2.2 通过体细胞杂交可获得新的植物体课件-2024-2025学年高二下学期生物浙科版选择性必修3

欲培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物”。你有什么好妙招? 利用传统有性杂交方法能实现吗?为什么? 不能。因为不同种生物之间存在着生殖隔离 第一节 体液调节是通过化学信号实现的调节 第一节 体液调节是通过化学信号实现的调节 第二章 植物细胞工程 第二节 神经系统通过下丘脑控制内分泌系统 第二节 神经系统通过下丘脑控制内分泌系统 第二节 通过体细胞杂交可获得新的植物体 1.原生质体优势:没有细胞壁的阻碍,更容易被转入外源基因,是植物基因工程的理想受体。同时,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。 2.原生质体应用及意义:标志着植物细胞工程技术又向前迈进了一步,为植物细胞工程和基因工程的研究提供了先进的实验体系,具有重要的理论研究和实际应用价值。 一、成功培养原生质体是植物体细胞杂交技术的基础 原生质体的概念:植物细胞除去细胞壁后的部分。(呈球形) 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 二 ① ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 杂种细胞 去除细胞壁 去除细胞壁 诱导融合 细胞壁再生 脱分化 再分化 移栽 ①制备原生质体:酶解法去壁 1.无菌条件下,在超净工作台上分别取已消毒的番茄、马铃薯叶片 2.加入含0.5~0.6mol/L甘露醇(或一定浓度蔗糖)溶液环境(较高渗透压)下 3.用经过G6玻璃砂漏斗过滤灭菌的纤维素酶和果胶酶混合液处理叶片 使细胞处于微弱的质壁分离状态,这样有利于完整的原生质体的释放,防止原生质体被破坏。 4 1.用酶解法制备原生质体时,影响原生质体的数量和活力的因素有哪些? 分离和纯化的大致方法: ①用滤网过滤混合液,去除大的残渣,收集滤液,滤液进行离心,通过转速的控制将原生质体沉淀而细胞碎片等杂质仍然悬浮在上清液为主。经离心后,原生质体沉降于管底,上部为含碎片的混合液 ②弃去含杂质的上清液,重新悬浮原生质体,再次离心。重复3次。 ③用原生质体培养基洗涤一次,收集管底纯净的原生质体。 材料的种类和生理状态;酶的种类、酶解时间和温度;酶液的浓度;分离与纯化的方法等。 2.检测原生质体活力的方法有哪些? 拓展不做要求:测定原生质体的活性方法: 1.番红染液染色法:用0.1%番红进行染色后即进行观察,有活力而质膜完整的原生质体对染料有排斥作用而不被染色,死亡的原生质体能立即被染上色。 2.荧光素双醋酸酯(FDA)染色法:FDA本身无荧光,无极性,能自由出入完整的细胞膜。当FDA进入活细胞后,由于受到酯酶分解而产生具有荧光的极性物质荧光素。荧光素是一种极性化合物,它很难穿透细胞膜,便积聚在细胞质内,在蓝色激发光下,荧光素发出黄绿色的荧光。 有活力的细胞能产生荧光,无活力的原生质体不能分解FDA,无荧光产生 3.渗透吸水或失水法: 4.观察胞质环流 5.形态识别法:原生质体呈绿色(若来源于叶片)及圆而鼓者为活原生质体。 2.检测原生质体活力的方法有哪些? 染色法、渗透吸水或失水法 二 ① ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 过 程 杂种细胞 去除细胞壁 去除细胞壁 诱导融合 脱分化 再分化 移栽 植物体细胞杂交 ②诱导原生质体的融合 物理方法:电刺激、离心、震荡 化学方法:聚乙二醇 8 二 ① ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 过 程 杂种细胞 去除细胞壁 去除细胞壁 诱导融合 再生细胞壁 再分化 移栽 植物体细胞杂交 ③适宜条件下培养,再生细胞壁 原生质体培养时的培养基渗透压应低于原生质体制备时的渗透压。 原生质体培养时,其再生出细胞壁是其能进行有丝分裂的前提。 如何检测细胞壁的再生? 置于适宜浓度的高渗溶液中观察是否发生质壁分离 9 思考:若只考虑原生质体的两两融合,诱导融合后只出现杂种细胞吗?如何将杂种细胞培育成杂种植株? 番茄细胞原生质体 马铃薯细胞原生质体 电激或PEG 未融合的细胞 杂种细胞 自身融合的细胞 细胞壁 等量混合 杂种细胞的鉴定和筛选以及杂种植株的鉴定和选育,是获得真正杂种的必要过程。 如果把原生质体融合的时候要注意,并不是把一个番茄细胞去壁和一个马铃薯细胞去壁,直接一个和一个混合融合,这种操作水平我们还达不到,因为细胞太小了课本的流程图中为了简化,仅仅画了一个马铃薯的原生质体与一个番茄的原生质体之间的融合,目前操作水平还不能做不到!实际操作过程中比较粗放,是把许多马铃薯的原生质体和许多番茄的原生质体等量混合,当然这个混合是尽可能等量,我们也不可能一个个去数,然后采用电激或者PEG的方法让它们自由融合,那这里同学们需要注意了:融合的结果有哪些呢——对了,未融合的和 融合的细胞!如果只考虑原生质体的两两融合(就是不考虑更复杂的情况比如多个细胞发生融合),诱导融合后会出现以下几种情况——有可能出现番茄和番茄细胞 马铃薯和马铃薯细胞自己和自己融合在一起,这种自身融合的细胞是我们需要的吗?当然不是,也就是说融合的结果并不都是我们所需要的杂种细胞,需要从中从中筛选出所需的杂种细胞,杂种细胞再生出新的细胞壁,就说明或者说标志着诱导植物体细胞融合这一过程完成了!!!得到杂种细胞是不是就意味着植物体细胞杂交完成了呢?不是,还要将杂种细胞培育成完整杂种植株。那要通过什么技术去完成呢?——植物组织培养 10 二 ① ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 植物体细胞杂交 过 程 杂种细胞 去除细胞壁 去除细胞壁 诱导融合 细胞壁再生 脱分化 再分化 移栽 植物体细胞杂交 植物组织培养 原生质体融合 (植物细胞的全能性) (细胞膜的流动性) (酶的专一性、染色体畸变) 11 二 ① ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 过 程 杂种细胞 去除细胞壁 去除细胞壁 诱导融合 细胞壁再生 脱分化 再分化 移栽 植物体细胞杂交 植物体细胞融合成功的标志: 植物体细胞杂交成功的标志: 植物体细胞杂交技术的意义: 再生出新的细胞壁 得到杂种植株 打破生殖隔离,克服远缘杂交不亲和的障碍,获得新品种 12 二 ① ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 过 程 杂种细胞 去除细胞壁 去除细胞壁 诱导融合 细胞壁再生 脱分化 再分化 移栽 植物体细胞杂交 1.杂种细胞一定能培养成杂种植物吗? 不一定,即使得到了杂种细胞,培养过程中也可能出现染色体的丢失、结构异常等情况。 2.杂种植物一定能同时具备双亲的优点吗? 基因之间、基因与基因产物之间、基因与环境之间存在着复杂的相互作用,两种生物的基因结合到一个细胞中之后,不一定能按照原来的顺序表达。 13 通过体细胞杂交可获得新的植物体 A植物细胞 B植物细胞 A原生质体 B原生质体 杂种原生质体 杂种细胞 杂种植株 ① ① ② ③ ④ ①去壁:酶解法(经G6玻璃砂漏斗过滤灭菌的纤维素酶和果胶酶)、较高渗透压溶液 ②诱导融合:振荡、离心、电刺激、聚乙二醇处理 ③再生细胞壁 ④植物组织培养技术 酶的专一性 细胞膜的流动性 细胞的全能性 植物细胞工程 所采用技术的理论基础 通常采用的技术手段 ——植物细胞的全能性 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 1.若番茄细胞内有m条染色体,马铃薯细胞内有n条染色体, 则“番茄 马铃薯”细胞在有丝分裂后期含有多少条染色体? 2(m+n)条 2.番茄和马铃薯都是二倍体,则杂种细胞培育成的“番茄 马铃薯”植株为_倍体,则此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株属于几倍体植株? 单倍体植株 3.“番茄 马铃薯”植株能否进行有性生殖? 能 四 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 植物体细胞杂交技术的应用 (1)通过原生质体融合已获得多种植物种间、属间甚至是科间的杂种细胞、愈伤组织,有些还进而分化成苗。 (2)在某些作物的野生种与栽培种之间的体细胞杂交方面也进行了大量的研究,希望将野生种的抗虫、抗病毒等有益性状转移到栽培种中。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 小思考:利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种过程中,遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律? 【答案】孟德尔的遗传规律发生在有性生殖的减数分裂过程中,而植物体细胞杂交过程中细胞增殖的方式是有丝分裂,没有减数分裂,故此过程遗传物质的传递不遵循孟德尔遗传规律。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 获得有活性的原生质体后,待其重新形成_后,转变可分裂的_细胞,此时应_培养基中甘露醇的浓度,以利于该种细胞继续培养形成细胞团,然后经 _或_途径形成再生植株。 细胞壁 胚性 降低 胚胎发生 器官发生 【思考】 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? 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。 2.原生质体活性的鉴定方法:观察是否有胞质环流;染色法; 以氧的摄入为指标,表示呼吸强度。 3.影响原生质体分离的数量和质量的因素:材料的种类和生理状态;酶的种类、酶解时间和温度;酶液的浓度;分离与纯化的方法等。 4.原生质体培养时的培养基渗透压应低于原生质体分离时的渗透压,原生质体培养时,其再生出细胞壁是其能进行有丝分裂的前提。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 (二)回答与基因工程和植物克隆有关的问题: (1)为了获取某植物叶片无菌的原生质体,先将叶片经表面消毒并去除下表皮,再将其置于经_处理的较高渗透压的混合酶液中。酶解后,经多次离心获得原生质体。然后测定该原生质体的活性,可采用的方法有_(答出2点即可)。 过滤灭菌 染色法、渗透吸水或失水 真题[2020浙江1月] 电融合法 优点: 缺点: 对细胞无毒性 需要细胞融合仪 化学法介导的细胞融合 操作简便、快速、效果好 优点: 缺点: 聚乙二醇( PEG )对细胞有一定的毒性,相对分子质量越大,毒性越强,使用前应测试PEG对细胞的毒性和使用条件(使用时的浓度、作用时间、反应温度等) 细胞融合仪 聚乙二醇 24 $$