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第二章 细胞工程
第1节 植物细胞工程（第二课时）
学习目标 核心素养
1.阐明植物组织培养是在一定的条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程。 2．概述植物体细胞杂交是将不同来源的植物体细胞在一定的条件下融合成杂种细胞，继而培育新植物体的技术。 1.科学思维：说明植物组织培养和植物体细胞杂交的原理；以流程简图的形式表示植物组织培养技术和植物体细胞杂交的过程。
2．科学探究：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。
问题探讨:
20世纪60年代，科学家尝试将番茄和马铃薯杂交，希望培育出一种地上结番茄、地下长马铃薯的超级作物。
讨论：用传统的有性杂交方法能得到杂种后代吗？为什么？
不能；
因为两种生物之间存在着生殖隔离。
有没有一种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？
二、植物体细胞杂交技术
1.概念：植物体细胞杂交是指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。
2.过程
植物细胞融合
植物组织培养
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？
细胞壁阻碍着细胞间的杂交（阻碍了原生质体间的融合）
2.过程
植物细胞融合
植物组织培养
①去除细胞壁的方法：
酶解法。
②所用酶：纤维素酶和果胶酶。
（1）去除细胞壁
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？
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。
二、植物体细胞杂交技术
（2）原生质体间的融合（关键环节）
为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？
一定的流动性
物理法：电融合法、离心法等。
化学法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法等。
2.过程
植物细胞融合
植物组织培养
二、植物体细胞杂交技术
体细胞融合成功后培养基中诱导融合后的产物有三类：未融合的细胞;两两融合的细胞;多细胞融合体(A、B、AA、BB、AB、....)，若只考虑两两融合，真正符合要求的是AB，因此要对融合细胞进行筛选。
A
B
思考：获得的所有细胞一定是需要的杂交细胞吗？
不一定；
（3）再生出新的细胞壁
①植物细胞融合完成的标志：
再生出新的细胞壁。
②再生出新壁的实验：
质壁分离和质壁分离复原实验。
2.过程
植物细胞融合
植物组织培养
二、植物体细胞杂交技术
（4）植物组织培养——脱分化、再分化
①原理：
②植物体细胞杂交完成的标志*：
植物细胞的全能性。
培育成新植物体。
2.过程
植物细胞融合
植物组织培养
二、植物体细胞杂交技术
实例：白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等。
2.过程
植物细胞融合
植物组织培养
二、植物体细胞杂交技术
2.过程
植物细胞融合
植物组织培养
二、植物体细胞杂交技术
原理：植物细胞的全能性、细胞膜具有一定的流动性。
生殖方式：无性生殖。
分裂方式：有丝分裂。
可遗传变异类型：染色体（数目）变异。
细胞A
细胞B
原生质体B
原生质体A
人工诱导融合，并筛选
融合原生质体
再生出细胞壁
杂合细胞AB
脱分化
愈伤组织
再分化
杂合植株
去壁
去壁
植物细胞融合
植物组织培养
植物体细胞杂交
酶解法
2.过程
二、植物体细胞杂交技术
促融方法？
3.意义：植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。
研究现状
仍有许多理论与技术问题没有解决，还不能让杂种植株表现出人们所需要的所有性状。
优点
打破远缘亲本杂交生殖隔离，扩展杂交亲本组合范围。
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。
二、植物体细胞杂交技术
思考：杂种植株包含两个物种的全部遗传物质，各种基因都包含在内，却未按照人们的要求表现出亲本所有的性状，例如“番茄-马铃薯”并没有地上结番茄，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，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，它们不能像在原植株细胞内实现有序表达，因此不能按照人们的要求；表现出亲本所有的性状。
思考：杂种植株包含两个物种的全部遗传物质，各种基因都包含在内，却未按照人们的要求表现出亲本所有的性状，例如“番茄-马铃薯”并没有地上结番茄，地下长马铃薯，这是为什么？
二、植物体细胞杂交技术
原理
基础概括
过程
植物体细胞杂交
细胞膜具有一定的流动性
概念
生殖方式
分裂方式
植物细胞融合
植物细胞的全能性
可遗传变异类型
实例
意义
植物组织培养
去除细胞壁
原生质体间的融合
再生出新的细胞壁
脱分化
再分化
总结：
1.数字代表过程，字母代表细胞、组织或植株。
①_______________ a/b_____________
②_______________ c_______________
③_______________ d_______________
④_______________ e_______________
⑤_______________ f_______________
①②③___________ ④⑤____________
去除细胞壁
原生质体
原生质体间的融合
正在融合的原生质体
再生出新的细胞壁
杂种细胞
脱分化
愈伤组织
再分化
杂种植株
植物细胞融合
植物组织培养
课堂练习
2.驱蚊草含有香茅醛，能散发出一种特殊的柠檬型香气，从而达到驱蚊且对人体无害的效果。它是把天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合培育而成的。下列关于驱蚊草培育的叙述，错误的是 （ ）
A.驱蚊草的培育属于细胞工程育种
B.相比于杂交育种，这种育种方法的优点是克服了远缘杂交不亲和的障碍
C.驱蚊草培育利用了植物体细胞杂交技术，育种原理是染色体数目变异
D.融合的细胞具有全能性，因此不需要植物组织培养就可得到杂种植株
D
课堂练习
4.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
5.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
C
D
甲
乙
课堂练习

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