高考生物总复习植物细胞工程苏教选修.pptx

会计学1高考生物总复习植物细胞工程苏教选修高考生物总复习植物细胞工程苏教选修第1页/共62页课标领航课标领航通过本节的学习，我能够通过本节的学习，我能够1理解并阐述细胞的全能性。理解并阐述细胞的全能性。2举举例例说说出出植植物物组组织织培培养养的的过过程程、原原理理及及应用。应用。3简述植物细胞培养的过程及应用。简述植物细胞培养的过程及应用。4举例说出植物体细胞杂交过程及应用。举例说出植物体细胞杂交过程及应用。第1页/共62页第2页/共62页情景导引情景导引“春风欲擅秋风巧，催吐幽春风欲擅秋风巧，催吐幽兰继落梅。兰继落梅。”素有素有“天下第天下第一香一香”之称的兰花之称的兰花(如右图如右图)，以其优美高雅成为文人墨客以其优美高雅成为文人墨客吟诗作赋的对象。但是，兰吟诗作赋的对象。但是，兰花在自然条件下播种繁殖的花在自然条件下播种繁殖的难度很大，现在科学家发现难度很大，现在科学家发现了兰花快速繁殖的技术了兰花快速繁殖的技术植物组织培养。你想了解这一技术吗？植物组织培养。你想了解这一技术吗？第2页/共62页第3页/共62页 核心要点突破核心要点突破知能过关演练知能过关演练第第二二节节基础自主梳理基础自主梳理第3页/共62页第4页/共62页基础自主梳理基础自主梳理一、细胞全能性一、细胞全能性1生生物物体体的的所所有有细细胞胞几几乎乎都都含含有有该该物物种种的的全全套套遗遗传传物物质质，具具有有发发育育成成为为完完整整个个体体所所必必需需的的_，因因此此，这这些些细细胞胞都都具具有有发发育育成成为为一一个个新新的的生生物物个个体体的的_。细细胞胞的的这这种种特特性性称为细胞全能性。称为细胞全能性。2植物体细胞在适宜的条件下可培育成完整植物体细胞在适宜的条件下可培育成完整的正常植株，这就是细胞的正常植株，这就是细胞_的有力证据。的有力证据。全部基因全部基因潜能潜能全能性全能性第4页/共62页第5页/共62页二、植物组织培养技术二、植物组织培养技术1植植物物组组织织培培养养是是指指依依据据_原原理理，在在无无菌菌条条件件下下，分分离离植植物物的的器器官官、组组织织、细细胞胞或或_(称称为为外外植植体体)，并并在在培培养养基基上上培培养养，在在适宜条件下使其长成部分或完整植株的技术。适宜条件下使其长成部分或完整植株的技术。2植植物物组组织织培培养养最最常常用用的的培培养养材材料料是是植植株株的的茎茎尖尖、根尖、叶片和花药等。根尖、叶片和花药等。3由已经分化的植物细胞形成愈伤组织的过程，由已经分化的植物细胞形成愈伤组织的过程，称为植物细胞的称为植物细胞的_。愈伤组织重。愈伤组织重新诱导分化形成根、芽等器官的过程，称为再分化。新诱导分化形成根、芽等器官的过程，称为再分化。细胞全能性细胞全能性原生质体原生质体脱分化脱分化(或去分化或去分化)第5页/共62页第6页/共62页4_在在一一定定的的培培养养条条件件下下也也可可诱诱导导形形成成胚胚状状体体(也也称称为为体体细细胞胞胚胚)。如如果果模模拟拟植植物物种种子子的的基基本本结结构构，在在胚胚状状体体外外包包裹裹人人工工胚胚乳乳和和人人工工种种皮，就可制成皮，就可制成“人工种子人工种子”。5人工种子有许多优点，如不受人工种子有许多优点，如不受_因素的制因素的制约、繁殖速度快，可在短时间内提供大量种苗、约、繁殖速度快，可在短时间内提供大量种苗、有利于保存种系的优良性状等。有利于保存种系的优良性状等。愈伤组织愈伤组织环境环境第6页/共62页第7页/共62页思考感悟思考感悟1在在进进行行植植物物组组织织培培养养的的培培养养基基中中总总是是要要添添加加一一定定量量的的生生长长素素和和细细胞胞分分裂裂素素，其其主主要要目目的的是什么？是什么？【提示】【提示】诱导细胞分裂和芽、根的分化。诱导细胞分裂和芽、根的分化。第7页/共62页第8页/共62页三、植物细胞培养三、植物细胞培养1植植物物细细胞胞培培养养是是指指在在实实验验室室工工厂厂化化生生产产条条件件下下，将将组组织织培培养养过过程程中中形形成成的的_或或其其他他易易分分散散的的组组织织置置于于_培培养养基基中中，进进行行悬悬浮浮培培养养，得得到到分分散散游游离离的的悬悬浮浮细细胞胞，通通过过继继代代培培养养使使细细胞胞增增殖，从而获得大量的殖，从而获得大量的_的一种技术。的一种技术。2植物细胞培养是在植物细胞培养是在_的基础上发的基础上发展起来的，但与组织培养不同的是，细胞培养的展起来的，但与组织培养不同的是，细胞培养的目的不是使细胞形成组织乃至更多的植物体，而目的不是使细胞形成组织乃至更多的植物体，而是通过大规模的细胞培养以获得人类所需的是通过大规模的细胞培养以获得人类所需的_。愈伤组织愈伤组织液体液体细胞群体细胞群体植物组织培养植物组织培养细胞次生代谢产物细胞次生代谢产物第8页/共62页第9页/共62页思考感悟思考感悟2具具有有小小灵灵芝芝草草之之称称的的金金钗钗石石斛斛是是一一种种名名贵贵的的中中草草药药，它它具具有有生生津津益益胃胃、润润肺肺止止咳咳之之功功效效。金金钗钗石石斛斛的的有有效效化化学学成成分分为为大大黄黄酚酚和和谷谷甾甾醇醇。我我们们能否在工厂内大量生产这两种物质呢？能否在工厂内大量生产这两种物质呢？【提示】【提示】取金钗石斛的茎尖或根尖组织，并培取金钗石斛的茎尖或根尖组织，并培养为愈伤组织养为愈伤组织放入液体培养基中，进行悬浮培放入液体培养基中，进行悬浮培养养得到游离的悬浮细胞得到游离的悬浮细胞筛选筛选采用液体培养采用液体培养基在生物发生器内，利用发酵技术进行培养基在生物发生器内，利用发酵技术进行培养获获得大量的金钗石斛细胞得大量的金钗石斛细胞从混合液中分离纯化大从混合液中分离纯化大黄酚和黄酚和谷甾醇。谷甾醇。第9页/共62页第10页/共62页四、植物细胞工程与育种四、植物细胞工程与育种1原原生生质质体体是是指指去去除除_后后获获得得的的裸裸露露的的植植物物细细胞胞。用用于于细细胞胞工工程程的的原原生生质质体体主主要要来来源源于于各各种种植植物物的的叶叶片片、_等等部部位位，此此外外也也可可从从组组织织培养产生的培养产生的_中获得原生质体。中获得原生质体。2与未去除细胞壁的植物细胞一样，原生质体仍与未去除细胞壁的植物细胞一样，原生质体仍然具有然具有_，即具有再生细胞壁、进行连，即具有再生细胞壁、进行连续分裂并长成完整植株的能力。原生质体在一定条续分裂并长成完整植株的能力。原生质体在一定条件下，除了能实现件下，除了能实现_外，还能摄入外，还能摄入_、质粒、病毒、细菌、细胞器等外源物质，是植物细质粒、病毒、细菌、细胞器等外源物质，是植物细胞工程进行遗传操作，如基因转移的良好材料。胞工程进行遗传操作，如基因转移的良好材料。植物细胞壁植物细胞壁根尖根尖愈伤组织愈伤组织细胞全能性细胞全能性诱导融合诱导融合DNA第10页/共62页第11页/共62页3植植物物体体细细胞胞杂杂交交技技术术是是一一种种非非常常有有用用的的遗遗传传育育种种手手段段，可可以以克克服服不不同同种种植植物物之之间间杂杂交交的的_障障碍碍，实实现现远远缘缘物物种种之之间间的的核核质质组组合合，从而获得新品种植株。从而获得新品种植株。4植物细胞工程在育种中成功应用的另一范例植物细胞工程在育种中成功应用的另一范例是是_与利用。单倍体植株的特点是植与利用。单倍体植株的特点是植株弱小且高度不育，但它们在育种中具有能缩株弱小且高度不育，但它们在育种中具有能缩短短_、获得纯系等重要意义。、获得纯系等重要意义。不亲和不亲和单倍体诱导单倍体诱导育种周期育种周期第11页/共62页第12页/共62页核心要点突破核心要点突破植物组织培养植物组织培养1植物细胞全能性植物细胞全能性(1)内内涵涵：高高度度分分化化的的细细胞胞仍仍具具有有发发育育成成完完整整个个体体的潜能。的潜能。(2)原因：具有该生物的全部遗传信息。原因：具有该生物的全部遗传信息。(3)表表达达的的条条件件：离离体体，必必备备的的营营养养物物质质等等。在在体体内由于基因的选择性表达，而使细胞发生分化。内由于基因的选择性表达，而使细胞发生分化。(4)全能性表达由高到低依次为：受精卵全能性表达由高到低依次为：受精卵干细胞干细胞生殖细胞生殖细胞体细胞；植物细胞体细胞；植物细胞动物细胞。动物细胞。第12页/共62页第13页/共62页【特特别别提提醒醒】在在植植物物体体内内，细细胞胞没没有有表表现现出出全全能能性性，而而是是分分化化成成为为不不同同的的组组织织和和器器官官，这这是是基基因因在在特特定定的的时时间间和和空空间间条条件件下下选选择择性性表表达达的的结结果果。但但它它们们的的遗遗传传潜潜力力并并没没有有丧丧失失，全全部部的的遗遗传传信信息息仍仍然然被被保保存存在在DNA的的序序列列中中，一一旦旦脱脱离离原原来来组组织织和和器器官官的的束束缚缚成成为为游游离离状状态态，并并在在一一定定的的营营养养条条件件和和植植物物激激素素的的诱诱导导下下，细细胞胞就就能能表表现现出出全全能能性性，发育成完整的植株。发育成完整的植株。第13页/共62页第14页/共62页2进行植物组织培养的条件和过程进行植物组织培养的条件和过程(1)条件：条件：植物细胞要处于离体状态。植物细胞要处于离体状态。给予给予一定的营养物质，如有机物一定的营养物质，如有机物(蔗糖、维生素、植蔗糖、维生素、植物激素等物激素等)和矿质元素等。和矿质元素等。无菌条件：即保证无菌条件：即保证培养材料、培养基、培养用具完全无菌。因为一培养材料、培养基、培养用具完全无菌。因为一旦感染微生物，它们就会快速繁殖，争夺营养，旦感染微生物，它们就会快速繁殖，争夺营养，并且还会产生毒素，使培养物很快中毒死亡。并且还会产生毒素，使培养物很快中毒死亡。适宜的环境条件，如适宜的温度和适宜的环境条件，如适宜的温度和pH等。等。第14页/共62页第15页/共62页第15页/共62页第16页/共62页名称名称过程过程结果结果生长调节生长调节剂剂光光脱分化脱分化由外植体脱由外植体脱分化为愈伤分化为愈伤组织组织形成排列疏松、形成排列疏松、高度液泡化的高度液泡化的薄壁细胞团薄壁细胞团生长素与生长素与细胞分裂细胞分裂素素避避光光再分化再分化由愈伤组织由愈伤组织分化为幼苗分化为幼苗或胚状体或胚状体有根、芽或有有根、芽或有生根发芽的能生根发芽的能力力生长素与生长素与细胞分裂细胞分裂素素需需光光营养生营养生长生殖长生殖生长生长发育成完整发育成完整的植物体的植物体由根、茎、叶、由根、茎、叶、花、果实、种花、果实、种子组成子组成自身产生自身产生各种激素各种激素需需光光第16页/共62页第17页/共62页第17页/共62页第18页/共62页3人工种子人工种子(1)培培育育过过程程：植植物物组组织织培培养养诱诱导导体体细细胞胞胚胚状状体体的的发发生生胚胚胎胎发发育育同同步步化化的的控控制制人人工工种种皮皮的的包埋等。包埋等。(2)结构：结构：(3)优优点点：可可使使在在自自然然条条件件下下不不结结实实或或种种子子昂昂贵贵的的植植物物得得以以繁繁殖殖；保保持持亲亲本本的的优优良良性性状状；节节约约粮食，减少种子的使用。粮食，减少种子的使用。第18页/共62页第19页/共62页1958年年美美国国科科学学家家将将胡胡萝萝卜卜韧韧皮皮部部的的细胞培养产生完整植株细胞培养产生完整植株(如下图如下图)，请回答：，请回答：例例例例1 1第19页/共62页第20页/共62页(1)科科学学家家所所用用的的胡胡萝萝卜卜韧韧皮皮部部的的细细胞胞，在在正正常常生物体内是否能够进行有丝分裂？说明原因。生物体内是否能够进行有丝分裂？说明原因。(2)韧韧皮皮部部细细胞胞通通过过_和和_形形成成植植株株，形形成成的的植植株株的的特特点点是是_。(3)此实验证明了高度分化的植物细胞仍有发育此实验证明了高度分化的植物细胞仍有发育成完整植株的能力，即具有成完整植株的能力，即具有_，高度分化，高度分化的细胞具有此特性是由于的细胞具有此特性是由于_。第20页/共62页第21页/共62页(4)下下表表为为几几种种组组织织培培养养的的培培养养基基配配方方的的部部分分成成分及培养条件和特点。分及培养条件和特点。培养基作用培养基作用糖类糖类大量元素大量元素 微量元素微量元素 植物激素植物激素条件条件建立愈伤组建立愈伤组织的培养基织的培养基蔗糖蔗糖N、P、K Ca、Mg、S等等B、Cu、Mn、Mo、Cl、Fe等等2,4-D25 黑暗黑暗培养根尖的培养根尖的培养基培养基蔗糖蔗糖N、P、K、Ca、Mg、S等等B、Cu、Mn、Mo、Cl、Fe等等15 黑暗黑暗培养茎尖的培养茎尖的培养基培养基蔗糖蔗糖N、P、K、Ca、Mg、S等等B、Cu、Mn、Mo、Cl、Fe等等萘乙酸萘乙酸18 连续连续光照光照第21页/共62页第22页/共62页根根据据上上表表分分析析说说明明，组组织织培培养养的的条条件件和和特特点点是是：_。(5)试简要说明组织培养技术的优点以及这一技试简要说明组织培养技术的优点以及这一技术在实践中的具体应用。术在实践中的具体应用。第22页/共62页第23页/共62页【尝尝试试解解答答】(1)不不能能分分裂裂，原原因因是是植植物物韧韧皮皮部部的的细细胞胞已已经经高高度度分分化化，在在正正常常植植物物体体内内，这这些细胞不再分裂。些细胞不再分裂。(2)细胞分裂细胞分化彼此性状极为相似细胞分裂细胞分化彼此性状极为相似(3)全能性这些细胞最终由同一细胞全能性这些细胞最终由同一细胞(受精卵受精卵)经经有丝分裂形成，在进行有丝分裂时，遗传物质有丝分裂形成，在进行有丝分裂时，遗传物质经过复制，平均分配到子细胞中，所以子细胞经过复制，平均分配到子细胞中，所以子细胞的细胞核中含有保持该物种遗传性所需要的全的细胞核中含有保持该物种遗传性所需要的全套遗传物质套遗传物质第23页/共62页第24页/共62页(4)组组织织培培养养的的培培养养基基中中一一般般都都含含有有维维持持细细胞胞正正常常生生活活的的物物质质，如如蔗蔗糖糖、大大量量元元素素和和微微量量元元素素等等，不不同同功功能能的的培培养养基基中中还还含含有有不不同同的的植植物物激激素素，同同时时因因为为培培养养的的目目的的不不同同，培培养养的的外外界界条条件件(光光照照和和温度等温度等)也不同，这些是组织分化的条件也不同，这些是组织分化的条件(5)植物组织培养不仅从植物体上取材少；培养周植物组织培养不仅从植物体上取材少；培养周期短；繁殖率高，而且便于自动化管理。目前这期短；繁殖率高，而且便于自动化管理。目前这项技术已经在花卉和果树的快速繁殖、培育无病项技术已经在花卉和果树的快速繁殖、培育无病毒植物、生产药物、食品添加剂、制造人工种子毒植物、生产药物、食品添加剂、制造人工种子等方面得到了广泛的应用。等方面得到了广泛的应用。第24页/共62页第25页/共62页【解解析析】(1)在在生生物物体体内内已已经经高高度度分分化化的的细细胞胞不不再具有分裂能力。再具有分裂能力。(2)(3)韧韧皮皮部部细细胞胞为为胡胡萝萝卜卜体体细细胞胞，其其细细胞胞核核内内含含有有其其生生长长发发育育所所需需要要的的全全部部遗遗传传物物质质，遗遗传传物物质质在特定时间和特定空间的表达从而形成许多植物。在特定时间和特定空间的表达从而形成许多植物。(4)在在植植物物组组织织培培养养过过程程中中，不不同同的的营营养养条条件件、不不同的植物激素对植物细胞的表达影响不同。同的植物激素对植物细胞的表达影响不同。(5)该项技术属于无性生殖范畴，不但能保护亲本该项技术属于无性生殖范畴，不但能保护亲本的优良性状，而且便于管理。的优良性状，而且便于管理。第25页/共62页第26页/共62页跟跟踪踪训训练练植植物物组组织织培培养养依依据据的的原原理理、培培养养过过程的顺序及诱导的植物激素分别是程的顺序及诱导的植物激素分别是()细细胞胞的的全全能能性性离离体体植植物物器器官官、组组织织或或细细胞胞根根，芽芽生生长长素素和和细细胞胞分分裂裂素素生生长长素素和和乙乙烯烯愈愈伤伤组组织织再再分分化化脱脱分分化化植物体植物体A、和和B、和和C、和和D、和和第26页/共62页第27页/共62页解解析析：选选A。植植物物组组织织培培养养的的理理论论基基础础是是细细胞胞的的全全能能性性，其其培培养养过过程程中中先先是是出出现现脱脱分分化化，然然后后才才出出现现再再分分化化。生生长长素素和和细细胞胞分分裂裂素素能能促促进进细细胞胞分分裂裂、分分化化，在在培培养养的的不不同同时时期期对对两两者者的的比比例例会会有有不同要求，因此是不可缺少的特殊添加物。不同要求，因此是不可缺少的特殊添加物。第27页/共62页第28页/共62页植物细胞培养植物细胞培养1与植物组织培养的比较与植物组织培养的比较植物组织培养植物组织培养植物细胞培养植物细胞培养利用原理利用原理细胞全能性细胞全能性细胞增殖细胞增殖培养基培养基固体培养基固体培养基液体培养基液体培养基培养对象培养对象离体的植物器官、组离体的植物器官、组织、细胞或原生质体织、细胞或原生质体由愈伤组织分散得到由愈伤组织分散得到的悬浮细胞的悬浮细胞培养过程培养过程外植体外植体脱分化脱分化再再分化分化芽、根芽、根植物植物幼苗幼苗愈伤组织愈伤组织分散成悬分散成悬浮细胞浮细胞继代培养继代培养细胞次生代谢产物细胞次生代谢产物培养目的培养目的植物幼苗植物幼苗细胞的次生代谢产物细胞的次生代谢产物二者关系二者关系植物组织培养是植物细胞培养的基础；它们植物组织培养是植物细胞培养的基础；它们都属于植物细胞工程的范畴都属于植物细胞工程的范畴第28页/共62页第29页/共62页2.培养过程培养过程筛筛选选细细胞胞获获得得次次生生代代谢谢产产物物含含量量高高、生生长长迅迅速速的的单单细细胞胞无无性性繁繁殖殖系系扩扩大大培培养养发发酵酵生生产产分离纯化次生代谢产物。分离纯化次生代谢产物。3优点优点(1)可可快快速速、高高效效地地生生产产具具有有生生理理活活性性的的次次生生代代谢产物。谢产物。(2)生产不受季节、外部环境等条件的限制。生产不受季节、外部环境等条件的限制。【特别提醒】【特别提醒】细胞次生代谢产物的生产需要细胞次生代谢产物的生产需要植物细胞培养和发酵工程结合获得。植物细胞培养和发酵工程结合获得。第29页/共62页第30页/共62页医医学学研研究究发发现现紫紫杉杉醇醇能能有有效效治治疗疗某某些些癌癌症症。获获得得紫紫杉杉醇醇的的传传统统方方法法是是从从红红豆豆杉杉属属植植物物的的树树皮皮中中提提取取，但但产产量量有有限限，也也不不利利于于濒濒危危植植物物红红豆豆杉杉的的保保护护。研研究究发发现现，红红豆豆杉杉的的其其他他组组织织细细胞胞也也能能生生产产紫紫杉杉醇醇，有有人人尝尝试试用用植植物物细细胞胞工工程程技技术术生生产产。下下图图为为三三种种红红豆豆杉杉细细胞胞培培养养过过程程中中细细胞胞数数量、紫杉醇产量与培养时间的数据图。请回答：量、紫杉醇产量与培养时间的数据图。请回答：例例例例2 2第30页/共62页第31页/共62页(1)据据图图分分析析，获获得得高高产产紫紫杉杉醇醇应应选选_红红豆豆杉杉为为原原料料，培培养养后后期期紫紫杉杉醇醇产产量量出出现现下下降降的的原原因因包括包括_等。等。第31页/共62页第32页/共62页(2)将将红红豆豆杉杉细细胞胞经经组组织织培培养养形形成成_方方可可接接种到培养基中。种到培养基中。(3)利利用用组组织织培培养养技技术术生生产产与与传传统统方方法法提提取取紫紫杉杉醇醇相比，前者具有相比，前者具有_(至少答出两点至少答出两点)优点。优点。【尝尝试试解解答答】(1)云云南南活活细细胞胞数数量量减减少少，某某些些有害代谢产物的积累有害代谢产物的积累(2)愈伤组织愈伤组织(3)产量高、节约资源、保护环境等产量高、节约资源、保护环境等第32页/共62页第33页/共62页【解解析析】(1)由由紫紫杉杉醇醇含含量量数数据据图图可可知知云云南南红红豆豆杉杉产产量量最最高高，随随着着培培养养时时间间的的加加长长，培培养养基基中中营营养养物物质质减减少少，某某些些有有害害代代谢谢产产物物积积累累，使使活活细细胞数量减少，从而紫杉醇产量下降。胞数量减少，从而紫杉醇产量下降。(2)培培养养是是为为了了获获得得细细胞胞产产物物，所所以以培培养养到到愈愈伤伤组织即可。组织即可。(3)组织培养到愈伤组织时，这些细胞产量高，组织培养到愈伤组织时，这些细胞产量高，耗材少，且不会对环境造成污染。耗材少，且不会对环境造成污染。第33页/共62页第34页/共62页第34页/共62页第35页/共62页解解析析：选选D。根根据据培培养养对对象象不不同同分分为为单单细细胞胞培培养养、单单倍倍体体培培养养和和原原生生质质体体培培养养，根根据据培培养养基基类型的不同分为液体培养和固体培养。类型的不同分为液体培养和固体培养。第35页/共62页第36页/共62页植物体细胞杂交植物体细胞杂交1具体过程具体过程第第一一步步：去去掉掉细细胞胞壁壁，分分离离出出有有活活力力的的原原生生质质体体。常常用用方方法法是是“酶酶解解法法”，即即用用纤纤维维素素酶酶和和果果胶胶酶酶等分解细胞壁。等分解细胞壁。第二步：将两个有活力的原生质体放在一起，通第二步：将两个有活力的原生质体放在一起，通过人工诱导实现原生质体的融合。常用的诱导方过人工诱导实现原生质体的融合。常用的诱导方法有：物理法和化学法。物理法是利用离心、振法有：物理法和化学法。物理法是利用离心、振动、电刺激等促进原生质体融合。化学法是用聚动、电刺激等促进原生质体融合。化学法是用聚乙二醇乙二醇(PEG)等为诱导剂诱导融合。等为诱导剂诱导融合。第36页/共62页第37页/共62页第第三三步步：将将诱诱导导融融合合得得到到的的杂杂种种细细胞胞，用用植植物物细细胞培养的方法进行培育，就可以得到杂种植株。胞培养的方法进行培育，就可以得到杂种植株。植物体细胞杂交过程示意图植物体细胞杂交过程示意图第37页/共62页第38页/共62页2目的目的植植物物体体细细胞胞杂杂交交的的终终点点是是培培育育成成杂杂种种植植株株，而而不不是是形形成成杂杂种种细细胞胞。杂杂种种植植株株特特征征：具具备备两两种种植植物物的的遗遗传传特特征征，原原因因是是杂杂种种植植株株中中含含有有两两种种植植物物的的遗传物质。遗传物质。3优点优点克服远缘杂交的不亲和障碍。克服远缘杂交的不亲和障碍。【特特别别提提醒醒】植植物物体体细细胞胞杂杂交交过过程程中中无无有有性性生殖细胞的结合，属于无性生殖。生殖细胞的结合，属于无性生殖。从杂种植株的染色体组成上看，染色体数目增从杂种植株的染色体组成上看，染色体数目增加，植物体细胞杂交属于染色体数目的变异。加，植物体细胞杂交属于染色体数目的变异。第38页/共62页第39页/共62页科科学学家家利利用用细细胞胞工工程程培培育育出出了了“白白菜菜甘甘蓝蓝”杂种植株，如图所示，请据图回答下列问题。杂种植株，如图所示，请据图回答下列问题。例例例例3 3第39页/共62页第40页/共62页(1)图图中中A、B的的制制备备，需需要要去去除除细细胞胞壁壁，此此时时要要用用到到_酶酶和和_酶酶；从从本本质质上上讲讲，“白白菜菜一一甘甘蓝蓝”杂杂种种植植株株具具有有的的性性状状是是_的的结果。结果。(2)在在_的方法下形成的方法下形成C细胞，杂种细胞细胞，杂种细胞D生成的标志是形成生成的标志是形成_；由；由D形成形成E的过程的过程称为称为_，由，由DF这项技术的生物学基础是这项技术的生物学基础是_；由；由E形成形成F的过程中细胞的增殖方式为的过程中细胞的增殖方式为_。第40页/共62页第41页/共62页(3)若若“白白菜菜甘甘蓝蓝”杂杂种种植植株株为为四四倍倍体体，则则该该植植株株的的花花粉粉经经离离体体培培养养得得到到的的植植株株是是_倍倍体体，若若用用秋秋水水仙仙素素处处理理该该花花粉粉培培养养得得到到的的植植株株，则则培培育育成成的的植植株株是是_。(填填“纯纯合合子子”或或“杂合子杂合子”)(4)“白菜白菜甘蓝甘蓝”杂种植株的食用部分是叶，但杂种植株的食用部分是叶，但叶易受昆虫危害而影响产量，科学家又利用基叶易受昆虫危害而影响产量，科学家又利用基因工程培育出带有抗虫基因的因工程培育出带有抗虫基因的“白菜白菜甘蓝甘蓝”植株，请你设计实验，检测此植株的抗虫基因植株，请你设计实验，检测此植株的抗虫基因是否表达。是否表达。第41页/共62页第42页/共62页取取昆昆虫虫幼幼虫虫放放到到带带有有抗抗虫虫基基因因的的“白白菜菜甘甘蓝蓝”植植株株甲甲上上，再再取取等等量量的的、生生活活状状态态基基本本一一致的昆虫幼虫放在致的昆虫幼虫放在_植株乙上。植株乙上。适适宜宜条条件件下下培培养养一一段段时时间间后后，分分别别观观察察昆昆虫虫幼虫的生活情况。幼虫的生活情况。若若_，说明甲植株的抗虫基因没有得，说明甲植株的抗虫基因没有得到表达；若到表达；若_，说明甲植株的抗虫基因，说明甲植株的抗虫基因得到表达。得到表达。第42页/共62页第43页/共62页(5)在在大大面面积积种种植植带带有有抗抗虫虫基基因因的的“白白菜菜甘甘蓝蓝”的的同同时时，间间隔隔种种植植普普通通“白白菜菜甘甘蓝蓝”或或其其他他蔬蔬菜菜，供供昆昆虫虫幼幼虫虫取取食食。这这种种做做法法的的主主要要目目的是的是()A维持维持“白菜白菜甘蓝甘蓝”菜地的物种多样性菜地的物种多样性B减缓昆虫幼虫抗性基因频率增加的速度减缓昆虫幼虫抗性基因频率增加的速度C使食虫鸟有虫可食使食虫鸟有虫可食D维持菜地生态系统中的能量流动维持菜地生态系统中的能量流动第43页/共62页第44页/共62页【尝尝试试解解答答】(1)纤纤维维素素果果胶胶基基因因选选择择性性表达表达(2)人工诱导新的细胞壁脱分化人工诱导新的细胞壁脱分化(去分化去分化)细胞全能性有丝分裂细胞全能性有丝分裂(3)单纯合子单纯合子(4)与植株甲长势相似的普通与植株甲长势相似的普通“白菜白菜甘蓝甘蓝”甲、乙植株上昆虫幼虫正常生活甲植株上昆甲、乙植株上昆虫幼虫正常生活甲植株上昆虫幼虫死亡，乙植株上昆虫幼虫正常生活虫幼虫死亡，乙植株上昆虫幼虫正常生活(其他其他合理答案也可合理答案也可)(5)B第44页/共62页第45页/共62页【解解析析】此此题题主主要要考考查查了了植植物物体体细细胞胞杂杂交交的的过过程程及及基基因因工工程程的的有有关关内内容容。(1)去去除除细细胞胞壁壁常常用用酶酶解解法法，根根据据酶酶的的专专一一性性，去去除除植植物物细细胞胞壁壁要要用用纤纤维维素素酶酶和和果果胶胶酶酶，对对于于杂杂种种植植株株性性状状的的表表现现是是基基因因选选择择性性表表达达的的结结果果。(2)C细细胞胞的的形形成成需需人人工工诱诱导导，包包括括物物理理法法和和化化学学法法，D细细胞胞形形成成的的标标志志是是再再生生出出新新的的细细胞胞壁壁。由由DE是是脱脱分分化化，由由EF为为再再分分化化，上上述述过过程程中中均均进进行行有有丝丝分分裂裂。(3)花花粉粉离离体体培培养养得得到到单单倍倍体体，再再经经秋秋水水仙仙素素处处理后得到纯合的四倍体植株。理后得到纯合的四倍体植株。第45页/共62页第46页/共62页(4)对对于于转转入入的的目目的的基基因因的的检检测测与与鉴鉴定定，可可以以采采取取是是否否为为转转基基因因的的“白白菜菜甘甘蓝蓝”植植株株作作为为惟惟一一变变量量构构成成对对照照实实验验，如如果果目目的的基基因因成成功功表表达达，应应当当得得到到转转基基因因的的植植株株上上昆昆虫虫幼幼虫虫死死亡亡而而非非转转基基因因的的植植株株上上昆昆虫虫幼幼虫虫存存活活的的结结果果，如如果果都都存存活活，说说明明目目的的基基因因未未表表达达。(5)在在转转基基因因大大田田里里间间隔隔种种植植非非转转基基因因植植株株的的主主要要目目的的是是减减缓缓抗抗性性基因频率增加的速度。基因频率增加的速度。第46页/共62页第47页/共62页【规规律律方方法法】解解答答有有关关植植物物体体细细胞胞杂杂交交的的有有关问题应特别注意以下几点：关问题应特别注意以下几点：(1)植物体细胞杂交离不开植物组织培养。植物体细胞杂交离不开植物组织培养。(2)植植物物体体细细胞胞杂杂交交的的原原理理是是细细胞胞膜膜的的流流动动性性和和细胞全能性。细胞全能性。(3)植植物物体体细细胞胞融融合合与与植植物物体体细细胞胞杂杂交交结结束束的的标标志志不不同同。前前者者是是再再生生出出新新的的细细胞胞壁壁，后后者者是是形形成杂种植株。成杂种植株。(4)杂种细胞虽然具有两种细胞的遗传物质，但杂种细胞虽然具有两种细胞的遗传物质，但这些遗传物质并不一定都表达。这些遗传物质并不一定都表达。第47页/共62页第48页/共62页跟跟踪踪训训练练如如图图是是植植物物细细胞胞杂杂交交过过程程示示意意图图，据图分析回答。据图分析回答。第48页/共62页第49页/共62页(1)图图中中过过程程是是_，目目前前最最常常用用的的方方法法是是_。(2)过过程程的的发发生生，必必须须进进行行_，其其方方法法有有_法法和和_法法。原原生生质质体体融融合合的的关键是关键是_的融合。的融合。(3)在在过过程程中中，细细胞胞分分裂裂的的主主要要方方式式是是_。(4)植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，使使_能够在新的植物体上有所表现，其根能够在新的植物体上有所表现，其根本原因是本原因是_。第49页/共62页第50页/共62页(5)若若远远源源杂杂交交亲亲本本A和和B都都是是二二倍倍体体，则则杂杂种种植植株为株为_倍体。倍体。(6)从从理理论论上上讲讲，杂杂种种植植株株的的育育性性为为_。运运用用传传统统有有性性杂杂交交方方法法能能否否实实现现？_。试试说明理由：说明理由：_。(7)利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔遗传的过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔遗传规律？为什么？规律？为什么？第50页/共62页第51页/共62页解解析析：植植物物体体细细胞胞杂杂交交的的障障碍碍是是细细胞胞壁壁，其其主主要要成成分分是是纤纤维维素素和和果果胶胶，通通常常采采用用纤纤维维素素酶酶和和果果胶胶酶酶除除去去细细胞胞壁壁，此此方方法法称称为为酶酶解解法法。获获得得原原生生质质体体后后需需要要在在人人工工诱诱导导下下融融合合，采采用用的的方方法法有有物物理理法法和和化化学学法法。细细胞胞原原生生质质体体融融合合的的关关键键是是细细胞胞膜膜的的融融合合，利利用用的的是是细细胞胞膜膜的的流流动动性性。图图中中过过程程细细胞胞数数目目增增多多的的方方式式为为有有丝丝分分裂裂。植植物物体体细细胞胞杂杂交交的的目目的的是是使使具具有有不不同同遗遗传传组组成成的的两两种种植植物物细细胞胞融融合合获获得得具具有有两两种种生生物物遗遗传传物物质的杂种植株。质的杂种植株。第51页/共62页第52页/共62页若若两两种种植植物物细细胞胞中中各各有有两两个个染染色色体体组组，则则形形成成的的杂杂种种细细胞胞中中染染色色体体组组数数为为4，从从理理论论上上讲讲是是可可育育的的。但但由由于于两两种种植植物物间间存存在在着着生生殖殖隔隔离离，因因此此欲欲获获得得如如上上所所述述遗遗传传组组成成的的杂杂种种植植株株不不能能通通过过有有性性杂杂交交实实现现。两两种种植植物物体体细细胞胞融融合合的的过过程程虽虽然然使使来来源源不不同同的的遗遗传传物物质质集集中中到到了了杂杂种种植植株株体体内内，但但整整个个过过程程属属于于无无性性繁繁殖殖，故故不不遵遵循循孟德尔遗传规律。孟德尔遗传规律。第52页/共62页第53页/共62页答答案案：(1)去去除除细细胞胞壁壁酶酶解解法法(用用纤纤维维素素酶酶和和果果胶酶处理胶酶处理)(2)人工诱导物理化学细胞膜人工诱导物理化学细胞膜(3)有丝分裂有丝分裂(4)两两种种植植物物的的性性状状杂杂种种细细胞胞中中具具有有两两种种植植物物的的遗传物质遗传物质(5)四四(6)可育不能因为两种植物之间存在生殖隔离可育不能因为两种植物之间存在生殖隔离(7)不遵循。整个过程不是有性生殖过程。不遵循。整个过程不是有性生殖过程。第53页/共62页第54页/共62页