胚 (4)离心、振动、电激 3
探究点一
探究点二
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本课必记
下图列举了几种植物的育种方式,下列相关叙述正确的是( )
A.甲过程形成的细胞c内的染色体数一定是a细胞内染色体数的 两倍
B.乙方式射线处理后可以获得大量的具有有利性状的材料 C.通过丁方式,细胞c发育成新植株的过程涉及同源染色体的联 会与分离 D.与杂交育种相比,丙方式能克服远缘杂交不亲和的障碍
探究点一
探究点二
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本课必记
解析甲过程形成的细胞c内的染色体数应该是细胞a和细胞b的染 色体数之和,A项错误;乙方式射线处理后会产生基因突变,基因突 变具有多害少利性、不定向性和随机性等特点,B项错误;通过丁方 式,细胞c发育成新植株是再分化过程,该过程只进行有丝分裂,不进 行减数分裂,所以不涉及同源染色体的联会与分离,C项错误;丙方 式是基因工程育种,与杂交育种相比,基因工程育种可以克服远缘 杂交不亲和的障碍,D项正确。
。

二、细胞产物的工业化生产
1．细胞产物的种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、
生物碱等。
2．技术
脱分化 外 植 体 ( 离 体 的 植 物 器 官 、 组 织 或 细 胞 ) ――→ 愈 伤 组 织
分散开
培养、提取
――→ 细胞悬液 ――→ 细胞产物
3．工厂化生产人参皂甙的基本流程 (1)选择人参根作为外植体进行培养，产生愈伤组织，经过培 养找到增殖速度快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株，其中一 部分作为种子保存，以备下一次生产用，一部分进行发酵生产。 (2)将第一步选择得到的细胞株在发酵罐中的适宜培养液中 进行发酵生产。 (3)将发酵罐中培养的细胞进行破碎处理，从中提取人参皂 甙。 4．成功的实例：人参、三七、紫草和银杏的细胞产物都已 实现了工厂化生产。
课堂探究
解疑难、提能力
探究点一|植物繁殖的新途径 |核心探究|
一、微型繁殖与作物脱毒 1．微型繁殖 (1)概念：植物的快速繁殖技术就是利用植物组织培养的方法 将植物体某一部分的组织小块进行培养并诱导其分化成大量的 小植株，从而达到快速无性繁殖的目的，也称为试管苗繁殖。 (2)实质：植物组织培养。
的单倍体育种上，处于世界领先地位。
2．突变体的利用 (1)来源：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于 不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力的影响而产 生突变，从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变 体，进而培育成新品种。如图：
(2)实质：植物组织培养。 (3)形成原因：培养细胞一直处于不断的分生状态，容易受到 外界一些条件的影响而发生突变。 (4)应用：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂 的白三叶草等。
1．判断下列叙述的正误。 (1)微型繁殖技术只保持亲本的优良特性。( × ) (2)葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于微 型繁殖。( × ) (3)脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部 位。( × )

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课堂合作探究目录源自退出问题导学一、微型繁殖和作物脱毒
活动与探究 1.什么是微型繁殖? 提示:微型繁殖是快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。其分裂方 式是有丝分裂,亲子代细胞内 DNA 不变。 所以能够保证亲子代遗传特性不 变,能保持亲本的一切优良性状。微型繁殖也是一种无性繁殖。 2.人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化育苗生产,这是利用了 该项技术的哪些特点? 提示:植物微型繁殖技术具有高效性和可以保持种苗的优良遗传特性 的优势。 工厂化大规模育苗生产正是利用了植物微型繁殖技术的这两方面 优势。利用植物微型繁殖技术可以在短时间内获得大量的优质种苗。 3.如何进行无病毒植株的培育? 提示:切取一定大小的茎尖进行植物组织培养,再生的植株就有可能不 带病毒,从而获得脱毒苗。
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二、人工种子
活动与探究 1.什么是人工种子?它们具有哪些优点? 提示:以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材 料,经过人工薄膜包装得到的种子。人工种子可以完全保持优良品种的 遗传特性,生产上不受季节、气候、地域的限制。 2.人工种子的组成是怎样的? 提示:(1)人工种子的主要成分是植物组织培养得到的胚状体(或不 定芽、顶芽和腋芽等),相当于种子的胚。 (2)人工种皮: 作用:人工种皮能保持胚状体的活力,有利于贮藏、运输和萌发,相 当于真实种皮。
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(1)微型繁殖就是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 ,也 叫快速繁殖技术。繁殖过程中的分裂方式是有丝分裂 ,亲、子代细胞内 DNA 不变,所以能够保证亲、子代遗传特性不变。 (2)作物脱毒是利用茎尖、 根尖等无毒组织,进行微型繁殖,由于微型 繁殖操作过程必须在无菌条件下进行,所以所获幼苗是无毒的。
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提示：植物“微型”繁殖技术 具有高效性 和可以保持种苗的优良遗传特性的优势 。工厂 化大规模育苗生产正是利用了植物“微型”繁 殖技术的这两方面优势。利用植物“微型”繁 殖技术我们可以在 短时间中获得大量的优质种 苗。
1、植物繁殖的新途径
（2）作物脱 毒
作物脱毒的原因 :
? 病毒在作物体内逐年积累，会导致作物产 量降低，品质变差
胚状体：在离体植物细胞、组织或器官培养 过程中，由一个或一些体细胞，经过胚胎发 生和发育过程，形成的与合子胚相类似的结 构。胚状体一般专指在组织培养条件下产生 的非合子胚以区别于自然发生的珠心胚及其 他通过无融合生殖和由合子胚分裂产生的胚 （见多胚现象 ）
? 养分、无机盐、有机碳源、农药、抗生素、有益菌 ? 生长调节剂
注意： 突变育种的原理为：
突变
诱变育种的原理基为变因：突
2.突变体的利用
(1)产生:植物组织培养过程中，由于培养细 胞一直处于不断的分生状态，易受到培养条件 和外界压力的影响而产生突变。
(2)利用:筛选对人们有利突变体,进而培育 新品种
（3）成就：20世纪70年代以来，各国的科学 家用这种方法已经筛选到抗病、抗盐、含高蛋 白，以及高产的突变体，有的已用于生产。
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
1、植物繁殖的新途径
1）微型繁殖 2）作物脱毒 3）神奇的人工种子
2、作物新品种的培育
1）单倍体育种 2）突变体的利用
3、细胞产物的工厂化生产
1、植物繁殖的新途径
（1）微型繁 殖
概念： 应用组织培养技术，快速繁殖植物（也叫 快速繁殖技术）
育种只需两年即可得到纯合新品种
h.单倍体的例子:
蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵发育来的单倍体 . 多数植物都可通过花药或花粉来获得单倍体

术可以用来培育植物新品种，也可以在较短时
间内大量繁殖植物，还可以防止植物病毒的危
害。下列关于这种技术的叙述，正确的是
()
①这种技术利用了植物细胞的全能性 ②这种
技术叫做组织培养，可以克隆生物体 ③这种
技术属于细胞工程的应用领域之一 ④这种技
术是一种无性繁殖的方式
精选ppt
8
A．①
B．①②
C．①②③
精选ppt
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知识点2 作物新品种的培育
1．单倍体育种。
(2)原理：染色体(数目)变异。
(3)优点：后代稳定遗传，都是纯合体；明
显缩短育种年限。
2．突变体育种。
(1)突变：植物体细胞的突变分为基因突变
和染色体变异两种。
精选ppt
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(2)突变体：在植物组织培养过程中，处于 分生状态的培养细胞，容易受到培养条件和 外界压力(如射线、化学物质等)的影响而发 生基因突变或染色体变异，由此发育而成的 个体称为突变体。 (3)突变体的利用：人们从突变体中筛选出 对人们有用的个体，进而培育成新品种，这 种育种方式叫突变体育种。
名师点睛：利用植物组织培养技术生产细胞产物
无须培养至植株，只要培养到能够产生所需产物
的细胞即可。
精选ppt
17
本节小结
精选ppt
18
核心归纳 1．细胞的全能性是指构成生物体的每个细胞都 具有发育成一个新的生物个体的潜能。 2．植物细胞工程的技术基础是植物组织培养。 3．细胞全能性与分化程度有关，一般是受精卵 ＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞。 4．植物组织培养中植物激素是启动细胞分裂、 分化的关键因素。 5．植物组织培养中常用的植物激素是生长素和 细胞分裂素。
D．①②③④