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植物细胞工程的实际应用

 精彩教师之家 2012-04-17

引入:

    植物组织培养技术的基本原理和过程如何?

投影1:

                           脱分化           再分化

 离体的植物器官、组织、细胞————愈伤组织————胚状体、丛芽————完整植株。

讨论:利用这项技术能做些什么?

引导:

——该技术最终能得到完整植株,所以可用于繁殖。

    因此,植物组织培养技术可以提供:

(一)植物繁殖新途径:属于无性繁殖

1。微型繁殖/离体快繁/快速繁殖

实际问题:经济苗木、名贵花卉、珍稀植物等自然繁殖速度缓慢,繁殖效率低下或优良性状不易保持……

投影2 图2—8 2—9 2—10

讨论:该技术与传统繁殖技术相比,有何特点?

引导:

——愈伤组织可以传代培养,获得大量愈伤组织,所以繁殖快速;(高效率)

——全过程中细胞进行有丝分裂,不涉及减数分裂和受精作用,可以保持亲本优良特性;(高保真)

——在室内生产,不受自然环境条件限制。

讲解:生菜的产业化育苗就是利用了以上特点。投影2 图2—10

 

实际问题:常规无性繁殖的作物感染的病毒容易传代……如何解决?

2。作物脱毒 

引导:

    病毒容易沿植物体的维管组织传播,而分生组织区中缺乏维管系统,因此不含病毒。用做组织培养的植物材料可以是植物体任何类型的组织细胞。怎样利用植物组织培养技术解决?

 ——用作外植体的培养材料可以是任何类型植物细胞。选择植物分生组织区进行组织培养就可得到无病毒植株。

投影3 脱毒和未脱毒草莓

 

实际问题:但是微型繁殖试管苗的大量贮藏和运输也是相当困难的。天然种子由于在遗传上具有因减数分裂引起的重组现象,因而会造成某些遗传性状的改变;天然种子在生产上受季节等自然环境条件限制,一般每年只繁殖1~2次,有些甚至十几年才繁殖一次。能否找到天然种子的替代品?

3。制造人工种子

投影4 人工种子

简介:什么是人工种子?如何利用植物组织培养技术来制造人工种子?

讨论:制造人工种子的关键是什么?应该给人工种皮中添加哪些物质?

(未完待续)

 ——该技术最终能得到完整植株,还可用于

(二)作物新品种的培育

     这部分内容应紧密联系必修2所学的遗传育种知识,温故知新,建立新旧知识间的联系。

1。单倍体育种

    复习提问:常规杂交育种选育出一个可以稳定遗传的农作物优良品种,一般需要经过5~6年的连续筛选,要想缩短这个育种年限,可以采用什么样的方法?(通过花药离体培养进行单倍体育种)为什么这种方法可以缩短育种年限?

    想一想:花药离体培养运用的是不是植物组织培养技术?(离体的花药就是所谓的“外植体”)花药由花药壁和花粉构成。花药离体培养所得的植株是不是都是单倍体呢?

    读一读:单倍体育种的成就(P40)。

2.突变体的利用

    复习提问:常规杂交育种只能将2个现有品种的优良性状集中起来,不能获得自然界前所未有的新性状。为了解决这一问题,育种工作者还曾想出过什么办法?(诱变育种)这个办法的原理是什么?(诱发基因突变)

    那么,处理什么状态的细胞诱发基因突变的频率才比较高,从而挑选到性状符合人们需要的突变体呢?

    提示:DNA复制时双螺旋解开,结构不稳定,碱基配对也容易受到环境因素的干扰而出错,因而基因突变比较容易发生。而DNA复制是在细胞分裂的间期发生的。想一想,植物组织培养能不能为提高细胞的诱变发生率创造有利的条件呢?(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射线、化学物质等的影响而产生突变)

    学生讨论、思考、阅读“突变体的利用”,了解原理和应用成果。教师可以展示一些幻灯片,增加感性认识。

    (三)细胞产物的工厂化生产

    引导:植物组织培养的过程中,细胞产生的某些代谢产物,如蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等可以满足人们多方面的需要。但传统方法直接从植物中提取,获取量少,对植物资源的破坏严重。想一想,能否利用植物组织培养技术为我们批量生产这些细胞产品呢?

    分析:植物组织培养到愈伤组织阶段,如果能生产某种细胞产品,我们就可以将愈伤组织传代扩大培养,甚至投入发酵罐发酵,从而取得批量的细胞产物。

    学生讨论思考,阅读举例。

    思维扩展:联系所学知识或网络搜索,植物组织培养还有哪些应用呢?(提示:植物体细胞杂交培养杂种植物、转基因植物的培养(P12)等)

    

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