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
７ ８・
生 物学 教学 ２ ０ １ ７ 年（ 第４ ２ 卷） 第２ 期
植 物 体 细 胞 杂 交技 术 的几 点 疑 问解 析
苏杜林 （ 甘 肃 省 礼 县 实 验 中 学７ ４ ２ ２ ０ ０ ）
摘 要 本文就植物体细胞杂交技术 中有关杂交的原理 、 如何制备原生质体并诱导原生质体融合 、 如何筛选 杂种细胞 和鉴定 杂种
对于人类攻克癌症具有 重大意义 。
据２ ０ １ ６年 ９月 １ ６日《 科技 日报》 报道 ， 武汉大学人 民 医
院心血管 内科 李红 良团队在世 界上 首次揭 示 ， Ｃ ｈ ａ ｅ ｒ 基 因缺
失 能够显 著抑制主动脉狭窄手术诱导 的心肌细胞 肥厚 ， 减少 纤维化心 肌重 构 ， 从而改善心脏泵血 功能 ； Ｃ ｈ ａ ｅ ｒ 基 因是诱 发 心肌肥厚 的早期关键分子开关 ， 而抑制 Ｃ ｈ ａ ｅ ｒ 基 因的表 达可
安全 。国家基 因库 主体 工程分为两期 ， 本 次揭幕 的是 一期工 程， 总投 资 ７ ． ８亿 元 ， 建 筑面积 ４ ． ７ ５×１ ０ ｍ ２ ， 目前基 因信息 数据总量达 ６ ０ Ｐ Ｂ ， 生 物样 本存储 能力为 １ ０ ０ ０万份 。第 一批 入库 的样本 以疾病 和物种多样性为主 ， 其中癌症数据 库存有 国际癌症组织 的所 有数据 信息 ， 将 开放 提供全 球癌 症数 据 ，
准农业 、 海洋开发 、 微 生物应 用等 方面 的前沿 探索 与产业 转 化， 催 生新技术和新产 品 ， 并 将有 力保 障我 国基 因数据 资源
然能取得 即时疗 效 ， 但长 期使 用 容易 产生 药 物依 赖 等副 作
用， 目前 尚无特效治疗方案 。
武 汉 人 民医 院 找 到 诱 发 心 肌 肥 厚 早 期 关 键 分 子 开 关
高中生物课堂教学实现学生自主学习——《植物体细胞杂交技术》案例分析
和动 物 脂 肪都 属 于 油 脂 ，再 提 出 以下 问题 ： （ ） 植 物 １
油 （ 油 ，麻 油 等 ） 和 动物 脂 肪 （ 油 、牛 油 、羊 油 ） 豆 猪 的颜 色 状 态 ？ （ ） 喝汤 时 油 花飘 在 液 面 上 还 是 沉 在 汤 ２
增 ， 自信 心增 强 ，学 习 效 益 必 将 成 倍 提 高 。教 学 目标 的定 位 应 具 有 有 效性 、指 向 性 、整 合 性 ，表 达 应 简 洁
学 生 自主 学 习的 平 台 。 在 这 个 教 学 环节 中学 生敢 于 大 胆 的质 疑 ，提 出 问题 ，说 出 想 法 ，通 过 自己 或小 组 积 极 探 索 努 力 发 现 。学 生 在 这 种 课 堂 氛 围 中 学 习 既 感 到 积 极 紧 张 ，又感 到 轻松 愉 快 。 我 注重 在 课 堂 上 建 立 民 主 、平 等 的 师 生 关 系 ，重 视 师 生之 间 的情 感 交 流 。教 师 的语 言 、动 作 和 神 态 要 让学 生 感 到可 亲 、可 信 ，要 能 不 断激 发 学 生 的求 知 欲 ，
子 ，增 强 自主 学习 的意识 ，让学 生真 正体 会 到 自己是 学
习 的主体 。挖 掘学 生独 立 自主学 习 的 巨大潜 能 ，让学 生
在探 究 、体验 、合 作 、实践 中积极 、主动 的学 习 ，在解
决 问题 的过程 中掌 握学 习方 法 ，培 养学 生 自主创 新 和 实
生 在 设 计 流 程 时 ，发 现 新 的 问 题 ，教 师 指 导学 生把 新 问题 及 时地 写 到 附 加 黑 板 上 。小 组 讨论 结 束后 ，小 黑
识 ， 自己 感 悟 ，整 理 记 忆 的 方 法 。 例 如 ，对 于 酯 类 、 油脂 的 学 习 可 以 引导 学 生 回忆 以 下 情 形 ，春 天 的 花 香 满 园 ，水 果 店 的芳 香 四溢 ，这 多 为 低 级 酯 类 的 气 味 。 油脂 学 习 ，更 接 近 大 家 的 生 活 ，只 要 告 诉 学 生 植 物 油
《植物体细胞杂交技术》 教学设计
《植物体细胞杂交技术》教学设计一、教学目标1、知识目标（1）简述植物体细胞杂交技术的原理。
（2）说出植物体细胞杂交技术的基本操作流程。
2、能力目标（1）通过对植物体细胞杂交技术流程的学习，培养学生的逻辑思维和分析问题的能力。
（2）通过小组讨论和交流，提高学生的合作能力和语言表达能力。
3、情感目标（1）激发学生对生物技术的兴趣和探索精神。
（2）培养学生的创新意识和科学态度。
二、教学重难点1、教学重点（1）植物体细胞杂交技术的原理。
（2）植物体细胞杂交技术的操作流程。
2、教学难点（1）原生质体的制备和融合。
（2）杂种细胞的筛选和培养。
三、教学方法讲授法、讨论法、直观演示法四、教学过程1、导入新课通过展示一些通过传统杂交育种方法难以获得的优良植物品种，引发学生的思考：如何突破物种间的生殖隔离，获得新的植物品种？从而引出植物体细胞杂交技术。
2、新课讲授（1）植物体细胞杂交技术的概念讲解植物体细胞杂交技术是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。
（2）植物体细胞杂交技术的原理①细胞膜的流动性：解释在原生质体融合过程中，细胞膜能够发生融合是基于细胞膜具有流动性的特点。
②细胞的全能性：强调杂种细胞能够培育成新的植物体是因为细胞具有全能性。
（3）植物体细胞杂交技术的操作流程①去除细胞壁，获得原生质体展示植物细胞的结构示意图，讲解细胞壁的成分和作用，以及去除细胞壁的方法（常用酶解法，如纤维素酶和果胶酶）。
②原生质体的融合利用动画演示原生质体融合的过程，包括物理法（离心、振动、电激等）和化学法（聚乙二醇诱导），让学生理解不同融合方法的原理和特点。
③杂种细胞的筛选和培养讲解如何筛选出融合成功的杂种细胞（可根据细胞的形态、颜色、生理特性等进行筛选），以及杂种细胞培养的条件和方法（如提供适宜的营养物质、激素和环境条件等）。
④杂种植株的鉴定和选育介绍鉴定杂种植株的方法（如形态学观察、染色体分析、分子生物学检测等），以及选育优良杂种植株的过程。
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。
2016植物体细胞杂交技术
能否用杂交 的方法获得 番茄—马铃 薯的杂种植 株？为什么 呢？
为梦想插上翅膀。。。
一、植物体细胞杂交的过程
问题1：植物体细胞杂交遇到的第一个障碍是 什么？如何温和的消除这一障碍？ 第一步：制备原生质体
马铃薯细胞
酶 解 法
马铃薯 原生质体
番茄细胞
番 茄 原生质体
一、植物体细胞杂交的过程
全能性根尖碱性有丝分裂中期19联会紊乱染色体变异全能性根尖碱性有丝分裂中期19联会紊乱染色体变异?菜体细胞杂交白菜2n20甘蓝2x18种杂种2n2x2018?菜有性杂交白菜2n20甘蓝2x18配子n10配子x9种杂种nx109异想天开自然界中有一种含有叶绿体的原生动物眼虫说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活请探讨
第二步：原生质体融合 问题2：人工诱导原生质体 问题3：两个原生质体发生 融合的方法有哪些？ 4：若只考虑两两融合， ：杂种细胞形成的标 问题 5 融合，首先是什么融合？利 志是什么？ 融合成功的细胞有几种类型？ 用了细胞的哪一生理特性？ 应做何种处理？
马铃薯 原生质体
诱 导 融 合
再生出细胞壁
正在融 合的原 生质体• 体细胞杂交 白菜 (2n来自20) × 甘蓝 (2x=18)
杂种 (2n+2x=20+18) • 有性杂交 白菜 (2n=20) × 甘蓝 (2x=18)
配子(n=10)
配子(x=9)
杂种 (n+x=10+9)
异想天开
自然界中有一种含有叶绿体的原生动物──眼虫， 说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活， 请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？ 如果理论上可行，请设计出具体实验方案。
细胞膜的流动性
植物体细胞杂交
马琴
1.植物体细胞杂交的概念
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。
请思考：
• 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.原生质体如何融合？融合的基础是什 么？原生质体和原生质层一样吗？ • 4.用什么方法诱导两个原生质体融合？ • 5.两个来源不同的原生质体融合后，就 是一个完整的杂种细胞吗？ • 6.如何将杂种细胞培育成杂种植株呢？
你能帮助英国公司给它起个名字吗?
番茄 马铃薯 （tomato) （potato) 番茄-马铃薯 （tomtato)
随堂练习:
下图为“番茄——马铃薯”的培育过程示意图，有关叙述正确的是 （ C ） A.获得a、b细胞需要胰蛋白酶和果胶酶 B.诱导a、b细胞融合的化学试剂一般用秋水仙素 C.a、b细胞融合为c细胞的原理是细胞膜具有流动性 D.在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的 细胞
杂种细胞
原理：植物细胞的全能性
植物组织培养
舟四号飞船进入太空后为一对“新人”——黄花烟草 原生质体和革新一号烟草原生质体举办了特殊的“婚 礼”。将两个“新人”放入融合器中，当充满液体的 融合器加上直流电场，两个原本相互游离的细胞一下 子贴到一起，开始了“窃窃私语”。紧接着，在瞬间 高压脉冲的作用下，细胞膜被击出了一个小孔，透过 这微小的空间，两股细胞质展开了“心灵沟通”。渐 渐地，细胞核也扭摆着“亲热”起来，20min后，它们 俩已是你中有我，我中有你，一个新生命就这样诞生 了。地面实验结果显示：用于融合的两个“新人”， 一个开的是粉花（标记为“一号”），一个开的是黄 花（标记为“二号”）融合后的细胞再生植株开的是 黄花，但形状却和一号相同（称“一号形状”，另一 个称“二号形状”）。这种“太空烟草”比普通烟草 个子矮，株秆粗，烟叶多，是我国太空育种试验的一 项重大成果。 “细胞婚礼”中用到的诱导融合技术是 电刺激 。
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原理
植物体细胞杂交技术的原理
植物体细胞杂交技术是通过将两个不同的植物体细胞融合在一起，使其融合后的细胞具有两个植物的特性。
其原理主要包括细胞的融合和融合后的细胞的培养。
首先，要进行细胞融合，需要选择两个不同的植物体细胞作为材料。
这两个细胞通常来自于同一物种的不同个体，或者来自于不同物种的植物。
然后，通过分离和处理细胞，使其融合在一起。
融合的方法包括化学融合、电融合以及基因工程技术等。
在细胞融合完成后，接下来就是培养融合细胞。
培养过程中需要提供适当的培养基和条件，使融合细胞能够进行分裂和生长。
培养基中通常含有营养物质、植物生长调节剂和抗生素等。
通过培养，可以使融合细胞形成植物体细胞的配子体，即胚胎。
最后，通过培养的融合细胞可以发育成为植物体。
这样的植物叫做杂种植株，具有两个不同植物的特性。
杂种植株可以通过无性繁殖的方式进行繁殖，以获得更多具有两个植物特性的后代。
植物体细胞杂交技术的原理正是通过细胞的融合和培养，使两个不同的植物体细胞相互融合，并发育成杂种植株，以实现植物特性的组合和改良。
这项技术广泛应用于植物育种和基因工程领域，有助于培育出更加优良的植物品种。
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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。
物理诱导融合方法有离心、振荡、显微操作和电融合等。
目前，电融合法得到广泛应用。
电融合法是在融合仪的控制下在融合小室内进行的，其突出的优点是各种指标都可精细调节控制，融合效率均比其他方法高。
4如何筛选异型核的杂种细胞
原生质体间的融合是随机的，两个不同亲本的原生质体混合后经诱导融合，实际上得到的是各种原生质体的混合物，包括异核体（AB 型）、同核体（AA和BB）以及未发生融合的双亲原生质体（A和B）。
而植物体细胞杂交的目的是要突破不同种属的植物远缘杂交不亲和的障碍，获得具有双亲遗传特性的新的植物类型。
因此，需要通过筛选获得异核体即杂种细胞。
筛选杂种细胞的常用方法有：
①互补选择法。
这种方法的原理是利用现成的或诱发产生的各种缺陷型或抗性型的突变体细胞作为融合实验的材料。
由于突变体均不能在特定的选择性培养基上生长，而能在该培养基上正常生长的是互补的杂种细胞，因此可将其筛选出来。
②机械选择法。
利用两种原生质体的某些可见标志（如形态、颜色等差异），对融合产物进行鉴别，筛选出杂种细胞进行单独培养。
对于在形态、颜色上难以区分的原生质体融合形成的异核体，可利用不同荧光素分别标记两亲本的原生质体，然后进行诱导融合，在荧光显微镜下选择同时带有两种荧光标记的杂种细胞。
③组织培养筛选法。
根据植物细胞对培养基成分和培养条件的要求与反应不同，可作为选择杂种细胞的依据。
利用这种特性或人为地造成杂种细胞生长和分化能力的差异来进行杂种细胞的选择。
5如何鉴定杂种植株
在杂种植株的鉴定工作中，传统方法常利用形态学特征作为鉴定指标。
例如，叶片的大小、形状、叶脉、叶柄，花朵的颜色与结构等特征作为鉴定指标。
但这种方法很难将杂种细胞的变异与非整倍体或培养条件引起的体细胞克隆的无性系变异区分开来。
细胞学染色体的观察也是鉴定杂种植株的常用方法。
因为自然物种的染色体数是恒定的。
不过，通过染色体数和染色体显带技术来鉴定特异的染色体，往往不能排除培养过程中所造成的染色体丢失等变异。
在体细胞杂种鉴定中应用最普遍的生化方法是同工酶分析法。
其依据是体细胞杂种的同工酶谱可表现为双亲酶带的总和，或同时出现双亲特有的谱带，或者也有可能出现新的杂种带和丢失部分亲本带。
目前，应用DNA重组技术从分子水平上来鉴定杂种的方法受到很多科学家的青睐。
由于每个物种都有其特定的RELP图谱，即限制性内切酶片段长度多态性指纹图谱。
用物种特异的重复DNA作探针，与DNA限制片段杂交以后，就可以根据特异的图谱鉴定出杂种植株。
6如何确定杂种植株的染色体数目和基因型
植物体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，如果不发生细胞核或染色体的丟失，则不管染色体数、基因型、基因组数还是染色体组数都是两者之和，属于染色体变异。
例如，某植物细胞含2N条染色体，2个染色体组，基因型为AaBb;另一植物细胞含有2M条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd。
则杂种植株细胞含染色体2N+2M条，含
染色体组4个，属于4倍体，其基因型为AaBbccDd。
7杂种植株可育吗
单从理论上分析，杂种植株是否可育，取决于其能不能正常进行减数分裂，产生正常的生殖细胞，如若可以则是可育的，否则就是不育。
例如，两种亲本细胞都是二倍体，杂种细胞就含有双亲细胞的各两个染色体组，能够进行正常的减数分裂，产生正常配子且是可育的：如果是两种植物的花粉细胞杂交的杂种植株，由于染色体不能正常联会形成正常配子，就是不育的，但若用秋水仙素处理，使染色体数目加倍，就能正常进行减数分裂，产生正常配子且就成为可育的了。
而现实的情况是，杂种植株的形成过程中往往会发生细胞核或染色体的丢失等现象，大多不能形成正常配子且是不育的。
——苏杜林.植物体细胞杂交技术的几点疑问解析.生物学教学.2017年第2期。