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(共26張PPT)
第二章 植物細胞工程
第1節(jié) 植物細胞工程的基本技術(shù)
（第二課時）
欲培育地上長番茄和地下結(jié)馬鈴薯的“超級作物”。你有什么妙招？
【思考·討論】
×
土豆
西紅柿
1. 通過有性雜交能實現(xiàn)嗎？為什么？
不能，不同物種之間存在生殖隔離。
植物體細胞雜交技術(shù)。
2. 有沒有方法可以打破生殖隔離，實現(xiàn)遠緣雜交育種，獲得“番茄-馬鈴薯雜種植株”呢？
【思考·討論】
1. 概念：將不同來源的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術(shù)。
三、植物體細胞雜交技術(shù)
2. 技術(shù)流程
去除細胞壁
去除細胞壁
脫分化
再分化
A細胞
B細胞
雜種細胞AB
脫分化
再分化
雜種植株
愈傷組織
A原生質(zhì)體
B原生質(zhì)體
再生細胞壁
2. 技術(shù)流程
AB原生質(zhì)體
原生質(zhì)體融合
去除細胞壁
三、植物體細胞雜交技術(shù)
原生質(zhì)體：脫去細胞壁的細胞
植物細胞 = 細胞壁 + 原生質(zhì)體
④酶解法原理：植物細胞的細胞壁主要由纖維素和果膠構(gòu)成；酶具有專一性
（1）去除細胞壁
①去壁原因：細胞壁阻礙著細胞間的雜交（阻礙了原生質(zhì)體間的融合）
②方法：酶解法
③相關(guān)酶：纖維素酶和果膠酶
2. 技術(shù)流程
原生質(zhì)體
細胞壁
細胞膜
細胞質(zhì)
液泡
細胞核
概念辨析：原生質(zhì)體和原生質(zhì)層
原生質(zhì)體：脫去細胞壁的細胞，
包括細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核。
原生質(zhì)層：成熟植物細胞的細胞膜、液泡膜和介于這兩層膜之間的細胞質(zhì)。
【注意】質(zhì)壁分離的“質(zhì)”指的是原生質(zhì)層。
原生質(zhì)層
2. 技術(shù)流程
②方法：
物理法：電融合法、離心法等
化學(xué)法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法等
①原理：細胞膜具有一定的的流動性
（2）原生質(zhì)體間的融合
注意：去除細胞壁和誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合時，不能在低滲溶液中進行。將細胞放在等滲或略大于的溶液中，防止原生質(zhì)體吸水而漲破，保持原生質(zhì)體正常。
剛剛開始融合（上）和已經(jīng)融合（下）的原生質(zhì)體
除去了細胞壁的植物（煙草）原生質(zhì)體
煙草不同物種之間的體細胞雜交
（3）雜種細胞培育成雜種植株
2. 技術(shù)流程
①技術(shù)：植物組織培養(yǎng)技術(shù)
②原理：植物細胞的全能性
③根據(jù)植株性狀對雜種植株進行篩選
2. 技術(shù)流程
②植物體細胞雜交完成的標志：
（4）兩個標志
①植物細胞融合完成的標志：
再生出新的細胞壁，形成雜種細胞（在此過程中高爾基體參與、線粒體供能）
培育出雜種植株
（5）體細胞融合成功后，培養(yǎng)基中主要有5種類型的細胞（A、B、AA、BB、AB），其中兩兩融合細胞類型有3種（AA、BB、AB），而真正符合要求的是AB，因此要對融合細胞進行篩選。
A
B
2. 技術(shù)流程
A
A
A
A
番茄
B
B
B
B
馬鈴薯
A
B
AB
A
AA
A
BB
B
（6）雜種細胞中染色體數(shù)、染色體組數(shù)，都采用直接相加的方法。
A細胞基因型為Aabb，B細胞基因型為ccDd
2. 技術(shù)流程
①假設(shè)用于體細胞雜交的雙方細胞都有2個染色體組，則雜種細胞有4個染色體組，由雜種細胞發(fā)育而來的雜種植株被稱為異源四倍體。該雜種植株聯(lián)會正常，表現(xiàn)為可育。
1. 雜種細胞AB染色體數(shù)為？
2. 雜種細胞AB染色體組數(shù)為？
8條染色體
4個染色體組（異源四倍體）
3. 雜種細胞AB基因型為？
AabbccDd
3. 變異類型：
染色體數(shù)目變異
打破生殖隔離，實現(xiàn)遠緣雜交育種，培育植物新品種。
5. 意義：
三、植物體細胞雜交技術(shù)
屬于無性生殖，不遵循孟德爾遺傳定律
4. 生殖方式：
6. 植物體細胞雜交技術(shù)的實例
①培育出了白菜—甘藍、普通小麥—長穗偃麥草等雜種植株。
②在木本植物的體細胞雜交方面，培育出了多種柑橘屬不同種間的雜種植株。
白菜
甘藍
白菜—甘藍
×
為什么“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想象的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？（拓展應(yīng)用P38）
原因是：生物體內(nèi)基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以"番茄—馬鈴薯"雜種植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達相互干擾，它們不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達，雜種植株自然就不能地上結(jié)番茄、地下長馬鈴薯了。
7. 未解決的問題：
有些雜種植株未按照人們的意愿表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀
三、植物體細胞雜交技術(shù)
歸納總結(jié)：植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交的比較
植物組織培養(yǎng) 植物體細胞雜交技術(shù)
生殖方式
原理
步驟
意義
聯(lián)系 植物體細胞雜交技術(shù)包括 和 兩個過程，植物組織培養(yǎng)是植物體細胞雜交的一個環(huán)節(jié)，融合的體細胞只有通過植物組織培養(yǎng)才能發(fā)育成完整的個體。 無性繁殖
細胞全能性
①脫分化
②再分化
保持優(yōu)良性狀，繁殖速度快
打破生殖隔離，實現(xiàn)遠緣雜交育種
①去除細胞壁
②融合形成雜種細胞
③組織培養(yǎng)（脫分化、再分化）
細胞膜具有一定的流動性、植物細胞的全能性
無性繁殖
植物細胞融合
植物組織培養(yǎng)
習(xí)題檢測
概念
植物細胞融合
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
植物體細胞雜交
植物組織培養(yǎng)
植物細胞工程
優(yōu)缺點
習(xí)題檢測
一、概念檢測
1.下圖是利用甲、乙兩種植物的各自優(yōu)勢，通過植物細胞工程技術(shù)培育高產(chǎn)、耐鹽的雜種植株的實驗流程圖。下列相關(guān)敘述錯誤的是（ ）
A.進行a處理時能用胰蛋白酶
B.b是誘導(dǎo)融合后得到的雜種細胞
C.c是培養(yǎng)后得到的具有耐鹽性狀的幼芽
D.進行d選擇時要將植株種在高鹽環(huán)境中
A
習(xí)題檢測
一、概念檢測
1.下圖是利用甲、乙兩種植物的各自優(yōu)勢，通過植物細胞工程技術(shù)培育高產(chǎn)、耐鹽的雜種植株的實驗流程圖。下列相關(guān)敘述錯誤的是（ ）
A.進行a處理時能用胰蛋白酶
B.b是誘導(dǎo)融合后得到的雜種細胞
C.c是培養(yǎng)后得到的具有耐鹽性狀的幼芽
D.進行d選擇時要將植株種在高鹽環(huán)境中
A
習(xí)題檢測
【拓展應(yīng)用】“番茄-馬鈴薯”雜種植株沒有如科學(xué)家所想象的那樣，地上結(jié)番茄，地下長馬鈴薯，這是為什么？
主要原因是：
生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，馬鈴薯—番茄雜交植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達受到相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達，所以雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯。
真題檢測
植物細胞懸浮培養(yǎng)是將單個細胞或細胞團進行液體培養(yǎng)增殖的技術(shù)。下列敘述錯誤的是（ ）
A．植物細胞懸浮培養(yǎng)的培養(yǎng)基須經(jīng)無菌處理
B．經(jīng)纖維素酶和果膠酶充分處理后，植物細胞團分散為單個完整的懸浮細胞
C．為使懸浮細胞正常生長，培養(yǎng)基須保持適當?shù)臏囟取H和滲透壓
D．利用懸浮培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)次生代謝物，可減少植物資源的消耗
B
真題檢測
栽培稻甲產(chǎn)量高、品質(zhì)好，但每年只能收獲一次。野生稻乙種植一次可連續(xù)收獲多年，但產(chǎn)量低。中國科學(xué)家利用栽培稻甲和野生稻乙雜交，培育出兼具兩者優(yōu)點的品系丙，為全球作物育種提供了中國智慧。下列敘述錯誤的是（　　）
A．該成果體現(xiàn)了生物多樣性的間接價值
B．利用體細胞雜交技術(shù)也可培育出品系丙
C．該育種技術(shù)為全球農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了新思路
D．品系丙的成功培育提示我們要注重野生種質(zhì)資源的保護
A
真題檢測
人參皂苷是人參的主要活性成分。科研人員分別誘導(dǎo)人參根與胡蘿卜根產(chǎn)生愈傷組織并進行細胞融合，以提高人參皂苷的產(chǎn)率。下列敘述錯誤的是（ ）
A．細胞融合前應(yīng)去除細胞壁
B．高Ca2+—高pH溶液可促進細胞融合
C．融合的細胞即為雜交細胞
D．雜交細胞可能具有生長快速的優(yōu)勢
C
真題檢測
下列關(guān)于菊花組織培養(yǎng)的敘述，正確的是（ ）
A．用自然生長的莖進行組培須用適宜濃度的乙醇和次氯酸鈉的混合液消毒
B．培養(yǎng)瓶用專用封口膜封口可防止外界雜菌侵入并阻止瓶內(nèi)外的氣體交換
C．組培苗鍛煉時采用蛭石作為栽培基質(zhì)的原因是蛭石帶菌量低且營養(yǎng)豐富
D．不帶葉片的菊花幼莖切段可以通過器官發(fā)生的途徑形成完整的菊花植株
D
真題檢測
農(nóng)作物秸稈的回收利用方式很多，其中之一是將秸稈碎化后作為食用菌的栽培基質(zhì)。碎化秸稈中纖維所起的作用，相當于植物組織培養(yǎng)中固體培養(yǎng)基的（ ）
A．瓊脂+蔗糖
B．蔗糖+激素
C．激素+無機鹽
D．無機鹽+瓊脂
A
2. 科學(xué)家在制備原生質(zhì)體時，有時使用蝸牛消化道提取液來降解植物細胞的細胞壁。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
練習(xí)與應(yīng)用
一、概念檢測

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