2.1.1植物细胞工程的基本技术课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

欲培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物”。你有什么妙招? 不能。因为不同种物种之间存在着生殖隔离。 思考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? 马铃薯 番茄 思考1:利用传统有性杂交方法能实 现吗?为什么? 植物体细胞杂交技术 导入 第2章 细胞工程 一 植物细胞工程的基本技术 植物体细胞杂交技术 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? 3.两个细胞能发生融合,这与细胞膜的什么特性有关? 4.如何将杂种细胞培育成杂种植株? 二、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 光学显微镜下的烟草细胞原生质体 阅读教材P36-37,结合所学内容回答以下问题: 二、植物体细胞杂交技术 [活动1]阅读教材P37-38结合图2-4,分析以下问题: 科学家将番茄(2N)与马铃薯(4N),利用如图技术得到“番茄-马铃薯”植株。 马铃薯细胞 番茄细胞 a b c d e f 移植 ① ① ② ③ ④ ⑤ (1)a、b为 ,①所选用的酶为 。植物植物体细胞杂交依据的生物学原理主要有 。 (2)诱导f中植株生根的过程中,培养基中生长素与细胞分裂素的比值较④过程 (填“高"或“低"); 原生质体 纤维素酶和果胶酶溶液 细胞膜的流动性、植物细胞的全能性 高 二、植物体细胞杂交技术 [活动1]阅读教材P37-38结合图2-4,分析以下问题: 科学家将番茄(2N)与马铃薯(4N),利用如图技术得到“番茄-马铃薯”植株。 马铃薯细胞 番茄细胞 a b c d e f 移植 ① ① ② ③ ④ ⑤ (3)过程②为原生质体融合,所用的化学诱导剂一般是 。 (4)过程成功的标志是 。 聚乙二醇(PEG) 物理方法: 化学方法: 杂种细胞再生出细胞壁 电融合法、离心法 聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+-高pH融合法 二、植物体细胞杂交技术 [活动1]阅读教材P37-38结合图2-4,分析以下问题: 科学家将番茄(2N)与马铃薯(4N),利用如图技术得到“番茄-马铃薯”植株。 马铃薯细胞 番茄细胞 a b c d e f 移植 ① ① ② ③ ④ ⑤ (5)获得的所有细胞一定是需要的杂交细胞吗? 不一定 有三类 ①未融合的细胞 ②两两融合的细胞 ③多细胞融合 若只考虑两两融合 AA AB BB 筛选 AB 为什么用上述酶? 酶解法利用了什么原理? 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? 二、植物体细胞杂交技术 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 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 植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶构成 ①去壁原因: ②方法: 酶具有专一性 (1) (1) (2) (3) 【活动2】根据以上学习归纳总结植物体细胞的杂交技术流程 (1)去除细胞壁 二、植物体细胞杂交技术 理论基础: ②方法: 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 (2) (3) 【活动2】根据以上学习归纳总结植物体细胞的杂交技术流程 (2)原生质体间的融合 (3)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 验证再生出新壁的实验: 质壁分离和质壁分离复原实验 二、植物体细胞杂交技术 拓展:融合细胞类型的分析 ①A种原生质体与B种原生质体融合后,有哪几种类型(只考虑两两融合)?而我们需要的是哪种类型?所以原生质体融合后,我们要进行怎样的处理? 有 种融合类型: AA、BB、AB 3 我们需要的是? AB 因此要对融合后的原生质体进行 。 筛选 培养基中共有 种类型的细胞? 5 AA、BB、AB、A、B 例:若植物A的基因型是AaBb,植物B的基因型是aaBb,则只考虑细胞之间的 两两融合,则融合形成的细胞基因型有 种,分别是? AAaaBBbb aaaaBBbb AaaaBBbb 3 二、植物体细胞杂交技术 拓展:融合细胞类型的分析 ②若A细胞具有2x条染色体,2个染色体组,基因型为Aabb。B细胞含有2y条染色体,2个染色体组,基因型为ccDd,则通过植物体细胞杂交技术获得的新植株: 染色体条数? 基因型? 染色体组数? 属于可遗传变异类型中的? 2x+2y AabbccDd 4个 染色体数目变异 两亲本染色体数之和 两亲本基因型之和 两亲本染色体组数之和 异源多倍体 二、植物体细胞杂交技术 拓展:有性杂交与植物体细胞杂交的比较 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 植物体细胞杂交 杂交育种 1.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。 2.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。 36 (异源)四 (异源)二 18 原理:染色体数目变异 原理:基因重组 二、植物体细胞杂交技术 思考:杂种细胞的形成是不是意味着植物体细胞杂交就完成了呢? 还要进行植物组织培养过程。 因此,植物组织培养是植物体细胞杂交的基础。 【活动2】根据以上学习归纳总结植物体细胞的杂交技术流程 二、植物体细胞杂交技术 1.过程 植物细胞融合+植物组织培养 2.概念: 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。 不同来源 新植物体 杂种细胞 3.原理: 细胞膜具有一定的流动性、植物细胞的全能性 二、植物体细胞杂交技术 4.生殖方式: (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,培育植物新品种 无性生殖 分裂方式: 有丝分裂 5.可遗传变异类型: 6.两个标志: 染色体(数目)变异 7.意义: 8.实例: 白菜—甘蓝、普通小麦一长穗偃麦草 在此过程中活跃的细胞器是 。 线粒体和高尔基体 "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?P38 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 假的! 二、植物体细胞杂交技术 9.局限性 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 植物组织培养和植物体细胞杂交技术比较 总结.归纳 去除细胞壁 再生细胞壁 纤维素酶果胶酶 植物细胞A、B 原生质体A、B 融合的原生质体 杂种细胞 原理:植物细胞的全能性 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 (根、芽) 完整植株 物理法: 化学法: 电融合法、离心法等 聚乙二醇(PEG)融合法等 菊花的组织培养技术 愈伤组织 脱分化 杂种植株 再分化 植物组织培养技术 流程 本节小结 植物细胞工程的基本技术 植物体细胞的杂交技术 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 练习与应用p38 (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 检测提升 (1)植物体细胞杂交的第①步是获得 ,常用 除去细胞壁. (2)②过程的发生,常用 等试剂作为诱导剂.④⑤过程中遵循的原理是 . (3)植物组织培养的培养基是 培养基(按物理性质),用高压蒸汽灭菌法灭菌,其原理是 . (4)如果植物A和植物B属于两个不同种,若最多考虑两两结合,从理论上分析,培养基中最多有 种细胞. (5)植物体细胞杂交在育种工作中具有广泛的应用价值,其突出的优点是 . 原生质体 纤维素酶、果胶酶 PEG/高Ca2+-高pH 高温使微生物的蛋白质和核酸等物质发生变性 如图表示植物体细胞杂交过程,请据图回答以下问题: 植物细胞的全能性 固体 5 打破生殖隔离,实现远缘杂交 检测提升 $