高二生物选修一 课题1 菊花的组织培养（54张ppt人教版）

(共54张PPT)
通过必修课的学习，我们已经了解到大多绿色开花植物都是靠种子来繁殖的。那么，有没有不用种子来培育植物的方法呢？
植物组织培养
营养繁殖
无性生殖
扦插
压条
嫁接
专题3 植物的组织培养技术
1、概念
指在无菌条件下，将离体的植物器官、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，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。
一、植物组织培养
概念： 是指已分化的细胞具有发育成完整个体的潜能。
2、原理：植物细胞的全能性
原因: 是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
1、什么叫细胞分化？其实质是什么?
2、什么叫脱（去）分化？
3、愈伤组织的细胞有什么特点？
4、什么叫再分化？
阅读32页，解决下列问题：
二、植物组织培养的基本过程
有丝分裂
受精卵
细胞分化
在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
1、细胞分化的概念
实质：基因的选择性表达
脱分化：
由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织(未分化细胞）的过程。也叫去分化。
2-3周，愈伤组织开始形成。
细胞排列疏松而无规则，是高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞团。
②愈伤组织：
3-5周之后，诱导出的新叶片和芽。
③再分化：
愈伤组织继续培养，重新分化成根和芽等器官的过程。
愈伤组织
（脱分化）
二、植物组织培养的基本过程
外植体
有丝分裂
分裂
分化
*
应用领域
1、微型繁殖 运用组织培养的途径，一个单株一年可以繁殖几万到几百万个植株。例如一株兰花一年繁殖到400万株。
　　2、培育脱毒苗
在根尖和茎尖的分生区却不存在病毒，所以采用这些区域的细胞作为组培的材料，既保留了优良性状，又剔除了病毒。
3、人工种子：用植物组织培养的形成的胚状体,包裹上人造种皮,制成人工种子,可以解决有些作物品种繁殖能力差,结子困难或发芽率低等问题.
　　4、细胞产物的工厂化生产: 愈伤组织阶段，通过大规模的植物细胞培养来生产药物,食品添加剂,香料,色素和杀虫剂等.
5.转基因植物的培育,也要用到植物组织培养
三、影响植物组织培养的因素有哪些？
用量、比例和使用顺序
种类、年龄和保存时间的长短等
大量元素、微量元素、有机物等
pH、温度、光照等
无菌操作等
植物材料的选择
2）同一种植物材料：材料的年龄、保存时间的长短会影响实验结果。
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。
烟草和胡萝卜的组织培养较为容易
枸杞愈伤组织的芽诱导比较难
1）不同植物种类：
1、内因：
生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化。
为什么？
不同的离体组织和细胞对营养、环境等条件的要求相对特殊，需配置不同的培养基。
常用MS培养基：
2、外因：
MS培养基是Murashige和Skoog于1962年为烟草细胞培养设计的，其特点是无机盐和离子浓度较高，是较稳定的离子平衡溶液，它的硝酸盐含量高，其养分的数量和比例合适，能满足植物细胞的营养和生命活动需要，因而适用范围比较广，多数植物组织培养快速繁殖用它作为基本培养基。这种培养基就用他们的名字来命名的。
N、P、 S 、 K、Ca、Mg等
B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、 Co等。
甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等
生长素、细胞分裂素、赤霉素等
1）培养基营养成分：
①大量元素:
②微量元素:
③有机物：
④植物激素：
提供植物细胞生活所必需的无机盐
提供碳源，
维持细胞的渗透压。
主要是为了满足离体植物细胞在正常代谢途径受到一定影响后所产生的特殊营养需求。
说出该培养基中各种营养物质的作用：
提供植物细胞
生活所必需的
无机盐
提供碳源
满足离体植物细胞
特殊的营养物质
维持细胞的渗透压
【蔗糖】离体的植物组织赖以生存的重要营养成分。

用蔗糖，而不用葡萄糖的原因？
2.从能源角度讲，相同质量浓度下，蔗糖比葡萄糖供能多。
3.蔗糖较葡萄糖能更好的维持培养基内的低渗环境。若用葡萄糖，可能会使细胞失水。同时植物细胞吸收蔗糖的速率要明显慢于葡萄糖，所以蔗糖形成的渗透压可以较长时间保持相对稳定
1.防污染：葡萄糖是微生物最合适的碳源，而较少利用蔗糖，所以可一定程度上减少微生物污染。
思考：同专题2中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？
MS培养基
牛肉膏蛋白胨培养基
无机物
有机物
微生物培养基以有机营养为主。植物组织培养MS培养基则以无机营养为主。
在MS培养基配制好之后，常常需要加入植物激素
①常用的植物激素：生长素、细胞分裂素和赤霉素
生长素类：
2，4－二氯苯氧乙酸（2，4－D）、吲哚乙酸（IAA）、萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸（IBA）
细胞分裂素类：
激动素（KT）、6－苄基嘌呤（ 6－BA）、玉米素（ZT）
赤霉素类：
赤霉酸（GA3）
3、植物激素的影响
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
在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。
资料一：两种激素的使用顺序对结果的影响
结论：不同的使用顺序，会导致不同的结果。
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，但不利分化
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 分化频率高
资料二：同时使用两类激素：两者用量的比例对植物细胞发育方向的影响
结论：不同的用量会导致不同的结果。
要促进愈伤组织形成，需生长素≈细胞分裂素
要促进根的形成，需生长素＞细胞分裂素
要促进芽的形成，需生长素＜细胞分裂素
用量 实验结果
生长素＞细胞分裂素 促根分化，抑芽形成
生长素＜细胞分裂素 促芽分化，抑根形成
生长素≈细胞分裂素 促进愈伤组织生长
4、pH、温度、光照
进行菊花的组织培养：
pH控制在5.8左右
温度控制在18－22℃
每日用日光灯照射12h
不同的植物对各种条件的要求不同。
5、严格的无菌条件
在植物组织培养的过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？
1、植物组织培养所利用的植物材料：体积小、
抗性差，对培养条件的要求较高
2、用于植物组织培养的培养基：同样适合于某些微生物的生长,微生物产生的代谢废物会对培养的对象有毒害作用。--培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃；

因此要进行严格的无菌操作。
正常苗
污染苗
严格的无菌条件
植物组织培养过程:
离体组织或细胞
植物体
细胞分裂素≈生长素
愈伤组织
芽
根
细胞分裂素>生长素
细胞分裂素<生长素
不需要光
需要光
芽发育成叶，叶肉细胞中 叶绿素的合成需要光照条件
异养需氧型
四、实验操作
制备MS固体培养基
外植体消毒
接种
培 养
栽 培
移 栽
（一）制备MS固体培养基
MS培养基包括20多种营养成分，实验室一般使用4。C保存配制好的培养基母液来制备
1、配置各种母液
为什么要配置母液？
可以避免每次配制培养基时都要称量几十种成分，
操作方便。
将各种成分按照比例配制成浓缩液，即培养基母液。
MS固体培养基成分及比例
①无机物中大量元素浓缩10倍，
微量元素浓缩100倍，常温保存
②激素类、维生素类以及用量较小的有机物一般可按1mg/ml的质量浓度单独配制成母液
③用母液配制培养基时：需要根据各种母液的浓缩倍数，计算用量
2、配制培养基
加入蔗糖30g
依次加入大量元素、微量元素、维生素类及植物激素的母液
加蒸馏水定容
由于菊花的茎段的组织培养比较容易，因此不必添加植物激素
3、灭菌
分装好的培养基连同其他
器械一起进行高压蒸汽灭菌
1）选材：选取菊花茎段时，要取生长旺盛的嫩枝
（二）外植体消毒
2）消毒：
①流水冲洗
②酒精处理
③消毒液处理
既要考虑药剂的消毒效果，又要考虑植物的耐受能力。
（三）接种
污染的主要来源是空气中的细菌和孢子，接种室消毒是至关重要的。用70％的酒精喷雾使空气消毒， 70％的酒精擦拭工作台并用紫外线照射20分钟
1、接种室消毒
2、无菌操作要求
所有的接种操作要在酒精灯火焰旁完成。
每次使用器械后，都需要用火焰灼烧灭菌。
接种后立即盖好瓶盖。
3、材料的切取和接种
将消过毒的菊花茎段，在无菌培养皿中切成0.5～1cm的小段，用镊子夹取菊花茎段插入培养基中（接种）。
无菌培养皿
镊子
70%的酒精
锥形瓶
4、接种注意事项
①每接种一块外植体前：镊子需放入体积分数为70％的酒精溶液中消毒一次，然后在酒精灯火焰上烧一遍，冷却后再接种
②外植体在培养基中要分布均匀。放置外植体数量根据锥形瓶的大小确定：菊的茎或叶6－8块，也不要太少，以充分利用培养基中的营养成分和光照条件。接种后，将封口膜重新扎好。
③插入时应注意方向：不要倒插。茎段、茎尖基部插入培养基利于吸收水分和养分
思考：你打算做几组重复？你打算设置对照实验吗？ P35 旁栏题
每种材料或配方至少要做一组以上的重复。

设置对照实验，可以取一个未接种的装有培养基的锥形瓶作为对照组，与实验组一同培养。以检测培养基是否制作合格，有无被杂菌污染。
（四）培养

接种后的锥形瓶最好放在无菌箱中培养，培养期间应定期消毒
培养温度控制在18-22℃
每日用日光灯光照12h
（五）移栽
打开封口膜，让试管苗在培养间生长几日
将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中
等幼苗长壮后再移栽到土壤中
（六）栽培
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
制备MS固体培养基
外植体消毒
接 种
培 养
栽 培
移 栽
四、实验操作
冲洗—酒精—无菌水冲洗—氯化汞—无菌水冲洗至少三次之上
无菌箱
温度:18～22℃
光照:日光灯12h
既要考虑药剂的消毒效果，又要考虑植物的耐受能力。
无菌操作
不要倒插
配制各种母液
配制培养基
高压蒸汽灭菌
正常苗
污染苗
2. 外植体带入
4.接种过程操作过程带入
3.镊子消毒不彻底
5.培养环境不清洁
1.灭菌不彻底
培养过程中外植体被污染的可能原因
1、培养基的灭菌
2、外植体的消毒
3、接种的无菌操作
在整个操作过程中，是如何来实现无菌环境的？
高压蒸汽灭菌
流水（洗衣粉）、酒精、氯化汞
酒精、酒精灯——灼烧
4、无菌箱中的培养；
5、移栽到消过毒的环境中生存一段时间。
三、结果分析与评价
（一）对接种操作中污染情况的分析
（二）是否完成了对植物组织的脱分化和再分化
（三）是否进行了统计、对照与记录
（四）生根苗的移栽是否合格
一般情况下，细菌污染可能是由接种人员造成的，如未戴口罩，接种时说话，或手及器械消毒不严等。
观察实验结果，看是否培养出愈伤组织，记录愈伤组织的出现时间。统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成根和芽的比例和时间。
做好统计和对照，填好结果记录表，从第一步开始做好实验记录。可以分组配制不同培养基，如诱导愈伤组织直接分化丛芽的培养基，做不同培养基配方的实验比较。
关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。一般先使用无土栽培的办法，培养基要提前消毒。苗壮后再移植到土壤。可通过统计成活率来衡量移栽水平。
四、课题延伸
一般来说，容易进行无性繁殖的植物，也容易进行组织培养。
实例：芦荟、豆瓣绿、秋海棠、月季。
菊花的组织培养
再分化
外植体的消毒
接种
原理:
细胞的全能性
脱分化
愈伤组织
配制MS固体培养基
培养
移栽
栽培
基础知识
植物的组织培养
影响组织培养因素
实验操作：（操作流程）
细胞分化
过程：
营养物质:
环境条件:
植物激素:
材料性质
pH、温度、光照
生长素类
细胞分裂素类
①大量元素:
②微量元素
③有机物
④植物激素
1．MS培养基与微生物的培养基相比，需要 提供大量的（ ）
A．无机营养 B．蔗糖
C．甘氨酸和微生素 D．激素
2、制培养基时下列各项可不必考虑的是（ ）
A．大量元素要充足 B．微量元素不可少
C．不能被杂菌污染 D．要有一定光照
A
D
3．植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分、脱分化和再分化的关键性因素。在植物组织培养过程中，如何使用这两种激素更有利于胚状体的形成（ ）
A．先使用生长素，后使用细胞分裂素 B．先使用细胞分裂素，后使用生长素 C．同时使用
D．都不使用
c
4．下列关于影响植物组织培养的因素的叙述
不正确的是（ ）
A．幼嫩组织较成熟组织易培养成功
B．给外植体消毒用70%的酒精
C．接种花药后一段时间内不需要光照，
但幼小植株形成后需要光照
D．生长素与细胞分裂素含量之比较高时
有利于芽的分化
5、下列关于影响植物组织培养的因素，说法正确的是(　　)
A．不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料培养的难易程度相同
B．在植物组织培养中，培养基中必须添加植物激素
C．植物激素中生长素和细胞分裂素的作用是互相独立的
D．pH、温度、光照等条件对植物组织培养也特别重要
D
6、 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①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2~5d，若发现外植体边缘局部污染，原因可能是__________________。
（3）在过程②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_______________。
茎尖、根尖
茎尖、根尖不含病毒
有机物
植物激素
外植体消毒不彻底
培养基中生长素和细胞分裂素用量的比值偏低
①
②
作 业
1.对照课件，整理笔记
2.完成《同步》P32-34
3.完成《分层》P19-20