人教版高中选修一生物3-1：菊花的组织培养(37张PPT)

(共37张PPT)
土豆发芽
落地生根
1958，美国
斯图尔德
课题1
菊花的组织培养
植物组织培养的基本过程
离体条件下利用人工培养条件在无菌情况下培养、生长、发育再生出完整植株的过程。
植物组织培养的理论基础：
细胞全能性：具有某种生物全套遗传信息的任何一个活细胞，都具有发育成完整个体的能力，即每个生物细胞都具有全能性。
细胞全能性表达条件：
离体、一定的营养物质、激素和其他
外界条件
基础知识----相关概念
2.细胞分化：
在个体发育中，相同细胞的后代在形态、
结
构、生理功能上发生稳定性差异的过程
基因在特定的时间和空间条件下的选择性表达的结果
形成各种组织器官
结果：
原因：
3.脱分化：
由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程，又叫去分化。
概念：
1.外植体：由用于离体培养的植物器官或组织等。
脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成根或芽等器官。
5.再分化：
愈伤组织是外植体通过细胞分裂形成的，其细胞排列疏松而无规则，高度液泡化呈无定形状态的薄壁细胞。
4.愈伤组织
影响植物组织培养的因素：
不同植物的组织培养难度不同
同一种植物的不同组织培养难度不同
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
（1）、外植体的选取
（2）MS固体培养基成分及比例
同微生物培养基相比，MS培养基的配方有哪些明显的不同？
MS培养基：无机营养为主，蔗糖为碳源、常加激素
（2）、培养基的配制(MS培养基)
大量元素：N、P、K、Ca、Mg、S
微量元素：B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co
有机物：甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等
植物激素：生长素、细胞分裂素、赤霉素等
讨论（
33页）：你能说出各种营养物质的作用吗？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？
微量元素和大量元素——无机盐；
蔗糖——碳源，维持细胞的渗透压；
甘氨酸、维生素等——代谢受影响后的特殊营养需求。
微生物培养基以有机营养为主。
MS培养基以无机营养为主、蔗糖为碳源、常加激素。
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
②生长素和细胞分裂素作用
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
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
生长素
细胞分裂素：
>
有利于根的分化
生长素
细胞分裂素：
<
有利于芽的分化，抑制根的分化
生长素
细胞分裂素：
＝
促进愈伤组织生长
③生长素和细胞分裂素同时使用，用量的比例对植物细胞发育方向的影响
（5）、消毒
在培养的整个过程中，都需要是一个无菌环境
原因？
（4）、pH、温度、光照
菊花：
pH=5.8
温度控制在18—22℃
每日光照12h
制备MS固体培养基
外植体消毒
接种
培
养
栽
培
实验操作
移
栽
实验操作
（一）制备MS固体培养基
1、配置各种母液
2、配置培养基
①定容
②
调PH
③培养基的分装
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：菊花茎段，取生长旺盛的嫩枝
（二）外植体消毒
2、消毒：
流水冲洗—酒精—无菌水冲洗—氯化汞—无菌水冲洗至少三次之上
（三）接种
用70％的酒精喷雾使空气消毒，酒精或新洁尔灭搽洗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
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
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75％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，一般胡萝卜3－4块，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
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？打算设置对照实验吗？
答：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用一个经过灭菌的装有培养基的锥形瓶，与接种操作后的锥形瓶一同培养，用以说明培养基制作合格，没有被杂菌污染。
（四）培养
1、愈伤组织的培养
从接种外植体到出现愈伤组织需经过2周时间。2周之内可以看到外植体上逐渐长出乳白色或黄白色的瘤状愈伤组织。首次培养愈伤组织时，恒温箱的门应该关闭不必见光，因为在无光条件下愈伤组织长的更快。2周后，培养基成分接近耗尽，必须更换培养基，进行继代培养
继代培养所用的培养基与培养愈伤组织的相同，在严格的无菌条件下，将愈伤组织连同原来的外植体一起移到新培养基上。愈伤组织的继代培养一代为20d。如果延长时间，培养基中营养物质减少，外植体会分泌有毒物质，造成自身中毒。如果愈伤组织长到直径为1－1.5cm时，就可以进行试管苗培养，否则还需进行第二代继代培养
2、愈伤组织的继代培养
在愈伤组织继代培养期间，将恒温箱的门打开，让愈伤组织见光，愈伤组织见光后颜色可以转为绿色
3、试管苗的培养
当愈伤组织长到一定大小后，可以更换培养基，进行试管苗的见光培养
（五）移栽
移栽生根的菊花试管苗之前，应先打开培养瓶的封口膜，让试管苗在培养间生长几日
1、打开封口膜
2、清洗转移
用流水清洗根部的培养基，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境下生活一段时间
（六）栽培
3、移栽
珍珠岩：固体基质型，含水量高、蓄水性强、透性好，适合栽培
幼苗长壮后，移栽到土壤中
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
思
考
在整个操作过程中，是如何来实现无菌环境的？
1、培养基的灭菌（高压蒸汽灭菌）
2、外植体的消毒（酒精、氯化汞）
3、接种的无菌操作（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。
①培养条件可以人为控制
②生长周期短，繁殖率高
③管理方便，利于工厂化生产和自动化控制
植物组织培养特点：
植物组织培养的应用：
1、快速繁殖
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、种苗脱毒
针对病毒对农作物造成的严重危害，通过组织培养可以有效地培育出大量的无病毒种苗。
3、远缘杂交
利用组织培养可以使难度很大的远缘杂交取得成功，从而育成一些罕见的新物种
4、突变育种
采用组织培养可以直接诱变和筛选出具抗病、抗盐、高赖氨酸、高蛋白等优良性状的品种。
5、基因工程
基因工程主要研究DNA的转导，而基因转导后必须通过组织培养途径才能实现植株再生。
6、生物制品
有些极其昂贵的生物制品，如抗癌首选药物--紫杉醇等，可通过组织培养方式生产。
总结植物组织培养过程:
离体组织或细胞
植物体
脱分化
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
再分化
植物细胞培养
不需要光
需要光
课题延伸
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、实例：芦荟、豆瓣绿、秋海棠、月季
美国科学家将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成完整的新植株，如图所示，①开花的胡萝卜，②胡萝卜根的切片，③从根的切片分离的细胞，④由单个细胞分裂后形成的细胞团，⑤胚状体，⑥试管植物。
请分析：
(1)分离出来的胡萝卜根细胞成为细胞团是通过__________分裂方式来完成的。
例1
有丝
(2)细胞团中相同的细胞在发育成胚状体和植株的过程中，形态结构和生理功能逐渐向不同的方向发生了变化，这种现象叫做细胞的__________。
分化
(3)本实验说明了植物细胞具有________________。
(4)图示培育新的胡萝卜植株的技术在生物学上属于何种生殖方式_____________________________。
全能性
无性生殖
A
回答下列有关植物组织培养的问题。
(1)用于植物组织培养的植物材料称为________.
(2)组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的过程称为
________。
(3)在再分化阶段所用的培养基中，含有植物激素X和植物激素Y，逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如图所示，据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系：
例2
外植体
去分化(脱分化)
③__________________________________________
____________________________。
(4)若植物激素Y是生长素，在植物组织培养中其主要作用是______________________
；
则植物激素X的名称是________。
(5)生产上用试管苗保留植物的优良性状，其原因是________________________________。
当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时，未分化细胞群分化形成根
促进细胞的生长(伸长)、分裂和分化
细胞分裂素
组织培养形成试管苗的过程属于无性繁殖，后代不发生性状分离
①当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时，______________________________________；
②___________________________________。
未分化细胞群经分裂形成愈伤组织
当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时，未分化细胞群分化形成芽
跟踪训练　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