2.1通过植物组织培养可获得完整植株课件（26张ppt）2022-2023学年高二下学期生物浙科版选择性必修3
文档属性
| 名称 | 2.1通过植物组织培养可获得完整植株课件（26张ppt）2022-2023学年高二下学期生物浙科版选择性必修3 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 6.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-06-14 16:59:19 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
2.1通过植物组织培养可获得完整植株
从社会中来
“其芽葺葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨夫花开,凝晴瀼露,万态千妍,薰风自来,四坐芬郁,岂非入兰室乎!岂非有国香乎!”这是我国历史上第一部兰谱——《金漳兰谱》（宋·赵时庚）中对兰花的一段描述。从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢兰花。但是兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长，繁殖率低等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了。如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？
兰花是观赏植物中最常见的一类依靠植物组织培养繁育种苗的植物，其组培苗的数量约占观赏植物组培苗总量的40%
利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。
一、植物细胞的全能性使离体组织发育成完整植株成为可能
1958年，美国科学家斯图尔德（F.C.Steward）等利用胡萝卜根的韧皮部细胞获得了可育的胡萝卜新植株。
为什么可以用高度分化的细胞、组织培育出完整的植株呢？其中的理论依据是什么？
1.细胞的全能性
已分化的细胞仍然具有发育成完整生物体的潜能
①概念
②原因
生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全套基因。
③全能性表达的条件
离体培养
培养基
适宜的培养条件
温度、空气、PH、不同光照等
除含有一定的营养物质外还要添加一定的植物激素
无菌
离体培养的植物器官、组织或细胞被称为外植体。
2.植物组织培养的一般过程
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
新植株
离体条件下，已分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程
细胞排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定型状态的薄壁细胞
脱分化
愈伤组织
再分化
愈伤组织在一定条件下，可重新分化为各种类型的细胞，进而形成芽或根等，再生出新的植株
脱分化和再分化的比较
项目 脱分化 再分化
过程
实质
形成体的特点
条件
离体器官、组织或细胞→愈伤组织
愈伤组织→幼苗或胚状体
细胞恢复分裂能力
基因选择性表达
相对没有分化的排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团
形成芽和根的顶端分生组织,并再生出新植株
离体、适宜的营养物质、适当的植物生长调节剂,避光
离体、适宜的营养物质、适当配比的植物生长调节剂,需光
3.离体组织发育成完整植株的途径
茎尖或带芽的茎段
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽器官
胚状体
再
生
植
株
器官发生途径
胚胎发生途径
新植株
生芽—丛状苗—生根
二、离体植物器官、组织和细胞需在适宜条件下方可发育成完整的植株
植物组织培养中细胞表现出全能性的条件
（1）离体（最关键）
（2）严格的无菌条件
（3）适宜的培养条件
（4）适宜浓度和比例的激素
（5）一定的营养条件
①对操作环境、双手、外植体进行消毒；
②对培养基和器械进行灭菌；
③接种操作必须在酒精灯火焰旁进行；
①温度（例如菊花植物组织培养应为18-22℃）；
②光照（例如脱分化需避光，再分化需照光）；
*若细胞不离体，细胞中的基因会选择性地表达，从而形成生物体的不同组织和器官，不能表现出全能性；
二、离体植物器官、组织和细胞需在适宜条件下方可发育成完整的植株
1.培养基
（1）作用
（2）成分
能为离体植物材料提供适宜的营养条件
微量元素、大量元素
有机成分
植物激素
无机盐
为植物提供必需的矿质元素
种类
作用
作用
种类
糖类、氨基酸、维生素等
糖类既可作为碳源和能源物质，又参与维持培养基的渗透压。维生素以辅酶形式参与细胞代谢活动等
作用
种类
调控细胞的脱分化和再分化过程
生长素类，如NAA；细胞分裂素类，如BA
二、离体植物器官、组织和细胞需在适宜条件下方可发育成完整的植株
“激素杠杆”：生长素类/细胞分裂素类，比值大时，有利于根的形成；比值小时，则促进芽的形成。比值适中时，促进愈伤组织的形成。
二、离体植物器官、组织和细胞需在适宜条件下方可发育成完整的植株
2.最广泛使用的植物培养基——MS培养基
根据不同的培养类型、植物不同的营养需求，可设计不同的培养基配方
（1）MS培养基母液配制
为减少每次配制培养基的麻烦，同时也为了减少称量微量试剂时的误差，一般将试剂配成比所需浓度大10-100倍的母液，放在冰箱中备用。
二、离体植物器官、组织和细胞需在适宜条件下方可发育成完整的植株
2.最广泛使用的植物培养基——MS培养基
（2）用母液配制MS固体培养基
（1）MS培养基母液配制
主要步骤：①混合各种母液。根据配制的培养基用量，计算MS培养基各种母液以及激素NAA、6-BA母液的用量，用移液器定量吸取各种母液置于烧杯中混合。
②配制琼脂蔗糖溶液：按照30g/L和6-7g/L的用量分别称取蔗糖和琼脂。
③根据培养基的量，将定量的琼脂糖溶液加入各种母液的混合液中，充分混合。
④调整pH。
⑤分装和灭菌：将配制好的培养基分装到三角瓶，封上封口膜，注明培养基类型、配制日期等。将分装的培养基进行高压蒸汽灭菌，1kg/cm2压力、121℃下保持约20min即可。
三、植物组织培养通过多种途径有效地提高生产效率
1.快速繁殖植物
（1）初代培养和继代培养
（2）离体繁殖和克隆植物
（3）优点
①可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖；
②可以保持优良品种的遗传特性。
（4）实例：
一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等。
铁皮石斛的工厂化生产
2.植物脱毒
（1）适用对象：
被病毒感染的无性繁殖的作物。
（2）选材部位和原因：
植物的生长点附近病毒浓度很低甚至无病毒。
（3）方法：
切取茎尖进行组织培养，再生的植株就可能不带病毒，从而获得“脱毒苗”。（即茎尖组织培养技术）
脱毒马铃薯田与被病毒感染未脱毒马铃薯叶片
（4）实例：
马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等。
“脱毒”与“抗毒”不同
3.生产人工种子
（1）方法：
将植物离体培养产生的体细胞胚、芽、愈伤组织等包埋在含有营养成分和保护功能的物质中。
人工种子的结构
（2）优点：
不受季节限制，可以大量、快速繁殖优良品种，对于生育周期长、育性不良且难于有性繁殖的植物，具有重要意义。
4.细胞代谢产物的工业化生产
利用植物细胞、组织培养来获得有价值的天然产物
不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品
（1）原理：
（2）优点：
（3）实例：
5.作物新品种的培育
（1）细胞突变体的筛选
①原理：
在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此容易受到培养条件和诱变因素（如射线、化学物质等）的影响而产生突变。
②过程：
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
突变体
筛选培育
新品种
诱变处理
④实例：
抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。
③原理：
基因突变和植物细胞的全能性。
（2）单倍体育种
秋水仙素处理，染色体数加倍
花药离体培养
单倍体植株
正常纯合体植株
①过程
脱分化
愈伤组织
再分化
②原理：
染色体（数目）变异、植物细胞的全能性。
③实例：
我国培育的单育1号烟草是世界上第一个单倍体作物新品种
1.原理
①植物细胞一般具有全能性
②基本过程
外植体
丛状苗
新植株
发芽培养基
生根培养基
菊花组织（带芽）
丛状苗
生根
苗健壮后
长成植株
2.材料用具
①外植体：
幼嫩的菊花茎段
(容易诱导形成愈伤组织)
②体积分数为75%的酒精：
对手、超净工作台、外植体进行消毒
③质量分数为10%左右的次氯酸钠溶液（0.1%氯化汞）：
对外植体进行消毒
⑤无菌水:
清洗外植体
⑥培养基
蔗糖的作用：
提供能量，调节渗透压
灭菌方法为：
高压蒸汽灭菌法
④洗涤灵稀释液:
对外植体进行消毒
3.方法步骤
（1）消毒
①接种室和超净工作台
用75%酒精擦拭
③外植体:
洗涤灵稀释液浸泡2min →流水冲洗→75%酒精消毒30s→立即用无菌水清洗2～3次→10%次氯酸钠溶液(0.1%氯化汞溶液）处理5～7min→立即用无菌水清洗2～3次。
（2）分割外植体
用火焰灭菌后冷却的镊子和剪刀等器具在无菌纸上将菊花枝条切割为1cm左右的茎段，每一茎段至少带有一个芽.
②双手和超净工作台台面:
用紫外灯照射
（3）接种外植体
在酒精灯火焰旁，用灼烧后冷却的镊子夹取茎段插入培养基中，每瓶可放入1～3个茎段。瓶口封上封口膜，并在培养瓶上作好标记。
注意：接种时注意外植体的方向，不要倒插！
（4）培养
将接种后的材料置于18～25℃的培养箱中培养，每天光照10～12h，定期观察和记录外植体的生长情况，直至得到菊花小植株。
（5）菊花试管苗的生根培养
在无菌纸上将试管苗分割成单株→将其接种在生根培养基上，每瓶4～5颗→将培养瓶置于20～28℃的培养箱中培养，每天光照10～12h→2～3星期后，试管苗长出健壮根系。
注意：该过程每日需要给予适当时间和强度的光照！
（6）菊花试管苗的移栽
移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到灭菌过的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。
讨论
1.不同植物、不同组织的生根和生芽是否都可使用与本实验相同的生长素和细胞分裂素浓度？
2.本实验用人工合成的激素，而不用植物中存在的天然激素，这是为什么？
3.你所选用的外植体以及培养基的配方是怎样的？请预测你的实验结果。
4.通过外植体的培养得到了丛状苗，若要对丛状苗进行继代培养以扩大繁殖而获得更多的试管苗，你认为该如何操作？
不可以，因为不同植物或同一植物的不同器官脱分化、再分化所需要的激素种类和比例可能不同。
人工合成的激素性质稳定，成本低，并且和天然的植物激素有着同样的作用。
将外植体培养得到的试管苗进一步切割为带芽的茎段，接种在细胞分裂素含量较多、生长素含量相对较少的培养基中培养。
根据实际实验情况回答
2.1通过植物组织培养可获得完整植株
从社会中来
“其芽葺葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨夫花开,凝晴瀼露,万态千妍,薰风自来,四坐芬郁,岂非入兰室乎!岂非有国香乎!”这是我国历史上第一部兰谱——《金漳兰谱》（宋·赵时庚）中对兰花的一段描述。从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢兰花。但是兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长，繁殖率低等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了。如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？
兰花是观赏植物中最常见的一类依靠植物组织培养繁育种苗的植物，其组培苗的数量约占观赏植物组培苗总量的40%
利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。
一、植物细胞的全能性使离体组织发育成完整植株成为可能
1958年，美国科学家斯图尔德（F.C.Steward）等利用胡萝卜根的韧皮部细胞获得了可育的胡萝卜新植株。
为什么可以用高度分化的细胞、组织培育出完整的植株呢？其中的理论依据是什么？
1.细胞的全能性
已分化的细胞仍然具有发育成完整生物体的潜能
①概念
②原因
生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全套基因。
③全能性表达的条件
离体培养
培养基
适宜的培养条件
温度、空气、PH、不同光照等
除含有一定的营养物质外还要添加一定的植物激素
无菌
离体培养的植物器官、组织或细胞被称为外植体。
2.植物组织培养的一般过程
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
新植株
离体条件下，已分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程
细胞排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定型状态的薄壁细胞
脱分化
愈伤组织
再分化
愈伤组织在一定条件下，可重新分化为各种类型的细胞，进而形成芽或根等，再生出新的植株
脱分化和再分化的比较
项目 脱分化 再分化
过程
实质
形成体的特点
条件
离体器官、组织或细胞→愈伤组织
愈伤组织→幼苗或胚状体
细胞恢复分裂能力
基因选择性表达
相对没有分化的排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团
形成芽和根的顶端分生组织,并再生出新植株
离体、适宜的营养物质、适当的植物生长调节剂,避光
离体、适宜的营养物质、适当配比的植物生长调节剂,需光
3.离体组织发育成完整植株的途径
茎尖或带芽的茎段
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽器官
胚状体
再
生
植
株
器官发生途径
胚胎发生途径
新植株
生芽—丛状苗—生根
二、离体植物器官、组织和细胞需在适宜条件下方可发育成完整的植株
植物组织培养中细胞表现出全能性的条件
（1）离体（最关键）
（2）严格的无菌条件
（3）适宜的培养条件
（4）适宜浓度和比例的激素
（5）一定的营养条件
①对操作环境、双手、外植体进行消毒；
②对培养基和器械进行灭菌；
③接种操作必须在酒精灯火焰旁进行；
①温度（例如菊花植物组织培养应为18-22℃）；
②光照（例如脱分化需避光，再分化需照光）；
*若细胞不离体，细胞中的基因会选择性地表达，从而形成生物体的不同组织和器官，不能表现出全能性；
二、离体植物器官、组织和细胞需在适宜条件下方可发育成完整的植株
1.培养基
（1）作用
（2）成分
能为离体植物材料提供适宜的营养条件
微量元素、大量元素
有机成分
植物激素
无机盐
为植物提供必需的矿质元素
种类
作用
作用
种类
糖类、氨基酸、维生素等
糖类既可作为碳源和能源物质，又参与维持培养基的渗透压。维生素以辅酶形式参与细胞代谢活动等
作用
种类
调控细胞的脱分化和再分化过程
生长素类，如NAA；细胞分裂素类，如BA
二、离体植物器官、组织和细胞需在适宜条件下方可发育成完整的植株
“激素杠杆”：生长素类/细胞分裂素类，比值大时，有利于根的形成；比值小时，则促进芽的形成。比值适中时，促进愈伤组织的形成。
二、离体植物器官、组织和细胞需在适宜条件下方可发育成完整的植株
2.最广泛使用的植物培养基——MS培养基
根据不同的培养类型、植物不同的营养需求，可设计不同的培养基配方
（1）MS培养基母液配制
为减少每次配制培养基的麻烦，同时也为了减少称量微量试剂时的误差，一般将试剂配成比所需浓度大10-100倍的母液，放在冰箱中备用。
二、离体植物器官、组织和细胞需在适宜条件下方可发育成完整的植株
2.最广泛使用的植物培养基——MS培养基
（2）用母液配制MS固体培养基
（1）MS培养基母液配制
主要步骤：①混合各种母液。根据配制的培养基用量，计算MS培养基各种母液以及激素NAA、6-BA母液的用量，用移液器定量吸取各种母液置于烧杯中混合。
②配制琼脂蔗糖溶液：按照30g/L和6-7g/L的用量分别称取蔗糖和琼脂。
③根据培养基的量，将定量的琼脂糖溶液加入各种母液的混合液中，充分混合。
④调整pH。
⑤分装和灭菌：将配制好的培养基分装到三角瓶，封上封口膜，注明培养基类型、配制日期等。将分装的培养基进行高压蒸汽灭菌，1kg/cm2压力、121℃下保持约20min即可。
三、植物组织培养通过多种途径有效地提高生产效率
1.快速繁殖植物
（1）初代培养和继代培养
（2）离体繁殖和克隆植物
（3）优点
①可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖；
②可以保持优良品种的遗传特性。
（4）实例：
一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等。
铁皮石斛的工厂化生产
2.植物脱毒
（1）适用对象：
被病毒感染的无性繁殖的作物。
（2）选材部位和原因：
植物的生长点附近病毒浓度很低甚至无病毒。
（3）方法：
切取茎尖进行组织培养，再生的植株就可能不带病毒，从而获得“脱毒苗”。（即茎尖组织培养技术）
脱毒马铃薯田与被病毒感染未脱毒马铃薯叶片
（4）实例：
马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等。
“脱毒”与“抗毒”不同
3.生产人工种子
（1）方法：
将植物离体培养产生的体细胞胚、芽、愈伤组织等包埋在含有营养成分和保护功能的物质中。
人工种子的结构
（2）优点：
不受季节限制，可以大量、快速繁殖优良品种，对于生育周期长、育性不良且难于有性繁殖的植物，具有重要意义。
4.细胞代谢产物的工业化生产
利用植物细胞、组织培养来获得有价值的天然产物
不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品
（1）原理：
（2）优点：
（3）实例：
5.作物新品种的培育
（1）细胞突变体的筛选
①原理：
在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此容易受到培养条件和诱变因素（如射线、化学物质等）的影响而产生突变。
②过程：
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
突变体
筛选培育
新品种
诱变处理
④实例：
抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。
③原理：
基因突变和植物细胞的全能性。
（2）单倍体育种
秋水仙素处理，染色体数加倍
花药离体培养
单倍体植株
正常纯合体植株
①过程
脱分化
愈伤组织
再分化
②原理：
染色体（数目）变异、植物细胞的全能性。
③实例：
我国培育的单育1号烟草是世界上第一个单倍体作物新品种
1.原理
①植物细胞一般具有全能性
②基本过程
外植体
丛状苗
新植株
发芽培养基
生根培养基
菊花组织（带芽）
丛状苗
生根
苗健壮后
长成植株
2.材料用具
①外植体：
幼嫩的菊花茎段
(容易诱导形成愈伤组织)
②体积分数为75%的酒精：
对手、超净工作台、外植体进行消毒
③质量分数为10%左右的次氯酸钠溶液（0.1%氯化汞）：
对外植体进行消毒
⑤无菌水:
清洗外植体
⑥培养基
蔗糖的作用：
提供能量，调节渗透压
灭菌方法为：
高压蒸汽灭菌法
④洗涤灵稀释液:
对外植体进行消毒
3.方法步骤
（1）消毒
①接种室和超净工作台
用75%酒精擦拭
③外植体:
洗涤灵稀释液浸泡2min →流水冲洗→75%酒精消毒30s→立即用无菌水清洗2～3次→10%次氯酸钠溶液(0.1%氯化汞溶液）处理5～7min→立即用无菌水清洗2～3次。
（2）分割外植体
用火焰灭菌后冷却的镊子和剪刀等器具在无菌纸上将菊花枝条切割为1cm左右的茎段，每一茎段至少带有一个芽.
②双手和超净工作台台面:
用紫外灯照射
（3）接种外植体
在酒精灯火焰旁，用灼烧后冷却的镊子夹取茎段插入培养基中，每瓶可放入1～3个茎段。瓶口封上封口膜，并在培养瓶上作好标记。
注意：接种时注意外植体的方向，不要倒插！
（4）培养
将接种后的材料置于18～25℃的培养箱中培养，每天光照10～12h，定期观察和记录外植体的生长情况，直至得到菊花小植株。
（5）菊花试管苗的生根培养
在无菌纸上将试管苗分割成单株→将其接种在生根培养基上，每瓶4～5颗→将培养瓶置于20～28℃的培养箱中培养，每天光照10～12h→2～3星期后，试管苗长出健壮根系。
注意：该过程每日需要给予适当时间和强度的光照！
（6）菊花试管苗的移栽
移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到灭菌过的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。
讨论
1.不同植物、不同组织的生根和生芽是否都可使用与本实验相同的生长素和细胞分裂素浓度？
2.本实验用人工合成的激素，而不用植物中存在的天然激素，这是为什么？
3.你所选用的外植体以及培养基的配方是怎样的？请预测你的实验结果。
4.通过外植体的培养得到了丛状苗，若要对丛状苗进行继代培养以扩大繁殖而获得更多的试管苗，你认为该如何操作？
不可以，因为不同植物或同一植物的不同器官脱分化、再分化所需要的激素种类和比例可能不同。
人工合成的激素性质稳定，成本低，并且和天然的植物激素有着同样的作用。
将外植体培养得到的试管苗进一步切割为带芽的茎段，接种在细胞分裂素含量较多、生长素含量相对较少的培养基中培养。
根据实际实验情况回答