2.1 植物细胞工程（第2课时）课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第2章 细胞工程 照片中两只可爱的小猴，分别叫“中中”和“华华”，它们诞生于2017年，一出生就轰动了全世界，这是我国科学家的研究成果。你知道它们是如何培育出来的吗？在这之前，科学家培育了胚胎细胞克隆猴，你知道两者有什么不同吗？其实，自1996年首个体细胞克隆动物多莉羊诞生以来，人类已经成功克隆了马、牛和猪等大型家畜，但为什么体细胞克隆猴的诞生能轰动世界呢？ 上面这些成果的取得都有赖于细胞工程的发展，培养克隆动物只是细胞工程的一个方面。近年来，细胞工程领域成果跌出，方兴未艾。 第1节 植物细胞工程 （第2课时） 02 举例说明植物细胞工程的应用有效提高了 生产效率。 尝试进行植物组织培养。 概述植物组织培养和植物体细胞杂交的原理和 过程。 目标 01 03 学习目标 3 要培育出如图所示的番茄—马铃薯利用传统有性杂交的方法能实现吗？为什么？ 不能，不同物种间存在生殖隔离。 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？ 番茄-马铃薯（想象图） 1、概念： 将不同来源的植物体细胞，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。 实例： + = 白菜 甘蓝 白菜-甘蓝 (二)植物体细胞杂交技术： 二、植物细胞工程的基本技术 (二)植物体细胞杂交技术： A细胞 B细胞 （什么条件？） （融合前需进行什么操作？） 2、过程： 二、植物细胞工程的基本技术 不同来源的植物体细胞 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 概念 （如何把杂种细胞培养成新植物体？） 6 2、过程： A细胞 B细胞 去壁 去壁 A原生质体 B原生质体 方法： 纤维素酶 果胶酶 酶解法 (二)植物体细胞杂交技术： 二、植物细胞工程的基本技术 通常指的是去掉细胞壁的植物细胞。 7 A细胞 化学法： 物理法： 方法： B细胞 去壁 去壁 A原生质体 B原生质体 方法： 纤维素酶 果胶酶 酶解法 融合 正在融合的原生质体 电融合法、离心法等 聚乙二醇（PEG）融合法 高Ca2+—高pH融合法等 杂种细胞AB 体细胞融合成功后培养基中共有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。 再生出细胞壁 植物细胞融合完成的标志 2、过程： (二)植物体细胞杂交技术： 二、植物细胞工程的基本技术 8 化学法： 物理法： 方法： A细胞 B细胞 去壁 去壁 A原生质体 B原生质体 方法： 纤维素酶 果胶酶 酶解法 融合 正在融合的原生质体 电融合法、离心法等 聚乙二醇（PEG）融合法 高Ca2+—高pH融合法等 杂种细胞AB 再生出细胞壁 植物细胞融合完成的标志 2、过程： (二)植物体细胞杂交技术： 二、植物细胞工程的基本技术 脱分化 愈伤组织 再分化 杂种植株 植物体细胞杂交完成的标志 移栽 9 A细胞 (二)植物体细胞杂交技术： 2、过程： 化学法： 物理法： 方法： B细胞 去壁 去壁 A原生质体 B原生质体 方法： 纤维素酶 果胶酶 酶解法 融合 正在融合的原生质体 电融合法、离心法等 聚乙二醇（PEG）融合法 高Ca2+—高pH融合法等 杂种细胞AB 再生出细胞壁 植物细胞融合完成的标志 脱分化 愈伤组织 再分化 杂种植株 植物体细胞杂交完成的标志 移栽 植物细胞融合 植物组织培养 （植物细胞的全能性） （细胞膜的流动性） 二、植物细胞工程的基本技术 10 植物体C 生殖类型 染色体数 基因组成 染色体组数 变异类型 植物A(染色体数2n，基因型AaBb)与植物B(染色体数2m，基因型CcDd) 通过植物体细胞杂交获得植物体C。 无性生殖，育种过程中不遵循孟德尔定律 染色体数目变异 两亲本染色体数之和。2n+2m 两亲本染色体组数之和。2+2 两亲本基因型之和。AaBbCcDd (二)植物体细胞杂交技术： 3、变异类型： 二、植物细胞工程的基本技术 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。 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？ 生物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—马铃薯杂交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，不能像马铃薯或番茄植株中的遗 传物质一样有序表达。 (二)植物体细胞杂交技术： 4、意义： 二、植物细胞工程的基本技术 (1)优点 打破生殖隔离，实现远缘杂交， 扩展了杂交亲本组合范围。 (2)缺点 有可能杂交不成功，即使杂交成功 也可能产生不了人们想要的性状。 (二)植物体细胞杂交技术： 5、优缺点： 二、植物细胞工程的基本技术 有关植物体细胞杂交的3个易错点 (1)误认为植物体细胞杂交的结果只是形成杂种细胞。植物体细胞杂交的 结果最终要经过组织培养形成杂种植株。 (2)误认为植物体细胞杂交属于有性生殖。 植物体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞的结合，因此不属于有性 生殖，应为无性生殖。 (3)误认为杂种植株的变异类型属于基因重组。 杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，属于异源 多倍体，所以变异类型为染色体变异。　 二 植物体细胞杂交技术 指的是脱去细胞壁的细胞。动物细胞也可看做是原生质体。 原生质体 成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质。 原生质层 区分原生质体与原生质层 细胞壁 细胞膜 细胞质 液泡 细胞核 原 生 质 体 植物组织培养 植物体细胞杂交技术 原理 过程 意义 联系 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 植物细胞的全能性 离体的植物器官、组织或细胞 愈伤组织 脱分化 再分化 根、芽或胚状体 植物体 生长发育 植物组织培养与植物体细胞杂交技术的比较 植物细胞A 植物细胞B 原生质体A 去壁 原生质体B 去壁 人工诱导 融合的原生质体AB 杂种细胞AB 愈伤组织 脱分化 再生细胞壁 杂种植株 再分化 保持优良性状,繁殖速度快、大规模生产提高经济效益。 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，实现远缘杂交育种。 (1)植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞。( ) (2)植物体细胞杂交利用了植物组织培养技术。( ) (3)植物体细胞杂交就是利用一定的方法将去除细胞壁的不同来源 的植物细胞融合为杂种细胞的过程。( ) (4)若原生质体均为两两融合，则融合后的细胞有3种类型。( ) × √ × √ 【基础过关】 1.植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是( ) A.植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁 B.细胞壁使原生质体失去活力 C.细胞壁阻碍了原生质体的融合 D.细胞壁不是原生质体的组成部分 2.植物细胞融合完成的标志的是( ) A.产生新的细胞壁 B.细胞膜发生融合 C.细胞质发生融合 D.细胞核发生融合 C 巩固练习 A 3.图是“番茄—马铃薯”杂种植株的培育过程，其中①～⑤表示过程， 字母表示细胞、组织或植株。下列相关叙述正确的是(　　) A.过程①表示在低渗溶液中用酶解法处理植物细胞获得原生质体 B.过程②诱导原生质体融合依据的原理是细胞膜具有选择透过性 C.可以根据是否发生质壁分离现象鉴别杂种细胞的细胞壁是否再生 D.植物有性杂交和体细胞杂交都能克服远缘杂交不亲和的障碍 C 巩固练习 巩固练习 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，使远 缘杂交亲本的遗传特征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 杂种植株获得双亲的遗传物质 细胞的全能性 AaBbYYEe 20 (6)从理论上讲，杂种植株的育性　　。若运用传统有性杂交方法能否 实现？　　　；原因是　　　 。 因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在 于　　　　　　　　　　　 。 (7)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？为什么？ 　　 。 可育 不能 不同物种之间存在生殖隔离 不遵循；因为孟德尔遗传规律发生在有性生殖减数分裂产生配子 时，而植物体细胞杂交育种属于无性生殖。 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种。 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 花药离体培养 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 课堂小结 谢谢聆听! 同学们辛苦啦！ 23 $