高中生物选修3专题植物体细胞杂交技术

6.原理： 细胞膜的流动性，植物体细胞的全能性
7、杂交完成的标志：杂交细胞形成新的细胞壁。
8、意义和未解决的问题
意义：克服不同生物远缘杂交的障碍，出现自然界 没有的新品种。
未解决的问题：未能让杂种植物按照人们 的需要表 现出亲代的优良性状。
合作探究
1.去除植物细胞壁为什么要用纤维素酶和果胶酶？ 答案 因为植物细胞壁的化学成分主要是纤维素和果胶；酶具 有专一性，纤维素酶和果胶酶能够催化分解细胞壁，而对细胞 膜没有破坏作用。 2.将两个不同种的植物细胞A和B去除细胞壁后，经一定的方法 促融，只考虑两两融合，可以形成几种融合细胞？哪种融合细 胞才是符合要求的？ 答案 三种。AB才是符合要求的。
答案
(3)融合成的杂种细胞内染色体组数为？几倍体？是否可育？（ 甲植物：2M条;乙植物：2N条。均为二倍体。） 答案 植物体细胞杂交后，染色体组数是两个物种的总和（ 2+2），四倍体（形成异源多倍体，有几个染色体组就称几倍 体）。因为细胞内每条染色体仍然有其同源染色体，因此从理 论上讲均是可育的，但育性会降低。
4.与传统有性杂交相比，植物体细胞杂交技术的优点是什么？ 答案 克服植物远缘杂交不亲合的障碍，打破了物种之间的生 殖隔离。
答案
思考与探究
为什么番茄—马铃薯没有像人们预想的那样 地上长番茄、地下结马铃薯？
主要原因是： 生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相
互调控、相互影响的. 马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两
D.①②③④⑤
3.植物体细胞杂交过程中，细胞融合成功的标志是（ D ）
A.细胞膜发生融合
B.细胞质发生融合
C.细胞核发生融合
D.形成新的细胞壁
4.与有性杂交相比，植物体细胞杂交的优点是（ B ）
A.实现两个亲本优良性状的完全组合 B.打破生殖隔离，实现远源杂交
C.实现遗传性状的定向改变
D.降低科研成本，提高经济效益
答案
3.回答下列关于植物体细胞杂交产生的“番茄—马铃薯”的相 关问题： (1)用传统的杂交方法可否产生“番茄—马铃薯”？
答案 不能，因为不同物种之间存在生殖隔离。
(2)“番茄—马铃薯”为什么能表现出两种植物的遗传性状？
答案 体细胞杂交培育而成的“番茄—马铃薯”具有两个亲本 的遗传物质，因此能表现出两种植物的遗传性状。
个物种的遗传物质，这些遗传物质的表达不能再 像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达 而会相互干扰。
因此杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯 。
练习题：
1.在植物体细胞杂交过程中，常用纤维素酶和果胶酶去除 细胞壁，获得具有活力的原生质体。这是因为（ B ）
A.纤维素酶和果胶酶容易制取 B.细胞壁的备原生质体的方法：酶解法（ 纤维素酶和果胶酶 ）
b.原生质体的主要来源：各种植物的叶片，根尖，愈伤组织
c.制备过程：
植物细胞 酶解法
去壁
低速离心或采用相对密度漂浮法 分离纯化并鉴定
原生质体
4、融合方法
a.物理法：离心，振动，电刺激 b.化学法：聚乙二醇
5、融合结果
a.同种融合：原生质体AA,BB b.异种融合：原生质体AB c.未融合：原生质体A,B
写出基因型)。
(4)过程b是细胞壁的再生过程，与此过程密切相关的单层具膜细 胞器是_高__尔__基__体__。 (5)在d过程培养中，培养基的成分通常包括水、_无__机__营__养___、有 机营养和_植__物__激__素__等，同时，在培养过程中，除必要的温度、
光照和氧气等外界条件外，另一个成功的关键是操作过程中必 须保证_无__菌___。
这幅番茄—马铃薯图利 用传统有性杂交方法能 实现吗？为什么？
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，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）制备原生质体的方法？主要来源？ （2）为什么要去壁？怎么去壁？去壁的常用
答案
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6.如图植物体细胞杂交过程示意图。 （1）步骤①是 除去细胞壁 ，最 常用的方法是 纤维素酶和果胶酶 处理。 （2）步骤②常用化学试剂是 聚乙二醇， 其作用是 诱导原生质体融合。
（3）在杂种细胞培育成杂种植株过程中
，运用的技术手段是植物组织培养，步骤 ④是 脱分化 ，步骤⑤是 再分化 。
（4）若亲本A和亲本B都是二倍体，则杂 种植株为 四 倍体。
1、过程 植物细胞的融合
植物组织培养
植物细胞A
去壁
原生质体A
原生质体B
去壁
植物细胞B
方法？
融合
完成
的
标志
融合的 杂种
愈
杂
原生质
人 工
体AB
诱
导
再 生 出 细
细胞
AB
脱 分
化
伤 组 织
再 分 化
种 植 株
胞
促进融合 壁
的方法？
2、概念
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的植 物体的技术。又称原生质体融合。
白菜 甘蓝
白菜－甘蓝
5.“白菜—甘蓝”是科学家用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新 品种，它具有生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。如图是“ 白菜—甘蓝”培育过程示意图，请完成下列问题：
(1) 在 上 述 过 程 中 ， 获 取 A 和 B 过 程 常 用 的 物 质 为 _纤__维__素__酶__和__果__胶__酶__。
维素和果胶
C.纤维素酶和果胶酶的成本低 D.纤维素酶和果胶酶的催化 能力强
2.将若干番茄和马铃薯的原生质体混合，用聚乙二醇处理后，转移到培养 基上培养，使原生质体再生出细胞壁。这时在培养基上的细胞类型有 （D）
①番茄细胞 ②马铃薯细胞 ③番茄－马铃薯细胞 ④番茄－番茄细胞 ⑤马铃 薯－马铃薯细胞
A.①②③ B.③④⑤ C.①②④⑤
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.若A细胞的基因型为Rr，B细胞的基因型为Yy，则最终形成的杂种 植株的基因型为RrYy。
D.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
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。
答案
(6)由杂种细胞D培育成“白菜—甘蓝”植株，采用的技术手段是 _植__物__组__织__培__养__。该过程说明植物细胞具有__全__能__性__。 (7) 通 常 情 况 下 ， 白 菜 和 甘 蓝 有 性 杂 交 是 不 能 成 功 的 ， 原 因 是 __存__在__生__殖__隔__离__。
答案
(2) 在 a 过 程 中 诱 导 原 生 质 体 融 合 最 常 用 的 诱 导 剂 是 __聚__乙__二__醇__(P_E__G_)，融合依据的原理是_细__胞__膜__的__流__动__性__。
(3)若用于杂交的白菜和甘蓝的基因型分别为AaBB、ccDd，经a
过程可获得哪几种类型的融合细胞？ _A_A__a_a_B_B_B__B_、__c_c_c_c_D_D_d_d_、__A__a_B_B_c_c_D__d_ (只考虑两个细胞融合，
（5）.某同学指出，用上图所示方法不能获得纯种，若用这两种植物的花 粉细胞代替图中的体细胞，在采用上图所示的过程即可获得纯种。该同 学的方案中有缺陷，请对该方案加以完善：
应该对得到的杂种幼苗用秋水仙素处理后再筛选。
（6）.（多选.2010.湖北）如上图所示，下列叙述正确的是（ABC ）
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障碍
(8)已知白菜体细胞中含2M条染色体，甘蓝体细胞中含2N条染色 体，则杂种植株体细胞染色体数为_2_M__＋__2_N_。若对白菜和甘蓝 采用杂交育种方法能成功的话，得到的后代应含_M__＋__N_条染色 体。 (9)植物体细胞杂交方法的优点是_克__服__远__缘__杂__交__不__亲__合__障__碍__。
植物体细胞杂交技术
植物体细胞
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结合教材P50图2－5，描述植物体细 胞杂交技术的原理和过程。
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植物体细胞杂交技术的原理和过程。
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，则常常遭遇两 性不亲和性障碍。
方法是什么？
（3）诱导融合的方法有哪些？ （4）若只考虑两两融合，融合后的原生质体
有哪些类型？所需的类型是什么？用什么方 法能得到所需类型？
（5）植物体细胞杂交完成的标志是什么？ （6）得到杂种细胞后再如何操作才能得到杂
种植株？
去 掉 细 胞 壁
原 生 质 体 融 合
植物体细胞杂交技术