第三篇新品种培育技术
第7章细胞融合与体细胞杂交
酸酸甜甜才是生活！细胞工程技术可以改变生活！酸酸才是生活细胞技术改变生活
骡子：雄驴和雌马交配所产的杂
种叫驴骡。雌驴和雄马交配所产
雌驴和雄马交配所产
的杂种叫马骡。
狼狗：狗与狼的杂交后代。
：狗与狼的杂交后代
杂交斑马由斑马和马科动物杂
：由斑马和马科动物杂
交产物
狮虎：狮子和老虎的杂交产物。
豹狮：美洲豹与狮子的后代。
：美洲豹与狮子的后代
不亲和性
不亲和性：在有性生殖过程中，由于生物个
水使
体的细胞或组织水平上的不协调而使受精或接合不能正常进行，或是受精后不能产生后代的现象。例如：生殖细胞不能融合，或受精卵不能发育，或子代无繁殖能力等。不亲和性是稳定物种的重要机理之一。
种间不亲和性：异种、异属生物个体之间的
生殖不亲和现象常由染色体组的不同所造成。
种内不亲和性：种内个体间的不亲和现象往
往是受不亲和基因所制约。
杂交
杂交：通过不同的基因型的个体之间的交配而取
得某些双亲基因重新组合的个体。
杂交优势：两个遗传基础不同的植物或动物进行
杂交，其杂交后代所表现出的各种性状均优于杂交双亲，比如抗逆性强、早熟高产、品质优良等。
一般情况下，种间、种内杂交通过生殖细胞相互
融合而达到。
由体细胞相互融合达到这一结果的过程称为体细
胞杂交。
远源杂交
远缘杂交不同种属间或是理远缘的种内远缘杂交：不同种属之间，或是地理上远缘的种内
亚种之间个体的交配称为远缘杂交。
由于种属间存在着隔离机制，致使远缘杂交常表现由于种属间存在着隔离机制致使远缘杂交常表现
不亲和或获得的远缘杂种表现不育。
体细胞杂交是解决远源杂交不亲和性的有力手段之
一，更好地利用自然界基因资源，培育新物种。
部分野生品种的块茎、果实虽不能
食用，但它们的植株具有较强的抗
病虫害、抗盐碱性和耐寒能力。因
此，用野生马铃薯和番茄分别与马
铃薯、番茄作物杂交，培育出了生
存能力较强的杂交系植物。
杂交玉米等杂交植物比它们的亲本
更为健壮，产量更高。
杂交拟南芥（中间）比其亲
《自然》（Nature）2008年11月23本（左和右）要大
日：中美科学家发现杂交植物比其
亲本生长更好的一个原因：负责光
合作用和淀粉代谢的基因在白天要
更为活跃。
问题：有没有可能培育出
地下结土豆，地上结番茄地下结土豆地上结番茄
的超级植物？
1978年德国科学家梅歇尔
斯将番茄与马铃薯进行体细胞杂交育成薯番茄“泡
马豆”（po(tato)-
(to)mato）。马铃薯与番
茄两种原生质体的融合率达40％～50％。
视频：
https://www.doczj.com/doc/4c12704424.html,/special/show_30437 14/ACRkYAQc9LIhIUwv.html
14/ACRkYAQc9LIhIUwv html
本节主要内容：
1细胞融合
2体细胞杂交及其在育种中的应用 关键问题：
细胞融合的原理方法与关键环节 细胞融合的原理、方法与关键环节
第一部分细胞融合
一定义与意义
细胞融合（Cell fusion）是指使用人工方法使两个
或两个以上的细胞合并形成个细胞的技术。
或两个以上的细胞合并形成一个细胞的技术。
对于植物也叫“原生质体融合”。亲本细胞是体细
胞也叫“ti ll
胞，也叫“体细胞杂交（somatic cell hybridization）”。
由于它不仅能产生同种细胞融合，也能产生种间细
胞的融合，因此细胞融合技术在创造新细胞、培育的融合因细融合技术在创新细培育新品种方面意义重大。
植物：体细胞杂交培育新品种
体细胞杂交培育新品种
动物：单克隆抗体生产（动物细胞生物制药讲授）
二细胞融合的分类
1.材料：原生质体（去除了细胞壁的裸露的细胞）、动物细胞
2.从亲本来源：
（1）同核体（Homokaryon）：基因型相同的细胞融合成的融合细
胞称为。
（2）异核体（Heterokaryon）：来自不同基因型的融合细胞。
3.从融合效果：
（1）对称融合（Symmetric fusion）：两个完整的细胞间的融合
。
（2）不对称融合（Asymmetric fusion）：利用物理或化学方法使
某亲本的核或细胞质失活后再与另外一个完整细胞进行融合。
三发展历史自发融合现象最初在动物细胞中发现。1858年发现
正常组织、发炎组织以及肿瘤组织中的多核细胞情况。动物体内的破骨细胞也是自发融合形成的多核细胞
细胞。 1962年日本学者发现一种叫日本血凝性病毒(HVJ)能引起艾氏腹水瘤细胞融合成多核细胞的象能引起艾氏腹水瘤细胞融合成多核细胞的现象。 20世纪70年代初，华裔加籍科学家高国楠发现聚乙纪年代初华裔籍科学家高国楠发现聚二醇(PEG)能促使植物原生质体融合，开拓了植物细胞融合的研究。
20世纪80年代，齐默曼（Zimmerman）等建立电场诱导细胞融合方法诱导细胞融合方法。
四细胞融合原理1细胞膜的结构
细胞膜磷脂分子
扰动出现通道
——细胞桥
主要环节
（1）亲本选择（单细胞或原生质体制备） （2）两原生质体或细胞互相靠近，粘附 （3）质膜融合形成细胞桥
（4）胞质渗透
（5）细胞核融合
融合筛
（6）融合细胞筛选
原生质体及其制备
（1）定义：
去除细胞壁后裸露的细胞称之为原生质体（protoplast）
（protoplast）。
（2）特点：
无细胞壁，可以方便地进行遗传操作、人工诱变细胞器转移细胞融合等操作
、细胞器转移、等操作。
具有全能性，能再生细胞壁。
（3）制备与纯化
酶解法的建立
1960年，英国科金第一次采用
酶方法从番茄幼苗大量制备出
原生质体。使植物细胞融合技
术得以建立。
术得以建立
植物细胞的细胞壁主要成分是
纤维素（纤维素微纤丝
Cellulose microfibrils ）、
Cellulose microfibrils）、
果胶（pectin）、多糖
（glycan）。
果胶酶、纤维素酶等处理植物
组织，可以破坏胞间层和去掉
细胞的纤维素外壁，得到游离
的裸露原生质体。
4分离、鉴定与活力分析
（1）分离
飘浮法：常用的飘浮剂有蔗糖、Percoll、Ficoll等。
离心法：低速离心，收集沉淀
：低速离心，收集沉淀。
（2）鉴定与活力分析
低渗爆破：爆破后是无形的：葡萄糖甘 ：爆破后是无形的。渗透压调节剂：葡萄糖、甘
露醇、山梨醇等。
染色发法有活力的原生质体吸收不同染料显示与死亡细 ：有活力的原生质体吸收不同染料显示与死亡细
胞不同的颜色来分析。FDA（二乙酸荧光素）能自由地穿越细胞质膜，在活细胞内，FDA被酯酶裂解即发荧光（荧光素），由于荧光素不能自由通过质膜，因而可以在荧光显微镜下通过具荧光的细胞的观察确定细胞活性。
关键：细胞核的融合若是没发生细胞核的融合，仅发
生了细胞质的融合，则可能成为
嵌合细胞。
嵌合胞
含有多个核的异核细胞合并后形
成的单核细胞称为合核细胞。
细胞核的合并发生在有丝分裂过
程中。但是这种有丝分裂只有当
两个核的DNA合成基本同步时才
能发生：两个核同时进行有丝分
裂，形成一个纺锤体，全部染色
体都排列在一个赤道板上，结果
伴随着细胞分裂就形成了单核的
子细胞，其细胞核中含有双亲细
子细胞其
胞的染色体。
五细胞融合方法
1.生物法
.生物法病毒诱导细胞融合：研究最早的细胞融合诱导方法。
主要是由于病毒会与宿主细胞膜直接融合，同时进入两个细胞就会打破两个细胞膜的隔阂，引发细胞质的交流，进而达到细胞融合的目的。
原因可能是病毒的磷脂外衣与动物细胞膜相似，病毒
外壳上的某些糖蛋白有促进细胞融合的功能。
仙台病毒、疱疹病毒、牛痘病毒和副黏液病毒等。仙
台病毒（HAJ）是两层磷脂组成的外膜包裹着RNA与蛋
因HAJ病毒易被灭活而常采用白质的复合体。因HAJ病毒毒力弱，易被灭活而常采用。
缺点：要提前大量培养病毒，并且灭活后才能作为融合剂使用，操作繁琐，而且旦灭活不充分的话，病合剂使用，操作繁琐，而且一旦灭活不充分的话，病
毒还可能感染操作者与亲本细胞。因此，目前已经很少使用病毒诱导法进行细胞融合。
植物体细胞杂交（基础题） 1.植物体细胞杂交的最终结果是 A．产生杂种植株 B．产生杂种细胞C．原生质体融合 D．形成愈伤组织 2.在植物细胞工程中，当原生质体融合成一个细胞后需要诱导产生出细胞壁，参与这一过程的细胞器是B A．叶绿体、高尔基体 B．线粒体、高尔基体 C．叶绿体、线粒体 D．线粒体、内质网 3.英国科学家应用哪一种关键的细胞工程技术，培育出著名的“克隆绵羊”——多利 A．细胞和组织培养 B．细胞融合C．动物胚胎移植 D．细胞核移植 设计植物体细胞杂交实验时，如果期望获得性状优良的作物新品种，不需要考虑的是 A．亲本细胞的生殖隔离问题 B．选择具有优良性状的亲本 C．亲本细胞的融合技术 D．杂种细胞愈伤组织的诱导和再分化 4.植物组织培养的过程可以归纳为：，对此叙述不正确的是A．A表示的过程为脱分化，其结果是形成了一群能旺盛分裂的薄壁细胞 B．植物组织培养所依据的细胞学原理是细胞的全能性 C．③→④过程指植物的营养生长和生殖生长阶段 D．将②包裹上人造种皮可获得人工种子 5.下图是植物组织培养的简略表示。据此回答： 脱分化再分化 ①——→②——→③——→④ （1）①表示，它能被培养成为④的根本原因是。（2）②表示，它与①相比分化程度，全能性。 （3）若想制作人工种子，应该选用（填编号）。 （4）若①是花药，则④是，继续对其使用处理可获得 正常植株，该过程称为。 （5）若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，培 养将进行到（填编号）。 6．右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答： （1）步骤①是，最常用的方法 是。 （2）步骤③一般常用的化学试剂是，目的 是。 （3）在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段 是，其中步骤④相当于， 步骤⑤相当于。 （4）若远源杂交亲本A和B都是二倍体，则杂种植株为 倍体。 （5）利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种过程中，遗传物质的 传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？ 。
1、甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的( ) A．有丝分裂B．分化C．减数分裂D．全能性 正确答案：C 知识点：植物组织培养 分析与思考：植物组织培养利用的是细胞的全能性，是一种无性繁殖体系，整个过程中没有减数分裂，也没有两性生殖细胞的结合，故选C。 2、利用植物的茎、叶片等，在无菌条件下，培养在玻璃器皿中人工配制的培养基上，使它发育成完整的植株。这种技术可以用来培育植物新品种，也可以在较短时间内大量繁殖植物，还可以防止植物病毒的危害。下列关于这种技术的叙述，正确的是( ) ①这种技术利用了植物细胞的全能性②这种技术叫做组织培养，可以克隆生物体③这种技术是一种无性繁殖的方式④这种技术属于细胞工程的应用领域之一 A．①B．①②③C．①②D．①②③④ 正确答案：D 知识点：植物组织培养 分析与思考：组培利用的原理是细胞的全能性，也是一种无性繁殖体系，同时也属于植物细胞工程，故选D， 3、下列各项培育植物新品种的过程中，不经过愈伤组织阶段的是（） A．通过植物体细胞杂交培育白菜——甘蓝杂种植株 B．通过多倍体育种培育无子西瓜 C．通过单倍体育种培育优质小麦 D．通过基因工程培育抗虫棉 正确答案：B 知识点：植物细胞工程 分析与思考：组培是一项基本的生物技术，在各个领域都有应用，比如说植物体细胞杂交，单倍体育种，基因工程等等，但是在多倍体育种过程中不会使用到组培技术，故选B。 4、设计植物体细胞杂交实验时，如果期望获得性状优良的作物新品种，不需要考虑的是（）A．亲本细胞的生殖隔离问题 B．选择具有优良性状的亲本
植物体细胞杂交技术-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
自学提纲 选修3 2.1.2植物体细胞杂交技术 年级： 49 班级：学科：生物（选修三）姓名：日期：2020-12-10 【导师寄语】天行健，君子以自强不息！ 【考纲要求】 1、理解植物体细胞杂交技术的流程 2、运用植物体细胞杂交技术解决一些问题 【学习目标】 知识 1、理解植物体细胞杂交技术的基本原理和过程 2、说出植物体细胞杂交的理论和实践意义能力 提高知识的迁移运用能力和设计能力 情感、态度价值观 树立热爱科学、勇于想象、敢于创新的意识 【重、难点】 植物体细胞杂交的操作流程 【知识梳理】 一、植物体细胞杂交技术的出现（阅读课本36页第一段内容，思考：） 1、番茄—马铃薯能否用传统育种方法来实现，为什么如何来解决这个问题 【巩固训练】 1、植物体细胞杂交技术的目的是为获得（） A. 融合的原生质体 B. 杂种植株 C. 杂种细胞 D. 愈伤组织 二、植物体细胞杂交技术（阅读课本36页第二段，思考）★★★ （一）体细胞融合过程 1、植物体细胞杂交遇到的第一个障碍是什么用什么方法解决 2、如何让原生质体融合具体有哪些方法 3、 2
3、细胞融合完成的标志是什么与哪种细胞器有关 （二）植物组织培养过程 流程：杂种细胞愈伤组织杂种植株 【探究】（再次阅读课本图2-5，思考） 1、植物体细胞杂交运用了哪些技术方法，涉及的生物学原理分别是什么？ 2、什么是原生质体和原生质层有何不同 3、 4、将一些A植物细胞和一些B植物细胞诱导融合（不考虑3个或3个以上细胞的融合），最终细胞的种类有哪些？ 【巩固训练】 2、下列关于原生质体的叙述中不正确的是（） A、组成原生质体的主要生命物质是蛋白质和核酸 B、原生质体包括细胞膜、液泡膜及两者之间的原生质 C、被去掉细胞壁的植物细胞是原生质体 D、原生质体可用于植物体细胞杂交 3、如图为“番茄﹣马铃薯”的培育过程示意图，有关叙述正确的是（） 3
植物体细胞杂交 植物体细胞杂交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。植物体细胞杂交的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。下面以烟草和大豆的体细胞杂交为例，简要介绍植物体细胞杂交的过程。 原生质体制备选取烟草植株上的幼嫩叶片和培养好的大豆细胞，用酶解法制备原生质体。烟草的原生质体呈绿色，大豆的无色，在显微镜下很容易区别开来。 原生质体融合取等量的烟草和大豆的原生质体混合后，加入聚乙二醇溶液。在显微镜下观察，可以看到原生质体相互粘集在一起。隔一段时间后，加入高钙、高pH的溶液，这时原生质体才开始融合。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，两个核的融合是在杂种细胞第一次有丝分裂时进行的。 杂种细胞的筛选和培养烟草与大豆的原生质体融合后，将原生质体转移到适当的培养基上培养，便原生质体再生出细胞壁。这时，在细胞混合物中，不仅有烟草—大豆杂种细胞，还有烟草细胞、大豆细胞、烟草—烟草细胞、大豆—大豆细胞。杂种细胞的筛选，可以用机械方法，也可以用生理学或遗传学的方法。以机械方法为例，根据两种亲本细胞在形态、色泽上的差异，将细胞分别接种在带有小格的培养皿中，每个小格中约放1～3个细胞。在显微镜下找出杂种细胞，并且标定位置。等杂种细胞分裂成细胞团时，转移到培养皿中，培养成愈伤组织。 杂种植株的再生与鉴定杂种植株的再生是指从愈伤组织培养出杂种植株的过程。由于烟草和大豆分别属于茄科和豆科，二者的原生质体融合后，至今只能长成杂种愈伤组织，还不能分化，因此谈不上杂种植株的再生和鉴定。对于能够再生出杂种植株的，如烟草—海岛烟草、白菜—甘蓝、胡萝卜—羊角芹等，长出的植株究竟是不是杂种，还需要经过鉴定才能确定下来。杂种植株的鉴定方法有形态学方法、生化方法(如电泳)、细胞学方法(如染色体组型分析)、分子生物学方法(如分子杂交)等。 人民教育出版社生物自然室，教师教学用书(生物选修全一册) 人民教育出版社
聚乙二醇介导的细胞融合 2012年2月19星期一 陈倩倩（118627140313）同作者：郑梦璐谢雨后赵松 1、文摘 细胞能不受种属的局限可实现种间生物体细胞的融合,使远缘杂交成为可能,因而是改造细胞遗传物质的有力手段。它的意义在于从此打破了仅仅依赖有性杂交重组基因创造新种的界限,扩大了遗传物质的重组范围。 但融合后获得的杂种细胞具有染色体异倍性,致使细胞株的遗传性不稳定、植株不育性、畸形、生育迟缓等不符合育种要求的性状出现,直接利用杂种细胞作育种材料目前还有许多障碍。 细胞融合技术避免了分离、提纯、剪切、拼接等基因操作,在技术和仪器设备上的要求不像基因工程那样复杂,投资少,有利于广泛开展研究和推广,有着重大的实践意义,正得到科学界的日益重视。 自从20世纪70年代Kao和Michayluk用聚乙二醇( PEG, polyethyleneglycol) 诱导大麦、大豆等植物原生质体融合后PEG 法诱导细胞融合以其容易制备、活性稳定、不需要特别的仪器设备、操作简便等优点, 被普遍地应用于生物、遗传、医药等研究领域. 高体积分数、高相对分子质量的PEG会对细胞产生毒性,是限制其被广泛应用的瓶颈, 此外,由于该方法涉及的影响因素较多, 进一步加大了获得理想细胞融合率的难度.本实验主要研究PEG的浓度和细胞浓度对细胞融合率的影响。 2、背景介绍 细胞融合现象最初是在动物细胞中发现的。1958年日本学者阅田善雄用紫外光灭活的仙台病毒在体外诱导艾氏腹水红纲胞相互融合。1965年他和Harris等在此基础上各自分别采用灭活的仙台病毒,诱导产主了第一个种间融合并培养成活。一年后Yerganzan又进一步使用仙台病毒获得了能够增殖的杂种细胞。后来Littlefield 用缺陷型细胞HGPRT-XTK-细胞杂交,用HAT 选择培养基选出杂种细胞,开创了细胞工程的新纪元,继而推动了整个生物工程的发展。1975年英国科学家Milestein 和Kohler在体细胞杂
植物的组织培养技术 植物组织培养技术： 1、植物组织培养过程： （1）原理：植物细胞具有全能性。 （2）过程： 2、用途： (1)微型繁殖 微型繁殖就是用于快速繁殖优良品神的植物组织培养技术，也叫快速繁殖技术。繁殖过程中的分裂方式是有丝分裂，亲、子代细胞内DNA不变，所以能够保证亲、子代遗传特性不变。 (2)作物脱毒 作物脱毒是利用茎尖、根尖等无毒组织，进行微型繁殖，所获幼苗是无毒的。 (3)人工种子：通过组织培养技术，可把植物组织的细胞培养成在形态及生理上与天然种子胚相似的胚状体，也叫作体细胞胚。这种体细胞胚有于叶、根、茎分生组织的结构。科学家把体细胞胚包埋在胶囊内形成球状结构，使其具备种子机能。所以，人工种子是一种人工制造的代替天然种子的颗粒体，可以直接播种于田间。 ①制作方法：人工种子是利用植物组织培养获得胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等，然后包上人丁种皮就形成了人工种子，如图： ②优点：可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖；保持亲本的优良性状，因该过程为无性繁殖；节约粮食，减少种子的使用；可以控制添加一些物质，如除草剂、农药、促进生长的激素、有益菌等。周期短，易储存和运输，不受气候和地域的限制。 (4)细胞产物的工厂化生产：从人工培养的愈伤组织细胞中提取某种成分，如紫草素、香料等。 知识点拨： 1、植物组织培养的注意事项： （1）接种时应注意的事项：①接种室要消毒；②无菌操作；③接种时要防止交叉污染； ④接种完立刻盖好瓶口。
（2）外植体接种前，需要将接种室、接种箱灭菌和对外植体消毒的操作： ①接种前一天，将接种室的四个角落用甲醛溶液和高锰酸钾熏蒸。 ②接种前1小时，在接种室内用喷雾器喷洒来苏水；桌椅也用来苏水擦拭；接种箱内用甲醛溶液和高锰酸钾熏蒸。 ③将灭菌室和接种箱内用紫外灯灭菌。 ④接种前，操作者用肥皂清洗双手，擦干，再用酒精棉球擦拭双手。 ⑤用次氯酸钠溶液将外植体消毒。 2、在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，需要的条件：①消毒灭菌；②一定浓度的植物激素；③适宜的温度；④充足的养料。 3、影响植物组织培养的因素：①培养基配制；②外植体选取；③激素的运用；④消毒； ⑤温度、pH、光照。 4、植物组织培养中植物激素使用：物组织培养中关键性激素是生长素和细胞分裂素；同时使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向；先使用细胞分裂素，后使用生长素，细胞既分裂 5、植物组织培养过程中分化成的幼苗需要移栽，移栽时，应先将培养瓶的封口膜打开一段时间，让试管苗在培养间生长几日；移栽时需用流水清洗根部的培养基；最后幼苗需移植到消过毒的新环境下生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中。 知识拓展： 1、植物细胞的全能性 (1)概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。 (2)原理：细胞内含有本物种的全部遗传信息。 (3)全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。 2、作物新品种培育 （1）单倍体育种： ①过程：植株（AaBb）通过减数分裂得到花粉（AB、Ab、aB、ab四种类型）；对花粉进行花药离体培养（技术是植物组织培养）；得到单倍体植株；对其幼苗时期进行秋水仙素处理；得到了正常的纯合二倍体植株（AABB、Aabb、aaBB、aabb四种类型）。 ②优点：明显缩短育种年限 （2）突变体利用：在组织培养中会出现突变体，通过从有用的突变体中选育出新品种（如筛选抗病、抗盐、含高蛋白的突变体）
《植物体细胞杂交》教学设计 一、概述 人教版高中生物教材《现代生物科技专题（选修3）》中“植物体细胞杂交”，虽然考纲不做要求，但是，是发展探究能力，提高科学素养的良好素材。该内容主要涉及植物体细胞杂交技术的过程和应用。体细胞克隆羊多利的问世，不仅给克隆技术带来重大突破，也使更多的人开始关注细胞工程技术。近几十年来，细胞工程技术获得突飞猛进的发展，许多成果已渗入到我们的日常生产和生活中。通过本专题的学习，学生可以了解细胞工程的原理、应用及其发展前景。为了激发学生的学习兴趣，教学方法主要采用探究式教学，结合学生的合作式学习，通过层层设疑，提出问题并解决问题。 二、教学目标 1.知识与技能。简述植物体细胞杂交技术及其应用。 2.过程与方法。通过复习旧知识引出新知识，能够深入理解知识的内在联系，掌握知识迁移的学习方法；通过合作学习、探究学习，掌握植物体细胞杂交技术的流程和应用。
3.情感态度与价值观。通过植物体细胞杂交技术过程的学习，讨论细胞工程技术的社会意义，认同细胞学基础理论研究与技术开发之间的关系，关注细胞工程的研究发展和应用前景。 三、学情分析 细胞工程是建立在对细胞结构、功能、生理等研究基础上的新技术，在必修模块《分子与细胞》中，学生已学过动植物细胞的结构和功能、细胞的分化和全能性；在必修模块《遗传和进化》中，学生已学过生物变异在育种上的应用；这些都是学习本专题的知识基础。更主要的是刚学过的植物组织的培养为植物体细胞杂交技术奠定了基础。 四、教学方法 本节课采用探究式教学，教师通过创设一种良好的情景，启发学生提出问题，利用学生已有的知识和其他交叉学科的思想，通过合理的想象，分析问题，解决问题。 五、教学过程 1.创设情境，激情导课 【教师活动】教师通过幻灯片放映日本博览会上的一棵枝叶覆盖面积达14平方米，果实数量达13000只的番茄树以及马铃薯的地下块茎。提出问题：通过
姓名班级 13级生命基地班学号同组者： 科目细胞生物学实验实验题目动物细胞融合 【实验题目】 动物细胞融合 【实验目的】 1.了解动物细胞融合的常用方法。 2.学习化学融合的基本操作过程。 3.观察动物细胞融合过程中细胞的行为与变化。 【实验材料与用品】 1、材料 鸡血红细胞 2、试剂 50%PEG、GKN溶液、Alsever’s细胞保存液、0.85%氯化钠溶液。 3、器材 倒置显微镜、离心机、载玻片、盖玻片、离心管、废液缸、滴管等。 【实验原理】 细胞融合是指在自发或者诱导条件下，两个或两个以上细胞合并为双核或者多核细胞的过程。目前人们已经发现有很多方法可以诱导细胞融合，包括：病毒诱导融合、化学诱导融和和电激诱导融合。 1、病毒诱导融合 仙台病毒、牛痘病毒、新城鸡瘟病毒和疱疹病毒等可以介导细胞的融时也可介导细胞与细胞的融合。用紫外线灭活后，这些病毒即可诱导细胞发生融合。 2、化学诱导融合 很多化学试剂能够诱导细胞融合，如聚乙二醇(PEG)、二甲基亚砜、山梨醇、甘油、溶血性卵磷脂、磷脂酰丝氨酸等。这些物质能够改变细胞膜脂质分子的排列，在去除这些物质之后，细胞膜趋向于恢复原有的有序结构。在恢复过程中想接触的细胞由于接口处脂质双分子层的相互亲和与表面张力，细胞膜融合，胞质流通，发生融合。化学诱导方法，操作方便，诱导融合的概率比较高，效果稳定，适用于动、植物细胞，但对细胞具有一定的毒性。PEG 是广泛使用的化学融合剂。 3、电激诱导融合
姓名班级 13级生命基地班学号同组者： 科目细胞生物学实验实验题目动物细胞融合 包括电诱导、激光诱导等。其中，电诱导是先使细胞在电场中极化成为偶极子，沿电力线排布成串，再利用高强度、短时程的电脉冲击破细胞膜，细胞膜的脂质分子发生重排，由于表面张力的作用，两细胞发生融合。电诱导方法具有融合过程易控制、融合概率高、无毒性、作用机制明确、可重复性高等优点。 【实验步骤】 在本次实验中采用的是化学诱导融合的方法，利用PEG使鸡血红细胞发生融合。具体实验步骤如下： 1、取鸡血2ml+2mlAlsever液，再加入6mlAlsever液，混匀后制悬液（4℃保存）【老师已做好，可直接使用】 2、取（1）中悬液1ml+4ml的0.85%的NaCl溶液，进行以下三次离心处理： ①在1200r/min下离心5min，去掉上清液，再加入0.85%的NaCl溶液至5ml； ②1000-1200r/min下离心5min，去掉上清液，再加入0.85%的NaCl溶液至5ml； ③1000-1200r/min下离心7min 【因时间关系此次实验只离心一次】 3、将离心后的沉降血球（去上清后约0.1-0.2ml）加入GKN至1-2ml，使之成为10%的细胞悬液； 4、取上述10%的血球悬液1ml,加入3mlGKN液，使每毫升含血球15000000个； 5、分别取（4）1ml+0.5ml50%PEG，（4）0.5ml+0.5ml50%PEG，（4）0.5ml+1.0ml50%PEG，混匀滴片，编号分别为①②③号溶液。在常温下2-3min后，显微镜下观察。 【实验结果】 1、实验中可观察到两个和多个细胞发生质膜融合现象,可看到不同融合状态的细胞： ①两细胞的细胞膜相互接触、粘连； ②接触部分的细胞膜崩解，两细胞的细胞质相同，形成一个细胞质的通道，呈现哑铃状； ③通道扩大，两个细胞连成一体，呈现一个长椭圆形细胞； ④细胞融合完成形成含有双核或者多核的细胞，呈圆形。 比较典型的细胞融合时的形态如下图：
植物体细胞杂交技术应用 摘要：植物有性杂交是遗传物质交换重组保持遗传多样性的主要途径，也是遗传育种的主要方法之一。然而，由于种质隔离的限制，植物不同种属间的遗传物质交流很难实现，从而限制了近缘种和野生种优良基因的利用。植物体细胞杂交技术使远缘杂交不亲和的植物有可能实现遗传物质重组，创造和培养植物新品种乃至新物种，尤其在多基因控制农艺性状的改良上具有较大优势。随着原生质体融合技术和现代分子生物学的发展，体细胞融合再生植株的植物种属范围不断扩大，杂种鉴定的方法和手段也有了很大提高。本文就近年来植物体细胞杂交的技术手段以及应用前景进行介绍，并展望了其应用和发展前景 关键词：体细胞杂交、前景 有性杂交是通过雌雄配子结合，实现双亲遗传物质转移和重组的常规育种手段。这一育种技术在植物育种工作中发挥了巨大的作用。但是远缘杂交的有性不亲和、双亲花期不遇、雌／雄不育等阻碍了这一技术在植物育种中的应用。植物体细胞杂交是以原生质体培养为基础，人工诱导使不同亲本原生质体融合，并通过对异核体的培养产生体细胞杂种的技术。它可以克服有性杂交遇到的前述障碍。体细胞杂交在转移抗逆性状，进行作物改良，实现远缘重组，创造新型物种，以及定向转移胞质基因控制的性状和利用配子一体细胞杂交产生三倍体植物上显示出重要的应用前景，并对丰富种质、保持和促进生物多样性具有重大的意义。利用体细胞杂交转移的基因为亲本自身所携带，不存在安全性问题。随着分子生物学的发展，在获得上述体细胞杂种的同时，体细胞杂交的技术、方法、检测手段等都得到了一定提高。 1.植物原生质体融合技术的发展 植物原生质体融合技术始于1970年，Power用硝酸钠为诱导剂进行较大规模的原生质体诱导融合。以这种阳离子诱导技术为基础，1972年，Carlson等报道获得第一株烟草体细胞杂交植株。1974年，Kao等借助动物细胞在聚乙二醇（PEG）诱导下实现细胞融合的技术，建立植物原生质体高频率诱导融合的PEG法，利用
植物体细胞杂交的教学设计 一、教材分析和学情分析： “植物体细胞杂交技术”是人教版高中生物选修三专题二细胞工程第一节的内容，之前学生学习了基因工程，本节是细胞水平技术的开启篇，主要包括植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术，由于此前学生已经学习了植物组织培养技术的相关知识，并且对植物细胞工程有了一定的了解，为本节课的学习打下了一定的基础，所以本节课的重难点就是植物体细胞杂交技术。 经过必修课的学习，学生已经具备了一定的细胞学基础，再加上基因工程相关知识，为新知识的学习奠定了良好的认知基础。选修3 主要以现代生物前沿科学—生物工程为主，对于学生来说比较陌生，但在生活中却经常听说过的一些事例，例如，转基因克隆羊、试管婴儿等。所以在这册书的学习中，教师应该将理论知识与实际生活相联系，激发学生的学习兴趣，将抽象复杂的知识及实验技术与日常生活融合在一起，传授给学生。 二、核心素养： 1、生命观念：简述植物体细胞杂交技术的概念及原理。 2、科学探究：掌握植物体细胞杂交技术的基本流程。 3、社会责任：认同植物体细胞杂交技术的现实意义。 三、教学过程： 视频导入：播放一段英国Thompson & Morgan 公司的园艺主管保罗·汉索(Paul Hansord)，通过长达15 年的反复试验培育出的一株“一藤双生”植物——番茄薯，即番茄-马铃薯。（播放视频，激发学生的求知欲和学习兴趣。） 紧接着设问请同学们充分合理的发挥想象力，怎样才能培育出这种地上结番茄、地下长马铃薯的作物？（学生自由想象，可能会提出，用基因工程、嫁接、杂交育种。这是老师不要急于评判对错，而是给予适当的肯定和鼓励）。 紧接着提出以下两个问题，让学生思考和回答。 问题一：超级作物番茄-马铃薯之所以能地上结番茄和地下长马铃薯，从根本上来说是因为它同时具有？
自学提纲 选修3 2.1.2植物体细胞杂交技术 年级：49 班级：学科：生物（选修三）姓名：日期：2020-5-3【导师寄语】天行健，君子以自强不息！ 【考纲要求】 1、理解植物体细胞杂交技术的流程 2、运用植物体细胞杂交技术解决一些问题 【学习目标】 知识 1、理解植物体细胞杂交技术的基本原理和过程 2、说出植物体细胞杂交的理论和实践意义能力 提高知识的迁移运用能力和设计能力 情感、态度价值观 树立热爱科学、勇于想象、敢于创新的意识 【重、难点】 植物体细胞杂交的操作流程 【知识梳理】 一、植物体细胞杂交技术的出现（阅读课本36页第一段内容，思考：） 1、番茄—马铃薯能否用传统育种方法来实现，为什么？如何来解决这个问题？ 【巩固训练】 1、植物体细胞杂交技术的目的是为获得（） A. 融合的原生质体 B. 杂种植株 C. 杂种细胞 D. 愈伤组织 二、植物体细胞杂交技术（阅读课本36页第二段，思考）★★★ （一）体细胞融合过程 1、植物体细胞杂交遇到的第一个障碍是什么？用什么方法解决？ 2、如何让原生质体融合？具体有哪些方法？ 3、细胞融合完成的标志是什么？与哪种细胞器有关？ （二）植物组织培养过程 流程：杂种细胞愈伤组织杂种植株
【探究】（再次阅读课本图2-5，思考） 1、植物体细胞杂交运用了哪些技术方法，涉及的生物学原理分别是什么？ 2、什么是原生质体？和原生质层有何不同？ 3、将一些A植物细胞和一些B植物细胞诱导融合（不考虑3个或3个以上细胞的融合），最终细胞的种类有哪些？ 【巩固训练】 2、下列关于原生质体的叙述中不正确的是（） A、组成原生质体的主要生命物质是蛋白质和核酸 B、原生质体包括细胞膜、液泡膜及两者之间的原生质 C、被去掉细胞壁的植物细胞是原生质体 D、原生质体可用于植物体细胞杂交 3、如图为“番茄﹣马铃薯”的培育过程示意图，有关叙述正确的是（） 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细胞的原理是生物膜具有流动性 D．d、e、f过程表示植物的组织培养过程，e、f分别为脱分化和再分化 三、植物体细胞杂交的结果和意义（阅读课本37页，思考） 1、植物体细胞杂交技术的意义是什么？ 2、从结果上看杂种植株在遗传上有何特点？从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异？ 【巩固训练】 4、下面关于植物体细胞杂交的说法，不正确的是（） A. 杂交的细胞来自不同的物种 B. 打破了物种间的生殖隔离 C. 克服了远缘杂交的障碍 D. 一定能产生人们希望的杂交种 【异想天开】牛细胞与植物体细胞杂交，得到绿色的小奶牛，晒晒太阳就能产牛奶。这种想法能实现吗？
植物体细胞杂交技术知识归纳及试题分析 黄柏丽（河北省滦平县第一中学 068250）一、知识归纳：
二、试题分析 1．下图为“番茄—马铃薯”的培育过程示意图，有关叙述正确的是( ) 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细胞的原理是生物膜具有流动性 D．d、e、f过程表示植物的组织培养过程，e、f分别为脱分化和再分化 【解析】植物体细胞在杂交之前，须先利用纤维素酶和果胶酶处理体细胞，去除细胞壁，获得有活力的原生质体，故A项错误；诱导a、b细胞融合的化学试剂一般用聚乙二醇（PEG），B项错；a、b细胞融合为c细胞应用的原理是细胞膜的流动性，C项正确；图中d、e、f过程表示植物组织培养过程，d、e分别为脱分化和再分化，D项错误；答案选择C. 2、如图是“白菜——甘蓝”杂种植株的培育过程。下列说法正确的是（） A、图示“白菜—甘蓝”植株不能结籽 B、植物愈伤组织的代谢方式是自养需氧 C、杂种细胞形成杂种植物幼苗过程的细胞分裂方式是减数分裂，遗传物质发生改变 D、“白菜—甘蓝”杂种植株具有的性状是基因选择性表达的结果 【解析】如图所示：有同源染色体，减数分裂正常，可以结籽。愈伤组织的代谢是异养需氧型，因为愈伤组织没有叶绿体，不能进行光合作用。上述过程中包含着有丝分裂和细胞分化等过程，没有减数分裂过程。“白菜—甘蓝”杂种植株并不能表达白菜和甘蓝的所有性状，因为是基因选择性表达的结果。故，只有D项是正确的。 3．关于番茄—马铃薯杂种植株，下列叙述不正确的是( ) A．若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞含n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞内含(m＋n)条染色体 B．过程②结束后需要淘汰自身融合的细胞
专题2细胞工程 植物细胞工程的基本技术 寄语：用最少的悔恨面对过去。用最少的浪费面对现在。用最多的梦面对未来。【学习目标】1. 简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。 2. 列举植物细胞工程的实际应用。 3. 尝试进行植物组织培养。 【课题重点】1.植物组织培养的原理和过程 2.植物体细胞杂交的原则 【课题难点】植物组织培养的实验 【学习过程】 一、细胞工程 1．概念：应用和的原理和方法，通过或上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的或获得的一门综合科学技术。 2．分类：根据操作对象不同，可分为、。 二、植物细胞的全能性（1，2可回顾必修1相关内容） 1、植物细胞的基本结构包括、、、。 2、植物细胞主要的增殖方式是，细胞分化是指，实质是 _____。 3、细胞脱分化是指。 4、全能性是指，表现为全能性的原因是。 5．在理论上，生物的任何一个细胞都具有，但在生物的生长发育过程中，细胞并不表现，而是分化成各种。这是因为特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有地表达出各种，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同。 三、植物组织培养技术 1．原理：植物细胞具有，具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成的潜能。 2．过程 离体植物的 _ 组织幼根和芽或胚状体完整植株。 3．细胞脱分化：已的细胞经过诱导后，失去其特有的而转变成未分化细胞的过程。 4．植物组织培养：在和的条件下，将的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生、丛芽，最终形成完整植株。 四、胡萝卜的组织培养 1、实验原理
生物体细胞一般都是由受精卵经过有丝分裂形成的，因而都含有该生物的全套的遗传信息，都具有发育成完整个体的潜能。因此，植物体的根、茎、叶细胞都具有 ，在一定的营养和激素条件下，可以脱分化形成 。将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其再分化生成胚状体或丛芽，进而发育成 。 2、实验步骤 ①．将 用自来水充分洗净，削去外皮，并切成段。用酒精棉球擦手 。 ②．在超净工作台(或接种箱)上将胡萝卜段用酒精溶液消毒30s 后，立即用 清洗2～3次，再用 处理30min 后，立即用无菌水清洗2～3次。 ③．用 的滤纸吸去胡萝卜段表面的水分。然后，在 瓷砖上，用无菌的解剖刀将胡萝卜段切成1 cm 厚的横切片，再选取有 的部位，切取1 cm 。左右的小块。 ④．将 接种到培养基上，用锡箔纸封盖瓶口，并用橡皮筋扎紧。然后，在培养瓶上贴上标签，写明材料名称、接种日期和小组号。 ⑤．将接种后的胡萝卜组织块，放在 恒温避光条件下培养。4d 后，检查培养材料的污染情况；14d 后，观察愈伤组织的生长状况。然后，在恒温箱中继续避光培养。在培养过程中，注意定期观察和记录愈伤组织的生长情况。 ⑥．培养一段时间后，将生长良好的 转接到分化培养基上，培养一段时间后，胡萝卜的愈伤组织就可以诱导出 。然后将试管苗移栽到大田，培养成 。 五、植物体细胞杂交技术 1．概念：不同种植物的 ，在一定条件下融合成 ，并把杂种细胞培育成新的 的技术。 2．过程 离体的细胞果胶酶 纤维素酶 ???→?不同细胞原生质体???→?人工诱导原生质体融合 →杂种细胞→杂种植株。 3．植物体细胞杂交步骤： (1)去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体，目前最常用的去细胞壁的方法是酶解法，也就是在温和条件下用纤维素酶、果胶酶去除植物细胞的细胞壁。 (2)不同植物体细胞原生质体融合，必须通过物理法和化学法来诱导融合。物理方法有：离心、振动、电激等促使原生质体融合。化学法是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂来诱导融合。融合后再生出细胞壁。 (3)用植物组织培养方法进行培育，可得到杂种植株。 【习题巩固A 级】 1．以下不． 能说明细胞全能性的实验是( ) A ．玉米花粉粒培育出植株 B ．转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育出植株
高中生物植物体细胞杂交技术知识点 高中生物植物体细胞杂交技术基础知识点 1、植物体细胞杂交技术：就是将不同种的植物体细胞原生质体在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成完整植物体的技术。 2、过程： (1)诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电刺激等。化学法一般是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。 (2)细胞融合完成的标志是新的细胞壁的生成。 (3)植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株，而不是形成杂种细胞就结束。 (4)杂种植株的特征：具备两种植物的遗传特征，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。 3、意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。 高中生物植物体细胞杂交技术重要进展 1960年，Kocking用酶法制备高等植物原生质体首次获得成功; 1970年，Power首次用硝酸钠进行为诱导剂进行了较大规模的原生质体诱导融合; 1971年，Takebe首次从离体烟草原生质体培养中获得再生完整植株; 1972年，Carlson首次获得粉蓝烟草和郎氏烟草的细胞
杂种，这也是第一个植物细胞杂种; 1974年，Kao将聚乙二醇诱导融合法应用于植物细胞融合并建立了相应的融合技术; 1978年，Melchers获得了第一个属间细胞杂种(番茄+马铃薯); 1981年，Zimmerman发明了电融合仪，并首次提出了电融合概念; 1987年，Schweiger建立了单对原生质体电融合技术程序。 高中生物植物体细胞杂交技术 1.PEG诱导融合法 PEG诱导融合的特点：其优点是融合成本低，勿需特殊设备;融合子产生的异核率较 高;融合过程不受物种限制。其缺点是融合过程繁琐，PEG可能对细胞有毒害。 PEG的作用机理： Kao等认为，由于PEG分子具有轻微的负极性，故可以与具有正极性基团的水、蛋白质和碳水化合物等形成H键，从而在在原生质体之间形成分子桥，其华中农业大学创建国家精品课程——细胞工程学文本教案(第七章) 主讲教师：柳俊博士、教授结果是使原生质体发生粘连进而促使原生质体的融合;另外，PEG能增加类脂膜的流动性，也使原生质体的核、细胞器发生融合成为可能。