2.1 植物细胞工程-2024-2025学年高二生物同步课堂精优课件（人教版2019选择性必修3）

视频：细胞工程 细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。 原理和方法： 操作水平： 目的： 分类： 应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法。 细胞器、细胞或组织水平。 获得细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性生物工程。 植物细胞工程： 动物细胞工程： 植物组织培养、植物体细胞杂交 动物细胞培养、动物细胞融合、动物细胞核移植等。 科技探索之路---细胞工程的发展历程 斯图尔德等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。 科金用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体。 卡尔森诱导烟草种间原生质体融合，培育出第一株体细胞杂交植物。 米尔斯坦和科勒等创立的单克隆抗体技术。 山中伸弥等获得诱导多能干细胞。我国科学家用这种细胞培育出了小鼠。 我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。 土壤农杆菌的Ti质粒被发现。之后，该质粒应用于植物分子生物学领域，促进了植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。 哈伯兰特提出细胞全能性的理论，但相关实验尝试没有成功。 古哈等在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚。 植物细胞工程 1902年 1958年 1960年 1964年 1971年 1974年 动物细胞工程 希普：将安哥拉兔的胚胎移入比利时兔的输卵管内，得到两只安哥拉兔，这是世界上胚胎移植成功的首例。 1890年 张明觉等发现了哺乳动物精子的获能现象。 1951年 格登用非洲爪蟾进行体细胞核移植实验，成功培育出性成熟个体。我国科学家童第周等开展鱼类细胞核移植工作。 1958年 试管家兔诞生。之后多种试管动物相继出生。 1959年 1975年 埃文斯等成功分离和培养小鼠的胚胎干细胞 1996年 2006年 2017年 世界上第一个用单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿在我国诞生。 2014年 哈里森用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，首创了动物组织体外培养法。 1907年 世界上第一只体细胞克隆羊多莉诞生，随后多种克隆动物相继问世。 1981年 小鼠桑椹胚被成功分割。次年分割绵羊胚胎获得同卵羔羊。 1978年 “其芽葺葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨夫开也,凝晴瀼露,万态千妍,薰风自来,四坐芬郁,岂非入兰室乎!岂非有国香乎!”这是我国历史上第一部兰谱——《金漳兰谱》中对兰花的一段描述。从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢兰花。但是兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长，繁殖率低等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了。你知道世界上最贵的兰花吗？如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？ 利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。 从社会中来 视频:世界上最贵的兰花—鬼兰（幽灵兰）1500万/株 第2章 细胞工程 第1节 植物细胞工程 本节聚焦 1、植物细胞工程的理论基础是什么？ 2、什么是植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术？ 3、怎样进行菊花的组织培养？ 1、为什么一定条件下，一片花瓣、一粒花粉、甚至一个细胞可以繁殖出新得植株? 2、在生物的生长发育过程中，为什么不是所有的细胞都表现出全能性?举例说明。 3、结合P35图2-1，植物组织培养的基本流程是什么？什么是植物组织培养? 4、探究实践：菊花的组织培养 ①原理一：什么是脱分化?愈伤组织？再分化? ②原理二：组织培养相关的植物激素及如何影响发育方向？ ③在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？ 阅读课本34-36页，回答以下问题： 自主探究 为什么一定条件下，一片花瓣、一粒花粉、甚至一个细胞可以繁殖出新得植株? 如：芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶。 细胞→完整个体或其他各种细胞 1.定义： 2.原因： 3.体现全能性的标志： 4.不体现全能性的原因： 一、细胞全能性 细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。 在生物的生长发育过程中，为什么不是所有的细胞都表现出全能性?举例说明。 5.不体现全能性的实例： 基因在特定时间、空间条件下选择性表达(即发生细胞分化)。 5.全能性大小比较： ①分化程度低的 > 分化程度高的 ②分裂能力强的 > 分裂能力弱的 ③受精卵＞胚胎干细胞＞生殖细胞＞体细胞 ④植物细胞＞动物细胞 一般情况下，随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。 6.植物细胞表现出全能性的实例和条件： 1958年Steward利用胡萝卜韧皮部诱导分化产生了胚状体，这是人类第一次获得了人工胚状体，并获得个体植株。（必修一 P118-121） 离体 一定的营养物质、植物激素 适宜的温度、pH等外界条件 无菌环境 一、细胞全能性 胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株； 受精卵发育成个体(动植物)； 蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰； 用一粒花粉繁殖出新的植株 思考 1.是不是所有的活细胞都具有全能性？ 2.种子发育成植株体现了全能性了吗？ 3.细胞具有的全能性一定能表现出来吗？ 不是；例如哺乳动物成熟的红细胞、植物成熟的筛管细胞。 没有；植物种子的胚已完成了早期发育，相当于新植物体的幼体，没有体现出细胞具有发育成完整植株的潜能。 不一定；例如动物的体细胞。 课堂练习：下列关于细胞全能性的叙述，错误的是（ ） A.玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性 B.细胞的全能性一般随着细胞分化程度升高而降低 C.受精卵能在自然状态下发育成个体，因此全能性最高 D.细胞全能性是指细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整个体或分化成其他各种细胞的潜能 A 二、植物组织培养 结合P35图2-1，植物组织培养的基本流程是什么？什么是植物组织培养? 外植体 愈伤组织 试管苗 完整植株 脱分化 芽、根等 再分化 生长 发育 分化状态 未分化状态 脱分化 再分化 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽 诱导生根 移栽成活 再分化 1、基本流程 是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。 2、概念 3、原理\理论基础： 植物细胞的全能性 无性生殖 有丝分裂 4、生殖方式： 5、分裂方式： 外植体 探究·实践:菊花的组织培养 1、实验原理 原理一：什么是脱分化?愈伤组织？再分化? 已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞的过程。 愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。 愈伤组织: 再分化: 脱分化: 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 根、芽 细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、不定形的薄壁组织团块。 注意：过程中只涉及细胞增殖（有丝分裂），没有细胞分化。 该培养过程一般不需要光照。 注意：过程中涉及细胞增殖（有丝分裂），又有细胞分化。 需要给予适当光照，诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用。 ①植物细胞一般具有全能性。在一定的激素和营养等条件的诱导下，经过脱分化形成愈伤组织，将愈伤组织接种到含有特定激素的培养基上，诱导其再分化成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株。 完整植株 胚状体(体细胞胚)：离体培养条件下，没有经过受精过程，但是经过了胚胎发育过程所形成的胚状类似物，因而统称为体细胞胚或胚状体。 探究·实践:菊花的组织培养 1、实验原理 原理二：组织培养相关的植物激素及如何影响发育方向？ ②植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。 细胞分裂素 生长素 芽分化 愈伤组织 根分化 生长素用量 / 细胞分裂素用量 结果 比值≈1 比值＞1 比值＜1 促进根的分化 促进芽的分化 促进愈伤组织的形成 巧记：高根低芽中愈伤 脱分化 再分化 过程 外植体→愈伤组织 愈伤组织→幼苗 分裂、分化 有分裂，无分化 有分裂，有分化 结果 形成愈伤组织 形成根、芽 需要条件 a.离体、适宜的营养 c.生长素与细胞分裂素的比例适中 d.一般不需光 a.离体、适宜的营养 c.生长素与细胞分裂素的比例高或低诱导生根或生芽 d.光照（诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用。） 脱分化与再分化的比较 （1）了解植物组织培养的基本原理 （2）了解生长素和细胞分裂素的浓度、用量比例对菊花愈伤组织形成和分化的影响 （3）尝试进行植物组织培养 (1)外植体： 幼嫩的菊花茎段 (容易诱导形成愈伤组织) (2)体积分数为70%的酒精： 对手、超净工作台、外植体进行消毒 (3)质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液: (4)无菌水: 清洗外植体 2.目的： 3.材料： 对外植体进行消毒 探究·实践:菊花的组织培养 ⑤灭菌方法: 。 4.MS培养基： 植物组织培养常用的培养基配方(P116) ①培养基名称: ； ②物理性质: ； ③碳源: ; MS培养基 固体培养基 有机碳源(蔗糖) 湿热灭菌 探究·实践:菊花的组织培养 水（去离子水）、无机营养（大量元素、微量元素）、有机营养（蔗糖、维生素、氨基酸）、天然附加物、植物激素（生长素、细胞分裂素等） ④蔗糖的作用： ; 作为碳源，提供能量，调节渗透压 (1)消毒 (2)外植体的分割（无菌操作） ①双手和超净工作台台面： 用酒精擦拭 ②外植体(幼嫩的菊花茎段): 流水冲洗 →酒精消毒30s →立即无菌水清洗2～3次 →次氯酸钠溶液处理30min →立即无菌水清洗2～3次。 将消过毒的外植体置于无菌培养皿中，用无菌滤纸吸去表面的水分，用解剖刀将外植体切成0.5～1cm长的小段。 在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3-1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。 (3)接种外植体 注意:接种时注意外植体的方向，不要倒插。(形态学上端朝上，下端朝下) 探究·实践:菊花的组织培养 5.方法步骤： 将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18~22℃的培养箱中培养。在培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。(脱分化避光) (4)诱导愈伤组织 避光原因：有光易形成维管组织，不易形成愈伤组织。 (5)诱导生芽生根 培养15-20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽培养基上。长出芽后，再将其转接到诱导生根培养基上，进一步诱导形成试管苗。(脱分化) 注意：若先生根后面就不易生芽。该过程每日需要给予适当时间和强度的光照！ 诱导生芽 诱导生根 外植体 愈伤组织 根 脱分化 芽 再分化 再分化 生长素 细胞分裂素 适中 低 高 探究·实践:菊花的组织培养 5.方法步骤： 移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日（炼苗！）。用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。 移栽 (6)移栽 蛭石：一种天然、无毒的矿物质，在高温作用下会膨胀的矿物。它是一种比较少见的矿物，属于硅酸盐。 固体基质型，含水量高、蓄水性强、透性好，适合栽培 珍珠岩：一种火山喷发的酸性熔岩,经急剧冷却而成的玻璃质岩石，有弧形或圆形裂隙，如珍珠的结构，所以被命名为珍珠岩。 试管苗 探究·实践:菊花的组织培养 5.方法步骤： 视频：菊花的组织培养 ①实验中使用的培养基和所有器械都要灭菌，接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌。 ②接种时注意外植体的方向，不能倒插。 ③诱导愈伤组织期间一般不需要光照，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照。 ④培养试管苗时必须先进行生芽培养，再进行生根培养。试管苗一般在高湿、弱光、恒温等条件下培养生长，出瓶后一定要注意保温、保湿。 ⑤试管苗的光合作用能力弱，在移栽前应给予较强光照闭瓶炼苗,以促进幼苗向自养苗转化。 探究·实践:菊花的组织培养 6.注意事项： (3)接种3-4d后，检查外植体的生长情况，统计有多少外植体被污染，试分析它们被污染的可能原因。 ①外植体消毒不彻底;②培养基、接种工具灭菌不彻底; ③操作过程不符合无菌操作要求等。 试管苗移栽的关键:既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。一般使用无土栽培方法。 培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾，并用塑料薄膜覆盖12h，掀开塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天，待其长壮后再移植到大田或盆中。 (5)培育的试管苗能直接移栽到露地吗?应如何操作? (4)从刚接种的外植体到长出愈伤组织需经历多少天？ 2周左右 被污染的培养基 (1)为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？ (2)杂菌和植物细胞之间有哪些关系？ 合作探究（议） 任务：讨论植物组织培养相关问题 ①防止杂菌生长，杂菌与培养物竞争(种间竞争)营养; ②杂菌产生有害物质危害培养物。 竞争或寄生。 (6)若想探究生长素与细胞分裂素的使用比例对植物组织培养的影响，则应如何设计对照实验？ ① 空白对照：不加任何激素； ② 实验组1：生长素用量与细胞分裂素用量的比值为1； ③ 实验组2：生长素用量与细胞分裂素用量的比值大于1； ④ 实验组3：生长素用量与细胞分裂素用量的比值小于1。 使用比例 实验结果 生长素>细胞分裂素 生长素<细胞分裂素 生长素＝细胞分裂素 有利于根的分化 有利于芽的分化，抑制根的分化 促进愈伤组织生长 合作探究（议） 任务：讨论植物组织培养相关问题 适宜浓度和比例的激素： ①对操作环境、双手、外植体进行消毒； ②对培养基和器械进行灭菌； ③接种操作必须在酒精灯火焰旁进行。 ①温度（例如菊花植物组织培养应为18-22℃）； ②光照（例如脱分化需避光，再分化需照光）。 植物激素的种类和含量不同，对愈伤组织的形成和分化的影响不同。 配制合适的培养基，包括有机营养成分、无机营养成分、适宜浓度和比例的激素。 若细胞不离体，细胞中的基因会选择性地表达，从而形成生物体的不同组织和器官，不能表现出全能性。 离体（最关键）： 严格的无菌条件： 适宜的培养条件： 一定的营养条件： (7)能否从以上内容中概括植物组织培养中细胞表现出全能性所需要的条件？ 合作探究（议） 任务：讨论植物组织培养相关问题 脱分化 再分化 培养条件： ①无菌 ②营养物质 ③适宜环境条件（温度、PH、光等） ④植物激素： 细胞分裂素 生长素 （避光） （一定的光照） 有光时往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织 试管苗一般在高湿、弱光、恒温等条件下培养生长试管苗的光合作用能力弱,在移栽前应给予较强光照闭瓶炼苗，以促进幼苗向自养苗转化。 离体的植物器官、组织或细胞（外植体） 愈伤组织 根、芽 试管苗 胚状体 生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键。生长素和细胞分裂素的比例和浓度会影响植物细胞的发育方向。 如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药… 失去特有结构和功能转变成未分化的细胞 排列不规则，高度液泡化，呈不定型状态的薄壁细胞 愈伤组织重新分化为芽、根等器官 芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照。 离体培养条件下，没有经过受精过程，但是经过了胚胎发育过程所形成的胚状类似物，因而统称为体细胞胚或胚状体。 小结植物组织培养技术过程 【议】合作探究 任务一：探究植物组织培养的原理和基本过程 无论是绚丽多姿的花草,还是碧绿参天的大树,大多是通过播种或扦插实现繁殖的。其实在一定的条件下,利用它们的一片叶子、一片花瓣,甚至一粒花粉,同样可以繁殖出新的植株。植物组织培养的基本过程为: 1.为什么利用植物的体细胞(如花瓣细胞、根细胞)就能培养出完整植株?所有的植物细胞都适合进行植物组织培养吗?   2.图中离体培养的植物器官、组织或细胞通常被称为什么?①、②、A分别表示哪些过程或结构?   3.在植物组织培养过程中,愈伤组织进行分化时,如何先诱导其生芽,然后再诱导其生根?    4.在植物组织培养的过程中,为什么要进行一系列的消毒、灭菌,并且要求无菌操作?   5.植物组织培养过程中,哪些时期需要避光?哪些时期需要光照? 离体的植物器官、组织或细胞 A 芽、根 完整植株 正常的植物体细胞具有该植物生长、发育和繁殖所需的全套遗传物质，具有全能性。 不是，没有细胞核的筛管细胞无全能性，不适合进行植物组织培养。 外植体。①过程表示脱分化，②过程表示再分化，A是愈伤组织。 因为培养物一旦受到微生物的污染，这些微生物会和外植体争夺培养基中的营养物质，并且产生大量对外植体有害的物质，导致外植体死亡。 诱导愈伤组织期间一般不需要光照，避光有利于细胞脱分化形成愈伤组织；当愈伤组织再分化出芽和叶时一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。 可通过控制培养基中生长素和细胞分裂素的比例来实现。 1.判断下列叙述的正误。 (1)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性。 (         ) (2)愈伤组织是指在一定的激素和营养等条件的诱导下,已经分化的细胞可以经过再分化,即失去其特有的结构和功能,转变成未分化的细胞,进而形成的不定形的薄壁组织团块。 (         ) (3)在植物组织培养过程中需要给予光照,以诱导脱分化过程。 (         ) (4)植物体细胞杂交过程中要先去除细胞壁的原因是细胞壁阻碍了原生质体的融合。 (         ) (5)植物体细胞杂交过程中,细胞融合成功的标志是产生新的细胞壁。 (         ) (6)在植物组织培养过程中,细胞的遗传物质一般都会发生改变。 (         ) (7)在愈伤组织形成幼苗的再分化过程中,不会发生细胞的增殖。 (         ) (8)在进行植物组织培养过程中,接种时可以不考虑外植体的方向。 (         ) 课后练习【检】 × × × × × × √ √ 2.(2023·江苏高考)研究者通过体细胞杂交技术,探索利用条斑紫菜和拟线紫菜培育杂种紫菜。下列相关叙述正确的是(     ) A.从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶,用于去除细胞壁 B.原生质体需在低渗溶液中长期保存,以防止过度失水而死亡 C.检测原生质体活力时可用苯酚品红或甲紫溶液处理,活的原生质体被染色 D.聚乙二醇促进原生质体融合后,以叶绿体颜色等差异为标志可识别杂种细胞 3.(2023·广东高考)人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合,以提高人参皂苷的产率。下列叙述错误的是( ) A.细胞融合前应去除细胞壁 B.高Ca2+—高pH溶液可促进细胞融合 C.融合的细胞即为杂交细胞 D.杂交细胞可能具有生长快速的优势 课后练习【检】 D C 4.菊花的组织培养过程如下图,下列有关叙述错误的是(     ) 接种菊花幼嫩的茎段→诱导愈伤组织→诱导生芽→诱导生根→移栽成活 A.该过程的原理是植物细胞的全能性 B.愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的 C.生芽与生根的过程需要植物激素的诱导 D.试管苗需要经过一定的炼苗处理后才能移栽入土 5.花粉植株是体细胞遗传研究和突变育种的理想材料。下面是培育四季柑橘(2N=16)花粉植株的过程示意图,有关叙述错误的是(     ) A.花粉植株培育的原理是花粉粒细胞具有全能性,技术是植物组织培养 B.过程③是细胞再分化,其根本原因是基因选择性表达 C.四种培养基均属于液体培养基,其中所含植物激素的种类和比例有差异 D.观察处于分裂后期的四季柑橘花粉植株根尖细胞时,可观察到16条染色体 课后练习【检】 B C (1)A、B过程分别为 。A过程一般 光照，该过程细胞分裂方式是 ，B过程细胞分裂方式是 ，同时也进行 ，该过程 光照，因为 ，C是 。 (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A过程和B过程。 (3)植物组织培养是一个 (无性繁殖或有性繁殖)过程。 7.下列是植物组织培养流程图，请回答: 脱分化、再分化 不需要 有丝分裂 有丝分裂 细胞分化 需要 叶绿素的合成需要光照 愈伤组织 植物激素 生长素 细胞分裂素 浓度和比例 无性繁殖 课后练习【检】 6.玉米是一种主要的农作物，为了提高玉米的产量，科学家在玉米育种和栽培中作了大量的研究。如图是关于玉米培养的过程，据图判断下列说法中错误的是(　　) A.从繁殖原理上分析，A→D属于无性生殖 B.植株D和G中的染色体组数不同 C.E→G不能体现细胞的全能性 D.E→F过程中获得的植株一般不用于大田生产 C 问题1:要培育出如图所示的番茄—马铃薯利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？ 不能，不同物种间存在生殖隔离。 问题2: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？ 番茄-马铃薯（想象图） 植物体细胞杂交技术 奇思妙想 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？ 自主阅读教材P36-38，思考回答下列问题： 1.两个不同植物的体细胞杂交遇到的第一个障碍是什么？如何解决这一问题？解决后获得什么？ 2.把原生质体放在一起能自然融合吗？如果不能，诱导原生质体融合的方法有哪些？与细胞膜的什么特性有关？ 3.如何将融合后的杂种细胞培育成杂种植株？ 4.植物体细胞杂交技术原理、概念、实例、优点是什么? 自主探究 三、植物体细胞杂交技术 A细胞 B细胞 去壁 A原生质体 B原生质体 去壁 两个不同植物的体细胞杂交遇到的第一个障碍是什么？如何解决这一问题？解决后获得什么？ 1、过程 酶解法，用纤维素酶和果胶酶水解 酶具有专一性 方法： 原理： 目的： 去除细胞壁，获得原生质体 ①去除细胞壁 原因： 植物细胞外面有细胞壁，阻碍着细胞间的杂交 为什么用上述酶？ 植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶构成。 使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常 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？ A细胞 B细胞 去壁 正在融合的原生质体 A原生质体 B原生质体 去壁 杂种细胞AB 三、植物体细胞杂交技术 1、过程 把原生质体放在一起能自然融合吗？如果不能，诱导原生质体融合的方法有哪些？与细胞膜的什么特性有关？ ②原生质体间的融合 理论基础： 方法： 细胞膜具有流动性 物理方法： 化学方法： 聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法 如何证明? 注意:去除细胞壁和诱导原生质体融合时，不能在低渗溶液中进行，以防止原生质体吸水涨破。应将细胞放在等渗或略大于细胞液的溶液中。 电融合法、离心法 人鼠细胞杂交实验 融合 融合的原生质体重新产生细胞壁，形成杂种细胞。 验证新细胞壁已形成的实验？ 质壁分离和复原实验 植物细胞融合完成的标志： 高尔基体、线粒体 相关细胞器？ 三、植物体细胞杂交技术 1、过程 如何将融合后的杂种细胞培育成杂种植株？ A细胞 B细胞 去壁 正在融合的原生质体 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 去壁 植物细胞融合完成的标志: 植物体细胞杂交完成的标志: （植物细胞的全能性） （细胞膜的流动性） 再生细胞壁 杂种细胞AB 融合 培育成杂种植株 2.理论基础\原理： 细胞膜的流动性(原生质体融合)、 植物细胞的全能性（杂种细胞培育成杂种植株）。 再生出新的细胞壁 局限性： ①有可能杂交不成功，即使杂交成功也可能不产生人们想要的性状。 ②技术复杂、操作繁琐、工作量大。 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。 3.概念： ①培育出了白菜一甘蓝、普通小麦一长穗偃麦草等杂种植株。 ②在木本植物的体细胞杂交方面,培育出了多种柑橘属不同种间的杂种植株。 4.实例： 三、植物体细胞杂交技术 植物体细胞杂交技术概念、实例、优点是什么? 5.优点/意义： 将不同来源的植物细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。 + = 白菜 甘蓝 白菜-甘蓝 生长期短,耐热性强和易于贮藏 合作探究(议) 难点突破一：融合细胞类型的分析 1.诱导原生质体融合时，产生的细胞一定是需要的吗？ 细胞类型共5种：AA、AB、BB、A、B 需要进一步筛选！ 不一定;产物有三类:①未融合的细胞(A、B)； ②两两融合的细胞(AA、BB、AB)； ③多细胞融合体(AAA、BBB、AAB等)) + 2.若只考虑A和B原生质体两两融合,培养基中有几种类型的细胞？哪种符合要求？ 合作探究(议) 难点突破二：植物体细胞杂交后代的遗传变化的分析 植物体细胞杂交技术属于有性还是无性生殖?杂种植株在遗传上有何特点?属于何种变异? 项目 体细胞杂交 P1：2n(AaBb) 与 P2：2m(CcDd) 生殖方式 生殖，育种过程中 遵循孟德尔定律； 基因组成 染色体数 染色体组数 变异类型 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 异源多(四)倍体 是否可育? 无性 可育 不 合作探究(议) 难点突破三：植物体细胞杂交与有性杂交的比较 假设白菜（2n条染色体，2个染色体组）与甘蓝（2m条染色体，2个染色体组）通过植物体细胞杂交或有性杂交获得后代白菜-甘蓝,请分析结果。 植物体细胞杂交 有性杂交（相互授粉） 过程图解 生殖方式 子代染色体数 子代染色体组数 子代是几倍体 变异类型 同源染色体 是否能联会 是否可育 2n + 2m n + m （异源）四倍体 （异源）二倍体 基因重组 染色体数目变异 含有 不含 能 可 不能 不可 四 二 无性繁殖 有性繁殖 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 变式训练 名称 植物组织培养 植物体细胞杂交 原理 选材 技术操作 意义 关系 植物细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性、植物细胞的全能性 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 脱分化、再分化等 杂种细胞形成、植物组织培养 植物组织培养和植物体细胞杂交的比较 保持优良性状，繁殖速度快，可大规模生产 打破生殖隔离，克服远源杂交不亲和的障碍 植物体细胞杂交技术包括植物细胞融合和植物组织培养两个过程，植物组织培养是植物体细胞杂交的-个环节，融合的体细胞只有通过植物组织培养才能发育成完整的个体。 概念 植物细胞融合 原生质体制备 过程 变异类型 植物组织培养 原生质体融合 原理 育种类型 原理 过程 细胞全能性 操作步骤 脱分化 再分化 外植体 根、芽、胚状体 愈伤组织 外植体消毒 接种 切块 形成愈伤组织 诱导生芽生根 植物体细胞杂交 植物组织培养 植物细胞工程 优缺点 本节小结 1.玉米(2n=20)和水稻(2n=24)均为二倍体植物,某实验小组拟用植物体细胞杂交技术培育富含β-胡萝卜素的“黄金大米”植株,过程设计如下图所示。下列说法错误的是(     ) A.过程①使用纤维素酶和果胶酶处理细胞,利用了酶的专一性 B.过程②得到的融合细胞类型可能不止一种 C.若仅考虑原生质体两两融合,融合的杂种细胞中最多含有8个染色体组 D.过程④中适当提高生长素的比例有利于芽的分化 D 2.白菜和甘蓝均为二倍体生物,科学家利用植物体细胞杂交的方法获得了白菜—甘蓝植株。它具有生长周期短、耐热性强和易储存等优点。下列叙述错误的是(     ) A.融合原生质体需放在无菌水中培养,以防杂菌污染 B.植物体细胞杂交得到的白菜—甘蓝植株是新的物种,理论上可以进行有性生殖 C.植物体细胞杂交的目的是克服远缘杂交不亲和的障碍,获得杂种植株 D.培育白菜—甘蓝植株的过程中没有发生基因重组,发生了染色体数目变异 A 课后练习（检） 3.如图为白菜—甘蓝杂种植株的培育过程。正确的是（ ） A. 图示白菜—甘蓝植株不能结籽 B. 愈伤组织的代谢类型是自养需氧型 C. 上述过程中包含着有丝分裂、细胞分化和减数分裂 D. 白菜—甘蓝杂种植株具有的性状是基因选择性表达的结果 D 课后练习（检） 5.A种植物细胞和B种植物细胞的结构如图所示(仅显示细胞核中部分染色体)，A有X条染色体，B有Y条染色体，将A、B两种植物细胞去掉细胞壁后，诱导二者的原生质体融合，形成单核的杂种细胞，若经过组织培养后得到了杂种植株，则： ①杂种细胞的染色体数为 ； ②杂种细胞的基因型为 ； ③得到的杂种植株为 倍体； ④理论上该植株可育吗？ 。 X+Y DdYyRr 异源四 可育 4、图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答： （1）步骤①是 ，最常用的方法是 。 （2）步骤②一般常用的化学试剂是 ，目的是 。　　 (3)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，此技术运用的原理是 ，其中步骤④相当于 ，步骤⑤相当于 。 （4）植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株， 使　　　　　 能够在新的植物体上有所表现，其根本原因是　　　　　　　 。 （5）若远缘杂交亲本A的基因型为AaBb，B的基因型为YYEe，则融合后形成的杂种植株基因型是 。 去除细胞壁，分离原生质体 酶解法 聚乙二醇（PEG） 诱导植物原生质体融合 脱分化 再分化 远缘杂交亲本的遗传特征 杂种植株获得双亲的遗传物质 细胞的全能性 AaBbYYEe 6．猕猴桃因貌似猕猴而得名，是一种品质鲜嫩、营养丰富的美味水果。我国研究人员利用“中华猕猴桃”和“美味猕猴桃”两个不同种培育出了更加优良的品种，其过程如下图所示。请分析并回答下列问题： (1)因“中华猕猴桃”和“美味猕猴桃”之间存在__________，所以用有性杂交方法很难得到可育后代，上述①～⑥培育优良品种H的过程所应用的技术有_____________技术，该技术具有的重要意义是______________________________________________。 生殖隔离 植物体细胞杂交 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种 (2)图中B、D是__________；G是__________；②是__________；⑤是___________；⑥是_________②过程需使用_________________酶进行处理，该过程受处理时间、________、___________等条件的影响。 (3)过程③使用的化学法包括：聚乙二醇（PEG）融合法和_____________________等。 原生质体 愈伤组织 纤维素酶和果胶 温度 pH 高Ca2+—高pH融合法 去除细胞壁 脱分化 再分化 (4)过程③得到的两两融合的细胞有___种，因此需要进行筛选。已知用X射线处理会使染色体受影响而导致细胞失去分裂能力；用碘乙酰胺处理会使细胞内的酶失活而抑制生长。为了能筛选到杂种细胞F，若在①过程对“中华猕猴桃”用X射线处理，需对“美味猕猴桃”用_________处理。 (5)要促进杂种细胞分裂生长，培养基中应有______ 和_____________两类激素。 3 碘乙酰胺 生长素 细胞分裂素 练习与应用 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 A 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 "番茄—马铃薯"没有像人们预想的那样地上结番茄、地下长马铃薯，主要原因是∶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。 二、拓展应用："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? 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