第2章 第2节 通过体细胞杂交可获得新的植物体（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（浙科版2019）

第二节　通过体细胞杂交可获得新的植物体 课程内容标准 核心素养对接 概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂种细胞，继而培育成新植物体的技术。 1．简述植物体细胞杂交技术。(生命观念) 2．理解植物体细胞杂交技术在快速繁殖，培养脱毒苗和作物新品种上的培育的作用。(生命观念) [对应学生用书P37] 一、成功培养原生质体是植物体细胞杂交技术的基础 1．植物体细胞杂交：将两个来自不同种植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并将杂种细胞培育成新的植物体的技术。 2．原生质体的优点：①没有了细胞壁的阻碍，原生质体更容易被转入外源基因，是植物基因工程的理想受体。②没有了坚硬致密的细胞壁的阻碍植物细胞之间的融合得以实现。 3．获得原生质体的具体方法是 ①条件：高渗溶液环境 ②酶：纤维素酶和果胶酶 二、由杂种细胞培育出的新植物体可能会具有新的特性 1．原理：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性 2．过程： 3．意义：能克服远缘杂交的不亲和性，获得新品种。 1．判正误 (1)不同种植物原生质体融合过程属于植物体细胞杂交过程。(√) (2)植物体细胞杂交过程中，原生质体融合的结构基础是膜的流动性。(√) (3)植物体细胞杂交只能在同种植物间操作。(×) (4)植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是细胞壁阻碍了原生质体的融合。(√) 2．微思考 (1)植物体细胞杂交属于哪种可遗传变异？融合后的细胞染色体组怎样计算？ 提示　细胞融合属于染色体变异，杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和。染色体组数通常也是两亲本细胞染色体组数之和，形成异源多倍体。 (2)通过植物体细胞杂交获得的杂种植株具有双亲的性状，因此有同学认为“该项技术为有性生殖”，你同意他的观点吗？ 提示　不同意，植物体细胞杂交技术没有生殖细胞的形成和结合，应属于无性繁殖。 [对应学生用书P38] 任务驱动　植物体细胞杂交 下图为植物体细胞杂交过程示意图，请思考回答： (1)将植物细胞A和植物细胞B融合时，首先遇到的障碍是什么？用什么方法可以解除此障碍？ 提示　细胞壁阻碍细胞间的融合。用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。 (2)从结果上看杂种植株在遗传上有何特点？从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异？ 提示　①遗传物质来自两个亲本，具有双亲的遗传性状。②染色体数目增加，属于染色体数目的变异。 (3)从新品种培育的角度分析，植物体细胞杂交技术最大的优点是什么？ 提示　克服了不同种植物远缘杂交不亲和的障碍，使不同种植物杂交成为可能。 (4)在植物体细胞杂交过程中，酶解法去除细胞壁、原生质体融合和植物组织培养三个阶段的主要原理分别是什么？ 提示　酶的专一性、细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。 1．植物体细胞杂交的过程 步骤 图解 方法 原生质体 的获得 酶解法(纤维素酶和果胶酶的混合液)去除细胞壁，得到原生质体 杂种细胞 的形成 通过一定的技术手段(电刺激、聚乙二醇诱导等)进行人工诱导，实现原生质体的融合 杂种植株 的产生 对杂种细胞，用植物组织培养的方法进行培育 2．植物组织培养和植物体细胞杂交的比较 名称 植物组织培养 植物体细胞杂交 原理 植物细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性 过程 选材 选取根尖、茎尖形成层部位最容易诱导脱分化 不同植物细胞融合后形成的杂种细胞 技术 操作 脱分化、再分化等 除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞融合 关系 植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂 3．植物体细胞杂交过程中的注意事项 (1)植物体细胞杂交的培养基中要添加蔗糖且浓度略大于植物细胞质浓度，不仅为原生质体提供营养，而且还能维持一定的渗透压，使原生质体保持正常的形态。 (2)体细胞融合后培养基中共有5种细胞类型(A、B、AA、BB、AB)，其中融合细胞类型有3种(AA、BB、AB)，而真正符合要求的是AB，因此要对融合细胞进行筛选。 (3)体细胞杂交过程中涉及的遗传知识 ①从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术没有生殖细胞的形成和结合，应属于无性生殖，变异类型应是染色体数目的变异，形成的是异源多倍体，由于含有两个亲本的遗传物质，因此理论上应具有两个亲本的遗传性状。 ②体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、基因组还是染色体组都是两亲本之和。若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体为(2x＋2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。 ③培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律，只有在有性生殖进行减数分裂过程中才符合遗传定律，而体细胞杂交没有此过程。 如图为植物体细胞杂交过程示意图。下列说法不正确的是(　　) A．植物体细胞杂交的最大优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍 B．杂种细胞经过④和⑤过程可以培育成杂种植株说明杂种细胞具有全能性 C．尽管愈伤组织可以进行光合作用，但其培养基中仍需要糖类、氨基酸等有机营养物质 D．若细胞A的基因型为Rr，细胞B的基因型为Yy，则最终形成的杂种植株的基因型为RrYy C　[植物体细胞杂交的最大优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍，A项正确；杂种细胞经过脱分化和再分化过程可以培育成杂种植株，说明杂种细胞具有全能性，B项正确；愈伤组织中细胞没有形成叶绿体，不能进行光合作用，其培养基中需要糖类、氨基酸等有机营养物质，C项错误；若细胞A的基因型为Rr，细胞B的基因型为Yy，则最终形成的杂种植株的基因型为RrYy，D项正确。] [借题发挥] 1．(长句专练)植物体细胞杂交过程即使得到了杂种细胞，仍要进行筛选？ 提示　在培养过程中可能出现染色体的丢失，结构异常等情况。 2．(科学探究)只考虑两两融合，原生质体A和B可以形成几种融合细胞？哪种融合细胞才是符合要求的？ 提示　三种。AB融合细胞才是符合要求的。 1．下列关于植物体细胞杂交的叙述，错误的是(　　) A．不同种植物原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交过程 B．融合的原生质体仍具有再生细胞壁、连续分裂并长成完整植株的能力 C．参与杂种细胞的细胞壁形成的细胞器主要是线粒体和核糖体 D．原生质体融合成功的标志为杂种细胞再生出细胞壁 C　[植物体细胞杂交过程包括不同种植物原生质体的融合、融合原生质体再生出细胞壁形成杂种细胞、杂种细胞发育为杂种植株的过程，A、B项正确；参与植物细胞壁形成的细胞器主要是高尔基体和线粒体，C项错误；杂种细胞再生出细胞壁是细胞融合成功的标志，D项正确。] 2．如图所示是白菜—甘蓝的培育流程，下列叙述错误的是(　　) A．过程①用到的酶是纤维素酶和果胶酶 B．过程②常用的化学试剂是聚乙二醇 C．经过过程④获得的细胞的全能性提高 D．经过过程⑤细胞的全能性降低，最终失去全能性 D　[植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以去除细胞壁应用纤维素酶和果胶酶，A项正确；过程②为诱导原生质体融合，常用的化学试剂为聚乙二醇，B项正确；杂种细胞是已经分化的细胞，而愈伤组织是由未分化的细胞组成的，所以愈伤组织的全能性要高于杂种细胞，C项正确；无论是已分化的还是未分化的植物细胞都具有全能性，D项错误。] 知识网络构建 关键知识积累 1.获得原生质体的具体方法是：在0.5～0.6 mol/L的甘露醇(或一定浓度的蔗糖)溶液环境(较高渗透压)下，用纤维素酶和果胶酶混合液处理，消化除去细胞壁，获得球形的原生质体。 2.植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和细胞的全能性。 3.去除植物细胞细胞壁的方法是酶解法，用纤维素酶和果胶酶混合液处理植物细胞获得原生质体；人工诱导原生质体融合的方法有物理法(离心、振荡、电刺激)和化学法(聚乙二醇处理)。 [对应学生用书P41] 1．通过植物体细胞杂交可以获得“烟草—菠菜”——一种新型的烟草品种。下图为培育杂种植株过程的示意图，下列操作不正确的是(　　) A．在融合之前除去两种细胞的细胞壁 B．原生质体先进行脱分化处理再融合 C．原生质体融合后筛选出杂种细胞继续培养 D．应先诱导杂种细胞形成愈伤组织再诱导分化 B　[植物细胞外层有一层细胞壁，这层细胞壁阻碍着细胞的杂交，因此，在进行体细胞杂交之前，必须先利用纤维素酶和果胶酶除去这层细胞壁，A项正确。原生质体先融合形成杂种细胞，杂种细胞再脱分化形成愈伤组织，B项错误、D项正确。原生质体融合后，若仅考虑两两融合的情况，就有三种类型，即烟草—烟草型，菠菜—菠菜型和烟草—菠菜型，故需筛选出我们需要的杂种细胞再继续培养，C项正确。] 2．下图是利用植物体细胞杂交技术培育新植株的过程，植物细胞A和B分别来源于二倍体植物甲和乙。下列有关分析正确的是(　　) A．过程①需要将植物细胞置于含纤维素酶和果胶酶的低渗溶液中 B．过程②要用聚乙二醇等诱导原生质体融合，主要依据是细胞膜具有选择透过性 C．将杂种细胞培育成新植物体过程中需要根据生长发育进程更换培养基 D．最终得到的植株相对于甲、乙而言发生了染色体数目变异，不可育 C　[过程①为去除细胞壁，需要将植物细胞置于含有纤维素酶和果胶酶的等渗溶液中，A项错误；过程②采用聚乙二醇等诱导原生质体a、b融合，依据的原理是细胞膜的流动性，B项错误；将杂种细胞培育成新植物体的过程中，不同的发育阶段需要不同的培养基，C项正确；最终得到的植株相对于甲、乙来说，染色体数目有差异，但由于甲、乙都是二倍体，所以理论上得到的杂种植株是可育的，D项错误。] 3．下图所示为植物体细胞杂交技术的部分过程，下列叙述错误的是(　　 ) A．A细胞和B细胞诱导融合前要先去除细胞壁，可用纤维素酶和果胶酶处理 B．从A细胞和B细胞到C细胞的过程中，常用离心、振荡、电刺激或聚乙二醇(PEG)诱导融合 C．A细胞和B细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁 D．植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞 D　[植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种植物而不是杂种细胞，D错误。] 4．通过体细胞杂交获得一个杂种植株需要的步骤是(　　) A．制备原生质体→诱导原生质体融合→植物组织培养→得到杂种植株 B．制备原生质层→原生质层融合→植物组织培养→得到杂种植株 C．获取细胞→原生质体融合→植物组织培养→得到杂种植株 D．获取细胞→原生质体直接融合→植物组织培养→得到杂种植株 A　[人工获得一个杂种植株需要利用植物体细胞杂交技术，即去除植物细胞壁，制备原生质体→诱导原生质体融合，再生出新的细胞壁→杂种细胞→植物组织培养→得到杂种植株，A正确。] 学科网（北京）股份有限公司 $$