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第2章 细胞工程
第1节 植物细胞工程
（第二课时）
学习目标
目标
01
02
03
结合“菊花的组织培养”的实验操作，尝试设计植物组织培养技术的流程简图（科学探究）
简述植物组织培养和植物体细胞杂交的原理和过程（生命观念）
查阅资料，尝试探究植物生长素和细胞分裂素使用比例对植物组织培养的影响
（社会责任、科学探究）
情景材料一
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，不同种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）
一、植物体细胞杂交技术
（一）概念：
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。
融合实例
+
=
白菜
甘蓝
白菜-甘蓝
一、植物体细胞杂交技术
合作探究一：请同学们自主阅读教材P36-38，小组合作思考讨论完成问题。
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？
2.用什么方法可以温和地去除细胞壁而不伤害原生质体？
3.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？
4.细胞融合后，共有几种细胞类型？融合细胞有几种，符合要求的是哪种？
5.如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步如何将杂种细胞培育成杂种植株？
一、植物体细胞杂交技术
（二）过程：
1.去除细胞壁：
B细胞
A原生质体
B原生质体
去壁
去壁
A细胞
方法
原理
目的
用纤维素酶和果胶酶水解
利用酶的专一性
去除细胞壁，获得原生质体
一、植物体细胞杂交技术
（二）过程：
2.诱导融合：
B细胞
A原生质体
B原生质体
去壁
去壁
A细胞
正在融合的原生质体
融合
是杂交过程中的一个关键环节
（1）物理方法：
①电融合法
②离心法等
（2）化学方法：
①聚乙二醇(PEG)融合法
②高Ca2+—高pH融合法
方法
原理:
细胞膜具有流动性
一、植物体细胞杂交技术
（二）过程：
3.再生细胞壁：
B细胞
A原生质体
B原生质体
去壁
去壁
A细胞
正在融合的原生质体
融合
再生出细胞壁
杂种细胞
(1)植物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。
(2)直接参与细胞器:
高尔基体
问题3:细胞融合后，共有几种细胞类型？融合细胞有几种，符合要求的是哪种？
一、植物体细胞杂交技术
（二）过程：
3.再生细胞壁：
B细胞
A原生质体
B原生质体
去壁
去壁
A细胞
正在融合的原生质体
融合
再生出细胞壁
杂种细胞
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。
一、植物体细胞杂交技术
（二）过程：
4.植物组织培养：
B细胞
A原生质体
B原生质体
去壁
去壁
A细胞
正在融合的原生质体
融合
再生出细胞壁
杂种细胞
愈伤组织
杂种植株
脱分化
再分化
(1)细胞杂交完成的标志:
培育成新植物体
一、植物体细胞杂交技术
（二）过程：
B细胞
A原生质体
B原生质体
去壁
去壁
A细胞
正在融合的原生质体
融合
再生出细胞壁
杂种细胞
愈伤组织
杂种植株
脱分化
再分化
植物细胞融合
植物组织培养
细胞膜的流动性
细胞的全能性
4.植物组织培养：
植物体细胞杂交技术意义？
杂种细胞的染色体数是多少？杂种细胞染色体组数是多少？
植物体细胞杂交的变异类型？
植物体细胞杂交有何优缺点？
2
3
4
1
合作探究一：请同学们自主阅读教材P34-35，小组合作思考讨论完成问题。
一、植物细胞工程的基本技术
一、植物体细胞杂交技术
（三）变异类型：
生殖类型
变异类型
染色体数
染色体组数
基因组成
无性繁殖，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
（四）意义：
打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障碍，培育植物新品种。
一、植物体细胞杂交技术
（五）优缺点：
①优点
打破远缘亲本杂交生殖隔离，扩展杂交亲本组合范围。
②缺点
有可能杂交不成功，即使杂交成功也可能不产生人们想要的性状。
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
克服不同种生物远缘杂交的障碍
　“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上长番茄、地下结马铃薯的主要原因是什么？
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
拓展延伸
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
　实战训练　
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
　实战训练　
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
　实战训练　
4.以下为植物体细胞杂交技术流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是AA和BB。据图分析正确的是（　）
A.经①过程获得的a、b称为原生质层
B.c细胞只有AABB这一种类型
C.过程④和⑤分别是分化和再分化
D.获得植物d因为有同源染色体所以可育
甲
乙
　实战训练　
5.如图为植物体细胞杂交技术的流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是 AA 和 BB。据图分析，下列叙述正确的是
A.经过程①获得的 a、b 称为原生质体，
过程②利用了细胞膜的流动性
B.c 细胞只有 AABB 这一种类型
C.过程③和④分别是脱分化和再分化
D.获得的植物 d，即使在减数分裂时同源染色体能正常配对，在理论
上也是不可育的
　实战训练　
6.科学家利用植物体细胞杂交技术将番茄与马铃薯的体细胞原生质体融合，最终得到番茄—马铃薯杂种植株。下列有关叙述错误的是
(　　)
A.番茄—马铃薯杂种植株能在地上结番茄、地下长马铃薯
B.可用物理法使番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合
C.该项生物工程技术可克服生物远缘杂交不亲和的障碍
D.该项生物工程技术需经历脱分化和再分化
　实战训练　
7.研究者拟通过有性杂交的方法将簇毛麦（2n=14）的优良性状导入普通小麦（2n=42）中。用簇毛麦花粉给数以千计的小麦小花授粉，10天后只发现两个杂种幼胚，将其离体培养，产生愈伤组织，进而获得含28条染色体的大量杂种植株。以下表述错误的是（　　）
A．簇毛麦与小麦之间存在生殖隔离
B．培养过程中幼胚细胞经过脱分化和再分化
C．杂种植株减数分裂时染色体能正常联会
D．杂种植株的染色体加倍后能产生可育植株
　实战训练　
8.在植物细胞工程中，当原生质体融合成一个细胞后，需要诱导产生细胞壁，参与这一过程的细胞器是( )
A.叶绿体、高尔基体 B.线粒体、高尔基体
C.叶绿体、线粒体 D.线粒体、内质网
　实战训练　
9.植物体细胞杂交尚未解决的问题是(　　)
A.去除细胞壁，分离出有活力的原生质体
B.将杂种细胞培育成植株
C.让杂种植物按照人们的需要表现亲代的优良性状
D.尚未培育出属间杂种植物
　实战训练　
10.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
11.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

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