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 2024-7-13
第1节 植物细胞工程 二 植物细胞工程的应用 第2章 细胞工程 2024-7-13
一、植物繁殖的新途径 1.快速繁殖 (1)概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。 (2)特点： ①可以高效、快速地实现种 苗的大量繁殖； ②可以保持优良品种的遗传 特性。 (3)实例：一些优良的观赏 植物、经济林木、无性繁殖 作物和濒危植物等。 铁皮石斛的产业化育苗 2024.-7-13
2024-7-13 一 、植物繁殖的新途径 1.快速繁殖 （1）概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。 （2）特点： ①可以高效、快速地实现种 苗的大量繁殖； ②可以保持优良品种的遗传 特性。 铁皮石斛的产业化育苗 （3）实例：一些优良的观赏 植物、经济林木、无性繁殖 作物和濒危植物等
2.作物脱毒 (1)概念：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植 株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。 (2)作用对象：无性繁殖的作物。 (3)特点：用无性繁殖的方式进行繁殖 的作物，它们感染的病毒很容易传给后 代，病毒在作物体内逐年积累，就会导 致作物产量降低、品质变差。脱毒作物 的产量和品质明显优于没有脱毒的作物。 (4)实例：马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、 脱毒马怜薯田与被病毒感 染的未脱毒马铃薯叶片 菠萝和香蕉等。 2024-7-13
2024-7-13 2.作物脱毒 （1）概念：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植 株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。 （2）作用对象：无性繁殖的作物。 （3）特点：用无性繁殖的方式进行繁殖 的作物，它们感染的病毒很容易传给后 代，病毒在作物体内逐年积累，就会导 致作物产量降低、品质变差。脱毒作物 的产量和品质明显优于没有脱毒的作物。 （4）实例：马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、 菠萝和香蕉等。 脱毒马铃薯田与被病毒感 染的未脱毒马铃薯叶片
二、作物新品种的培育 1.单倍体育种 (1)过程（花药取自二倍体植株）：通过花药（或花粉） 培养获得单倍体植株，然后经过诱导染色体加倍，当年就 能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株。 花药 花粉 离体培养 人工诱导 染色体加倍 单倍体 纯合二倍体 优良品种 2024-7-13
2024-7-13 二、作物新品种的培育 1.单倍体育种 （1）过程（花药取自二倍体植株）：通过花药（或花粉） 培养获得单倍体植株，然后经过诱导染色体加倍，当年就 能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株
(2)特点： ①极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。杂 交育种培育一个可以稳定遗传的作物优良品种，一般不断自交 选优，常需5~6年。而单倍体育种当年就能培育出所需纯合体。 ②可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。 大多数单倍体植株的细胞中只含一套染色体，染色体加倍后得 到的植株的隐性性状容易显现。 (3)实例：单育1号烟草、水稻、玉米、油 菜、甘蓝和甜椒等作物。 (4)原理：染色体（数目）变异、植物细胞 的全能性。 我国培育的单育1号烟草是世 2024-7-13 界上第一个单倍体作物新品种
2024-7-13 （2）特点： ①极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。杂 交育种培育一个可以稳定遗传的作物优良品种，一般不断自交 选优，常需5～6年。而单倍体育种当年就能培育出所需纯合体。 ②可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。 大多数单倍体植株的细胞中只含一套染色体，染色体加倍后得 到的植株的隐性性状容易显现。 （3）实例：单育1号烟草、水稻、玉米、油 菜、甘蓝和甜椒等作物。 我国培育的单育1号烟草是世 界上第一个单倍体作物新品种 （4）原理：染色体（数目）变异、植物细胞 的全能性
2.突变体的利用 (1)概念：即用射线、化学物质等对不断增殖的细胞进行诱 变；从产生突变的个体中筛选出对人们有用的突变体，进而 培育成新品种。 (2)常用材料：愈伤组织、单倍体育种获得的隐性纯合体。 (3)过程 诱变处理 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 突变体 筛 培育 新品种 (4)实例：抗花叶病毒的甘蔗、 抗盐碱的烟草等。 2024-7-13
2024-7-13 2.突变体的利用 （1）概念：即用射线、化学物质等对不断增殖的细胞进行诱 变；从产生突变的个体中筛选出对人们有用的突变体，进而 培育成新品种。 （2）常用材料：愈伤组织、单倍体育种获得的隐性纯合体。 （3）过程 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 突变体 筛选 培育 新品种 诱变处理 （4）实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等
(5)产生突变体的原因：在植物组织培养过程中，由于培养 细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们容易受到培养条件 和诱变因素的影响而产生突变。 (6)特点：通过人工诱变提高愈伤组织 的突变率，从而筛选获得抗病、抗盐、 高产、优质的新品种，加快育种进程。 突变具有不定向性和低频性，因此 需大量处理实验材料。 (7)原理：基因突变和植物细胞的全能 性。 抗除草剂白三叶草 2024-7-13
2024-7-13 （5）产生突变体的原因：在植物组织培养过程中，由于培养 细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们容易受到培养条件 和诱变因素的影响而产生突变。 （6）特点：通过人工诱变提高愈伤组织 的突变率，从而筛选获得抗病、抗盐、 高产、优质的新品种，加快育种进程。 突变具有不定向性和低频性，因此 需大量处理实验材料。 （7）原理：基因突变和植物细胞的全能 性。 抗除草剂白三叶草
三、细胞产物的工厂化生产 1.植物的代谢产物 (1)初生代谢物：初生代谢是生物生长和生存所必需的代 谢活动，初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。 (2)次生代谢物：次生代 谢不是生物生长所必需的， 一般在特定的组织或器官中， 并在一定的环境和时间条件 下才进行。次级代谢物是一 类小分子有机化合物（如酚 类、萜类和含氮化合物等)。 红豆杉→紫杉醇 紫草→紫草宁 2024-7-13
2024-7-13 1.植物的代谢产物 （1）初生代谢物：初生代谢是生物生长和生存所必需的代 谢活动，初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。 三、细胞产物的工厂化生产 （2）次生代谢物：次生代 谢不是生物生长所必需的， 一般在特定的组织或器官中， 并在一定的环境和时间条件 下才进行。次级代谢物是一 类小分子有机化合物（如酚 类、萜类和含氮化合物等）。 红豆杉→紫杉醇 紫草→紫草宁
2.细胞产物的工厂化生产 由于植物细胞的次生代谢产物含量很低，从植物组织中提 取会大量破坏植物资源，有些产物又不能或难以通过化学合成 途径得到。 (1)概念：利用植物细胞培养来获得目标产物， 这个过程就是细胞产物的工厂化生产。 (2)植物细胞培养：指在离体条件下对单个细 胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。 (3)特点：不占用耕地，几乎不受季节、天气 等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具 一种用于植物细 有重要意义。 胞培养的反应器 2024-7-13
2024-7-13 2.细胞产物的工厂化生产 由于植物细胞的次生代谢产物含量很低，从植物组织中提 取会大量破坏植物资源，有些产物又不能或难以通过化学合成 途径得到。 （1）概念：利用植物细胞培养来获得目标产物， 这个过程就是细胞产物的工厂化生产。 一种用于植物细 胞培养的反应器 （2）植物细胞培养：指在离体条件下对单个细 胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。 （3）特点：不占用耕地，几乎不受季节、天气 等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具 有重要意义
到社会中去 “手指植物”通常培育在装有彩色固 体培养基的小玻璃瓶中，只要保证充足的 光照和适宜的温度，不需要额外补充水分 和营养物质，它们就能在玻璃瓶中生长三 四个月之久。 “手指植物”的制作方法用到了植物 “手指植物” 组织培养技术。在制作过程中，一定要注意做好灭菌和消毒 工作，为了防止污染可在培养基中加入一定量的抑菌剂。另 外，还可以根据个人喜好，在培养基中加入适量的色素或者 荧光剂，使“手指植物”更具有观赏价值。 2024-7-13
2024-7-13 到社会中去 “手指植物”通常培育在装有彩色固 体培养基的小玻璃瓶中，只要保证充足的 光照和适宜的温度，不需要额外补充水分 和营养物质，它们就能在玻璃瓶中生长三 四个月之久。 “手指植物”的制作方法用到了植物 “手指植物” 组织培养技术。在制作过程中，一定要注意做好灭菌和消毒 工作，为了防止污染可在培养基中加入一定量的抑菌剂。另 外，还可以根据个人喜好，在培养基中加入适量的色素或者 荧光剂，使“手指植物”更具有观赏价值