植物体细胞杂交技术-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽诱导生根移栽成活离体培养的植物器官、组织或细胞愈伤组织：不定形的薄壁细胞组成的组织。脱分化：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。再分化：愈伤组织能重新分化成芽、根等器官，该过程称为再分化。脱分化再分化20世纪60年代，科学家尝试将番茄和马铃薯杂交，希望培育出一种地上接结番茄、地下长马铃薯的“超级作物”你能根据已有的知识，说说培育思路吗？1.番茄-马铃薯植株要具备两种生物的性状,那生物的性状由什么来决定呢?2.基因主要位于细胞什么部位?3.两个植物细胞融合的第一道障碍是什么?怎么用温和的办法去除?能在清水中去壁吗?4.去壁之后的部分叫做原生质体。原生质体在等渗溶液中什么形状?5.去掉细胞壁,放在一起,两个原生质体也融合不了,怎么办?6.将A植物原生质体和B植物原生质体放在一起,诱导融合,只考虑两两融合,会出现几种情况吗?7.获得杂种细胞就算完事了吗?8.杂种植株理论上是否可育?9.杂种植物没有表现出人们所期待的性状,为什么?10.植物体细胞杂交这项技术的意义是什么?理论基础1902年哈伯兰特提出细胞全能性理论20世纪60年代植物组织培养技术20世纪70年代植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交是指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。一、植物细胞工程的基本技术

（二）植物体细胞杂交技术

两个细胞能够融合成一个细胞，依据的原理？植物细胞在细胞膜外面的细胞壁会阻碍细胞融合，如何处理？1960年，科金用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体光学显微镜下的烟草叶肉细胞原生质体1.过程A细胞B细胞A原生质体B原生质体去壁①酶解法①植物细胞去掉细胞壁，获得原生质体。利用酶的专一性。用纤维素酶和果胶酶水解。去壁①酶解液常加入较高渗透压的山梨醇和甘露醇稳定植物细胞渗透压，防止原生质体渗透吸水涨破或渗透失水收缩。方法稳定渗透压1.过程A原生质体B原生质体正在融合的原生质体②融合②诱导两个原生质体融合物理方法：电融合法、离心法等化学方法：聚乙二醇(PEG)融合法高Ca2+—高pH融合法细胞膜具有流动性

原理方法是杂交过程中的一个关键环节。正在融合的原生质体再生出细胞壁1.过程③再生新壁③融合的原生质体重新产生细胞壁，形成杂种细胞。植物细胞融合完成的标志。直接参与此过程中的主要细胞器是？高尔基体同功酶鉴定：再生出细胞壁（杂种细胞）愈伤组织杂种植株移栽后的植株脱分化再分化④利用植物组织培养技术将杂种细胞培育成杂种植株。1.过程植物体细胞杂交完成的标志：培育成新植物体总结愈伤组织杂种植株A细胞B细胞A原生质体B原生质体去壁去壁融合再生新壁脱分化再分化植物细胞融合植物组织培养正在融合的原生质体杂种细胞“番茄—马铃薯”杂种植物没有如科学家所想象的那样，地上接结番茄、地下长马铃薯，这是为什么？植物细胞融合植物组织培养打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育出植物新品种等方面展示出独特的优势。与杂交育种相比，植物体细胞杂交技术有何优点？反馈练习：阅读下列资料，回答相关问题。紫杉醇是红豆杉属植物产生的一种复杂的次生代谢产物，1963年美国化学家沃尔和瓦尼等首先从太平洋紫杉树皮中提取。1979年，纽约的分子药理学家霍尔维茨发现紫杉醇的抗癌机理：紫杉醇能和微管蛋白聚合体相互作用，促进微管聚合并使之稳定，从而阻碍了肿瘤细胞的分裂，直至死亡。该药于1990年进入Ⅲ期临床试验，1992年年底被批准上市，用于治疗对常规化疗无效的卵巢癌和乳腺癌。研究发现，紫杉醇对多种癌症都有一定的疗效，1995年，我国成为第二个生产紫杉醇及注射液的国家。最初，用于研究和临床试验的紫杉醇都是从短叶红豆杉树皮中提取的。从36棵60年生大树的树皮中才能提取到大约1g紫杉醇，可治疗一个癌症患者。红豆杉树生长速度较慢，直径20cm的树需生长10年，而目前紫杉醇的年需要量达500kg。红豆杉属植物共有11个种，在我国主要分布于云南、四川、西藏和东北等地，目前已有不少地方进行人工栽培，不过，播种育苗和扦插繁殖虽能在一定程度上缓解矛盾，也不能从根本上解决问题。利用植物组织培养和细胞培养的方法来生产紫杉醇及其合成前体是扩大紫杉醇来源的一条重要途径，已引起国内外学者的广泛关注，并已有不少成功的报道。利用红豆杉的植物组织培养技术获得紫杉醇的基本方法如下：利用离体培养的红豆杉细胞生产紫杉醇能否实现工业化，关键是要提高培养物产量和紫杉醇含量，这是一项十分艰巨的任务。（1）图中①过程表示_____________，②过程需要用到的酶是_________。作为一种次生代谢产物，紫杉醇是否是红豆杉生长发育所必须的_________（填“是”或“否”）。（2）写出一个开发利用红豆杉的植物组织培养技术来获取紫杉醇的意义：

。依据文中资料和图示的技术流程，为了扩大紫杉醇的产量，还可以在哪些方面进行研究？

。（3）利用植物细胞工程技术获得药物具有广阔的研发前景。甲、乙是具有24条染色体的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟利用植物体细胞杂交技术培育同时含有A和B的新型药用植物。下列表述正确的是（多选）___________A．体细胞杂交过程中需要用到甘露醇以促进体细胞融合B．理论上新型药用植物的体细胞中含有48条染色体，并且是可育的C．若体细胞杂交成功，杂种细胞发育成的植株就能产生药物A和BD．杂种细胞发育成植株的过程依赖于激素调控下细胞全能性的实现脱分化

纤维素酶和果胶酶

否

提高紫杉醇的产量，保护红豆杉物种资源

研究可利用的外植体种类，在红豆杉属植物中寻找能够产生紫杉醇的物种，优化培养条件BD（一）作物繁殖新途径从社会中来：教材34页兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长，繁殖率低等问题。20世纪60年代，荷兰科学家成功地利用组织培养技术培育兰花。目前通过组织培养方法有70个属，数百种兰花可以进行快速繁殖，实现工厂化的规模化生产。不仅生产周期短，而且繁殖倍数高，全年均可生产。二、植物细胞工程的应用保持优良品种的遗传特性繁殖周期短无季节限制原始材料少工厂化生产繁殖速度快1.植物繁殖的新途径——快速繁殖（微型繁殖）马铃薯、草莓和香蕉通常用无性生殖的方法来进行繁殖。它们感染的病毒很容易传给后代。以马铃薯为例，同学们思考，如何生产脱毒的马铃薯呢？2.植物繁殖的新途径——作物脱毒（1）材料：植物分生区（茎尖）的病毒极少，甚至无病毒（2）脱毒苗：切取茎尖（芽尖）进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗（3）优点：品质提高、产量提高脱毒母体材料的选择茎尖分生组织培养再生苗病毒检测脱毒组织培养扩繁隔离条件生产微型种薯大田生产脱毒马铃薯和普通马铃薯教材42页，拓展应用1紫色非甜玉米和白色甜玉米，如果用常规育种方法，如何培育纯合紫色甜玉米？用遗传图解的形式写出育种过程。并对此方法做适当评价。1964年，古哈等在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚。这一发现，对你设计育种方法有什么启示？1.作物新品中的培育——单倍体育种以纯合紫色甜玉米培育为例：纯合紫色非甜玉米白色甜玉米子一代紫色非甜玉米（杂合子）取子一代的花药（或花粉粒）离体培养愈伤组织单倍体幼苗纯合二倍体紫色甜玉米脱分化再分化人工诱导染色体加倍筛选优点：快速得到纯合子，明显缩短育种年限。（二）作物新品种的培育植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变。2.作物新品中的培育——突变体的利用目前已经成功的有抗病，抗盐，高赖氨酸的突变体，已应用于生产实践。（三）细胞产物的工厂化生产优点：不占用耕地、几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。植物细胞培养：41页在离体条件下，对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。教材41页，植物细胞培养生产的紫草宁投入市场，成为世界上首例药用植物细胞工程产品。阅读教材41页，红豆杉与紫杉醇我国科学家经过多年研究，筛选出高产紫杉醇的细胞。我国在人参、三七等植物细胞的大规模培养领域取得很大进展，1963年成功培育了人参组织，后来又实现了利用人参细胞培养重要活性成分—人参皂苷。阅读教材41页，人参与人参皂苷