2.1植物细胞工程——植物细胞工程的基本技术（植物体细胞杂交技术） 课件-2025-2026学年人教版高二下学期生物选择性必修3

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。 细胞→完整个体或其他各种细胞 2.细胞全能性定义： 3.具有全能性的原因： 4.体现全能性的标志 ： 5.不体现全能性的原因： 基因在特定时间、空间条件下选择性表达。 1.植物组织培养的基础原理： 细胞具有全能性 6.植物组织培养的基本流程： 外植体的选择与消毒 外植体的接种 配制诱导愈伤组织培养基 愈伤组织培养 （不需要光照） 生芽培养 （每天光照12～16h） 生根培养 更换培养基 更换培养基 炼苗、移栽入土 器官发生途径 胚状体途径 胚状体：离体培养条件下，没有经过受精过程，但经过胚胎发育过程形成的胚状类似物，因而统称为体细胞胚或胚状体。 拓展：植物组织培养的两种途径 3 第2章 第1节 人教版 选择性必修3 植物细胞工程 4 利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？ 不能。 因为不同种物种之间存在着生殖隔离。 马铃薯 番茄 植物体细胞杂交技术 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。 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？ 植物体细胞杂交技术 A细胞 B细胞 正在融合的原生质体 杂种细胞：再生出细胞壁 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 6 1.原生质体的制备 ①去除细胞壁的原因： 。 ②方法： 。 细胞壁阻碍着细胞间的杂交 酶解法(纤维素酶和果胶酶) 使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常形态 原生质体 细胞壁 细胞膜 细胞质 液泡 细胞核 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，呈等渗溶液，或略高渗溶液，试分析原因？ 植物体细胞杂交技术 高Ca2+-高pH融合法 理论基础： 细胞膜具有流动性 方法 物理方法 化学方法 电融合法 离心法 聚乙二醇（PEG）融合法 2.原生质体的融合 植物体细胞杂交技术 质壁分离和质壁分离复原实验 细胞融合完成的标志： 有什么实验可以验证融合的原生质体产生了细胞壁吗？ 2.原生质体的融合 植物体细胞杂交技术 融合的原生质体重新产生细胞壁，形成杂种细胞 融合的细胞一般长得都比较快 除了会出现融合原生质体AB，也会出现 和____________________；又由于融合的的成功率不是百分之百，所以除了会出现融合细胞，也会有_______________。因此诱导融合之后要对原生质体进行筛选。 融合体系中有多个原生质体A和多个原生质体B，融合是随机的， 融合原生质体AA 融合原生质体BB 未融合的细胞A 未融合的细胞B 3.杂种细胞的筛选与培养 植物体细胞杂交技术 诱导融合之后为什么要对原生质体进行筛选？ 注意：融合的细胞≠杂交细胞 方法1：互补选择法 第一次培养在适合A不适合B的条件下 第二次培养在适合B不适合A的条件下 淘汰B和BB型的细胞 淘汰A和AA型的细胞 选出AB型细胞 方法2：融合前两个亲本有可分辨的明显标记 亲本1：来自愈伤组织 亲本2：来自叶肉细胞(含叶绿体) 细胞壁薄且含有叶绿体的细胞 选择 方法3：利用抗性互补 亲本1：对放线菌素D有抗性，但在MS培养基不能超过50个世代 亲本2：对放线菌素D敏感，但能在MS培养基上连续生长。 将细胞放在含有放线菌素D的MS培养基上连续培养，得到对放线菌素D有抗性且能在MS培养基生连续生长的杂种细胞。 筛选杂种细胞AB的方法 11 ① ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 植物体细胞杂交技术成功的标志： 获得杂种植株 4.杂种植株的再生与鉴定 植物体细胞杂交技术 利用这项技术，科学家培育出了白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等杂种植株。 与普通白菜相比 ，“ 白菜 — 甘蓝 ” 具有生长周期短 、 耐热性强 、 易贮藏等优点 。 由此可见 ， 通过植物体细胞杂交可以逾越种间 、 属间的杂交屏障 ， 这是培育新品种的一条有效途径 。 (还有萝卜和甘蓝 、 烟草和番茄 、 马铃薯和番茄 、 水稻和稻稗等) 植物体细胞杂交技术 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。 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，培育新品种 1 概念 2 原理 3 两个标志 4 优势 细胞膜具有一定的流动性（原生质体融合） 植物细胞的全能性（杂种细胞培养成杂种植株） 不同来源 新植物体 杂种细胞 植物体细胞杂交技术 白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等。 14 "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，马铃薯基因组的表达产物可能影响了番茄基因组的表达，番茄基因组的表达产物也可能影响了马铃薯基因组的表达，导致融合植株细胞中的基因不能有序表达。 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 局限性 假的！ 植物体细胞杂交技术 植物体细胞杂交技术目前不行 可能可以通过嫁接的方式实现 3.植物体细胞杂交存在的问题：有些杂种植株还未按照人们的意愿表现出亲代的优良性状。 15 （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 巩固练习 16 项目 体细胞杂交 P1：2n(AaBb) 与 P2：2m(CcDd) 生殖类型 基因组成 染色体数 染色体组数 变异类型 无性生殖，育种过程中不遵循孟德尔定律 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 拓展：植物体细胞杂交后代的遗传变化 异源多倍体 异源多倍体是指由两个或两个以上不同物种的染色体组结合而成的多倍体。 其体细胞中含有两个或多个不同类型的染色体组，这些染色体组来自不同的物种。 杂种植株一般可育，减数分裂时同源染色体能正常联会，形成正常配子 17 第一步：获取目标，注意取样环境 均从目标底物富集的自然环境取样 提高目标菌含量 第二步：分离纯化 稀释涂布平板法/平板划线法、 选择培养基（以目标底物为唯一碳源/氮源） 第三步：筛选和鉴定优良菌种 鉴别培养基（加指示剂） 筛选依据： 菌落特征（透明圈或颜色圈大小与菌落直径的比值越大越好） 菌种性能（增殖速度、底物降解能力、代谢产物产量） 第四步：扩大培养以获得目的菌（一般液体培养） 获取目的菌并用于生产实践 8．聚羟基脂肪酸酯(PHA)是由嗜盐细菌合成的一种胞内聚酯，它具有类似于合成塑料的理化特性，废弃后易被生物降解，可用于制造无污染的“绿色塑料”。科学家从某咸水湖中寻找生产PHA的菌种，流程图如下。下列叙述正确的是D A．步骤②可用稀释涂布平板法接种到含合成塑料的选择培养基上 B．步骤③所用的培养基中营养物质浓度越高，筛选出的菌种分解能力越强 C．扩大培养所用的培养基应加入琼脂后放置于摇床上培养 D．挑取菌落时，应取多个菌落并分别测定嗜盐细菌的PHA含量 (摇床振荡，有利于增加溶解氧， 一般用于培养需氧型微生物) 筛选出可降解 A的微生物 选择 显著降低 扩增 细菌计数板计数 泡菜坛装八分满的原因： 制作果酒果醋的发酵罐留出约1/3 的空间的原因： 泡菜发酵初期，大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，产生较多的CO2，防止发酵液溢出坛外； 防止因太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂； 留有一定空间，方便拿取泡菜。 有氧条件，利于酵母菌快速繁殖； 防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。 发酵产品中，哪里会有白色菌膜出现？ ①泡菜被污染时有白色菌膜 形成白膜是由于 的繁殖。 酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面O2含量也很丰富，适合酵母菌的繁殖。 白膜 产膜酵母 ②醋酸发酵的一个明显特征是有醋酸菌膜 22．(12分)经人工诱变后，部分细菌由于某种酶被破坏，其细胞中某些化学反应不能正常进行，就形成了营养缺陷型菌株，这在工业生产上有较广阔的应用前景。以下是实验人员利用影印法初检某种氨基酸缺陷型菌株的过程，请回答下列问题： (1)制备如图所示的培养基除含有细菌必需的__ _______________等营养物质外，还需要加入____。 碳源、氮源、水和无机盐　 凝固剂(或琼脂)　 (2)根据用途分类，图中基本培养基属于________(填“选择”或“鉴别”)培养基。 选择 (3)进行过程②培养时，应先将丝绒布转印至___________(填“基本”或“完全”)培养基上，原因是_______________________________________。 (4)利用影印法培养的优点是不同培养基中同种菌株的接种位置相同，为了完成对初检的营养缺陷型菌株的鉴定，实验人员应挑取__________(填“菌落A”或“菌落B”)进行接种培养，并进一步鉴定。 22．(12分)以下是实验人员利用影印法初检某种氨基酸缺陷型菌株的过程 基本 防止基本培养基中混入特定氨基酸 菌落A $