植物细胞工程的基本技术
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《植物细胞工程的基本技术》的教学设计
学 科 生 物 教材名称：《现代生物科技专题》 教材出版社：人民教育出版社
课题名称 《植物细胞工程的基本技术》 年级：高三 学期：上学期
教学目标 （一）知识目标 1.简述植物细胞全能性的含义2．简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。（二）能力目标 1．搜集有关细胞工程理论方面的资料，进行整理、分析和交流。2．运用细胞的基础知识，通过对基本概念、基本原理的正确理解和掌握，逐步形成判断、分析、综合等思维能力。3．体验植物组织培养。（三）情感、态度和价值观目标 1．通过对植物组织培养的设计，体验植物组织培养技术。
指导思想 1．布鲁纳“发现学习”教学模式，是以掌握学科的基本结构为内容，即把学科的基本概念、原理及特有的研究方法纳入教材内容，并围绕学习课题准备好假设、验证用的资料、实验等，教师充当指导角色，学生作为学习主人去探索和发现，师生协作，保证学生积极主动开展学习活动的教学形式。 2．邱学华的尝试教学模式——先练后讲，练在当堂
重点与难点 1．教学重点 (1)植物组织培养的原理和过程。 (2)植物体细胞杂交的原理。 2．教学难点植物组织培养的实验。
教学思路 第一、二节课教学策略：学案导学，自主学习；聚焦讨论，合作学习等；关于细胞的全能性和细胞分化这部分内容，因为学生在必修模块中学过，所以可以采用学案导学，自主学习；聚焦讨论，合作学习的方式让学生回顾，教师再根据学生的回答情况按教材上的内容进行讲解。关于植物组织培养技术这部分内容，先根据概念设计实验的基本步骤，然后与书上实验“胡萝卜的组织培养”来进行比较，从而突破重点。
教学手段 学案导学；《胡萝卜的组织培养》实验操作视频；通过对植物组织培养的设计，体验植物组织培养技术等方式引导学生自主探究、分组合作探究等。
主要资源 学校本土教学资源（学校已建成校园网并连接互联网，有多媒体网络教室以及班级简易多媒体设施，有省级达标图书馆、实验室等）；网络教学资源（包括各种素材库、案例库、网络课件、专题学习网站等）。
教学过程预设
环节 教师活动(教学内容的呈现) 学生活动(学习活动的设计) 设计意图
【第一课时】一、情境引入，激发兴趣二、学案导学，自主学习 三、展示答案，互动评价 四、聚焦讨论，合作学习五、直观视频，激疑铺垫【第二课时】一、情境引入，激发兴趣二、学案导学，自主学习 三、展示答案，互动评价四、聚焦讨论，合作学习 多媒体出示教材上的菊花图、兰花的茎尖组织培养图、必修2上的1958年斯图尔德将胡萝卜韧皮部细胞培养成一个完整的植株的过程图、克隆羊多莉培养过程图。提出问题：为什么兰花的茎尖、植物的一个花瓣、胡萝卜韧皮部细胞可以培育出完整的植株呢？什么是细胞的全能性？为什么已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能？如何把兰花的茎尖、植物的一个花瓣、胡萝卜韧皮部细胞培育出完整的植株呢？巡视，发现问题以调整教学环节。直接展示答案(任务一、任务二的第1－5题)，点出学生的普遍问题。教师引导,教师点评。(可视具体情况进行调整；遇到学生提不出价值大的问题时，可以将预设问题直接抛给学生；PPT课件演示必修2上的1958年斯图尔德将胡萝卜韧皮部细胞培养成一个完整的植株的过程图以及选修一《植物组织培养技术》的基本实验步骤点评任务二的第1－5题。 任务二的第6题为开放性试题，根据植物组织培养的概念，请同学们小组合作，设计出胡萝卜组织培养的步骤。[质疑]1、在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？2、为什么切取胡萝卜根的形成层，请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成植株，你能用实验的方法进行验证吗？其他部分也能培养成植株吗？3、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？4.决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？【总结步骤】师生一起完成植物组织培养的流程图解【巩固练习】多媒体出示番茄、马铃薯图20世纪60年代，有的科学家提出这样一个设想：让番茄和马铃薯杂交，培育出一种地上结番茄果实、地下结马铃薯块茎的植物。多媒体出示教材上的番茄－马铃薯（理想图）图如果要实现这一设想，你认为可以采用哪些方法？明确：因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交是不可能做到这一点的。于是，这些科学家试图用这两种的体细胞杂交，来实现这一美妙的设想。 巡视，发现问题以调整教学环节。直接展示答案(任务一)，点出学生的普遍问题。教师引导,教师点评 (可视具体情况进行调整；遇到学生提不出价值大的问题时，可以将预设问题直接抛给学生) 。【点拨提高】 1．教材中的流程图为了简化，仅画了一个马铃薯的原生质体与一个番茄的原生质体之间的融合，可真正在实际操作过程中，是把许多马铃薯的原生质体和许多番茄的原生质体放在一起，让它们自由融合，再从中筛选出所需的杂种细胞。 2．由于不同种的细胞其细胞膜的特点不一样，如不作任何处理，把它们放在一起，让它们自然融合是不可能的，所以原生质体间的融合必须要人工诱导。人工诱导原生质体融合有物理法和化学法两大类，物理法是利用离心、振动、电刺激促使原生质体的融合；化学法是用聚乙二醇（PEG）等试剂作为诱导剂诱导融合。 3．在细胞杂交过程中，除了形成AB型融合细胞外，还能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有AB型细胞是植物体细胞杂交所需的杂种细胞。因此，在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。 设计实验： 萝卜的体细胞内有9对染色体,白菜的体细胞有9对染色体,现将萝卜和白菜杂交,培育出能开花结籽的新作物,如何进行 【点拨提高】三种办法得到结果：1、让萝卜和白菜首先都变成四倍体，然后再杂交。2、杂交后再用秋水仙素处理。3、体细胞杂交指出植物体细胞杂交过程中已取得的进展和尚未解决的问题总结：在学完三个知识点后，引导学生清理知识间的脉络（例如：细胞全能性是植物组织培养的理论基础，而植物组织培养又是植物体细胞杂交的技术环节之一）。【巩固练习】 阅读教材，自主学习独立完成学案任务一和任务二的第1－5题(具体任务见附件)。展示与评价(合作学习，10分钟左右)组内交流，形成问题焦点，组间质疑，辩论答疑，达成共识1、思考任务，学生观看“胡萝卜组织培养”的操作视频； 2、完成任务二的第6题，展示与评价；3、质疑与小结：学生在看完视频完善好流程以后，对操作方法，试剂的作用等会产生新的疑问。思考回答学生自由联想阅读教材，自主学习独立完成学案任务一。展示与评价(合作学习，10分钟左右)组内交流，形成问题焦点，组间质疑，辩论答疑，达成共识展示与评价 激发学生学习兴趣培养学生的集体精神引出一个新概念“激素杠杆”激发学生课后阅读的兴趣培养学生的总结能力，使学生体验到科学是一个探究过程激发学生热爱生物科学的情感和探索生命科学奥秘的兴趣。培养学生的集体精神抓住学生思维的兴奋点，促其联系实际解决问题，不仅巩固强化了所学知识，而且培养了学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力，实现知识的正向迁移
自 我 反 思
主要特色与创新 整个教学过程中，抓住主线，把零散的知识系统化，做到融会贯通。学生设计实验的基本步骤中，遇到很问题，例如消毒方法的具体操作等，通过小组讨论，有些问题可解决，还有些问题在后面的对比学习中也得到了解决。通过设计方案能较强的提高学生的创造思维。对一些思维能力差些的同学来说，这个过程是比较困难的，需要发挥小组的合作精神才能解决。
存在的问题与不足 胡萝卜组织培养的实验不能在短期内完成并看到实验结果。
植物细胞工程的基本技术 学案
【学习目标】
1．简述植物细胞全能性的含义。
2．简述植物组织培养技术。
3．通过对植物组织培养的设计，体验植物组织培养技术。
4．简述植物体细胞杂交技术。
【学习重点】
1．物组织培养的原理和过程。
2．体细胞杂交的原理。
【学习过程】
【任务一】
细胞工程是指应用 和 的原理和方法，通过
水平或 水平上的操作，按照 来改变细胞内的 或获得 的一门综合科学技术。
根据操作对象的不同，可分为 和 两大领域。
一、细胞的全能性：
1．概念：具有某种生物 的任何一个细胞，都具有发育成 的潜能，也就是说，每个生物细胞都具有 的特点。
克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？
2、理论依据（物质基础）：生物体的每一个细胞都含有该物种的 ，都有发育成完整个体的 。从理论上说，一个染色体组中含有发育为该物种的个体所必需的全部基因。
生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？
在生物体内，由于 （或者说是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果），细胞并不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官。在个体发育的不同时期，生物体不同部位的细胞表达的基因是不同的，合成的 也不一样，从而形成了 。
3、细胞全能性大小比较：
每个活细胞都应该具有全能性（理论上）
植物细胞 动物细胞（动物细胞只有 具有全能性）；
受精卵 生殖细胞（配子、精子、卵细胞） 体细胞 ，幼嫩的细胞 衰老的细胞；
体细胞：分化程度低的 分化程度高的
细胞分裂能力强的 细胞分裂能力弱的。
4、实现细胞全能性的条件：
（必要条件）、一定的营养物质（水、无机盐、维生素、氨基酸等）、激素（细胞分裂素、生长素）、适宜的外界环境（适宜的温度、pH）。
【任务二】
二.植物组织培养技术
1、原理： 。
掉在地上的花瓣、落叶为什么没有发育成完整的植株？
2、植物组织培养的条件是___________、__________、_________。所用的培养基是____(物理状态）培养基，其成分包含_______、_________、________、_________。培养基中加入的激素种类为___________,作用为__________。（阅读课本42页拓展视野）
3、过程
愈伤组织 根、芽 植物体
4、相关概念
愈伤组织： 。
特点：_______________________________________________。
脱分化： 。
再分化： 。
5、植物组织培养技术的概念：在 条件下，将离体的 ，培养在人工配制的培养基上给于适宜的培养条件，诱导其产生 ，最终形成 。
6、根据植物组织培养的概念，请同学们小组合作，用箭头和文字表示用胡萝卜组织培养的成完整植株的过程。
【第二课时】
【任务一】
三、植物体细胞杂交技术：
1、概念：是用两个来自不同植物的 融合成一个 ，并且
把 培育成 的方法（强调起止点）。
（1）要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？
（2）细胞壁如何去除？有没有一种温和的去壁方法呢？
（3）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？
（4）杂交完成的标志是什么？
（5）如何将杂种细胞培育成杂种植株？
2、过程：（见图P36）
用传统的杂交育种方法为什么不易得到两种亲缘关系较远的杂种植株？
3、意义（与有性杂交方法比较）：
克服 生物远源杂交的不亲和性，扩大杂交亲本范围，培养新品种。
为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
4、未解决的问题是_________________________________。
【任务二】
设计实验： 萝卜的体细胞内有9对染色体，白菜的体细胞有9对染色体，现将萝卜和白菜杂交，培育出能开花结籽的新作物,如何进行？
（ ）
营养物质、激素
（ ）
激素、光
（ ）
离体的植物器官、组织或细胞
种类：( )
种类：( )
A、B、
AA、BB
AB(筛选）
聚乙二醇
①
植物A
化学法
原生质体A
③
②
杂种细胞
融合的原生质体
④
物理法
①
原生质体B
植物B
愈伤组织
（纤维素酶、果胶酶）
离心、振荡、
杂种植物
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《植物细胞工程的基本技术》的教学设计
学 科 生 物 教材名称：《现代生物科技专题》 教材出版社：人民教育出版社
课题名称 《植物细胞工程的基本技术》 年级：高三 学期：上学期
教学目标 （一）知识目标 1.简述植物细胞全能性的含义2．简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。（二）能力目标 1．搜集有关细胞工程理论方面的资料，进行整理、分析和交流。2．运用细胞的基础知识，通过对基本概念、基本原理的正确理解和掌握，逐步形成判断、分析、综合等思维能力。3．体验植物组织培养。（三）情感、态度和价值观目标 1．通过对植物组织培养的设计，体验植物组织培养技术。
指导思想 1．布鲁纳“发现学习”教学模式，是以掌握学科的基本结构为内容，即把学科的基本概念、原理及特有的研究方法纳入教材内容，并围绕学习课题准备好假设、验证用的资料、实验等，教师充当指导角色，学生作为学习主人去探索和发现，师生协作，保证学生积极主动开展学习活动的教学形式。 2．邱学华的尝试教学模式——先练后讲，练在当堂
重点与难点 1．教学重点 (1)植物组织培养的原理和过程。 (2)植物体细胞杂交的原理。 2．教学难点植物组织培养的实验。
教学思路 第一、二节课教学策略：学案导学，自主学习；聚焦讨论，合作学习等；关于细胞的全能性和细胞分化这部分内容，因为学生在必修模块中学过，所以可以采用学案导学，自主学习；聚焦讨论，合作学习的方式让学生回顾，教师再根据学生的回答情况按教材上的内容进行讲解。关于植物组织培养技术这部分内容，先根据概念设计实验的基本步骤，然后与书上实验“胡萝卜的组织培养”来进行比较，从而突破重点。
教学手段 学案导学；《胡萝卜的组织培养》实验操作视频；通过对植物组织培养的设计，体验植物组织培养技术等方式引导学生自主探究、分组合作探究等。
主要资源 学校本土教学资源（学校已建成校园网并连接互联网，有多媒体网络教室以及班级简易多媒体设施，有省级达标图书馆、实验室等）；网络教学资源（包括各种素材库、案例库、网络课件、专题学习网站等）。
教学过程预设
环节 教师活动(教学内容的呈现) 学生活动(学习活动的设计) 设计意图
【第一课时】一、情境引入，激发兴趣二、学案导学，自主学习 三、展示答案，互动评价 四、聚焦讨论，合作学习五、直观视频，激疑铺垫【第二课时】一、情境引入，激发兴趣二、学案导学，自主学习 三、展示答案，互动评价四、聚焦讨论，合作学习 多媒体出示教材上的菊花图、兰花的茎尖组织培养图、必修2上的1958年斯图尔德将胡萝卜韧皮部细胞培养成一个完整的植株的过程图、克隆羊多莉培养过程图。提出问题：为什么兰花的茎尖、植物的一个花瓣、胡萝卜韧皮部细胞可以培育出完整的植株呢？什么是细胞的全能性？为什么已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能？如何把兰花的茎尖、植物的一个花瓣、胡萝卜韧皮部细胞培育出完整的植株呢？巡视，发现问题以调整教学环节。直接展示答案(任务一、任务二的第1－5题)，点出学生的普遍问题。教师引导,教师点评。(可视具体情况进行调整；遇到学生提不出价值大的问题时，可以将预设问题直接抛给学生；PPT课件演示必修2上的1958年斯图尔德将胡萝卜韧皮部细胞培养成一个完整的植株的过程图以及选修一《植物组织培养技术》的基本实验步骤点评任务二的第1－5题。 任务二的第6题为开放性试题，根据植物组织培养的概念，请同学们小组合作，设计出胡萝卜组织培养的步骤。[质疑]1、在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？2、为什么切取胡萝卜根的形成层，请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成植株，你能用实验的方法进行验证吗？其他部分也能培养成植株吗？3、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？4.决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？【总结步骤】师生一起完成植物组织培养的流程图解【巩固练习】多媒体出示番茄、马铃薯图20世纪60年代，有的科学家提出这样一个设想：让番茄和马铃薯杂交，培育出一种地上结番茄果实、地下结马铃薯块茎的植物。多媒体出示教材上的番茄－马铃薯（理想图）图如果要实现这一设想，你认为可以采用哪些方法？明确：因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交是不可能做到这一点的。于是，这些科学家试图用这两种的体细胞杂交，来实现这一美妙的设想。 巡视，发现问题以调整教学环节。直接展示答案(任务一)，点出学生的普遍问题。教师引导,教师点评 (可视具体情况进行调整；遇到学生提不出价值大的问题时，可以将预设问题直接抛给学生) 。【点拨提高】 1．教材中的流程图为了简化，仅画了一个马铃薯的原生质体与一个番茄的原生质体之间的融合，可真正在实际操作过程中，是把许多马铃薯的原生质体和许多番茄的原生质体放在一起，让它们自由融合，再从中筛选出所需的杂种细胞。 2．由于不同种的细胞其细胞膜的特点不一样，如不作任何处理，把它们放在一起，让它们自然融合是不可能的，所以原生质体间的融合必须要人工诱导。人工诱导原生质体融合有物理法和化学法两大类，物理法是利用离心、振动、电刺激促使原生质体的融合；化学法是用聚乙二醇（PEG）等试剂作为诱导剂诱导融合。 3．在细胞杂交过程中，除了形成AB型融合细胞外，还能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有AB型细胞是植物体细胞杂交所需的杂种细胞。因此，在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。 设计实验： 萝卜的体细胞内有9对染色体,白菜的体细胞有9对染色体,现将萝卜和白菜杂交,培育出能开花结籽的新作物,如何进行 【点拨提高】三种办法得到结果：1、让萝卜和白菜首先都变成四倍体，然后再杂交。2、杂交后再用秋水仙素处理。3、体细胞杂交指出植物体细胞杂交过程中已取得的进展和尚未解决的问题总结：在学完三个知识点后，引导学生清理知识间的脉络（例如：细胞全能性是植物组织培养的理论基础，而植物组织培养又是植物体细胞杂交的技术环节之一）。【巩固练习】 阅读教材，自主学习独立完成学案任务一和任务二的第1－5题(具体任务见附件)。展示与评价(合作学习，10分钟左右)组内交流，形成问题焦点，组间质疑，辩论答疑，达成共识1、思考任务，学生观看“胡萝卜组织培养”的操作视频； 2、完成任务二的第6题，展示与评价；3、质疑与小结：学生在看完视频完善好流程以后，对操作方法，试剂的作用等会产生新的疑问。思考回答学生自由联想阅读教材，自主学习独立完成学案任务一。展示与评价(合作学习，10分钟左右)组内交流，形成问题焦点，组间质疑，辩论答疑，达成共识展示与评价 激发学生学习兴趣培养学生的集体精神引出一个新概念“激素杠杆”激发学生课后阅读的兴趣培养学生的总结能力，使学生体验到科学是一个探究过程激发学生热爱生物科学的情感和探索生命科学奥秘的兴趣。培养学生的集体精神抓住学生思维的兴奋点，促其联系实际解决问题，不仅巩固强化了所学知识，而且培养了学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力，实现知识的正向迁移
自 我 反 思
主要特色与创新 整个教学过程中，抓住主线，把零散的知识系统化，做到融会贯通。学生设计实验的基本步骤中，遇到很问题，例如消毒方法的具体操作等，通过小组讨论，有些问题可解决，还有些问题在后面的对比学习中也得到了解决。通过设计方案能较强的提高学生的创造思维。对一些思维能力差些的同学来说，这个过程是比较困难的，需要发挥小组的合作精神才能解决。
存在的问题与不足 胡萝卜组织培养的实验不能在短期内完成并看到实验结果。
植物细胞工程的基本技术 学案
【学习目标】
1．简述植物细胞全能性的含义。
2．简述植物组织培养技术。
3．通过对植物组织培养的设计，体验植物组织培养技术。
4．简述植物体细胞杂交技术。
【学习重点】
1．物组织培养的原理和过程。
2．体细胞杂交的原理。
【学习过程】
【任务一】
细胞工程是指应用 和 的原理和方法，通过
水平或 水平上的操作，按照 来改变细胞内的 或获得 的一门综合科学技术。
根据操作对象的不同，可分为 和 两大领域。
一、细胞的全能性：
1．概念：具有某种生物 的任何一个细胞，都具有发育成 的潜能，也就是说，每个生物细胞都具有 的特点。
克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？
2、理论依据（物质基础）：生物体的每一个细胞都含有该物种的 ，都有发育成完整个体的 。从理论上说，一个染色体组中含有发育为该物种的个体所必需的全部基因。
生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？
在生物体内，由于 （或者说是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果），细胞并不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官。在个体发育的不同时期，生物体不同部位的细胞表达的基因是不同的，合成的 也不一样，从而形成了 。
3、细胞全能性大小比较：
每个活细胞都应该具有全能性（理论上）
植物细胞 动物细胞（动物细胞只有 具有全能性）；
受精卵 生殖细胞（配子、精子、卵细胞） 体细胞 ，幼嫩的细胞 衰老的细胞；
体细胞：分化程度低的 分化程度高的
细胞分裂能力强的 细胞分裂能力弱的。
4、实现细胞全能性的条件：
（必要条件）、一定的营养物质（水、无机盐、维生素、氨基酸等）、激素（细胞分裂素、生长素）、适宜的外界环境（适宜的温度、pH）。
【任务二】
二.植物组织培养技术
1、原理： 。
掉在地上的花瓣、落叶为什么没有发育成完整的植株？
2、植物组织培养的条件是___________、__________、_________。所用的培养基是____(物理状态）培养基，其成分包含_______、_________、________、_________。培养基中加入的激素种类为___________,作用为__________。（阅读课本42页拓展视野）
3、过程
愈伤组织 根、芽 植物体
4、相关概念
愈伤组织： 。
特点：_______________________________________________。
脱分化： 。
再分化： 。
5、植物组织培养技术的概念：在 条件下，将离体的 ，培养在人工配制的培养基上给于适宜的培养条件，诱导其产生 ，最终形成 。
6、根据植物组织培养的概念，请同学们小组合作，用箭头和文字表示用胡萝卜组织培养的成完整植株的过程。
【第二课时】
【任务一】
三、植物体细胞杂交技术：
1、概念：是用两个来自不同植物的 融合成一个 ，并且
把 培育成 的方法（强调起止点）。
（1）要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？
（2）细胞壁如何去除？有没有一种温和的去壁方法呢？
（3）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？
（4）杂交完成的标志是什么？
（5）如何将杂种细胞培育成杂种植株？
2、过程：（见图P36）
用传统的杂交育种方法为什么不易得到两种亲缘关系较远的杂种植株？
3、意义（与有性杂交方法比较）：
克服 生物远源杂交的不亲和性，扩大杂交亲本范围，培养新品种。
为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
4、未解决的问题是_________________________________。
【任务二】
设计实验： 萝卜的体细胞内有9对染色体，白菜的体细胞有9对染色体，现将萝卜和白菜杂交，培育出能开花结籽的新作物,如何进行？
（ ）
营养物质、激素
（ ）
激素、光
（ ）
离体的植物器官、组织或细胞
种类：( )
种类：( )
A、B、
AA、BB
AB(筛选）
聚乙二醇
①
植物A
化学法
原生质体A
③
②
杂种细胞
融合的原生质体
④
物理法
①
原生质体B
植物B
愈伤组织
（纤维素酶、果胶酶）
离心、振荡、
杂种植物
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