人教版选修三2．1．1植物细胞工程（共54张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版选修三2．1．1植物细胞工程（共54张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 9.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2020-03-30 11:53:51 | ||
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文档简介
(共54张PPT)
细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
细胞工程的概念：
细胞工程
植物细胞工程 动物细胞工程
植物组织培养 动物细胞融合
植物体细胞杂交 动物细胞培养
单克隆抗体技术
核移植
2.1植物细胞工程
§2.1.1植物细胞工程的基本技术
所采用技术的理论基础
植物细胞工程
通常采用的技术手段
植物组织培养
植物体细胞杂交
植物细胞的全能性
在一定的条件下，利用植物的一片叶子、一瓣花瓣、甚至一粒花粉，可以得到大量幼小的植株。科学家可以利用菊花的花瓣培养出的菊花。
思考：植物的花瓣是怎样长成一株完整的植株的？
菊花
花瓣
愈伤组织
根、芽
植物体
让已经分化的细胞,经过诱导后,失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程.
脱分化的愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程 （实质：基因的选择性表达)
一种高度液泡化、无定形状态、薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织,具有较强分化能力。（无叶绿体）
植物组织培养
（外植体）
离体的植物器官、组织或细胞
植物激素：（比例）
特别是细胞分裂素、生长素
思考：为什么植物的一瓣花瓣就可以培育出完整的植株？
植物细胞具有全能性
细胞的全能性
1、概念
：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能的特性。
2、原因
：生物体的每一个细胞都含本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。
1）受精卵
生殖细胞
体细胞
＞
＞
3、全能性的比较
2）植物细胞全能性一般比动物细胞强
注意：受精卵的全能性最高，一般分化程度低的细胞全能性高
5、植物细胞表现出全能性的条件：
4．菊花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？
?离体
?一定的营养物质、激素
?适宜的温度、pH、无菌等外界条件
水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有机酸等
二、植物组织培养技术
要把某种植物的一块组织通过培养得到一株完整的植株，应该如何操作呢？
胡萝卜的组织培养
原理：
植物根、茎、叶一般都具有全能性，在一定的营养和激素等条件下，可以 形成 ,将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其 生成胚状体或丛芽，进而发育成完整的小植株。
愈伤组织
再分化
胚状体
脱分化
在组织培养过程中，在愈伤组织上产生的一种类似于自然种子胚(合子胚)的结构,具有胚轴、胚根和胚芽等结构
过程：①取材
1.将胡萝卜根用自来水冲洗干净，削去外皮，并切成段（约10cm）。用酒精棉球擦手消毒。
2.在超净工作台上将胡萝卜段用酒精消毒30s后，立即用无菌水清洗2-3次。
3.用无菌的滤纸吸去水分，用无菌的解剖刀将胡萝卜段切成1cm的横切片。再选取有形成层的部位，切取1cm2左右的小块。
因为形成层细胞分裂能力强，这部分容易诱导形成愈伤组织。
（1）防止各种杂菌感染和培养物争夺营养；
（2）杂菌生长过程中所产生的对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。
过程：②接种
4.将胡萝卜组织接种到培养基上，用锡箔纸封盖瓶口，并用橡胶扎紧。然后，在培养瓶上贴上标签，写生材料名称、接种日期和小组号。
过程：③培养
5.将接种后的胡萝卜组织块，于23~26°C恒温避光条件下培养。4d后，检查培养材料污染情况；14d后，观察愈伤组织的生长情况。在培养过程中，注意定期观察和记录愈伤组织的生长情况。
6.培养一段时间后，将生长良好的愈伤组织接到分化培养基上，培养一段时间，胡萝卜的愈伤组织就可以诱导出试管苗。
脱分化
再分化
在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
再分化时需要光，光能使细胞内形成叶绿体、叶绿素，进行光合作用
【
过程：④移栽
将试管苗移栽到大田，培养成正常植株
1.植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？
离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件
想一想
2、在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
（1）防止各种杂菌感染和培养物争夺营养；
（2）杂菌生长过程中所产生的对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。
3、在本实验中，切取胡萝卜块根时为什么强调要切取含有形成层部分？
胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。
4、请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？
因为形成层细胞分裂能力强，这部分容易诱导形成愈伤组织。
6、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？
植物激素的种类和比例
5、离体的器官、组织或细胞，如果不进行脱分化处理能否培养成完整的植物体？
不能，因为细胞已经分化，失去了分裂能力。不进行脱分化处理就不能形成愈伤组织
7、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？
在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。（但再分化时需要光，光能使细胞内形成叶绿体、叶绿素，进行光合作用）
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
愈伤组织
胚状体或丛芽
植物体
脱分化
再分化
①无菌
②营养：
③一定的外界条件
④植物激素：
一定的光照
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
植物组织培养技术过程
避光
避光有利于细胞脱分化产生愈伤组织；
有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
二、植物组织培养技术概念
在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。
适宜的温度、PH值、
养料、激素、充足氧气
三、植物体细胞杂交技术
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。
1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。
1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种——“Potamato”。
目前，已得到栽培烟草与野生烟草、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代，获得了有价值的新品系或育种上有用的新材料。
1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？
2．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．如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？
5．如何将杂种细胞培育成杂种植株？
请思考：
去细胞壁
酶解法
流动性
酶解法
（纤维素酶和果胶酶）
①去壁
②人工诱导融合
融合完成的
标志
离心、振动、电刺激、
聚乙二醇（PEG）
物理法
化学法
再分化
脱分化
筛选
杂种植株
融合的原生质体AB
再生出细胞壁
脱分化
愈伤组织
再分化
1、过程
植物细胞的融合
植物组织培养
植物细胞A
原生质体B
原生质体A
杂种细胞AB
去壁
去壁
人
工
诱
导
植物细胞B
融合完成的
标志
筛选
3、优势
2、概念
克服了远缘杂交不亲和的障碍，打破了生殖隔离，培育新品种。
将不同种植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
细胞膜具有一定的流动性和细胞全能性
4、原理
去壁的常用方法：
酶解法（纤维素酶、果胶酶等）
原生质体融合方法：
物理法：离心、振动、电刺激等
化学法：聚乙二醇（PEG）
植物体细胞杂交技术原理：
细胞膜的流动性；植物细胞的全能性
植物体细胞融合成功的标志：
细胞壁的形成
注意：
深化拓展
植物体细胞杂交后的遗传物质分析
(1)遗传特性：杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。
(2)染色体组数
①染色体组数＝两种植物体细胞内染色体组数之和。
②植物体细胞杂交形成的杂种植株，有几个染色体组就称为几倍体。
③若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体数为(2x＋2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。
1、科学家历尽艰辛，实现了马铃薯和番茄两个物种之间的杂交，可惜这株超级杂种植物既不结番茄，也不长马铃薯。这是为什么呢？
生物基因虽然是遗传物质的结构与功能的基本单位，具有一定的独立性；但它的表达不是孤立的，它们之间是互相调控、互相影响的。杂种植株的细胞中含有两个物种的遗传物质由于相互干扰，使双方的基因都不能有序正常的表达。
思考与探究
2.根据眼虫的特点，动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。具体实验方案如下：
植物材料
诱导出愈伤组织
除去细胞壁，得到原生质体
动物胚胎细胞培养
电脉冲融合
融合的胚胎细胞培养
分裂形成胚胎
将胚胎移植到代孕母体的子宫中
动植物杂交种出生
小结
植物细胞工程的实际应用
（一）植物繁殖的新途径
（二）作物新品种的培育
（三）细胞产物的工厂化生产
1.单倍体育种
2.突变体的利用
药物，香料，蛋白质等
1.微型繁殖
2.作物脱毒
3.人工种子
一、植物繁殖的新途径
①微型繁殖：
快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，叫做植物的微型繁殖技术，也叫快速繁殖技术。
一、植物繁殖的新途径
①微型繁殖：
植物细胞的全能性
原理：
①保持亲本的优良遗传特性；②高效、快速繁殖种
③不受自然生长季节的限制
④培养周期短⑤取材少
优点：
应用：
一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物等
微型繁殖
的应用：
一、植物繁殖的新途径
一、植物繁殖的新途径
②作物脱毒
无性繁殖的作物，容易将病毒传染给后代，并且病毒在植物体内积累，导致作物产量降低、品质变差。
原因：
选材：
植物的分生区(茎尖)--无病毒或极少
方法：
无病毒
的茎尖等
脱毒苗
植物组织培养
优点：
产量增加，品质优良，提高了经济效益。
脱毒产品
一、植物繁殖的新途径
一、植物繁殖的新途径
③神奇的人工种子
以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为实验材料，经过人工膜包装得到的种子。
概念：
优点：
①属于无性生殖，不会发生性状分离；
②生产上不受季节、气候和地域限制
③利于农业生产的规模化
只涉及到有丝分裂，不涉及减数分裂
一、植物繁殖的新途径
③神奇的人工种子
结构：
胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）
人工薄膜：加入适量无机盐、有机碳源等养分，农药、抗生素、有益菌及生长调节剂等
人工种皮
人工胚乳
胚状体
人工种子应用
讨论
人工种子之所以神奇，是由于它具有天然种子不可比拟的特点，想一想它们具有哪些优点？
（1）天然种子由于在遗传上具有因减数分裂引起的重组现象，因而会造成某些遗传性状的改变；天然种子在生产上受季节限制，一般每年只繁殖1～2次，有些甚至十几年才繁殖一次。而人工种子则可以完全保持优良品种的遗传特性，生产上也不受季节的限制。
（2）试管苗的大量贮藏和运输也是相当困难的。人工种子则克服了这些缺点，人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，因此，可以很方便地贮藏和运输。
讨论
在人工种子中，人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长成小植株的关键部分，请探讨人工种皮中应该具有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？
提示：针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。
小结：
上述应用采用的都是植物组织培养技术，都属于无性生殖，得到的个体都能保持亲代的优良性状（性状与亲代相同，即不发生性状分离）。只涉及到有丝分裂，不涉及减数分裂。
二、作物新品种的培育
①单倍体育种
花药的离体培养获得单倍体植株，
染色体加倍选择优良品种
方法：
优点：
明显缩短育种年限.
后代稳定遗传,都是纯合体;
原理：
染色体变异
由配子发育而来，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
二、作物新品种的培育
①单倍体育种
过程：
正常
植物
花药
实质是花药离体培养
愈伤
组织
单倍体幼苗
脱分化
再分化
染色体加倍
秋水仙素处理
种子
纯合体
选优 自交
二、作物新品种的培育
②突变体的利用
对植物组织培养过程中得愈伤组织进行诱变处理，促其发生突变，诱导分化成植株，筛选对人们有利突变体,进而培育新品种。
方法：
筛选
培育
脱分化
诱导分化
诱变处理
新
品种
外
植
体
愈伤组织
多种
突变体
抗病、抗盐、含高蛋白，以及高产的突变体，有些以应用于生产
三、细胞工程化产物
蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料生物碱等。
种类：
技术：
植物组织培养（愈伤组织细胞培养）
例子：
利用组织培养技术来大量生产人参皂苷干粉
人参根 愈伤组织 增长速度快而且细胞内人参皂甙干粉含量高的细胞
细胞增殖 提取人参皂甙干粉
脱分化
培养选择
破碎细胞
放入发酵罐
工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：
转基因细胞
杂种细胞
茎尖、根尖等分生区
花药（花粉）
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
丛芽或胚状体
工厂化
生产药物
人工种子
转基因植物
杂种植物
作物脱毒
单倍体育种
植物体
诱变处理
突变细胞
植物细胞工程的实际应用
突变体的利用
+
人工薄膜
培养
微型繁殖
视野
拓展
植物生长调节剂在组织培养中的神奇作用
1.下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答：
⑴步骤①是去掉 ，使植物细胞成为 ，最常用的方法是 。
⑵步骤②一般常用的化学试剂是 ，目的是 。
⑶在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是 _________ ，其中步骤④相当于 ，步骤⑤相当于 。
细胞壁
原生质体
酶解法
聚乙二醇
诱导原生质体融合
组织培养
脱分化
再分化
⑷植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，使两株植物的性状能够在新的植物体上有所表现，其根本原因
是 。
⑸从理论上讲，杂种植株的育性为 。若运用传统有性杂交方法能否实现？ 因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于 。
⑹利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中，
遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？
杂种细胞具有两个亲本的遗传物质
可育
不能
克服远缘杂交不亲和的障碍
不遵循，植物体细胞杂交属于无性生殖。
2.基因型为AaBb的水稻（24条染色体）的花药通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下培养形成试管苗。
⑴愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团愈伤组织形成中，必须从培养基中获得 和小分子有机物等营养物质。
⑵要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有 和
两类激素。
⑶组织培养技术不能直接用于（ ）
A快速繁殖 B培育无病毒植株 C植物产品的工厂化生产 D培养抗病菌植株
⑷用组织培养技术繁殖植物体时，不可能发生的是（ ）
A、基因重组 B、基因突变 C、染色体变异 D、染色体分离
水、无机盐
细胞分裂素
生长素
D
A
⑸试管苗的细胞核中含有 个DNA分子。
⑹培养成的试管苗可能出现的基因型有 。
如果要获得育种需要的植株，并能繁殖新品种，后面的
育种步骤是 。
12
AB Ab aB ab
用一定浓度的秋水仙素处理组织培养获得的幼苗
3.下面所列过程是植物组织培养的简略过程。请据此回答：
①→脱分化→②→再分化→③→④
⑴①表示 ，它能被培养成④的根本原因是 。
⑵②表示 ， 它的颜色特点是 ，
它的细胞特点是 .
应选择 （写编号）
外植体
植物细胞全能性
愈伤组织
细胞排列疏松，高度液泡化无定形状态
色浅
③
⑷若①是花药，则④是 ，这项技术可用
在 上。
单倍体植株
单倍体育种
细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
细胞工程的概念：
细胞工程
植物细胞工程 动物细胞工程
植物组织培养 动物细胞融合
植物体细胞杂交 动物细胞培养
单克隆抗体技术
核移植
2.1植物细胞工程
§2.1.1植物细胞工程的基本技术
所采用技术的理论基础
植物细胞工程
通常采用的技术手段
植物组织培养
植物体细胞杂交
植物细胞的全能性
在一定的条件下，利用植物的一片叶子、一瓣花瓣、甚至一粒花粉，可以得到大量幼小的植株。科学家可以利用菊花的花瓣培养出的菊花。
思考：植物的花瓣是怎样长成一株完整的植株的？
菊花
花瓣
愈伤组织
根、芽
植物体
让已经分化的细胞,经过诱导后,失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程.
脱分化的愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程 （实质：基因的选择性表达)
一种高度液泡化、无定形状态、薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织,具有较强分化能力。（无叶绿体）
植物组织培养
（外植体）
离体的植物器官、组织或细胞
植物激素：（比例）
特别是细胞分裂素、生长素
思考：为什么植物的一瓣花瓣就可以培育出完整的植株？
植物细胞具有全能性
细胞的全能性
1、概念
：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能的特性。
2、原因
：生物体的每一个细胞都含本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。
1）受精卵
生殖细胞
体细胞
＞
＞
3、全能性的比较
2）植物细胞全能性一般比动物细胞强
注意：受精卵的全能性最高，一般分化程度低的细胞全能性高
5、植物细胞表现出全能性的条件：
4．菊花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？
?离体
?一定的营养物质、激素
?适宜的温度、pH、无菌等外界条件
水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有机酸等
二、植物组织培养技术
要把某种植物的一块组织通过培养得到一株完整的植株，应该如何操作呢？
胡萝卜的组织培养
原理：
植物根、茎、叶一般都具有全能性，在一定的营养和激素等条件下，可以 形成 ,将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其 生成胚状体或丛芽，进而发育成完整的小植株。
愈伤组织
再分化
胚状体
脱分化
在组织培养过程中，在愈伤组织上产生的一种类似于自然种子胚(合子胚)的结构,具有胚轴、胚根和胚芽等结构
过程：①取材
1.将胡萝卜根用自来水冲洗干净，削去外皮，并切成段（约10cm）。用酒精棉球擦手消毒。
2.在超净工作台上将胡萝卜段用酒精消毒30s后，立即用无菌水清洗2-3次。
3.用无菌的滤纸吸去水分，用无菌的解剖刀将胡萝卜段切成1cm的横切片。再选取有形成层的部位，切取1cm2左右的小块。
因为形成层细胞分裂能力强，这部分容易诱导形成愈伤组织。
（1）防止各种杂菌感染和培养物争夺营养；
（2）杂菌生长过程中所产生的对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。
过程：②接种
4.将胡萝卜组织接种到培养基上，用锡箔纸封盖瓶口，并用橡胶扎紧。然后，在培养瓶上贴上标签，写生材料名称、接种日期和小组号。
过程：③培养
5.将接种后的胡萝卜组织块，于23~26°C恒温避光条件下培养。4d后，检查培养材料污染情况；14d后，观察愈伤组织的生长情况。在培养过程中，注意定期观察和记录愈伤组织的生长情况。
6.培养一段时间后，将生长良好的愈伤组织接到分化培养基上，培养一段时间，胡萝卜的愈伤组织就可以诱导出试管苗。
脱分化
再分化
在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
再分化时需要光，光能使细胞内形成叶绿体、叶绿素，进行光合作用
【
过程：④移栽
将试管苗移栽到大田，培养成正常植株
1.植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？
离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件
想一想
2、在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
（1）防止各种杂菌感染和培养物争夺营养；
（2）杂菌生长过程中所产生的对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。
3、在本实验中，切取胡萝卜块根时为什么强调要切取含有形成层部分？
胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。
4、请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？
因为形成层细胞分裂能力强，这部分容易诱导形成愈伤组织。
6、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？
植物激素的种类和比例
5、离体的器官、组织或细胞，如果不进行脱分化处理能否培养成完整的植物体？
不能，因为细胞已经分化，失去了分裂能力。不进行脱分化处理就不能形成愈伤组织
7、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？
在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。（但再分化时需要光，光能使细胞内形成叶绿体、叶绿素，进行光合作用）
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
愈伤组织
胚状体或丛芽
植物体
脱分化
再分化
①无菌
②营养：
③一定的外界条件
④植物激素：
一定的光照
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
植物组织培养技术过程
避光
避光有利于细胞脱分化产生愈伤组织；
有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
二、植物组织培养技术概念
在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。
适宜的温度、PH值、
养料、激素、充足氧气
三、植物体细胞杂交技术
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。
1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。
1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种——“Potamato”。
目前，已得到栽培烟草与野生烟草、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代，获得了有价值的新品系或育种上有用的新材料。
1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？
2．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．如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？
5．如何将杂种细胞培育成杂种植株？
请思考：
去细胞壁
酶解法
流动性
酶解法
（纤维素酶和果胶酶）
①去壁
②人工诱导融合
融合完成的
标志
离心、振动、电刺激、
聚乙二醇（PEG）
物理法
化学法
再分化
脱分化
筛选
杂种植株
融合的原生质体AB
再生出细胞壁
脱分化
愈伤组织
再分化
1、过程
植物细胞的融合
植物组织培养
植物细胞A
原生质体B
原生质体A
杂种细胞AB
去壁
去壁
人
工
诱
导
植物细胞B
融合完成的
标志
筛选
3、优势
2、概念
克服了远缘杂交不亲和的障碍，打破了生殖隔离，培育新品种。
将不同种植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
细胞膜具有一定的流动性和细胞全能性
4、原理
去壁的常用方法：
酶解法（纤维素酶、果胶酶等）
原生质体融合方法：
物理法：离心、振动、电刺激等
化学法：聚乙二醇（PEG）
植物体细胞杂交技术原理：
细胞膜的流动性；植物细胞的全能性
植物体细胞融合成功的标志：
细胞壁的形成
注意：
深化拓展
植物体细胞杂交后的遗传物质分析
(1)遗传特性：杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。
(2)染色体组数
①染色体组数＝两种植物体细胞内染色体组数之和。
②植物体细胞杂交形成的杂种植株，有几个染色体组就称为几倍体。
③若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体数为(2x＋2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。
1、科学家历尽艰辛，实现了马铃薯和番茄两个物种之间的杂交，可惜这株超级杂种植物既不结番茄，也不长马铃薯。这是为什么呢？
生物基因虽然是遗传物质的结构与功能的基本单位，具有一定的独立性；但它的表达不是孤立的，它们之间是互相调控、互相影响的。杂种植株的细胞中含有两个物种的遗传物质由于相互干扰，使双方的基因都不能有序正常的表达。
思考与探究
2.根据眼虫的特点，动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。具体实验方案如下：
植物材料
诱导出愈伤组织
除去细胞壁，得到原生质体
动物胚胎细胞培养
电脉冲融合
融合的胚胎细胞培养
分裂形成胚胎
将胚胎移植到代孕母体的子宫中
动植物杂交种出生
小结
植物细胞工程的实际应用
（一）植物繁殖的新途径
（二）作物新品种的培育
（三）细胞产物的工厂化生产
1.单倍体育种
2.突变体的利用
药物，香料，蛋白质等
1.微型繁殖
2.作物脱毒
3.人工种子
一、植物繁殖的新途径
①微型繁殖：
快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，叫做植物的微型繁殖技术，也叫快速繁殖技术。
一、植物繁殖的新途径
①微型繁殖：
植物细胞的全能性
原理：
①保持亲本的优良遗传特性；②高效、快速繁殖种
③不受自然生长季节的限制
④培养周期短⑤取材少
优点：
应用：
一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物等
微型繁殖
的应用：
一、植物繁殖的新途径
一、植物繁殖的新途径
②作物脱毒
无性繁殖的作物，容易将病毒传染给后代，并且病毒在植物体内积累，导致作物产量降低、品质变差。
原因：
选材：
植物的分生区(茎尖)--无病毒或极少
方法：
无病毒
的茎尖等
脱毒苗
植物组织培养
优点：
产量增加，品质优良，提高了经济效益。
脱毒产品
一、植物繁殖的新途径
一、植物繁殖的新途径
③神奇的人工种子
以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为实验材料，经过人工膜包装得到的种子。
概念：
优点：
①属于无性生殖，不会发生性状分离；
②生产上不受季节、气候和地域限制
③利于农业生产的规模化
只涉及到有丝分裂，不涉及减数分裂
一、植物繁殖的新途径
③神奇的人工种子
结构：
胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）
人工薄膜：加入适量无机盐、有机碳源等养分，农药、抗生素、有益菌及生长调节剂等
人工种皮
人工胚乳
胚状体
人工种子应用
讨论
人工种子之所以神奇，是由于它具有天然种子不可比拟的特点，想一想它们具有哪些优点？
（1）天然种子由于在遗传上具有因减数分裂引起的重组现象，因而会造成某些遗传性状的改变；天然种子在生产上受季节限制，一般每年只繁殖1～2次，有些甚至十几年才繁殖一次。而人工种子则可以完全保持优良品种的遗传特性，生产上也不受季节的限制。
（2）试管苗的大量贮藏和运输也是相当困难的。人工种子则克服了这些缺点，人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，因此，可以很方便地贮藏和运输。
讨论
在人工种子中，人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长成小植株的关键部分，请探讨人工种皮中应该具有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？
提示：针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。
小结：
上述应用采用的都是植物组织培养技术，都属于无性生殖，得到的个体都能保持亲代的优良性状（性状与亲代相同，即不发生性状分离）。只涉及到有丝分裂，不涉及减数分裂。
二、作物新品种的培育
①单倍体育种
花药的离体培养获得单倍体植株，
染色体加倍选择优良品种
方法：
优点：
明显缩短育种年限.
后代稳定遗传,都是纯合体;
原理：
染色体变异
由配子发育而来，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
二、作物新品种的培育
①单倍体育种
过程：
正常
植物
花药
实质是花药离体培养
愈伤
组织
单倍体幼苗
脱分化
再分化
染色体加倍
秋水仙素处理
种子
纯合体
选优 自交
二、作物新品种的培育
②突变体的利用
对植物组织培养过程中得愈伤组织进行诱变处理，促其发生突变，诱导分化成植株，筛选对人们有利突变体,进而培育新品种。
方法：
筛选
培育
脱分化
诱导分化
诱变处理
新
品种
外
植
体
愈伤组织
多种
突变体
抗病、抗盐、含高蛋白，以及高产的突变体，有些以应用于生产
三、细胞工程化产物
蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料生物碱等。
种类：
技术：
植物组织培养（愈伤组织细胞培养）
例子：
利用组织培养技术来大量生产人参皂苷干粉
人参根 愈伤组织 增长速度快而且细胞内人参皂甙干粉含量高的细胞
细胞增殖 提取人参皂甙干粉
脱分化
培养选择
破碎细胞
放入发酵罐
工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：
转基因细胞
杂种细胞
茎尖、根尖等分生区
花药（花粉）
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
丛芽或胚状体
工厂化
生产药物
人工种子
转基因植物
杂种植物
作物脱毒
单倍体育种
植物体
诱变处理
突变细胞
植物细胞工程的实际应用
突变体的利用
+
人工薄膜
培养
微型繁殖
视野
拓展
植物生长调节剂在组织培养中的神奇作用
1.下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答：
⑴步骤①是去掉 ，使植物细胞成为 ，最常用的方法是 。
⑵步骤②一般常用的化学试剂是 ，目的是 。
⑶在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是 _________ ，其中步骤④相当于 ，步骤⑤相当于 。
细胞壁
原生质体
酶解法
聚乙二醇
诱导原生质体融合
组织培养
脱分化
再分化
⑷植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，使两株植物的性状能够在新的植物体上有所表现，其根本原因
是 。
⑸从理论上讲，杂种植株的育性为 。若运用传统有性杂交方法能否实现？ 因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于 。
⑹利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中，
遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？
杂种细胞具有两个亲本的遗传物质
可育
不能
克服远缘杂交不亲和的障碍
不遵循，植物体细胞杂交属于无性生殖。
2.基因型为AaBb的水稻（24条染色体）的花药通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下培养形成试管苗。
⑴愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团愈伤组织形成中，必须从培养基中获得 和小分子有机物等营养物质。
⑵要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有 和
两类激素。
⑶组织培养技术不能直接用于（ ）
A快速繁殖 B培育无病毒植株 C植物产品的工厂化生产 D培养抗病菌植株
⑷用组织培养技术繁殖植物体时，不可能发生的是（ ）
A、基因重组 B、基因突变 C、染色体变异 D、染色体分离
水、无机盐
细胞分裂素
生长素
D
A
⑸试管苗的细胞核中含有 个DNA分子。
⑹培养成的试管苗可能出现的基因型有 。
如果要获得育种需要的植株，并能繁殖新品种，后面的
育种步骤是 。
12
AB Ab aB ab
用一定浓度的秋水仙素处理组织培养获得的幼苗
3.下面所列过程是植物组织培养的简略过程。请据此回答：
①→脱分化→②→再分化→③→④
⑴①表示 ，它能被培养成④的根本原因是 。
⑵②表示 ， 它的颜色特点是 ，
它的细胞特点是 .
应选择 （写编号）
外植体
植物细胞全能性
愈伤组织
细胞排列疏松，高度液泡化无定形状态
色浅
③
⑷若①是花药，则④是 ，这项技术可用
在 上。
单倍体植株
单倍体育种