【公開課課件】2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)課件-2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修3

1、 細(xì)胞工程 細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法，通過科的原理和方法，通過細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平上的操作，有目的地平上的操作，有目的地獲得細(xì)胞、組織、器官、獲得細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品的一門綜個(gè)體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。合性的生物工程。1.原理方法：_；2.操作水平：_；3.目的：_；4.分類：_；細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品植物細(xì)胞工程、動(dòng)物細(xì)胞工程 第二章細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程發(fā)展歷程植物細(xì)胞工程發(fā)展歷

2、程哈伯蘭特哈伯蘭特提出了提出了細(xì)胞全能性細(xì)胞全能性的理論的理論，但相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，但相關(guān)的實(shí)驗(yàn)嘗試沒有成功。嘗試沒有成功。斯圖爾德斯圖爾德等發(fā)現(xiàn)等發(fā)現(xiàn)胡蘿卜的體細(xì)胞可以分化為胚胡蘿卜的體細(xì)胞可以分化為胚，為，為細(xì)胞全能性理論提供了強(qiáng)有力的支持。細(xì)胞全能性理論提供了強(qiáng)有力的支持?？平鹂平鹩谜婢w維素酶分解番茄根細(xì)胞壁，獲得了用真菌纖維素酶分解番茄根細(xì)胞壁，獲得了原生質(zhì)體原生質(zhì)體。古哈等古哈等在培養(yǎng)毛曼陀羅的花藥時(shí)，首次得到了由花藥在培養(yǎng)毛曼陀羅的花藥時(shí)，首次得到了由花藥中的中的花粉粒發(fā)育而來(lái)的胚花粉粒發(fā)育而來(lái)的胚?？柹柹T導(dǎo)煙草誘導(dǎo)煙草種間原生質(zhì)體融合種間原生質(zhì)體融合，獲得了第一株體，獲得了第

3、一株體細(xì)胞細(xì)胞種間雜種植株種間雜種植株。土壤農(nóng)桿菌的土壤農(nóng)桿菌的TiTi質(zhì)粒質(zhì)粒被發(fā)現(xiàn)。之后，該質(zhì)粒應(yīng)被發(fā)現(xiàn)。之后，該質(zhì)粒應(yīng)用于植物分子生物學(xué)領(lǐng)域，促進(jìn)了植物細(xì)胞工用于植物分子生物學(xué)領(lǐng)域，促進(jìn)了植物細(xì)胞工程與分子生物學(xué)技術(shù)的緊密結(jié)合。程與分子生物學(xué)技術(shù)的緊密結(jié)合。19021902年年19581958年年19601960年年19641964年年19711971年年19741974年年植物細(xì)胞工程的基本技術(shù) 蘭花種子通常發(fā)育不全，在自然條件下萌發(fā)率極低；傳統(tǒng)分株繁殖的方式，又存在繁殖周期長(zhǎng)、繁殖率低等問題，如果靠自然繁殖，蘭花的價(jià)格可想而知了。 如何能讓名貴的蘭花大量、快速地繁殖，從而走入尋常百姓

4、家呢？ 利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可以大量、快速地培育蘭花。從社會(huì)中來(lái)選取多上健康、飽滿的葉片。平躺放在沙床上，葉片間隔相聚23厘米。約23周后生根，或從葉基處長(zhǎng)出不定芽。葉插成功多肉進(jìn)行葉插繁殖多肉進(jìn)行葉插繁殖為什么多肉葉片能發(fā)育成植株？為什么多肉葉片能發(fā)育成植株？一.植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)理論基礎(chǔ)植物細(xì)胞的全能性定義： 細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能，即細(xì)胞具有全能性。分裂分裂 分化分化生物個(gè)體或其他細(xì)胞生物個(gè)體或其他細(xì)胞細(xì)胞細(xì)胞已分化細(xì)胞已分化細(xì)胞高度分化的細(xì)胞仍含有該物種的全部遺傳信息，具有發(fā)育成完整個(gè)體所需要的全套基因。原因：全能性的大小分析 A.體細(xì)

5、胞全能性與細(xì)胞分化程度： B.體細(xì)胞全能性與細(xì)胞分裂能力： C.不同類型細(xì)胞的全能性： D.不同生物細(xì)胞的全能性：分化程度低的分化程度高的分裂能力強(qiáng)的分裂能力弱的受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞；受精卵干細(xì)胞體細(xì)胞植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞。體現(xiàn)細(xì)胞的全能性的標(biāo)志：細(xì)胞 完整個(gè)體或其他各種細(xì)胞實(shí)例：A. 胡蘿卜韌皮部細(xì)胞發(fā)育成完整植株 B. 受精卵發(fā)育成個(gè)體（動(dòng)植物） C. 蜜蜂受精卵發(fā)育成工蜂，卵細(xì)胞發(fā)育成雄峰 D. 用一片葉子、一片花瓣、一?；ǚ鄯敝吵鲂碌闹仓瓴惑w現(xiàn)細(xì)胞的全能性的實(shí)例：在生物的生長(zhǎng)發(fā)育過程中，并不是所有的細(xì)胞都表現(xiàn)出全能性，比如，芽原基只能發(fā)育為芽，葉原基只能發(fā)育為葉。不體現(xiàn)細(xì)胞的全能性的原因：

6、基因在特定時(shí)間、空間條件下選擇性表達(dá)。一.植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物細(xì)胞工程植物組織培養(yǎng) 植物體細(xì)胞雜交接種接種外外植體植體誘導(dǎo)誘導(dǎo)愈傷愈傷組織組織誘導(dǎo)誘導(dǎo)生芽生芽誘導(dǎo)誘導(dǎo)生根生根移栽移栽成活成活去去壁壁去去壁壁融融合合 再再生生新新壁壁脫脫分分化化再再分分化化移移栽栽一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.概念：指將離體的植物器官、組織或細(xì)胞（稱為外植體）等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)。2.原理：植物細(xì)胞的全能性。 細(xì)胞經(jīng)過 后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能。分裂和分化強(qiáng)調(diào)：生殖方式為無(wú)性生殖強(qiáng)調(diào)：生殖方式為無(wú)性生殖 分裂方式為有絲分裂分裂方式

7、為有絲分裂一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)3.過程：移栽成活外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽等試管苗移栽完整植株分化狀態(tài)分化狀態(tài)未分化狀態(tài)未分化狀態(tài)脫分化再分化在一定的_和_ _等條件的誘導(dǎo)下，_的細(xì)胞_ _ _，轉(zhuǎn)變成_的過程；實(shí)質(zhì) _結(jié)果：_愈傷組織的特點(diǎn)：_光照條件：_過程中涉及的生命活動(dòng) _激素營(yíng)養(yǎng)已經(jīng)分化失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能未分化的細(xì)胞已經(jīng)分化的細(xì)胞失去其特有結(jié)構(gòu)和功能，轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只募?xì)胞形成愈傷組織不定形的薄壁組織團(tuán)塊一般不需要光照只有細(xì)胞增殖（有絲分裂），沒有細(xì)胞分化脫分化：1.外植體脫分化的難易因植物種類、器官來(lái)源及生理狀況的不同而不同。一般來(lái)說，植物的花和幼嫩的組織脫分化相對(duì)較易，而植

8、物的莖、葉等成熟的組織脫分化則較難。2.該過程添加的外源激素主要是細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素（比例適中）， 因?yàn)槎吣軓?qiáng)烈地促進(jìn)愈傷組織的形成。3.無(wú)菌操作植物組織培養(yǎng)成功的關(guān)鍵。愈傷組織：細(xì)胞排列疏松且無(wú)規(guī)則、高度液泡化、呈無(wú)定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞團(tuán)。 注意：無(wú)葉綠體，可進(jìn)行有絲分裂見光后愈傷組織變?yōu)榫G色見光后愈傷組織變?yōu)榫G色 再分化： _能重新_成_的過程實(shí)質(zhì) _結(jié)果_ _光照條件：_ 為什么？_過程中涉及的生命活動(dòng) _愈傷組織分化芽、根等器官基因的選擇性表達(dá)再分化芽、根等器官，或再分化成胚狀體后長(zhǎng)出芽和根，進(jìn)而發(fā)育成完整的植株需要給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照誘導(dǎo)葉綠素的合成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用既有

9、細(xì)胞增殖（有絲分裂），又有細(xì)胞分化適宜的培養(yǎng)條件：(細(xì)胞表現(xiàn)全能性的條件)（1）離體狀態(tài)（2）無(wú)菌操作（3）種類齊全、比例適合的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（4）植物激素（主要是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素） 誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)（5）適宜的外界條件（溫度、pH、光照等）脫分化結(jié)果：愈傷組織芽低高根生長(zhǎng)素細(xì)胞分裂素胚狀體胚狀體： 離體培養(yǎng)條件下，沒有經(jīng)過受精過程，但是經(jīng)過了胚胎發(fā)育過程所形成的胚狀類似物，因而統(tǒng)稱為體細(xì)胞胚或胚狀體。 脫分化再分化過程結(jié)果需要條件決定植物脫分化、再分化的關(guān)鍵因素外植體愈傷組織愈傷組織幼苗形成愈傷組織形成根、芽a.離體b.適宜的營(yíng)養(yǎng)c.生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比例適中d.一般不需光a.離體b.適宜的營(yíng)養(yǎng)c.

10、生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比例高或低誘導(dǎo)生根或生芽d.光照細(xì)胞具有全能性的原因是（ ） A. 體細(xì)胞具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能 B. 生物體的每個(gè)細(xì)胞都具有全能性 C. 生物體的每個(gè)細(xì)胞都含有個(gè)體發(fā)育的全部基因 D. 生物體的每個(gè)細(xì)胞都是由受精卵發(fā)育成的C2.下面是將四倍體蘭花的葉片通過植物組織培養(yǎng)形成植株的示意圖，相關(guān)敘述中正確的是（ ） A. 階段會(huì)發(fā)生減數(shù)分裂過程 B. 階段需生長(zhǎng)素而階段需細(xì)胞分裂素C. 此過程體現(xiàn)植物細(xì)胞具有全能性 D. 此蘭花的花藥離體培養(yǎng)所得植株為二倍體四倍體蘭花葉片愈傷組織胚狀體植株 C菊花的組織培養(yǎng)1.原理：植物細(xì)胞一般具有 。全能性生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素 結(jié)果比值高(1

11、)比值低(1)比值適中(=1)有利于根的分化，抑制芽的形成有利于芽的分化，抑制根的形成促進(jìn)愈傷組織的形成簡(jiǎn)記為：“高”根，“低”芽，“中”愈傷外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽等試管苗移栽完整植株2.目的：1）了解植物組織培養(yǎng)的基本原理2）了解生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的濃度、用量比例對(duì)菊花愈傷組織形成和分化的影響3）嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)3.材料：離體的莖尖、根尖、葉片、花藥等（外植體）。4.MS培養(yǎng)基：水（去離子水）、無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)（大量元素、微量元素）、有機(jī)營(yíng)養(yǎng)（蔗糖、維生素、氨基酸）、天然附加物、植物激素（生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素等）外植體的消毒5.菊花的組織培養(yǎng)過程消毒與無(wú)菌水沖洗消毒與無(wú)菌水沖洗外植體的切

12、段切割與接種切割與接種接種外植體超凈工作臺(tái)或接種箱超凈工作臺(tái)或接種箱誘導(dǎo)愈傷組織愈傷組織培養(yǎng)愈傷組織培養(yǎng)誘導(dǎo)生芽生根移栽酒精消毒30s 外植體的消毒材料： 幼嫩的菊花莖段流水沖洗 次氯酸鈉溶液處理30min 無(wú)菌水清洗23次 無(wú)菌水清洗23次 用解剖刀將外植體切成0.51cm長(zhǎng)的小段外植體的切段將消過毒的外植體置于無(wú)菌培養(yǎng)皿中 用無(wú)菌濾紙吸去表面的水分在酒精燈火焰旁，將外植體的1/31/2插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中注意：接種時(shí)注意外植體的方向，不要倒插！（將“形態(tài)學(xué)上端”朝上，下端朝下）接種外植體用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)瓶上作好標(biāo)記無(wú)菌操作培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件： 激素比例1：1、置于黑暗、

13、 提供有機(jī)碳源（蔗糖） 有光時(shí)，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。誘導(dǎo)愈傷組織將接種了外植體的錐形瓶置于18-22的培養(yǎng)箱培養(yǎng)脫分化定期觀察愈傷組織的生長(zhǎng)情況培養(yǎng)1520d后，將生長(zhǎng)良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基上注意順序，先誘導(dǎo)生芽，再誘導(dǎo)生根；該過程每日需要給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照！誘導(dǎo)生芽生根長(zhǎng)出芽后，將其轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基上，進(jìn)一步誘導(dǎo)形成試管苗。移栽移栽前先打開封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長(zhǎng)幾日用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長(zhǎng)壯后再移栽入土。外植體的消毒消毒與無(wú)菌水沖洗消毒與無(wú)菌水沖洗外植體的切段切割與接種切割與接種接種

14、外植體超凈工作臺(tái)或接種箱超凈工作臺(tái)或接種箱誘導(dǎo)愈傷組織愈傷組織培養(yǎng)愈傷組織培養(yǎng)誘導(dǎo)生芽生根移栽回顧實(shí)驗(yàn)6.結(jié)果分析與評(píng)價(jià)： 用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基同樣適合某些微生物的生長(zhǎng)，如一些細(xì)菌、真菌等的生長(zhǎng)。培養(yǎng)物一旦受到微生物的污染，就會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)前功盡棄，因此要進(jìn)行嚴(yán)格的無(wú)菌操作。1.在植物組培過程中，為什么要進(jìn)行一系列的消毒，滅菌，并且 要求無(wú)菌操作？ 胡蘿卜根形成層容易誘導(dǎo)成愈傷組織，其他部分如葉、花也能培養(yǎng)成小植株，只是稍微困難些。2.為什么切取胡蘿卜根的形成層，其他部分也能培養(yǎng)成小植株嗎？3.為什么外植體不能倒插？ 與生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸有關(guān)； 生長(zhǎng)素含量多的部分容易生出不定根，含量少的部分生出

15、不定芽，一般而言，容易長(zhǎng)不定芽的是形態(tài)學(xué)上端，容易長(zhǎng)不定根的是形態(tài)學(xué)下端，因此應(yīng)該將形態(tài)學(xué)上端朝上，下端朝下，若倒插，外植體不易存活。4. 接種34d后，檢查外植體的生長(zhǎng)情況，統(tǒng)計(jì)有多少外植體被污染，試分析它們被污染的可能原因。 5. 從剛接種的外植體到長(zhǎng)出愈傷組織需經(jīng)歷多少天？6. 培育的試管苗能直接移栽到露地嗎？應(yīng)如何操作？培養(yǎng)基、接種工具滅菌不徹底；外植體消毒不徹底；培養(yǎng)基、接種工具滅菌不徹底；外植體消毒不徹底；操作過程不符合無(wú)菌操作要求等。操作過程不符合無(wú)菌操作要求等。2 2周左右周左右生根苗移栽技術(shù)的關(guān)鍵是既要充分清洗根系表面的培養(yǎng)基，生根苗移栽技術(shù)的關(guān)鍵是既要充分清洗根系表面的培養(yǎng)

16、基，又不能傷及根系。一般使用無(wú)土栽培方法。培養(yǎng)基質(zhì)要提前又不能傷及根系。一般使用無(wú)土栽培方法。培養(yǎng)基質(zhì)要提前消毒，可以向培養(yǎng)基質(zhì)噴灑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為消毒，可以向培養(yǎng)基質(zhì)噴灑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%5%的高錳酸鉀，并用的高錳酸鉀，并用塑料薄膜覆蓋塑料薄膜覆蓋12h12h，掀開塑料薄膜，掀開塑料薄膜24h24h后才能移栽。新移栽的后才能移栽。新移栽的組培苗要在溫室過渡幾天，待其長(zhǎng)壯后再移植到大田或盆中。組培苗要在溫室過渡幾天，待其長(zhǎng)壯后再移植到大田或盆中。珍珠巖 ,珍珠巖是一種火山噴發(fā)的酸性熔巖，經(jīng)急劇冷卻而成的玻璃質(zhì)巖石，有弧形或圓形裂隙，如珍珠的結(jié)構(gòu)，所以被命名為珍珠巖 。蛭石是一種天然、無(wú)毒的礦物質(zhì)，在高溫

17、作用下會(huì)膨脹的礦物。它是一種比較少見的礦物，屬于硅酸鹽。 1）培養(yǎng)基名稱： ； 2）物理性質(zhì)： ；3）碳源： 。拓展1：植物組織培養(yǎng)常用的培養(yǎng)基配方 P116拓展2：植物組織培養(yǎng)的兩種途徑胚狀體途徑器官發(fā)生途徑若想探究生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的使用比例對(duì)植物若想探究生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的使用比例對(duì)植物組織培養(yǎng)的影響，則應(yīng)如何設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)？組織培養(yǎng)的影響，則應(yīng)如何設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)？ 空白對(duì)照：不加任何激素；空白對(duì)照：不加任何激素； 實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組1：生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值為：生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值為1； 實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組2：生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值大于：生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值

18、大于1； 實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組3：生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值小于：生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值小于1。根、芽植物體脫分化再分化培養(yǎng)條件：無(wú)菌營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)適宜環(huán)境條件（溫度、PH、光等）植物激素：細(xì)胞分裂素 生長(zhǎng)素如：胡蘿卜的形成層、菊花幼莖段、月季的花藥植物組織培養(yǎng)技術(shù)-過程遮光一定的光照芽發(fā)育成葉，葉肉細(xì)胞中芽發(fā)育成葉，葉肉細(xì)胞中葉綠素的合成需要光照葉綠素的合成需要光照排列不規(guī)則，高度液泡化，排列不規(guī)則，高度液泡化，呈不定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞呈不定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞愈傷組織離體的植物器官、組織或細(xì)胞（外植體）愈傷組織重新分化愈傷組織重新分化為芽、根等器官為芽、根等器官失去特有結(jié)構(gòu)和功能失去特有結(jié)構(gòu)和

19、功能轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞【典例】玉米是一種主要的農(nóng)作物，為了提高玉米的產(chǎn)量，科學(xué)家在玉米育種和栽培中作了大量的研究。如圖是關(guān)于玉米培養(yǎng)的過程，據(jù)圖判斷下列說法中錯(cuò)誤的是()CA.從繁殖原理上分析，AD屬于無(wú)性生殖B.植株D和G中的染色體組數(shù)不同C.EG不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性D.EF過程中獲得的植株一般不用于大田生產(chǎn)【檢測(cè)】關(guān)于植物組織培養(yǎng)的再分化過程，說法錯(cuò)誤的是A.再分化過程中，不同細(xì)胞內(nèi)合成了功能不同的特異性蛋白質(zhì)B.脫分化與再分化過程所使用的培養(yǎng)基主要是激素濃度及用量比例的不同C.再分化過程在實(shí)驗(yàn)室或植物組織培養(yǎng)車間進(jìn)行，需要避光處理D.再分化過程中，核遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變

20、，但mRNA有變化C特殊的植物組織培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)配子DDTT DDtt ddTT ddtt正常植株（純合）秋水仙素誘導(dǎo)高桿抗病 DdTtDT Dt dT dt單倍體植株DT Dt dT dt需要的純合矮抗品種（1）植物組織培養(yǎng)過程中涉及的分裂方式為_；（2）該過程涉及的生殖方式是_*；（3）經(jīng)秋水仙素加倍之后，獲得的植株一般為_，一定是嗎？_。有絲分裂有性生殖純合子不一定親本植物體細(xì)胞雜交技術(shù) 要培育出如圖所示的番茄馬鈴薯利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？ 不能，因?yàn)椴煌N生物之間存在著生殖隔離。 于是，這些科學(xué)家試圖用這兩種植物的體細(xì)胞進(jìn)行雜交，來(lái)實(shí)現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。 20

21、03年1月5日，“神舟”四號(hào)準(zhǔn)確陸。這次時(shí)6天18小時(shí)的空行，開展了多 項(xiàng)在軌研究，其中有一項(xiàng)被媒體描述成“太空婚禮”的生物實(shí)驗(yàn)。不過，“婚禮”中的 “新郎”和“新娘”是一對(duì)對(duì)體細(xì)胞，作為“新房”的是一個(gè)黑色的小合子電融合儀。原來(lái)，這是科技工作者在空間微重力條件下進(jìn)行的細(xì)胞融合(cell fusion)實(shí)驗(yàn)。植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1.概念概念將將不同來(lái)源不同來(lái)源植物細(xì)胞，在植物細(xì)胞，在一定條件下一定條件下融合成融合成雜雜種細(xì)胞種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新植物體培育成新植物體的技術(shù)。的技術(shù)。 白菜白菜甘藍(lán)甘藍(lán)白菜白菜- -甘藍(lán)甘藍(lán)細(xì)胞融合初期人細(xì)胞鼠細(xì)胞人鼠雜交細(xì)胞細(xì)胞融合細(xì)胞融合37

22、培養(yǎng)40min參考動(dòng)物細(xì)胞融合，若是植物細(xì)胞之間的雜交，則應(yīng)先做什么？得到雜種細(xì)胞后，如何培育成植株？去除細(xì)胞壁（獲得原生質(zhì)體）原生質(zhì)體：是指去除細(xì)胞壁后的植物細(xì)胞原生質(zhì)層：是指植物細(xì)胞的液泡膜、細(xì)胞膜及其之間的細(xì)胞質(zhì)構(gòu)成的紅色熒光素標(biāo)記的抗體綠色熒光素標(biāo)記的抗體動(dòng)物細(xì)胞雜交技術(shù)原生質(zhì)層和原生質(zhì)體原生質(zhì)體：植物細(xì)胞去掉細(xì)胞壁后剩余的部分原生質(zhì)層：細(xì)胞膜、液泡膜和兩膜之間的細(xì)胞質(zhì)（比原生質(zhì)體少細(xì)胞核和液泡）原生質(zhì)層去壁原因： 。方法： 。相關(guān)酶： 。為什么用上述酶？ 酶解法利用了原理？纖維素酶和果膠酶的酶溶液中一般加入一定濃度的無(wú)機(jī)鹽離子和甘露醇的原因是？細(xì)胞壁阻礙著細(xì)胞間的雜交細(xì)胞壁阻礙著細(xì)胞

23、間的雜交酶解法酶解法纖維素酶和果膠酶酶的專一性酶的專一性（1 1）去除細(xì)胞壁）去除細(xì)胞壁使溶液具有一定的滲透壓，防止原生質(zhì)體吸水過多而漲破，保持原生質(zhì)體正常物理方法：電融合法、離心法化學(xué)方法：聚乙二醇（PEG）融合法、 高Ca2+-高pH融合法細(xì)胞膜具有流動(dòng)性 （2）原生質(zhì)體間的融合原理：方法：細(xì)胞融合完成的標(biāo)志：融合的原生質(zhì)體重新產(chǎn)生細(xì)胞壁質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證再生出新壁的實(shí)驗(yàn)：直接參與此過程中的主要細(xì)胞器是？高爾基體生殖方式：_ 分裂方式：_可遺傳變異類型：_實(shí)例：白菜-甘藍(lán)、普通小麥-長(zhǎng)穗偃麥草無(wú)性生殖有絲分裂染色體（數(shù)目）變異打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，培育植物新品種A細(xì)胞

24、B細(xì)胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體正在融合的原生質(zhì)體愈傷組織移栽后的植株去除細(xì)胞壁纖維素酶去壁： 酶解法果膠酶誘導(dǎo)融合物理法：化學(xué)法電融合法、離心法聚乙二醇（PEG）融合法高Ca2+ -高pH融合法等細(xì)胞壁再生脫分化再分化移栽植物細(xì)胞融合植物組織培養(yǎng) 植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞膜的流動(dòng)性植物體細(xì)胞雜交技術(shù)總結(jié) 體細(xì)胞融合成功后培養(yǎng)基中共有 種細(xì)胞類型( )，其中融合細(xì)胞類型有3種( )，而真正符合要求的是AB，因此要對(duì)融合細(xì)胞進(jìn)行篩選。細(xì)胞融合后，共有幾種細(xì)胞類型？融合細(xì)胞有幾種，符合要求的是哪種？ABA、B、AA、BB、ABAA、BB、AB思考：未融合的細(xì)胞：A、B 兩兩融合的細(xì)胞：AA、BB、AB 多細(xì)

25、胞融合體思考：1、參與此過程中的主要細(xì)胞器是？2、雜種細(xì)胞的染色體數(shù)是多少？3、雜種細(xì)胞染色體組數(shù)是多少？4、基因組成是多少？高爾基體、線粒體兩親本染色體數(shù)之和兩親本染色體組數(shù)之和兩親本基因型之和 生殖類型變異類型染色體數(shù)染色體組數(shù)基因組成無(wú)性繁殖，育種過程中不遵循孟德爾定律染色體數(shù)目變異兩親本染色體數(shù)之和。2n+2m兩親本染色體組數(shù)之和。2+2兩親本基因型之和。AaBbCcDd體細(xì)胞雜交：P1:2n(Aabb) P2:2m(ccDd)白菜甘藍(lán)白菜-甘藍(lán)1.白菜（2N=18）與甘藍(lán)（2N=18）所得植株 白菜-甘藍(lán)的細(xì)胞染色體數(shù)為 ，屬于 倍體。36 （異源）四 2.白菜（2N=18）與甘藍(lán)（

26、2N=18）進(jìn)行雜交（）， 所得植株白菜-甘藍(lán)的細(xì)胞染色體數(shù)為 ，屬于 倍體。（異源）二 18 概念：將不同來(lái)源的植物細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新植物體的技術(shù)。 原理：植物體細(xì)胞雜交技術(shù)體細(xì)胞雜交利用了細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性。雜種細(xì)胞培育成植株利用了植物細(xì)胞的全能性。植物體細(xì)胞雜交育種四倍體雜交育種誘導(dǎo)多倍體四倍體二倍體如何處理植株使其可育？ 看減數(shù)分裂聯(lián)會(huì)、配對(duì)能否正常進(jìn)行！若親本植株可育， 則雜種植株可育。雜種植株是不同于 親本的新物種。優(yōu)點(diǎn)：打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，培育植物新品種思考：(P28拓展題)例如“番茄-馬鈴薯”并沒有地上結(jié)番茄，地下長(zhǎng)馬鈴薯，這

27、是為什么？ 生物體內(nèi)基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，雜種植株的細(xì)胞中雖然具備兩個(gè)物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)相互干擾，它們不能像在原植株細(xì)胞內(nèi)實(shí)現(xiàn)有序表達(dá)，因此不能按照人們的要求；表現(xiàn)出親本所有的性狀缺點(diǎn)：識(shí)圖：數(shù)字代表過程，字母代表細(xì)胞、組織或植株_ a/b_ c_ d_ e_ f_ _去除細(xì)胞壁原生質(zhì)體原生質(zhì)體間的融合正在融合的原生質(zhì)體再生出新的細(xì)胞壁雜種細(xì)胞脫分化愈傷組織再分化雜種植株植物細(xì)胞融合植物組織培養(yǎng)概念植物細(xì)胞融合原生質(zhì)體制備過程變異類型植物組織培養(yǎng)原生質(zhì)體融合原理育種類型原理過程花藥離體培養(yǎng)細(xì)胞全能性操作步驟脫分化再分化外植體根、芽、胚狀體愈傷組

28、織外植體消毒接種切塊形成愈傷組織誘導(dǎo)生芽生根植物體細(xì)胞雜交植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞工程優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)若植株A和植株B細(xì)胞結(jié)構(gòu)如圖所思，A有X條染色體，B有Y條染色體，通過植物細(xì)胞融合技術(shù)獲得雜種細(xì)胞AB，則：雜種細(xì)胞的染色體數(shù)為_雜種細(xì)胞的基因型為_雜種細(xì)胞中染色體組數(shù)為_得到的雜種植株為_倍體理論上該植株可育嗎？ _得到的雜種植株與植株A和植株B還是同一物種嗎？X+YDdYyRr4四可育，有同源染色體，同源染色體能聯(lián)會(huì)，可形成配子異源四倍體不是，因?yàn)榇嬖谏掣綦x（無(wú)法產(chǎn)生可育后代）下圖是利用甲、乙兩種植物的各自優(yōu)勢(shì)，通過植物細(xì)胞工程技術(shù)培育高產(chǎn)、耐鹽的雜種植株的實(shí)驗(yàn)流程圖。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )

29、A.進(jìn)行a處理時(shí)能用胰蛋白酶B.b是誘導(dǎo)融合后得到的雜種細(xì)胞C.c是培養(yǎng)后得到的具有耐鹽性狀的幼芽D.進(jìn)行d選擇時(shí)要將植株種在高鹽環(huán)境中A練習(xí)與應(yīng)用（P28）2.科學(xué)家在制備原生質(zhì)體時(shí)，有時(shí)使用蝸牛消化道提取液來(lái)降解植物細(xì)胞的細(xì)胞壁。據(jù)此分析，蝸牛消化道提取液中可能含有什么成分?纖維素酶和果膠酶【典例】科學(xué)家利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)將番茄與馬鈴薯的體細(xì)胞原生質(zhì)體融合，最終得到番茄馬鈴薯雜種植株。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.番茄馬鈴薯雜種植株能在地上結(jié)番茄、地下長(zhǎng)馬鈴薯B.可用物理法使番茄的原生質(zhì)體和馬鈴薯的原生質(zhì)體融合C.該項(xiàng)生物工程技術(shù)可克服生物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙D.該項(xiàng)生物工程技術(shù)需經(jīng)歷脫

30、分化和再分化A【檢測(cè)檢測(cè)】圖為植物體細(xì)胞雜交過程示意圖。據(jù)圖回答：圖為植物體細(xì)胞雜交過程示意圖。據(jù)圖回答：（1 1）步驟）步驟是是 ，最常用，最常用的方法是的方法是 。（2 2）步驟）步驟一般常用的化學(xué)試劑是一般常用的化學(xué)試劑是 ，目的是目的是 。 (3)(3)在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種植株的過程中，此技在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種植株的過程中，此技術(shù)運(yùn)用的原理是術(shù)運(yùn)用的原理是 ，其中步驟，其中步驟相當(dāng)相當(dāng)于于 ，步驟，步驟相當(dāng)于相當(dāng)于 。 （4 4）植物體細(xì)胞雜交的目的是獲得新的雜種植株，）植物體細(xì)胞雜交的目的是獲得新的雜種植株，使使 能夠在新的植物體上有能夠在新的植物體上有所表現(xiàn)，其根本原因

31、是所表現(xiàn)，其根本原因是 。（5 5）若遠(yuǎn)緣雜交親本）若遠(yuǎn)緣雜交親本A A的基因型為的基因型為AaBbAaBb，B B的基因型為的基因型為YYEeYYEe，則融合后形成的雜種植株基因型是，則融合后形成的雜種植株基因型是 。去除細(xì)胞壁，分離原生質(zhì)體去除細(xì)胞壁，分離原生質(zhì)體酶解法酶解法聚乙二醇聚乙二醇（PEGPEG）誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合脫分化脫分化再分化再分化遠(yuǎn)緣雜交親本的遺傳特征遠(yuǎn)緣雜交親本的遺傳特征雜種植株獲得雙親的遺傳物質(zhì)雜種植株獲得雙親的遺傳物質(zhì)細(xì)胞的全能性細(xì)胞的全能性AaBbYYEeAaBbYYEe （6 6）從理論上講，雜種植株的育性）從理論上講，雜種植株的育性。若運(yùn)

32、用傳統(tǒng)有性雜交方法。若運(yùn)用傳統(tǒng)有性雜交方法能否實(shí)現(xiàn)？能否實(shí)現(xiàn)？；原因是；原因是 。因此，這項(xiàng)研究對(duì)于培養(yǎng)作物新品種方面的重大意義在于因此，這項(xiàng)研究對(duì)于培養(yǎng)作物新品種方面的重大意義在于 。（7 7）利用植物體細(xì)胞雜交的方法培育作物新品種過程中，遺傳物質(zhì)的）利用植物體細(xì)胞雜交的方法培育作物新品種過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循孟德爾的遺傳規(guī)律？為什么？傳遞是否遵循孟德爾的遺傳規(guī)律？為什么？ 。 可育可育不能不能不同種生物之間存在生殖隔離不同種生物之間存在生殖隔離不遵循不遵循；因?yàn)槊系聽栠z傳規(guī)律發(fā)生在有性生殖減數(shù)分裂產(chǎn)生；因?yàn)槊系聽栠z傳規(guī)律發(fā)生在有性生殖減數(shù)分裂產(chǎn)生配子時(shí)，而植物體細(xì)胞雜交育種屬于無(wú)性生殖。配子時(shí)，而植物體細(xì)胞雜交育種屬于無(wú)性生殖?？朔诉h(yuǎn)緣雜交不親和的障礙克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙(1)高度分化的細(xì)胞，只有發(fā)育成一個(gè)完整的生物