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(共26张PPT)
第1节 植物细胞工程
第二章 细胞工程
欲培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物”。你有什么好妙招？
不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。
于是，这些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。
——植物体细胞杂交技术
思考
×
西红柿
土豆
番茄-马铃薯（想象图）
（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
植物体细胞杂交技术
问题1:参考动物细胞融合，若是植物细胞之间的杂交，则应先做什么？得到杂种细胞后，如何培育成植株？
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
植物体细胞杂交技术
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡
细胞核
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、液泡膜和介于这两层膜之间的细胞质。
原生质层
【注意】质壁分离的“质”指的是原生质层
植物体细胞杂交技术
区分原生质体与原生质层
练习
【变式】
用酶解法制备原生质体时，需先用较________(填“高”、“低”) 渗透压的蔗糖溶液处理植物细胞，使细胞处于微弱的___________状态，然后用酶去除细胞壁，获得原生质体。
通常在等渗或高渗溶液(有利于原生质体的分离及防止原生质体吸水胀破)中利用酶解法(加入纤维素和果胶酶)制备原生质体
高
质壁分离
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
（二）过程：
植物体细胞杂交技术
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2:细胞融合后，共有几种细胞类型？符合要求的是哪种？
（二）过程：
植物体细胞杂交技术
3.再生细胞壁：
（二）过程：
问题3:细胞融合后，共有几种细胞类型？符合要求的是哪种？
若只考虑两两融合
有三类：
①未融合的细胞
②两两融合的细胞
③多细胞融合体
AA
AB
BB
筛选
AB
植物体细胞杂交技术
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
（二）过程：
植物体细胞杂交技术
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：
（二）过程：
植物体细胞杂交技术
植物体细胞杂交技术
课本P36-38
3. 原理：
4. 两个标志：
5. *意义：
6. 实例：白菜-甘蓝、普通小麦-长穗偃麦草
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种
细胞膜具有一定的流动性、
细胞的全能性
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
1. 概念：
2. 过程：植物体细胞杂交的结果是产生新的植株
再生出新的细胞壁
①植物细胞融合完成的标志：
②植物体细胞杂交完成的标志：
培育成新植物体
(相关细胞器:高尔基体、线粒体)
书P38 二、“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。
植物体细胞杂交技术
练习
(1)原生质体融合时常用的化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。( )
(2)植物体细胞杂交技术的最终目的是得到杂种细胞。( )
(3)利用物理法或化学法可以直接将两个植物细胞诱导融合。( )
(4)同一株番茄不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因型一定相同。( )
√
杂种植株
×
×
原生质体
×
不一定，如花粉细胞培养形成的愈伤组织细胞的细胞核中的基因只有体细胞的一半
合作探究一：根据植物体细胞杂交技术的相关原理，小组合作思考讨论完成问题。
3.植物体细胞杂交技术意义？
2.杂种细胞的染色体数是多少？杂种细胞染色体组数是多少？
1.植物体细胞杂交属于哪种变异类型？
4.植物体细胞杂交有何优缺点？
A植物的染色体数目为2n，基因型为AaBb；B植物的染色体数目为2m，基因型为CcDd。现通过植物体细胞杂交技术获得这两种植物的杂种植株，请回答下列问题：
植物体细胞杂交技术
项目 体细胞杂交 P1: 2n(AaBb) 与 P2: 2m(CcDd)
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）
植物体细胞杂交后代的遗传变化
杂种植株是不同于亲本的新物种(与亲本之间均存在生殖隔离)
体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞
不管染色体、基因组成还是染色体组都是两亲本之和
AaBb
CcDd
（三）变异类型：
植物体细胞杂交育种
四倍体
杂交育种诱导多倍体
四倍体
二倍体
如何处理植株使其可育？
看减数分裂联会、配对能否正常进行！
①若亲本植株可育，
则杂种植株可育。
②杂种植株是不同于
亲本的新物种。
（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。
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。
植物体细胞杂交技术
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。　
植物体细胞杂交技术
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
植物体细胞的杂交技术
植物细胞工程的基本技术
去除细胞壁
再生细胞壁
纤维素酶果胶酶
植物细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
课堂小结
练习
植物体细胞杂交技术流程图如下：
(1)图中过程：①为____________，②为__________________，③为________，④为________。
(2)获得原生质体时，应在______ (填“低渗”或“等渗”)溶液中进行，理由是______________________________。
(3)若只考虑细胞两两融合，经过程②后可得到____种细胞，其中符合要求的细胞中含有____个染色体组。
去除细胞壁
再生出新的细胞壁
脱分化
再分化
等渗
低渗溶液中原生质体易吸水涨破
3
4
练习
白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。白菜—甘蓝是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短、耐热性强、易储存等优点，如图为“白菜—甘蓝”的培育过程，请回答问题：
(1)为了得到原生质体，需先用__________________处理白菜和甘蓝的细胞。
(2)经花粉直接培育的白菜—甘蓝植株，体细胞的染色体数为________。
这种植株是否可育_____(填“是”或“否”)。
纤维素酶、果胶酶
19
否
不含同源染色体,无法联会,故不育
练习
白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。白菜—甘蓝是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短、耐热性强、易储存等优点，如图为“白菜—甘蓝”的培育过程，请回答问题：
(3)诱导原生质体融合的方法有多种，常用的化学方法是_________________
____________________ (填写中文名称，写出两种即可)，融合完成的标志是________________________________。
聚乙二醇融合法、
高Ca2＋—高pH融合法
形成的杂种细胞再生出新的细胞壁
练习
白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。白菜—甘蓝是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短、耐热性强、易储存等优点，如图为“白菜—甘蓝”的培育过程，请回答问题：
(4)植物体细胞杂交技术和传统杂交技术相比的优点是
__________________________________________________________
打破生殖隔离、实现远缘杂交育种，培育植物新品种

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