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高中生物核心知识一本通:植物细胞工程的应用

时间:2023-08-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:脱毒苗是植物组织培养获得,属于细胞工程的范畴;抗毒苗通常是把某抗病基因导入植物细胞后筛选获得,属于基因工程的范畴。温馨提示①人工种子制备,一般植物组织培养到胚状体;细胞代谢物的提取一般培养到愈伤组织。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培养高产紫杉醇的细胞生产具有高抗癌活性的紫杉醇。

高中生物核心知识一本通:植物细胞工程的应用

一、植物繁殖的新途径

1.快速繁殖(微型繁殖)

(1)定义:是指用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术,也叫作微型繁殖技术。

(2)特点:高效、快速地实现种苗的大量繁殖;无性繁殖技术,可以保持优良品种的遗传特性。

(3)实例:利用快速繁殖技术得到一些优良的观赏植物经济林木、无性繁殖作物和濒危植物的苗木甘蔗桉树和铁皮石斛试管苗的生成,已经形成一定规模)。

温馨提示

①微型繁殖属于植物组织培养技术的范畴,繁殖过程只涉及有丝分裂,无减数分裂的过程。

②通常情况下,试管苗的形成过程属于无性生殖,保留了亲本的优良基因型和表型,不发生性状分离。

2.作物脱毒

(1)植物病毒的危害:通过无性繁殖,植物病毒容易传给后代,并在作物体内逐年积累,会导致作物产量降低,品质变差。

(2)脱毒的方法:

选择性必修三

选择性必修三

取材:顶端分生区附近(如茎尖,病毒极少,甚至无病毒) 脱毒苗

(3)优点:产量和品质得到明显提升。

(4)实例:马铃薯草莓等的脱毒。

提醒:脱毒苗不等于抗毒苗。脱毒苗是植物组织培养获得,属于细胞工程的范畴;抗毒苗通常是把某抗病基因导入植物细胞后筛选获得,属于基因工程的范畴。

3.人工种子

(1)定义:以植物组织培养得到的胚状体等为材料,经过人工薄膜包装得到的种子。

(2)组成:胚状体+人工种皮+人工胚乳。

(3)优点:

①无性繁殖,易于保留优良性状。

②不受气候、季节和地域限制。

③方便储存和运输。

④解决了某些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。

⑤节约大量的粮食。

温馨提示

①人工种子制备,一般植物组织培养到胚状体;细胞代谢物的提取一般培养到愈伤组织。

②人工胚乳含胚状体发育所需的营养物质外,还可以添加各种附加成分,如固氮细菌、防病虫农药、植物生长调节剂、除草剂等,以利于幼苗的茁壮成长,提高作物产量。

③人工种皮应具有透水、透气(有利于胚状体进行呼吸作用)的特点。

二、作物新品种的培育

1.单倍体育种

(1)方法:花药离体培养得到单倍体幼苗,秋水仙素处理抑制纺锤体的形成,染色体加倍得到稳定遗传(纯合子)的优良品种。

(2)步骤:花药离体培养得到单倍体→人工诱导染色体数目加倍→筛选所需性状个体。(www.xing528.com)

(3)优点:

①明显地缩短育种年限,节约大量的人力和物力。

②得到的是纯合子,能稳定遗传。

提醒:大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体,染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现,因此单倍体也是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。

(4)实例:单育1号烟草等。

2.突变体的利用

(1)突变体: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,容易受培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而发生突变(基因突变、染色体变异),这样发育成的个体称为突变体。

(2)利用:获得突变体后筛选出对人们有用的,进而培育成新品种。

(3)实例:抗病、抗盐、高产、高蛋白等品种的选育。

温馨提示

①通常用物理诱变或化学诱变的方法处理愈伤组织,容易发生突变。

②突变体利用的育种原理是突变;诱变育种的原理是基因突变。突变=基因突变+染色体变异。

三、细胞产物的工厂化生产

1.次生代谢物

(1)概念:一般认为不是植物基本的生命活动所必需,在次生代谢(不是生物生长所必需,一般在特定的组织或器官中,并在一定环境和时间条件下才进行的代谢)过程中产生的一类小分子有机物

提醒:初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动,因此在整个生命过程中它一直进行着。初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。

(2)本质:有机小分子(酚类、萜类和含氮化合物等)。

(3)作用:

①在植物抗病、抗虫等方面发挥作用。

②很多药物、香料和色素等的重要来源。

(4)特点:

①一般不是植物基本的生命活动所必需的。

②含量很低。

③有些产物不能或很难通过化学合成途径得到。

2.植物细胞培养

(1)概念:在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。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)特点:不占用耕地,几乎不受季节、天气等的限制。

(3)生产方法:外植体脱分化形成愈伤组织,将愈伤组织分散开来,在液体培养基中进行扩大培养,再分离提取。

提醒:愈伤组织细胞分裂快、代谢旺盛,常用于细胞产物的工厂化生产。

(4)实例:

①从紫草细胞中提取了具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性的紫草宁。

②培养高产紫杉醇的细胞生产具有高抗癌活性的紫杉醇。

③利用人参细胞培养生产重要的活性成分——人参皂苷。

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