2.1 植物细胞工程——植物体细胞杂交技术-【省心备课】2024-2025学年高二生物同步教学精优课件（人教版2019选择性必修3）

第1节 植物细胞工程 植物细胞工程的基本技术——植物体细胞杂交技术 贺老师 第2章 细胞工程 1 植物体细胞杂交技术 欲培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物”。你有什么妙招？ 利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？ 不能。因为不同种物种之间存在着生殖隔离。 有没有方法可以打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，获得“番茄-马铃薯杂种植株”呢？ 马铃薯 番茄 3．两个细胞能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？ 植物体细胞杂交技术 去细胞壁(去掉细胞壁的剩下部分称为原生质体） 酶解法（纤维素酶和果胶酶） 流动性 植物组织培养技术 1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？应该怎么处理？ 2．有没有一种温和的去壁方法呢？ 4.如何将杂种细胞培育成杂种植株？ 光学显微镜下的烟草细胞原生质体 3 植物体细胞杂交技术 1 过程 A细胞 B细胞 正在融合的原生质体 杂种细胞：再生出细胞壁 脱分化 再分化 移栽 植物细胞融合 植物组织培养 杂种植株 愈伤组织 A原生质体 B原生质体 移栽后的植株 4 细胞壁阻碍着细胞间的杂交（阻碍了原生质体 间的融合） 酶解法 ④酶解法原理： ⑤纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，试分析原因？ 使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体形态正常 （1）去除细胞壁 ②目的： 去除细胞壁，获得原生质体 (纤维素酶和果胶酶) ①去壁原因： ③方法： 酶具有专一性 （植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶构成） 1 植物体细胞杂交技术的过程 原生质体 细胞壁 细胞膜 细胞质 液泡 细胞核 5 理论基础： 方法： 植物细胞融合完成的标志： 融合的原生质体重新产生细胞壁，形成杂种细胞 ④验证再生出新壁的实验： 质壁分离和质壁分离复原实验 （2）原生质体间的融合 【注意】质壁分离的“质”指的是原生质层。 细胞膜具有流动性 物理方法：电融合法、离心法 化学方法：聚乙二醇（PEG）融合法、 高Ca2+-高pH融合法 1 植物体细胞杂交技术的过程 6 A细胞 B细胞 纤维素酶果胶酶 1.去壁： 酶解法 正在融合的原生质体 再生出细胞壁 2.诱融 物理法： 化学法： 电融合法、离心法 聚乙二醇（PEG）融合法、 高Ca2+ —高PH融合法等 脱分化 再分化 移栽 植物细胞融合 植物组织培养 杂种植株 愈伤组织 A原生质体 B原生质体 移栽后的植株 1 过程 植物体细胞杂交技术 注意：植物体细胞杂交技术的结果形成杂种植株，而不只是杂种细胞 7 植物体细胞杂交是指将 的植物体细胞，在一定条件下融合成 ，并把杂种细胞培育成 的技术。 （1）植物细胞融合完成的标志： 再生出新的细胞壁 （2）植物体细胞杂交完成的标志： 培育成新植物体 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种 植物体细胞杂交技术 2 概念 3 原理 4 两个标志 5 优势 细胞膜具有一定的流动性（原生质体融合） 植物细胞的全能性（杂种细胞培养成杂种植株） 不同来源 新植物体 杂种细胞 白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等。 8 "番茄—马铃薯"杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄，地下长马铃薯，这是为什么? 生物体内基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以"番茄—马铃薯"杂种植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。 ①不一定按人们需要表达优良性状 ②技术复杂、操作繁琐、工作量大 植物体细胞杂交技术 6 局限性 假的！ 3.植物体细胞杂交存在的问题：有些杂种植株还未按照人们的意愿表现出亲代的优良性状。 9 植物组织培养 植物体细胞杂交技术 生殖方式 原理 步骤 意义 联系 无性生殖 细胞的全能性 ①脱分化 ②再分化 保持优良性状，繁殖速度快 植物体细胞杂交技术应用了植物组织培养技术 打破生殖隔离， 克服不同种生物远缘杂交的障碍 ①去除细胞壁 ②融合形成杂种细胞 ③组织培养 细胞膜的流动性、细胞的全能性 无性生殖 植物组织培养 vs 植物体细胞杂交 10 拓展：融合细胞类型的分析 原生质体两两融合，培养基中可能会出现的细胞类型： 重组细胞类型 培养基的细胞类型 AA AB BB A B 例：若植物A的基因型是AaBb，植物B的基因型是aaBb，只考虑细胞之间的两两融合，则融合形成的细胞基因型有 种， 分别是？ AAaaBBbb aaaaBBbb AaaaBBbb 3 11 方法1：互补选择法 第一次培养在适合A不适合B的条件下 第二次培养在适合B不适合A的条件下 淘汰B和BB型的细胞 淘汰A和AA型的细胞 选出AB型细胞 方法2：融合前两个亲本有可分辨的明显标记 亲本1：来自愈伤组织 亲本2：来自叶肉细胞(含叶绿体) 细胞壁薄且含有叶绿体的细胞 选择 方法3：利用抗性互补 亲本1：对放线菌素D有抗性，但在MS培养基不能超过50个世代 亲本2：对放线菌素D敏感，但能在MS培养基上连续生长。 将细胞放在含有放线菌素D的MS培养基上连续培养，得到对放线菌素D有抗性且能在MS培养基生连续生长的杂种细胞。 筛选杂种细胞AB的方法 12 项目 体细胞杂交 P1：2n(AaBb) 与 P2：2m(CcDd) 生殖类型 基因组成 染色体数 染色体组数 变异类型 无性生殖，育种过程中不遵循孟德尔定律 两亲本基因型之和。AaBbCcDd 两亲本染色体数之和。2n+2m 两亲本染色体组数之和。2+2=4 染色体数目变异 拓展：植物体细胞杂交后代的遗传变化 异源多倍体 异源多倍体是指由两个或两个以上不同物种的染色体组结合而成的多倍体。 其体细胞中含有两个或多个不同类型的染色体组，这些染色体组来自不同的物种。 13 1.植物体细胞杂交： 白菜（2N=18）与甘蓝（2N=18）体细胞杂交所得植株白菜-甘蓝的 细胞染色体数为 ，属于 倍体。 36 （异源）四 2.不同物种的有性杂交： 白菜（2N=18）与甘蓝（2N=18）进行杂交（相互授粉）所得植株白菜-甘蓝的细胞染色体数为 ，属于 倍体。 （异源）二 18 基因重组 染色体数目变异 同源染色体， 正常联会， 育 同源染色体， 正常联会， 育 拓展：有性杂交与植物体细胞杂交的比较 变异类型： 变异类型： 植物体细胞杂交 杂交育种 含有 能 可 不含 不能 不可 看减数分裂联会、配对能否正常进行！ 14 植物A体细胞染色体数20条 植物B体细胞染色体数40条 有性杂交 后代体细胞中染色体数 条 植物体细胞杂交 后代体细胞中染色体数 条 植物A为二倍体 植物B为四倍体 有性杂交 后代为 倍体 植物体细胞杂交 后代为 倍体 30 60 三 六 拓展：有性杂交与植物体细胞杂交的比较 植物体细胞杂交得到的杂种植株是不同于两个亲本的 。 新物种 15 一、概念检测 1.下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育高 产、耐盐的杂种植株的实验流程图。下列相关叙述错误的是( ) A.进行a处理时能用胰蛋白酶 B.b是诱导融合后得到的杂种细胞 C.c是培养后得到的具有耐盐性状的幼芽 D.进行d选择时要将植株种在高盐环境中 2.科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞 的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分？ 纤维素酶和果胶酶 A 练习与运用 p38 16 1.A、B过程分别为 。C是 。 A过程细胞分裂方式是 ， B过程细胞分裂方式是 ,同时也进行 。 A过程一般 光照；B过程需要光照，因为 。 2.影响A、B过程的关键因素是 ，主要是 和 ， 二者添加的 会影响脱分化和再分化过程。 3.植物组织培养是一个 过程。（填“无性繁殖”、“有性繁 殖”） 植物体 根、芽或胚状体 外植体 有丝分裂 细胞分化 植物激素 细胞分裂素 生长素 无性繁殖 A 有丝分裂 浓度及比例 C 脱分化、再分化 愈伤组织 不需要 叶绿素的合成需要光照 B 巩固练习 17 （1）图中过程：①为 ，②为 ， ③为 ，④为 ，⑤为 。 （2）细胞融合成功的标志是 ， 植物体细胞杂交技术成功的标志是 。 （3）植物体细胞杂交技术的原理是 。 （4）植物体细胞杂交技术的意义是 。 去除细胞壁 诱导细胞融合 再生出新的细胞壁 脱分化 再分化 再生出新的细胞壁 形成杂种植株 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 打破生殖隔离，实现远缘杂交 巩固练习 18 $$