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第二章 植物细胞工程
第1节 植物细胞工程的基本技术
（第二课时）
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？
【思考·讨论】
×
土豆
西红柿
1. 通过有性杂交能实现吗？为什么？
不能，不同物种之间存在生殖隔离。
植物体细胞杂交技术。
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？
【思考·讨论】
1. 概念：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。
三、植物体细胞杂交技术
2. 技术流程
去除细胞壁
去除细胞壁
脱分化
再分化
A细胞
B细胞
杂种细胞AB
脱分化
再分化
杂种植株
愈伤组织
A原生质体
B原生质体
再生细胞壁
2. 技术流程
AB原生质体
原生质体融合
去除细胞壁
三、植物体细胞杂交技术
原生质体：脱去细胞壁的细胞
植物细胞 = 细胞壁 + 原生质体
④酶解法原理：植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶构成；酶具有专一性
（1）去除细胞壁
①去壁原因：细胞壁阻碍着细胞间的杂交（阻碍了原生质体间的融合）
②方法：酶解法
③相关酶：纤维素酶和果胶酶
2. 技术流程
原生质体
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡
细胞核
概念辨析：原生质体和原生质层
原生质体：脱去细胞壁的细胞，
包括细胞膜、细胞质、细胞核。
原生质层：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。
【注意】质壁分离的“质”指的是原生质层。
原生质层
2. 技术流程
②方法：
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
①原理：细胞膜具有一定的的流动性
（2）原生质体间的融合
注意：去除细胞壁和诱导原生质体融合时，不能在低渗溶液中进行。将细胞放在等渗或略大于的溶液中，防止原生质体吸水而涨破，保持原生质体正常。
刚刚开始融合（上）和已经融合（下）的原生质体
除去了细胞壁的植物（烟草）原生质体
烟草不同物种之间的体细胞杂交
（3）杂种细胞培育成杂种植株
2. 技术流程
①技术：植物组织培养技术
②原理：植物细胞的全能性
③根据植株性状对杂种植株进行筛选
2. 技术流程
②植物体细胞杂交完成的标志：
（4）两个标志
①植物细胞融合完成的标志：
再生出新的细胞壁，形成杂种细胞（在此过程中高尔基体参与、线粒体供能）
培育出杂种植株
（5）体细胞融合成功后，培养基中主要有5种类型的细胞（A、B、AA、BB、AB），其中两两融合细胞类型有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。
A
B
2. 技术流程
A
A
A
A
番茄
B
B
B
B
马铃薯
A
B
AB
A
AA
A
BB
B
（6）杂种细胞中染色体数、染色体组数，都采用直接相加的方法。
A细胞基因型为Aabb，B细胞基因型为ccDd
2. 技术流程
①假设用于体细胞杂交的双方细胞都有2个染色体组，则杂种细胞有4个染色体组，由杂种细胞发育而来的杂种植株被称为异源四倍体。该杂种植株联会正常，表现为可育。
1. 杂种细胞AB染色体数为？
2. 杂种细胞AB染色体组数为？
8条染色体
4个染色体组（异源四倍体）
3. 杂种细胞AB基因型为？
AabbccDd
3. 变异类型：
染色体数目变异
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。
5. 意义：
三、植物体细胞杂交技术
属于无性生殖，不遵循孟德尔遗传定律
4. 生殖方式：
6. 植物体细胞杂交技术的实例
①培育出了白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等杂种植株。
②在木本植物的体细胞杂交方面，培育出了多种柑橘属不同种间的杂种植株。
白菜
甘蓝
白菜—甘蓝
×
为什么“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？（拓展应用P38）
原因是：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。
7. 未解决的问题：
有些杂种植株未按照人们的意愿表现出亲代的优良性状
三、植物体细胞杂交技术
归纳总结：植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
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 植物体细胞杂交技术包括 和 两个过程，植物组织培养是植物体细胞杂交的一个环节，融合的体细胞只有通过植物组织培养才能发育成完整的个体。 无性繁殖
细胞全能性
①脱分化
②再分化
保持优良性状，繁殖速度快
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种
①去除细胞壁
②融合形成杂种细胞
③组织培养（脱分化、再分化）
细胞膜具有一定的流动性、植物细胞的全能性
无性繁殖
植物细胞融合
植物组织培养
习题检测
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
习题检测
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
习题检测
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
习题检测
【拓展应用】“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？
主要原因是：
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，马铃薯—番茄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受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，所以杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯。
真题检测
植物细胞悬浮培养是将单个细胞或细胞团进行液体培养增殖的技术。下列叙述错误的是（ ）
A．植物细胞悬浮培养的培养基须经无菌处理
B．经纤维素酶和果胶酶充分处理后，植物细胞团分散为单个完整的悬浮细胞
C．为使悬浮细胞正常生长，培养基须保持适当的温度、pH和渗透压
D．利用悬浮培养技术生产次生代谢物，可减少植物资源的消耗
B
真题检测
栽培稻甲产量高、品质好，但每年只能收获一次。野生稻乙种植一次可连续收获多年，但产量低。中国科学家利用栽培稻甲和野生稻乙杂交，培育出兼具两者优点的品系丙，为全球作物育种提供了中国智慧。下列叙述错误的是（　　）
A．该成果体现了生物多样性的间接价值
B．利用体细胞杂交技术也可培育出品系丙
C．该育种技术为全球农业发展提供了新思路
D．品系丙的成功培育提示我们要注重野生种质资源的保护
A
真题检测
人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合，以提高人参皂苷的产率。下列叙述错误的是（ ）
A．细胞融合前应去除细胞壁
B．高Ca2+—高pH溶液可促进细胞融合
C．融合的细胞即为杂交细胞
D．杂交细胞可能具有生长快速的优势
C
真题检测
下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是（ ）
A．用自然生长的茎进行组培须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒
B．培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换
C．组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富
D．不带叶片的菊花幼茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株
D
真题检测
农作物秸秆的回收利用方式很多，其中之一是将秸秆碎化后作为食用菌的栽培基质。碎化秸秆中纤维所起的作用，相当于植物组织培养中固体培养基的（ ）
A．琼脂+蔗糖
B．蔗糖+激素
C．激素+无机盐
D．无机盐+琼脂
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
一、概念检测

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