1、第1页专题三 植物的组织培养技术 第2页课题1 菊花的组织培养 第3页目标定位 重点突破 1.阅读教材 P32“基础知识”,掌握植物组织培养的基本过程及影响因素 2.阅读教材 P34“实验操作”,掌握植物组织培养的过程及注意事项 3.结合教材 P36“课题延伸”及左侧培养基配方,理解植物激素对实验结果的影响 1.掌握植物组织培养的基本过程 2.掌握细胞分化的概念及离体植物细胞的脱分化和再分化 3.归纳 MS 培养基的配制方法,并设计表格比较微生物培养基与 MS培养基的配方的异同 第4页自 主 学 习 第5页一、植物组织培养的基本过程 1.理论基础 植物细胞的_。当植物细胞脱离了原来所在植物体的
2、器官或组织而处于_时,在一定的营养物质、激素和适宜的其他外界条件的作用下,就可能表现出全能性。2.细胞分化 在植物的个体发育过程中,细胞在_上出现稳定性差异的过程。第6页3.植物组织培养过程(1)过程：愈伤组织 根、芽 完整植株 (2)相关概念：愈伤组织：由离体的植物组织或细胞经脱分化形成的一团_而无规则、高度_的呈无定形状态的薄壁细胞。脱分化：又叫去分化,是由_的植物组织或细胞产生_的过程。第7页再分化：愈伤组织继续培养,重新分化成_等器官的过程。愈伤组织的特点：细胞排列_而无规则,是一种高度_的呈无定形状态的薄壁细胞。第8页二、影响植物组织培养的因素 1.植物材料(1)不同的_,培养的难易
3、程度差别很大。(2)同一种植物材料,材料的年龄、保存时间的_等也会影响实验结果。菊花的组织培养一般选择_植株的茎上部_的侧枝。第9页2.营养物质(1)大量元素,如 N、P、K、_。(2)_,如 B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co。(3)有机物,如甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素,以及_等。3.植物激素 _和_是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素,二者的浓度、使用的顺序及用量的比例等都会影响实验结果。第10页4.环境条件 如 pH、_、光照等,进行菊花的组织培养一般将 pH控制在_左右,温度控制在_,并且每日用日光灯照射_h。第11页三、实验操作 制备MS固 体培养基 外植体 消毒 接种
4、 培养 移栽 栽培 1.制备 MS 固体培养基 配制各种_配制培养基_。2.外植体消毒 取菊花嫩枝流水冲洗加_刷洗流水冲洗20 min-吸干水分体积分数为 70%的_消毒 67 s无菌水清洗-吸干水分 质量分数为 0.1%的_溶液消毒 12 min无菌水清洗(至少 3 次)。第12页3.接种 菊花茎段插入培养基时注意方向,不要_。每瓶接种68 块外植体。4.培养 将其放置在无菌箱中培养,并定期消毒。培养温度控制在_,并且每日用日光灯照射_。第13页5.移栽 移栽前应先打开培养瓶的_,让试管苗在培养间生长几日。然后用流水清洗根部的_,将幼苗移植到_的蛭石或珍珠岩等环境下生活一段时间,等幼苗_后再
5、移栽到土壤中。6.栽培 将幼苗移栽后,每天观察并记录幼苗的_情况,适时浇水、施肥,直至_。第14页自 我 校 对 一、1.全能性 离体状态 2.形态、结构和生理功能 3.(1)离体的植物器官、组织或细胞 脱分化 再分化(2)排列疏松 液泡化 高度分化 愈伤组织 根或芽 疏松 液泡化 二、1.(1)植物组织(2)长短 未开花 新萌生 2.(1)Ca、Mg、S(2)微量元素(3)蔗糖 3.生长素 细胞分裂素 4.温度 5.8 1822 12 三、1.母液 灭菌 2.洗衣粉 酒精 氯化汞 3.倒插 4.1822 12 h 5.封口膜 培养基 消过毒 长壮 6.生长 开花 第15页课 堂 探 究 第1
6、6页考点一 植物组织培养的基本过程和影响因素 1.植物组织培养的基本过程(1)概念：指在人工培养基上,离体培养植物的器官、组织、细胞,并使其生长、增殖、分化以及再生植株的技术。(2)原理：植物细胞的全能性。(3)基 本 过 程：离体的植物细胞、组织、器官-脱分化愈伤组织-再分化 胚状体、丛芽等-生长新个体 第17页名称 过程 形成体特点 条件 脱分化 由外植体形成愈伤组织 排 列 疏 松 而 无 规则、高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞团 再分化 由愈伤组织形成幼苗或胚状体结构 有根、芽或有生根发芽的能力 离体 提供营养物质(有机物、大量元素、微量元素)提供激素 提供其他适宜条件 营养生长 生
7、殖生长 发育成完整的植物体 由根、茎、叶、花、果实、种子组成 栽培 第18页2.植物细胞的全能性(1)概念：植物体的器官或组织处于离体状态时,在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下,可以发育为完整的植株。(2)原因：所有体细胞均来自受精卵的有丝分裂,都具有和受精卵相同的一整套遗传基因。(3)全能性大小：一般分化程度越低的细胞,全能性越高。特例：卵细胞的分化程度和全能性都比较高。第19页3.全能性表达的条件(1)离体的植物器官或组织(用于离体培养的植物器官或组织片段,叫做外植体)。(2)一定的营养物质。(3)植物激素。(4)其他适宜的外界条件。第20页4.影响植物组织培养的因素(1)内因：
8、植物的种类、材料的年龄和保存时间的长短等都会影响实验结果。一般来说,容易进行无性繁殖的植物更容易进行组织培养。菊花的组织培养,一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝作为材料。选取生长旺盛的嫩枝进行组织培养的原因是嫩枝生理状态好,容易诱导脱分化和再分化。第21页(2)外因：MS 培养基中各成分的作用：成分 作用 微量和大量元素 提供植物细胞生活所必需的无机盐 蔗糖 提供碳源,维持细胞渗透压 甘氨酸、维生素、烟酸、肌醇等 满足离体植物细胞在正常代谢途径受一定影响后所产生的对特殊营养的需求 第22页调节剂：生长素、细胞分裂素 使用顺序不同结果不同两者用量比例不同植物发育方向不同 a.激素使用的先后顺
9、序产生的影响：使用顺序 实验结果 先使用生长素,后使用细胞分裂素 有利于细胞分裂,但细胞不分化 先使用细胞分裂素,后使用生长素 细胞既分裂也分化 同时使用 分化频率提高 第23页 b.激素用量比例不同产生的影响：生长素/细胞分裂素 结果 比值高时 促进根分化,抑制芽形成 比值低时 促进芽分化,抑制根形成 比值适中 促进愈伤组织的形成 环境因素：pH、温度、光照等。第24页【易错必明】植物激素在组织培养过程中的重要作用：(1)在配制好的 MS 培养基中,常常需要添加植物激素。植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。(2)激素使用的先后顺序及其用量的比例对细胞分裂和
10、分化有影响。第25页 1.你认为植物组织培养的核心环节是什么？【提示】植物组织培养的核心环节为脱分化和再分化。第26页2.在配制培养基的过程中,pH 的调节是在分瓶前还是分瓶后？【提示】在分瓶前调节 pH。第27页下图是植物组织培养的简略表示图。请据图回答：(1)把组织培养的过程按正确顺序排列_(用字母和箭头表示)。(2)外植体发育成一个完整个体需经过_和_两个过程。(3)外植体若是菊花的根尖组织,则在正常环境下培养成的新菊花植株叶片的颜色是_,这一过程体现了植物细胞具有_的特点。第28页【解析】植物组织培养的基本过程：外植体脱分化形成愈伤组织,愈伤组织经再分化,形成根和芽。根据图中的植物发育
11、情况可以看出组织培养的顺序为 BDCA。由根尖细胞培养成的新植株的叶片之所以是绿色的,是因为由愈伤组织分化而来的叶片细胞中,控制叶片绿色性状的基因选择性表达,植物组织培养过程体现了植物细胞的全能性。【答案】(1)BDCA(2)脱分化 再分化(3)绿色 全能性 第29页【变式训练 1】分别将未分化细胞群培养在植物激素 X 和植物激素 Y 浓度比不同的培养基中,未分化细胞群的变化情况如图所示。据图分析下列叙述正确的是()A.植物激素 X 是生长素 B.植物激素 Y 可诱导芽的生成 C.该实验用的材料未分化细胞群可来自不同种植物 D.激素 X 和 Y 浓度比为 1 时细胞不能分化 第30页【解析】细
12、胞分裂素用量与生长素用量的比值适中,有利于外植体脱分化形成愈伤组织,比值升高有利于芽的分化,比值降低则有利于生根。结合题图可知,植物激素 Y 高时利于根的形成,则 Y 为生长素；植物激素 X 高时利于芽的形成,则 X 为细胞分裂素；根据无关变量原则,该实验材料应取自同种植物；激素 X、Y 浓度比为 1 时,愈伤组织不发生分化。【答案】D 第31页考点二 菊花的组织培养过程 植物细胞具有全能性,利用菊花的组织或者细胞能获得完整的幼苗,可以加快优良品种的繁殖速度。第32页1.制备 MS 固体培养基(1)配制各种母液：将各种成分按配方比例配制成浓缩液。使用时根据母液的浓缩倍数,计算用量,并加蒸馏水稀
13、释。(2)配制培养基：应加入的物质有琼脂、蔗糖、大量元素、微量元素、有机物和植物激素的母液,并加蒸馏水定容至 1 000 mL。(3)灭菌：采取的灭菌方法是高压蒸汽灭菌法。第33页小贴士 在菊花组织培养过程中，可以不添加植物激素，原因是菊花茎段组织培养比较容易。第34页2.外植体消毒(1)过程：(2)在此消毒过程中,不是强度越大越好,对外植体进行表面消毒时,既要考虑到药剂的消毒效果,又要考虑到植物的耐受力。第35页3.接种(1)消毒灭菌工作台：用体积分数为70%的酒精擦拭 消毒器械：用火焰灼烧灭菌接种：必须在酒精灯火焰旁进行(2)接种操作外植体方向：形态学上端朝上外植体个数：每个锥形瓶接种68
14、块 第36页4.培养 培养过程应该放在无菌箱中进行,并定期进行消毒,培养温度控制在 1822,并且每日用日光灯照 12 h。5.移栽(1)移栽前应先打开培养瓶的封口膜,让试管苗在培养间生长几日。(2)用流水清洗根部的培养基。(3)将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境条件下生活一段时间,进行壮苗。(4)进行露天栽培。第37页6.栽培 将幼苗移栽后,每天观察并记录幼苗的生长情况,适时浇水、施肥,直至开花。第38页 1.外植体为什么要经过消毒才能接种？【提示】外植体上残留的杂菌会和外植体争夺培养基中的营养物质,并且产生大量对外植体有害的物质,导致外植体死亡,所以要先经过消毒再接种。第39页2.植物
15、是自养生物,为什么用于植物组织培养的 MS培养基中需要加入有机物作为碳源？【提示】通常植物体本身进行光合作用产生糖类,不需要外部供给糖,但植物组织培养利用的是离体组织或细胞,在其脱分化过程中不能进行光合作用合成糖类,因此必须在培养基中添加糖类,作为碳源和能源物质,同时维持细胞的渗透压。第40页3.同微生物培养基的配方相比,MS 培养基的配方有哪些明显的不同？【提示】微生物培养基以有机营养为主。与微生物培养基不同,MS 培养基则需提供大量无机营养、无机盐混合物,包括植物生长必需的大量元素和微量元素两大类。第41页下列有关菊花的组织培养的说法,正确的是()A.需要有三种培养基,其营养成分中的碳源应
16、该是无机碳源 B.要用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌,即在 100 下灭菌 1530 min C.在培养过程中要先让愈伤组织生根后再使其生芽 D.用酒精对外植体进行消毒时,持续的时间不能太长 第42页【解析】在菊花组织培养过程中,共需配制三种培养基,分别是脱分化培养基、生芽培养基和生根培养基,这些培养基需要的碳源是蔗糖,而不是无机碳源；在对培养基进行高压蒸汽灭菌时,要在 100 kPa、121 下灭菌 1530 min,以便杀死所有微生物的细胞、芽孢和孢子等；在培养过程中要先让愈伤组织生芽后再使其生根；用酒精对外植体进行消毒时,持续的时间不能太长,否则容易杀死外植体细胞。【答案】D 第43页【
17、变式训练 2】(2018石家庄月考)在植物组织培养过程中,接种时应注意的事项有()接种室要消毒 只要戴口罩,操作时便可说话 外植体要消毒 接种操作要在酒精灯火焰旁进行 接种完毕应立即盖好瓶盖 A.B.C.D.第44页【解析】组织培养中要求进行严格的无菌操作,因为一旦出现细菌或真菌污染,就会导致实验失败,其要求除题目中提到的项外,还有工作人员即使戴上口罩,也不允许说话、咳嗽等。【答案】C 第45页随 堂 训 练 第46页1.植物组织培养的过程可以归纳为：-脱分化-再分化。下列对此叙述错误的是()A.的再分化过程中,当细胞分裂素与生长素的浓度比低时,有利于根的分化 B.植物组织培养所依据的原理是植
18、物细胞的全能性 C.过程指植物的营养生长和生殖生长阶段 D.植物组织培养获得的植株不能保持亲本性状 第47页答案 D 解析 在植物组织培养时,通过调节生长素和细胞分裂素的比值能影响愈伤组织分化出根或芽,的再分化过程中,当细胞分裂素与生长素的浓度比低时,有利于根的分化、抑制芽的形成；植物组织培养的原理是植物细胞的全能性；为个体发育过程,即包括营养生长和生殖生长阶段,该过程包括细胞分裂和细胞分化；植物组织培养技术是无性生殖,获得的植株能保持亲本的遗传性状。第48页2.影响植物组织培养的因素包括()培养基的营养组成 外植体的选取 植物激素的使用 消毒 温度、pH、光照 A.B.C.D.第49页答案
19、A 解析 培养基的营养组成、外植体的种类和生长发育状况、植物激素的浓度和使用顺序以及温度、光照、pH 都是影响植物组织培养的因素,且植物组织培养在离体、无菌条件下才能完成。第50页3.菊花的组织培养需要严格的无菌操作,下列说法不正确的是()A.一半培养基连同其他器械一起进行高压蒸汽灭菌 B.幼苗要先移植到消过毒的蛭石或者珍珠岩等环境下生活一段时间 C.用于植物组织培养的培养基一旦感染杂菌则前功尽弃 D.将菊花茎段插入培养基中时应注意方向,不应倒插,是为了防止杂菌污染 第51页答案 D 解析 将菊花茎段插入培养基中时,要注意形态学上端朝上,而不应倒插.是因为生长素为极性运输,倒插的菊花茎段不能形
20、成愈伤组织,而不是为了防止杂茵污染。第52页4.下列属于 MS 培养基和培养微生物所配制的培养基的主要区别是()A.MS 培养基一般含植物激素,微生物培养基不含植物激素 B.MS 培养基需要氨基酸,微生物培养基不含各种氨基酸 C.MS 培养基需要碳源,微生物培养基不含碳源 D.MS 培养基含维生素 B1和维生素 B2,而微生物培养基不含 第53页答案 A 解析 MS 培养基是用于植物组织培养的培养基,其中一般含有植物激素,而培养微生物的培养基中不含植物激素,MS 培养基需提供植物生长所必需的大量元素和微量元素；由于培养的微生物一般是异养微生物,所以在微生物的培养基中以有机物为主,一般含有碳源、
21、氮源和生长因子。第54页5.下图所示为植物组织培养的一般过程,请据图回答下列问题：(1)对菊花来说,要选取生长旺盛的嫩枝来进行组织培养,其原因是_ _。第55页(2)要促进细胞分裂生长,培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括_和小分子有机物,激素包括_和_等植物激素。(3)此过程要无菌操作,主要是指对_等进行灭菌消毒。B 阶段需要光照,原因是_ _。(4)试管苗的根尖细胞没有叶绿素,而叶肉细胞具有叶绿素,这是基因_的结果。第56页答案(1)生长旺盛的嫩枝生理状况好,容易诱导脱分化和再分化(2)无机物(或矿质元素)生长素 细胞分裂素(3)培养基 叶绿素的形成需要光照条件(4)选择性表达 第57页解析 菊花的组织培养,一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝,主要因为生长旺盛的嫩枝生理状况好,易诱导脱分化和再分化。培养基中应含有供组织细胞生长发育所需的各种营养成分及调节细胞分裂和分化的激素。脱分化阶段细胞进行有丝分裂,再分化阶段愈伤组织细胞经有丝分裂和分化形成试管苗,此阶段需要光照,原因是叶绿素的合成需要光照条件。第58页 请做：限时规范训练七