2.1.2植物体细胞杂交课件-高二下学期生物人教版选择性必修3

人教版高中生物学选择性必修3《生物技术与工程》第2章第1节

植物细胞工程（第2课时）1.概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程。2.举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。3.尝试进行植物组织培养。教学目标

情境导入

经过不断努力，"美花兰"成功复制了，但监测发现它容易感染一种真菌病。同时，有一种野生兰花具有强抗病性，但观赏价值低。如果我们能把抗病性’嫁接'到'美花兰'上，那就完美了!但问题是:它们俩'语言不通’(不同属)，传统杂交行不通。怎么办?植物体细胞杂交技术指将不同来源的植物细胞，在一定条件下融合成杂种细胞把杂种细胞培育成新植物体的技术。1.概念植物体细胞杂交实验员将体细胞杂交的关键步骤制作成卡片，各小组合作完成排序，解释每一步目的。杂种细胞再生出细胞壁将融合后的细胞接种到选择培养基上用纤维素酶和果胶酶处理细胞将原生质体置于电融合仪或PEG溶液中调整激素比例诱导再分化诱导杂种细胞脱分化形成愈伤组织筛选杂种细胞形成完整杂种细胞获得原生质体诱导细胞融合分化成植株启动分裂植物体细胞杂交参考精卵细胞细胞的融合，思考不同植物的体细胞融合的第一个障碍是什么？如何解除障碍？2.过程步骤1：去除细胞壁A细胞A原生质体B细胞B原生质体去除细胞壁去除细胞壁去除细胞壁所用方法是________,选用的酶为_________________________________。酶解法纤维素酶和果胶酶溶液植物体细胞杂交原生质体：指的是脱去细胞壁的细胞。动物细胞也可看做是原生质体。原生质层：成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和介于这两层膜之间的细胞质。原生质体细胞壁细胞膜细胞质液泡细胞核原生质层原生质体和原生质层的区别?纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，试分析原因？使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常。植物体细胞杂交2.过程步骤2：原生质体间融合B细胞A细胞A原生质体B原生质体去除细胞壁去除细胞壁正在融合的原生质体物理方法：化学方法：电融合法、离心法聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法思考：融合的原理？如何诱导融合？细胞融合仪聚乙二醇植物体细胞杂交分子机理：细胞融合的本质是细胞膜磷脂双分子层的动态重排与重构，其核心驱动力是打破膜间静电排斥、诱导膜脂流动与通道形成。PEG的负电荷与细胞膜表面负电荷在Ca²⁺介导下形成静电键，促使异源细胞膜黏着。高pH、高Ca²⁺洗脱液冲洗后，膜电荷重新分配，脂双层重排形成融合通道。植物体细胞杂交思考：获得的所有细胞一定是需要的杂种细胞吗？

体细胞融合成功后培养基中诱导融合后的产物有三类：未融合的细胞;两两融合的细胞;多细胞融合体(A、B、AA、BB、AB、....)，若只考虑两两融合，真正符合要求的是AB，因此要对融合细胞进行筛选。AB重组细胞类型培养基的细胞类型AAABBBAB植物体细胞杂交2.过程步骤3：筛选B细胞A细胞A原生质体B原生质体去除细胞壁去除细胞壁正在融合的原生质体如何进一步筛选？植物体细胞杂交1.物理特性筛选法又称机械分离法,指的是利用亲本原生质体的大小、颜色、漂浮密度及电泳迁移率等的差异来筛选杂种细胞的方法。①.天然颜色标志分离法一个亲本选用含叶绿体（或其他色素质体）的组织，其原生质体呈绿色、红色等特征颜色；另一个亲本选用无色素的组织（如根尖、愈伤组织），其原生质体呈白色；融合后，杂种细胞在培养初期会表现为“半绿半白”“半红半白”等双色结构。②.荧光标记选择法用两种不同荧光素分别标记双亲原生质体。原生质体融合后，通过荧光显微镜观察：未融合原生质体及同种融合原生质体仅含单一荧光（绿色或红色），而杂种细胞因同时携带双亲的荧光标记分子，会呈现

双重荧光。植物体细胞杂交2.互补选择法是研究得最多、发展最快的一种选择方法,包括隐性突变互补选择、显性抗性互补选择和显隐性双突变体选择。①.隐性突变互补选择亲本A为白化突变体（基因型aaBB，因a基因缺陷无法合成叶绿素），亲本B为另一白化突变体（基因型AAbb，因b基因缺陷同样无法合成叶绿素）；二者融合后，杂种细胞基因型为AAaaBBbb，可同时表达A和B正常基因，合成叶绿素，表现为绿色②.显性抗性互补选择很多情况下,植物对抗生素、除草剂或其他有毒药物的抗性为显性。当两个亲本各有1个显性基因控制的单抗性状时,单抗的双亲细胞融合后产生双抗的杂种细胞,可用选择培养基将其选出来。3.组织培养筛选法A细胞A原生质体B细胞杂种细胞愈伤组织杂种植株移栽后的植株B原生质体正在融合的原生质体植物细胞融合完成的标志:再生出新的细胞壁杂交完成的标志植物细胞融合植物组织培养原理：细胞膜具有一定的流动性原理：植物细胞的全能性形成细胞壁参与的细胞器：线粒体和高尔基体植物体细胞杂交2.过程植物体细胞杂交3.意义打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。4.实例白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等。+=思考：科学家培育的“番茄一马铃薯”超级杂种植株，为什么未出现地上长番茄、地下结马铃薯的性状？马铃薯基因组的表达产物可能影响了番茄基因组的表达，番茄基因组的表达产物也可能影响了马铃薯基因组的表达，导致融合植株细胞中的基因不能有序表达。植物体细胞杂交通过植物体细胞杂交技术和诱导多倍体产生，尝试写出产生多倍体的思路：A.同源多倍体的产生（1）直接利用一定浓度的秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体（2）植物体细胞杂交B.异源多倍体的产生（1）若是亲缘关系较近的生物可以杂交，再利用一定浓度的秋水仙素或低