植物体细胞杂交
课时52 植物体细胞杂交
学生活动教师/学生笔记第52课时植物体细胞杂交【学习目标】1.知识目标：简述植物体细胞杂交技术。
列举植物细胞工程的实际应用。
2.能力目标：搜集有关细胞工程研究进展和应用方面的资料，进行整理、分析和交流。
3.情感目标：关注细胞工程研究的发展和应用前景。
【教学重点】植物体细胞杂交的过程【教学难点】植物体细胞杂交过程【引导自学】一、自学提纲：认真阅读教材P49—P51,思考以下问题：1.阅读教材P49页及P50页内容，思考去除细胞壁制备原生质体的方法是什么？用到哪些酶？诱导原生质体融合的方法有哪些？2.阅读教材P50页“白菜---甘蓝”的培育过程，总结植物体细胞杂交技术的基本步骤。
3.阅读教材P56页和P57页简述植物细胞工程的应用？【自学检测】1．植物体细胞杂交的过程是 ( )A．用酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体B. 以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合C. 用植物组织培养技术培养融合的原生质体得到杂种植株D. 通过以上三者来完成2．下图为植物细胞融合及组织培养过程示意图。
下列说法不正确的是 ( )A. 植物体细胞杂交的最大优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍B. 杂种细胞经过④和⑤过程可以培育成杂种植株说明杂种细胞具有全能性C. 尽管愈伤组织可以进行光合作用，但其培养基中仍需要糖类、氨基酸等有机营养D. 若A的基因型为Rr，B的基因型为Yy，则最终形成的杂种植株的基因型为RrYy3．草莓主要利用它的茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会因病毒的积累而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。
在最短时间内获得大量无病毒幼苗的最佳方法是 ( )A．花药离体培养 B．选取成熟组织进行培养C. 利用根尖进行组织培养D. 人工诱导基因【精讲释疑】（一）植物体细胞杂交:1.上图中，各个数字表示：①__________________，②______________，③_________________，④________________________，⑤______________。
植物体细胞杂交利用的原理
植物体细胞杂交利用的原理植物体细胞杂交，听上去有点复杂，但其实挺有趣的。
这就像是在为植物“相亲”，把两种不同的植物细胞放在一起，看能不能结合出个更牛的品种。
想象一下，如果把西瓜和哈密瓜的基因结合在一起，结果会不会出现一个超甜的“西哈瓜”？有点儿意思吧？这其中的原理其实是利用植物细胞的能力，把两种不同的细胞结合在一起，形成一个新的细胞。
这就像是把两种美味的食材混在一起，可能会产生意想不到的美味。
怎么做到这一点呢？科学家们会用一些特定的技术，像是使用药剂或者激素，来促进细胞融合。
就像是给植物“喝酒”，让它们放松心情，更容易在一起。
哈哈，听起来是不是有点搞笑？不过，确实就是这么回事。
细胞之间的相互作用很重要，它们要能够“聊得来”，才能成功结合在一起。
如果没有这种“化学反应”，再好的细胞也没办法成功结合。
细胞结合后，形成的细胞就有了新的基因组。
这时候就像是给植物换了一身新衣服，变得焕然一新。
这种新生的细胞可能会表现出之前两种植物都没有的特性。
比如说，它可能长得更快，或者能抵抗某种病虫害，甚至能开出特别的花。
这就像是超能力一样，真是让人兴奋！想要实现这一点可不是那么容易，科研人员需要花费大量的时间和精力去探索和实验。
听说，植物体细胞杂交还有一个有趣的地方，就是它可以打破传统的繁殖方式。
以前我们觉得植物只能通过种子繁殖，但现在通过细胞杂交，可以创造出全新的植物。
这种方法为农业带来了新的希望，尤其是在面对气候变化和食品安全问题时。
科学家们可以根据市场的需求，定制出合适的作物，让大家吃得更健康，生活得更好。
想想看，未来的农田里可能会有各种神奇的植物在生长，真让人期待。
不过，科学发展到今天，也有不少争议。
有人担心这种杂交会对生态环境产生负面影响，或者对人类健康造成威胁。
这种声音不无道理，毕竟新事物总会带来一些未知的风险。
可是，科学的进步往往需要勇于尝试和探索。
只要做好科学的研究和监管，植物体细胞杂交带来的好处应该是大于风险的。
【生物技术】第六讲(2)植物体细胞杂交技术
3.2 突变互补选择
3.2.1 隐性突变互补选择 3.2.2 显性抗性互补选择 3.2.3 隐性突变与野生型互补选择 3.2.4 显-隐性双突变体选择
植物体细胞杂交技术
周口师范学院生命科学系
植物体细胞杂交的意义
有性杂交是植物遗传改良的一种传统手段. 作用空间:主要限于种内的品种之间. 种及种以上分类单位之间的杂交,例如 种间或属间杂交,则常常遭遇有性不亲和性 障碍.
在无性繁殖植物和性不育植物中,如在 马铃薯,甘薯,木薯,甘蔗和香蕉中,更是 难以通过有性杂交进行遗传改良. 因此,建立在原生质体全能性基础上的 体细胞杂交和胞质杂交技术,对于植物的遗 传改良具有重要的意义.
5 体细胞杂种和胞质杂种的鉴定
5.2 细胞学和分子细胞学鉴定 通过确定杂种染色体数和染色体形态
5 体细胞杂种和胞质杂种的鉴定
5.3 生化鉴定 同工酶谱分析法: 将体细胞杂种的同工酶谱与其双亲的酶谱 比较: 杂种植株的酶谱可能是双亲酶谱带的总和 可能只出现双亲的部分酶带 或缺少双亲的某些酶谱而出现新的谱带.
在双亲亲缘关系比较远的杂种细胞中,两 个来源不同的染色体组常常不能完全结合在 一起. 在动物体细胞杂种细胞系中,已知双亲之 一的染色体会逐渐消除,在植物中也看到这 种现象.
3 杂种细胞的选择系统
3.1 根据物理特性选择 3.2 突变互补选择 3.3 根据生长和再生能力的差别选择
3.1 根据物理特性选择
3.3 根据生长和再生能力的差别选择
高中生物：第二章 第二节 通过体细胞杂交可获得新的植物体
第二节通过体细胞杂交可获得新的植物体[学习目标]概述植物体细胞杂交的过程。
1．原生质体获得的方法在0.5～0.6 mol/L的甘露醇(或一定浓度的蔗糖)溶液环境(较高渗透压)下，用纤维素酶和果胶酶混合液处理根尖、叶片、愈伤组织或悬浮培养细胞，消化除去细胞壁，获得球形的原生质体。
在用酶解法降解细胞壁之前，先用较高渗透压溶液处理细胞，目的是使细胞处于微弱的质壁分离状态，防止原生质体被破坏。
2．植物体细胞杂交(1)概念：将两个来自不同种植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并将杂种细胞培育成新的植物体的技术。
(2)过程①原生质体融合的方法：电刺激、离心、振荡、聚乙二醇等诱导。
②原理：原生质体融合利用了细胞膜的流动性，杂种细胞发育成杂种植株利用了细胞的全能性。
③意义：能克服远缘杂交的不亲和性，获得新品种。
判断正误(1)在用酶解法降解细胞壁之前，需要先用较高渗透压溶液处理细胞()(2)原生质体的融合依赖于细胞膜的流动性()(3)原生质体包括细胞膜、液泡膜及这两层膜之间的细胞质()答案(1)√(2)√(3)×植物体细胞杂交的过程如图是“白菜—甘蓝”杂种植株的培育过程示意图，请回答下列问题：(1)步骤①需要用到的试剂是什么？提示纤维素酶和果胶酶。
(2)步骤②所用的方法有哪些？提示电刺激、离心、振荡、聚乙二醇等诱导。
(3)白菜原生质体(用A表示)与甘蓝原生质体(用B表示)融合后，有哪几种类型(只考虑两两融合)？符合需要的是哪种类型？原生质体融合后，还要进行怎样的处理才能得到真正的杂种植株？提示有3种类型：AA、BB、AB。
符合需要的是AB。
融合后的原生质体再生出细胞壁形成杂种细胞，对杂种细胞进行鉴定和筛选后，经脱分化和再分化形成杂种植株，再对杂种植株进行鉴定和选育，才可能获得真正的杂种植株。
植物体细胞杂交的过程步骤图解技术原生质体的获取酶解法：纤维素酶和果胶酶去除细胞壁原生质体的融合原理：细胞膜的流动性杂种植株植物组织培养的形成(1)原生质体融合成功的标志是再生出细胞壁。
【课外阅读】植物体细胞杂交与动物细胞融合
植物体细胞杂交与动物细胞融合
植物体细胞杂交与动物细胞的融合，都是在一定的条件下，将两个或多个细胞融合为一个细胞。
该过程称细胞融合又称细胞杂交。
两个细胞的融合过程可表示如下：
1.植物体细胞杂交是用两种不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培养成新植物体的方法。
它是在原生质体培养技术的基础上，借用动物细胞融合方法发展起来的一门新型生物技术。
植物体细胞的杂交过程包括原生质体的制备，原生质体融合的诱导，杂种细胞的筛选和培养以及杂种植株的再生与鉴定等环节。
2．植物体细胞杂交必须先脱去细胞壁而成为原生质体，有利于利用实验手段进行细胞杂交以及细胞器移植和大分子物质的引入。
原生质体在培养中不能进行细胞分裂，只有再生出新的细胞壁后可持续分裂，形成愈伤组织进一步分化成具有根、茎、叶等器官的植物体。
原生质体融合包括膜融合和核融合两个过程，诱导融合只能诱导细胞膜的融合，膜融合是细胞融合的关键，两个核的融合则是在杂种细胞第
一次有丝分裂时进行的，而植物体细胞融合完成的标志是产生出新的细胞壁。
3.动物细胞融合与植物体细胞杂交的基本原理和方法类似但有所不同，诱导手段也不尽相同。
动物细胞的融合过程包括细胞膜融合、细胞质融合和细胞核融合，在这里细胞膜的融合仍是先导。
因无细胞壁，经过不同方法诱导总是先诱导膜的融合。
像诱导剂聚乙二醇能够有效的促进植物原生质体及动物细胞的融合，它的作用是强烈的吸水使蛋白质凝聚和沉淀。
而灭活的病毒也常用于诱导动物细胞融合，其作用是使细胞发生集聚，在两个细胞间的病毒会同时感染两个细胞，使两个细胞间有了一个通道，细胞膜的融合也就开始了。
就两者的有关区别列表比较：。
植物体细胞杂交技术方法
植物体细胞杂交 技术方法
植物体细胞杂交是依据植物细胞全能性将细胞融 合技术和植物组织培养技术相结合而发展起来的一项 植物育种技术。植物体细胞杂交首先要将2种异源植物 体细胞除去细胞壁，制备出完整的有活力的原生质体 然后通过刺激使2种异源原生质体融合成具有生物活性 的杂种细胞，进而组织培养成杂种植株并进行优良性 状植株的选择与繁育。植物体细胞杂交包括一系列相 互依赖的步骤，即原生质体的制备、原生质体的融合 、杂种细胞的选择、杂种细胞的培养、由杂种愈伤组 织再生植株以及杂种或胞质杂种植株的鉴定等。
人们越来越关注健康，通过植物体细胞杂交获得的 抗病、抗虫与优良种质为减少农药使用，建立绿色优质 食品提供了广阔的发展前景。并且植物体细胞杂交育种 可以达到转基因育种的一些优良效果，而不会让人们有 对转基因食品一样的担心。植物体细胞杂交的潜力还需 要科研工作者继续开发与探索。
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我国称猴桃育种工作者在实生选育工作中也做出了 辉煌的成绩.到目前为止，从自然野生群体及实生群体中 选育出了1 000多份优良品系，近100份通过品种审定， 部分品种已被广泛应用于生产，如“秦美”、“米粮1 号”、“徐香”、“金冠”、“魁蜜”、“金魁”等.近 年来，通过实生选种选育了一批具有优良性状的称猴桃 新品种，如“红阳”、“金桃”、“豫称猴桃2号’等 。
电融合法
电融合法是在20世纪80年代初由Zimerman等创造并发展起 来一种物理融合方法。由于电融合较之化学融合有操作简便、快 速、同步性好、可以大量试验、无毒害作用等特点，己经被大量 使用。20世纪90年代国内外还同时开展了空间电融合技术的研 究，试图利用空间微重力条件改进细胞融合技术。但是，利用电 融合需要时间确定材料的最适融合条件，更主要的是电融合需要 昂贵的设备。2005年Olivaresruster等将电融合法与PEU融合法 结合起来作为一种新的方法一电气化学法，并使用此法成功得到 柑橘的体细胞杂种，且得到再生植株。同时表明电气化学融合是 一个可靠、可重复的方法，还能促进融合细胞的分裂，提高胚胎 发生率。
植物体细胞杂交的关键
植物体细胞杂交的关键植物体细胞杂交是一种重要的遗传改良方法，它可以通过将两个不同的植物体细胞融合，产生新的杂交细胞，从而获得具有优良性状的新品种。
然而，要想成功地进行植物体细胞杂交，需要掌握一些关键技术和方法。
一、细胞培养技术细胞培养技术是植物体细胞杂交的基础，它可以使植物细胞在无菌条件下生长和繁殖。
在细胞培养的过程中，需要注意细胞的营养和生长环境，以及细胞的分裂和增殖情况。
只有在细胞培养技术的基础上，才能进行植物体细胞杂交。
二、细胞融合技术细胞融合技术是植物体细胞杂交的核心，它可以将两个不同的植物体细胞融合成一个新的杂交细胞。
目前，常用的细胞融合技术有化学融合、电融合和光融合等。
在细胞融合的过程中，需要注意融合条件的选择和控制，以及融合后细胞的生长和分裂情况。
三、杂交后代筛选技术杂交后代筛选技术是植物体细胞杂交的关键，它可以从大量的杂交后代中筛选出具有优良性状的新品种。
在杂交后代筛选的过程中，需要注意性状的选择和评价标准，以及筛选方法的选择和效率。
四、基因编辑技术基因编辑技术是植物体细胞杂交的新技术，它可以通过编辑植物细胞的基因序列，实现对植物性状的精准调控。
目前，常用的基因编辑技术有CRISPR/Cas9技术、TALEN技术和ZFN技术等。
在基因编辑的过程中，需要注意基因编辑的精度和安全性，以及对新品种的评价和监管。
总之，植物体细胞杂交是一项复杂而又重要的遗传改良方法，它可以为植物育种提供新的思路和方法。
要想成功地进行植物体细胞杂交，需要掌握细胞培养技术、细胞融合技术、杂交后代筛选技术和基因编辑技术等关键技术和方法。
只有不断地探索和创新，才能为植物育种事业做出更大的贡献。
植物体细胞杂交技术的几点疑问解析
植物体细胞杂交技术的几点疑问解析展开全文植物体细胞杂交是指将不同种的植物体细胞，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。
其过程主要包括原生质体的制备、细胞融合的诱导、杂种细胞的筛选和培养以及杂种植株的再生和鉴定等环节。
1植物体细胞杂交的原理植物体细胞杂交首先要使原生质体融合形成杂种细胞;其次要把杂种细胞经过植物组织培养技术培育成杂种植株。
细胞融合的原理是细胞膜具有一定的流动性，植物组织培养的原理是植物细胞的全能性。
因此，植物体细胞杂交的原理是：利用细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性进行育种。
2如何制备原生质体植物细胞外面坚硬的细胞壁是细胞融合的障碍，因此在体细胞杂交前必须除去细胞壁，获得具有活力的原生质体。
除去细胞壁早期的方法是机械法，即通过将材料置于高渗糖溶液中，使其发生质壁分离，当原生质体收缩成球状时，切开细胞壁释放出原生质体。
但由于这种方法费时、繁琐且不易获得完整的原生质体，目前已基本上被酶解法取代。
酶解法是用不同种类和浓度的酶处理植物细胞，将细胞壁解离，以获得原生质体的方法。
由于植物细胞壁的主要成分为纤维素、半纤维素、果胶等，所以酶解法去壁常用的酶主要有纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶等。
正常状态下，细胞壁对原生质体具有保护和支持作用。
但在制备原生质体时将细胞壁去除后，裸露的原生质体很可能由于其内外渗透压的不同而发生吸水胀破或失水皱缩。
因此，在酶液中必须加渗透稳定剂以保护原生质体的活力和质膜的稳定性。
此外，酶液的浓度为使细胞发生轻度的质壁分离为宜1。
3如何诱导原生质体融合诱导原生质体融合的方法有化学诱导和物理诱导两种。
化学法又可分为离子诱导融合法、高钙-高pH法、PEG（聚乙二醇）法等。
离子诱导融合法常用的盐类离子有硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙、氯化钙等。
由于PEG法对原生质体毒性小、易操作、成本低、不需特殊设备，融合子产生的异核率较高，且融合过程不受物种限制。
因此，该方法在植物体细胞杂交中被广泛使用。
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甘蓝
白菜
甘蓝
为什么没有得到人们 想要的产品呢？
概念生成
植物体细胞杂交： 将不同种的植物体细胞，在一定条件 下融合成杂种细胞；并通过植物组织培 养技术将杂种细胞培育成新的植物体的 技术。
能力提升、合作展示
课本38P“思考与 探究”第2小题
植物细胞工程的实际应用
• 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 组织技术，叫做植物的微型繁殖技术，又 叫快速繁殖技术。 • 2、作物的脱毒 • 3、神奇人工种子 • 二、作物新品种的培育 • 1、单倍体育种 • 2、突变体的利用 • 三、细胞产物的工厂化生产
(4)
【典例】根据下面植物体细胞杂交流程图回答问题：
（1）在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，运用 的技术手段是 植物组织培养 ，依据的原理是 植物细胞的全能性 ，与过程③密切相关的具有 高尔基体 单层膜结构的细胞器为 ，过程④是 脱分化 ，⑤过程涉及的分裂方式为 有丝分裂 。
【典例】根据下面植物体细胞杂交流程图回答问题：
作物新品种的培育
1、单倍体育种：明显缩短育种年限 2、突变体的利用 在组培过程中，由于细胞处于不断 的分生状态，因此容易受到培养条 件和外界压力的影响而发生突变。
细胞产物的工厂化生产
工厂化生产人参皂甙的基本过程：
第一步，选择人参根作为外植体进行培养，产 生愈伤组织，经过培养选择找到增殖速度快而 且细胞内人参皂甙含量高的细胞株。
（2）若运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交) 不能 能否得到杂种植株 ，为什么？ 不同的物种之间存在着生殖隔离现象。 。
植物体细胞杂交技术 的意义和局限性
意义： 克服不同生物远缘杂交不亲和的 障碍，出现自然界没有的新品种。 局限性： 未能让杂种植物按照人们的需要表 现出亲代的优良性状。
白菜 细胞融合
第二步，将第一步选择到的细胞株在发酵罐中 的适合培养液中进行液体培养，增加细胞数量。 第三步，将发酵罐中培养的细胞进行破碎，从 中提取人参皂甙。
2.1.1植物体细胞
杂交技术
植什么？
不能，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。
请思考：
• 1．你认为两个来自不同植物的体细胞 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．如何将杂种细胞培育成杂种植株？
植物细胞A
植物细胞B 去壁（方法？） 人工诱导(方法？) 原生质体B
植 物 体 细 胞 杂 交 技 术
去壁 原生质体A
正在融合的原生质体 再生壁 杂种细胞 脱分化 愈伤组织 再分化 杂种植株
植 物 组 织 培 养 技 术
细 胞 融 合 技 术
植物体细胞杂交
过程示意图
(1)
(2)
(1) (5)
(3)
微型繁殖(快速繁殖）
由菊花的叶片经组织培 养技术繁殖出的小植株
作物脱毒
由生长点途径诱导出的脱毒菊花小植株
利用组培技术培养脱毒草莓
人工种子
• 用人工种皮包被经组培 得到的胚状体、不定芽 等，可以制造人工种子 • 人工种皮的材料：海藻 酸钠、明胶、琼脂糖、 淀粉等。 • 解决有些植物结子困难、 发芽率低、繁殖困难等 问题。 现在已有胡萝卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、 玉米、水稻、橡胶等几十种植物的人工种子试种成 功，但由于成本较高，中国尚未应用于生产。