1、专题3 植物的组织培养技术 课题1 菊花的组织培养 学习目标：1.知道细胞分化、细胞的全能性、组织培养流程及影响组织培养的因素。(重点)2.识记MS培养基的营养要素及功能。(重点)3.尝试植物组织培养的实验操作过程。(难点)自 主 预 习 探 新 知 1植物组织培养的基本过程(1)理论基础：植物细胞的_。(2)细胞分化：在植物的个体发育过程中，细胞在_、_和生理功能上出现_的过程。全能性形态结构稳定性差异(3)基本过程离体的植物器官、组织或细胞 脱分化 愈伤组织 再分化 根、芽 完整植株愈伤组织：由离体的植物组织或细胞经_形成的一团排列_而无规则、高度_的呈无定形状态的薄壁细胞。脱分化：又叫去
2、分化，是由_的植物组织或细胞产生_的过程。再分化：愈伤组织继续培养，重新分化成_等器官的过程。脱分化疏松液泡化高度分化愈伤组织根或芽2影响植物组织培养的因素(1)植物材料不同的_，培养的难易程度差别很大。同一种植物材料，材料的_、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。植物组织年龄长短未开花新萌生(2)营养物质大量元素，如_。_，如B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co。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_及用量的比例等都会影响实验结果。N、P、K、Ca、
3、Mg、S 微量元素蔗糖生长素细胞分裂素顺序(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。温度5.8 1822 12 3菊花组织培养的实验操作制备MS固体培养基 外植体消毒 接种培养移栽栽培(1)制备MS固体培养基：配制各种_配制培养基_。母液灭菌(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 体积分数为70%的_消毒67 s无菌水清洗吸干 质量分数为0.1%的_溶液消毒12 min无菌水清洗(至少3次)。(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。洗衣粉酒精氯化汞倒插(4
4、)培养：最好放在_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_。(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_。无菌箱1822 12 h 封口膜培养基消过毒长壮生长开花1判断对错(1)一般来说，容易进行无性繁殖的植物，也容易进行组织培养。()(2)对菊花茎段进行组织培养，不加植物激素也能成功。()(3)接种后的锥形瓶放入无菌箱中，给予适宜的温度和光照即可。()(4)通过有丝分裂进行细胞增
5、殖。()提示：(1)(2)(3)在植物组织培养过程中，分化程度越低的材料，越容易脱分化形成愈伤组织，接种后的锥形瓶放入无菌箱中，给予适宜的温度和光照进行培养，培养期间应定期消毒，防止细菌等微生物污染。(4)2在植物组织培养过程中，愈伤组织的形成和形态的发生是十分关键的。这除需要必备的营养和一些刺激因素外，还需要有诱导作用的物质，它们是()A铜、锌等微量元素B细胞分裂素和生长素C蔗糖和葡萄糖D维生素和氨基酸B 愈伤组织的形成除了必备的营养和一些刺激因素外，还需加入植物激素，如细胞分裂素和生长素等，用以调节细胞分裂和分化。3下列符合菊花组织培养的基本步骤的是()A制备MS培养基外植体消毒接种培养移
6、栽栽培B制备MS培养基外植体消毒接种培养栽培移栽C制备MS培养基外植体消毒接种栽培培养移栽D制备MS培养基外植体消毒接种移栽培养栽培A 植物组织培养的操作程序为“制备MS培养基外植体消毒接种培养移栽栽培”。接种后先培养再移栽，最后是栽培。合 作 探 究 攻 重 难 植物组织培养的基本过程及影响因素合作交流1植物组织培养的基本过程是怎样的？提示：离体的植物器官、组织或细胞外植体脱分化 愈伤组织 再分化 根、芽完整植株2在生物体内，细胞并不表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官的原因是什么？提示：细胞全能性表达的基本条件之一是离体状态。例如：植株上的分生组织细胞在体内只能进行分裂分化，形成不同的
7、组织，但不能表现出全能性，这是生物体内基因程序性表达的结果。归纳总结 1细胞的全能性(1)概念：指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。(2)原因：生物体的每个细胞都含有本物种生长、发育、遗传和变异的全部遗传信息。(3)体现条件：离体状态；一定的营养物质；植物激素；其他适宜的外界条件(温度、pH、氧气、光照、无菌等)。(4)细胞全能性大小与细胞种类的关系：受精卵生殖细胞体细胞；植物细胞动物细胞；分化程度低的细胞分化程度高的细胞。一般地说，离体后的植物细胞的全能性在一定条件下可充分体现。离体的动物细胞的全能性受到限制，但其细胞核的全能性可借助卵细胞的细胞质体现出来。未离体的细胞的全能性不
8、能表达，只是在机体的调控下进行定向分化。2植物组织培养的过程 过程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、高度液泡化的薄壁细胞团 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、无机物)提供激素 提供其他适宜条件 营养生长 生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 3.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特殊营养需求 4.植物激素在组织培养过程中的重要作用(1
9、)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分化的影响。激素使用的先后顺序产生的影响：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 激素用量比例产生的影响：生长素/细胞分裂素比值结果 比值高时促根分化，抑芽形成 比值低时促芽分化，抑根形成 比值适中促进愈伤组织的形成 典题通关草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代，导致产量降低、品质变差，运用微型繁殖技术可以
10、培育出无病毒幼苗，草莓微型繁殖的基本过程如下：外植体愈伤组织芽、根植株请回答：(1)微型繁殖培育无病毒草莓苗时，一般选取_作为外植体，其依据是_。(2)在过程中，常用的MS培养基主要成分包括大量元素、微量元素和_，在配制好的培养基中，常常需要添加_，有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织，接种后25 d，若发现外植体边缘局部污染，原因可能是_。(3)在过程中，愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根，但分化出了芽，其原因可能是_。技巧点拨(1)无病毒植株的培育是植物组织培养技术在作物育种方面的重要应用，所选择的材料应不含有病毒。(2)MS培养基的配方中无植物激素，但植物组织培养过程需要植物激素的调节
11、，所以在配制好MS培养基之后要加入植物激素。(3)生长素/细胞分裂素的比值高时，有利于根的分化而抑制芽的形成，比值低时有利于芽的分化而抑制根的形成。解析(1)植物组织培养时常采用根尖或茎尖部位，原因是该部位含病毒极少，甚至无病毒。(2)MS培养基的成分包括大量元素、微量元素和有机物，在配制好的培养基中，常需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素。植物组织培养也应注意无菌操作。(3)生长素用量比细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化，比值高时，有利于根的分化。答案(1)茎尖(或根尖)茎尖(或根尖)病毒极少，甚至无病毒(2)有机物 植物激素 外植体消毒不彻底(3)培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素
12、类物质用量的比值偏低(1)如果通过植物组织培养，要从愈伤组织中提取某种成分，则生长素和细胞分裂素的使用顺序该是怎样的？(2)为什么用于植物组织培养的材料一般是幼嫩的茎组织？提示：(1)先使用生长素后使用细胞分裂素，这样有利于细胞分裂但细胞不分化。(2)因为幼嫩的茎组织中的细胞具有较强的细胞分裂与分化的能力。1科学家将胡萝卜根韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入特定的培养基中培养，获得了许多完整的植株，此过程依据的原理和技术是()A细胞的分裂和细胞工程B细胞的分化和基因工程C细胞的全能性和组织培养D花药离体培养和单倍体育种C 由单个细胞发育成许多完整个体，尽管涉及细胞的分裂、细胞的脱分化和再分化等
13、，但其原理仍然是细胞的全能性。要完成植物外植体的脱分化、再分化等，必须进行植物组织培养，当然从工程技术的分类范畴分析，组织培养技术属于细胞工程。故选C。2某植物组织培养实验室的愈伤组织被真菌严重污染，为查找污染原因设计了4个实验，实验条件除图示外其他均相同。下列各图表示实验结果，据图可得出的初步结论是()A污染主要是由培养基灭菌时间短造成的B污染主要来源于组织培养所用的离体组织C调节培养基pH能解决污染问题D调节培养温度能解决污染问题B 通过4个曲线图可以看出培养基灭菌时间、培养基pH、培养温度对污染率没有太大影响。由离体组织灭菌时间越长污染率越低可知，污染主要来源于组织培养所用的离体组织。菊
14、花组织培养的实验操作合作交流1MS培养基中各营养物质的作用是什么？提示：微量元素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，同时维持细胞的渗透压；甘氨酸、维生素等物质，主要是满足离体植物细胞的特殊营养要求。2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，所以要先消毒再接种。归纳总结 1实验流程及注意事项 2造成培养物污染的原因与处理污染种类细菌污染真菌污染 污染原因可能是由操作人员造成的，如未戴口罩、接种时说话、手未消毒或器械灭菌不彻底等可能是由植物材料消毒不当引起的 处理措施将被污染的培养
15、瓶统一放在高压蒸汽锅内进行高压蒸汽灭菌，然后再打开培养瓶进行清洗 特别提醒：试管苗培养过程中应注意的问题(1)培养一株完整的试管苗，必须先进行生芽培养，然后进行生根培养，如果顺序颠倒，就不好诱导生芽了。(2)试管苗应该进行见光培养。(3)试管苗一般在高湿、弱光、恒温下异养生长，移出瓶后一定要保温、保湿。(4)试管苗光合作用能力低，在移栽前应给予较强光照且进行闭瓶炼苗，以促进小苗向自养转化。典题通关如图是运用某种技术培养兰花植株的示意图。下列关于这种生物工程技术的叙述，错误的是()A这种技术叫做植物组织培养，可以克隆生物体B、过程需要生长素和细胞分裂素的调节C用此方法克隆植物要尽量选择优良、细胞
16、全能性表达不充分的基因型D这种技术可与基因工程、航天工程结合培育高产、优质的作物品种C 用此方法克隆植物要尽量选择优良、细胞全能性表达充分的基因型，C错误。(1)为什么选择茎尖细胞作为植物组织培养的材料？(2)某同学在进行如上图所示的操作过程中，结果形成了愈伤组织而不能形成试管植物，请从植物激素的角度分析可能的原因是什么。提示：(1)因为茎尖细胞分裂和分化的能力较强，脱分化和再分化更容易进行；并且含有的病毒极少，甚至不含有病毒。(2)先使用了生长素再使用细胞分裂素，且生长素和细胞分裂素的比值适中。试管苗在移栽前进行一系列操作，使幼苗生长健壮，耐环境变化能力增强，这一过程叫炼苗。下列关于移栽的叙
17、述，正确的是()A培养的试管苗打开封口膜后，可直接移栽至大田B试管苗在移栽时不需要在培养间进一步培养C试管苗在培养间培养一段时间后，用无菌水清洗掉根部培养基后，移栽入大田D试管苗在培养间培养一段时间后，最好用无菌水清洗根部培养基，再移入消过毒的蛭石、珍珠岩等环境中炼苗D 试管苗光合作用能力弱，对不良环境的耐受能力差，一定要保温、保湿。在培养一段时间后，逐渐由异养苗向自养苗转化，并且要在蛭石、珍珠岩等无毒的环境中培养一段时间，待适应外界环境后，再移栽至大田。故选D。课堂小结知 识 网 络 构 建核 心 语 句 归 纳 1.植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。2植物组织培养的基本过程是：外植体脱
18、分化愈伤组织再分化胚状体新植物体。3影响植物组织培养的因素包括材料选择、培养基的成分及配比、pH、温度、光照等。4组织培养中，生长素的使用量大于细胞分裂素，有利于根的分化，抑制芽的形成；反之，则利于芽的分化，抵制根的形成。5菊花组织培养的实验操作流程：制备MS固体培养基外植体消毒接种培养移栽栽培。当 堂 达 标 固 双 基 1植物细胞表现出全能性的必要条件是()A给予适宜的营养和外界条件B导入其他植物细胞的基因C脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件D将成熟筛管的细胞核移植到去核卵细胞中C 在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官，这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达
19、的结果。当植物细胞脱离母体后，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，植物细胞就可以表现出全能性。2植物材料的选择直接关系到实验的成败，菊花选材一般选择的是()A未开花植株的茎上部新萌生的侧枝B开花植株的茎上部枝条C开花植株上的花药D未开花植株的茎下部的枝条A 进行组织培养一般选用幼嫩部分。3在下列选项中，需要采用植物组织培养技术的是()利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株 获取大量的脱毒苗 利用基因工程培育抗棉铃虫的植株 单倍体育种 无子西瓜的快速大量繁殖A BCDB 植物组织培养是指从植物体分离出符合需要的组织、器官或细胞、原生质体等，通过无菌操作，在人工控制条件下进行培
20、养以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品的技术，主要用于获取脱毒苗、培育转基因的植株、单倍体育种、快速大量繁殖植株等方面。利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株属于多倍体育种，不需要植物组织培养技术。4某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉，其技术路线为“取材消毒愈伤组织培养出芽生根移栽”。下列有关叙述，错误的是()A消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害B愈伤组织是由高度液泡化的呈特定形态的薄壁细胞组成C出芽是细胞再分化的结果，受基因选择性表达的调控D生根时，培养基通常应含萘乙酸等生长素类调节剂B 消毒主要是为了杀死材料表面的微生物，同时要注意减少对
21、植物细胞的伤害，A项正确；愈伤组织是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞，B项错误；出芽从细胞水平上看，是细胞分化的结果，从分子水平上看，是基因选择性表达的结果，C项正确；生长素类调节剂可促进愈伤组织生根，因此生根时，培养基中应含有生长素类调节剂，D项正确。5为提高玉米产量，科学家在育种和栽培中进行大量实验研究。下面是科学家关于玉米培养的实验过程，请回答：玉米种子幼苗取茎尖脱分化再分化移栽(1)选取玉米幼苗茎尖进行脱分化处理，是因为茎尖细胞_。(2)表示_，它能被再次培养成为幼苗的根本原因是_。(3)若想制作人工种子，应选用_，若利用此项技术来获取细胞的代谢产物，培养将进行到_。(填编号)解析 茎尖细胞是具有旺盛分裂能力的细胞，更容易通过培养表达出全能性，同时由于细胞刚刚分裂产生，还没有被病毒或细菌感染，可以直接培养出无病毒植株。植物组织培养的原理是细胞具有全能性。在人工种子的制作中，必须培养到具有根、芽分化的胚状体方可进行，而要获取细胞代谢产物则应培养至愈伤组织阶段。答案(1)分裂旺盛且没有被病毒或细菌感染(2)愈伤组织 植物细胞具有全能性(3)课 时 分 层 作 业 点击右图进入 Thank you for watching!