新人教版高中选修1生物 3.1--菊花的组织培养(49张PPT)

(共49张PPT)
3.1菊花的组织培养
有性生殖：
　　是指必须由有性生殖细胞的结合形成受精卵，然后由受精卵形成新个体的生殖方式。
无性生殖：
　　是指不经过生殖细胞的结合，直接由母体产生新个体的生殖方式。（言外之意：无性生殖根本不经过有性生殖细胞，也就没有有性生殖细胞的结合。）
营养繁殖
扦插
嫁接
压条
无性生殖
分裂生殖、出芽生殖
组织培养
特点：速度快、产量高，新个体基本上能够保持植物体的优良性状。
一、植物组织培养
1、概念
指植物的离体部分（包括任何器官、组织、细胞或原生质体），在人工控制的培养基及环境条件（温度及光照）下，得以生长和分化成完整植株的一种无菌培养技术。
2、原理：
植物细胞的全能性
概念：
细胞的全能性是指已分化的细胞具有发育成完整个体的潜能。
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。
全能性的比较:
受精卵>生殖细胞>体细胞
植物体细胞>动物体细胞
3、植物组织培养特点
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
（1）培育无病毒植株
（2）大规模培养愈伤组织（提取紫草素，治疗烫伤和割伤的药物以及染料和化妆品的原料）
（3）人工种子（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）基因工程中亦需用到植物组织培养的方法
4、植物组织培养的应用：
（1）离体的细胞、组织或器官。（外植体）
（2）一定的营养物质和激素。
（3）适宜的外界条件。包括温度、光照、PH等。
思考：植物细胞要表现出全能性需要怎样的条件？
二、植物组织培养的基本过程
离体器官、组织或细胞（外植体）
脱分化
愈伤
组织
再分化
根、芽
植物体
几个概念：
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。
持久性、稳定性
基因在特定的时间和空间条件下的选择性表达的结果。
形成不同的细胞和组织
④原因：
（1）细胞的分化
①概念：
②特点：
③结果：
（2）脱分化：
由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。
（3）再分化：
脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。
（4）愈伤组织的特点：
是通过细胞分裂形成的，细胞结构疏松而无规则，高度液泡化呈无定形态的薄壁细胞。
思考：如何控制细胞的脱分化与去分化？
通过激素控制。
愈伤组织
Ⅰ愈伤组织及不定芽的诱导
Ⅲ?生根
Ⅳ?炼苗移栽
小红枫的叶片组织培养
三、影响植物组织培养的因素
1、内因——外植体的选取
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；
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。
2、外因：
（1）营养物质
大量元素：C、H、O、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
思考：你能说出各种营养物质的作用吗？
微量元素和大量元素:提供植物细胞生活必需无机盐；
蔗糖:提供碳源，同时能够维持细胞的渗透压；
甘氨酸、维生素等物质: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。
培养基的配制(MS培养基)：
　　大量元素、微量元素、有机物、植物激素
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？P33
微生物培养基以有机营养为主。与微生物的培养不同，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须的大量元素和微量元素两大类。
（2）植物激素的使用：
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）
①常用的植物激素：
②生长素和细胞分裂素作用
植物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。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
有利于细胞分裂，但不利分化
细胞既分裂、也分化
分化频率高
先使用生长素，后使用细胞分裂素
先使用细胞分裂素后使用生长素
同时使用
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
使用比例
实验结果
生长素与细胞分裂素比值高
生长素与细胞分裂素比值低
生长素与细胞分裂素比值适中
有利于根的分化
有利于芽的分化，抑制根的分化
促进愈伤组织形成
思考：以下培养基出现的现象反应了什么问题？
生长素
/
细胞分裂素
高
利于根和愈伤组织的形成
适中
利于根芽的分化
菊花的组织培养：
　pH=5.8
　温度控制在18—22℃
　每日光照12h
（3）外界条件：
温度、pH、光照
（4）消毒
在培养的整个过程中，都需要是一个无菌环境
植物组织培养的一般过程:
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
思考：你认为组织培养过程中，成功的关键有哪些？这些步骤的适宜条件是什么？
组织的脱分化及愈伤组织的再分化。
植物组织培养过程中，影响植物细胞脱分化、再分化的最重要因素是植物激素，细胞分裂素与生长素之间的浓度比可以调控植株组培过程中芽和根的形成。
四、植物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
栽培
移栽
（1）培养基的灭菌（高压蒸汽灭菌）
（2）外植体的消毒（冲洗—酒精—无菌水冲洗—氯化汞—无菌水冲洗至少三次之上）
（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。
在整个操作过程中，是如何来实现无菌环境的？
正常苗
污染苗
1、外植体带菌
2、培养基及接种器具灭菌不彻底
3、接种操作时带入
4、环境不清洁
污染途径
（一）制备MS固体培养基
1、配置各种母液
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。
MS培养基包括20多种营养成分，实验室一般使用4℃保存配制好的培养基母液来制备。
2、配置培养基
①
配制培养液
②
调pH
③
培养基的分装
　　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。
分装到锥形瓶中，每瓶分装50ml或100ml。
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。
（二）外植体消毒
1、选材：
菊花茎段，取生长旺盛的嫩枝
2、消毒
①流水冲洗
②酒精处理
③消毒液处理
　　菊花茎段用流水冲洗后可少许洗衣粉，用软刷轻轻刷洗，刷洗后在流水下冲洗20min左右
　　用无菌吸水纸吸干外植体表面的水分，放入体积分数为70％的酒精中摇动2－3次，持续6－7s，立即将外植体取出，在无菌水中清洗
　　取出后用无菌吸水纸吸干外植体表面的水分，放入质量分数为0.1％的氯化汞溶液中1－2min，取出后在无菌水中至少清洗3次，漂净消毒液
（三）接种
1、接种室消毒
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，
酒精或新洁尔灭搽洗工作台并用紫外线照射20分钟。
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？你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
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。
2、愈伤组织的继代培养
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。
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
1、打开封口膜
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。
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。
　　固体基质型，含水量高、蓄水性强、透性好，适合栽培。
珍珠岩
,珍珠岩是一种火山喷发的酸性熔岩，经急剧冷却而成的玻璃质岩石，有弧形或圆形裂隙，如珍珠的结构，所以被命名为珍珠岩
。
蛭石是一种天然、无毒的矿物质，在高温作用下会膨胀的矿物。它是一种比较少见的矿物，属于硅酸盐。
3、移栽
幼苗长壮后，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。
“彩霞红掌”属红色红掌中型盆花新品种，从组培小苗出瓶到开花成品约需16个月。
五、结果分析与评价
（一）是否完成了对植物组织的脱分化和再分化
（二）是否进行了统计、对照与记录
（三）生根苗的移栽是否合格
（四）对接种操作中污染情况的分析
污染的定义
指在组织培养过程中，培养容器内滋生菌斑，使培养材料不能正常生长发育，从而导致培养失败的现象。
接种3~4天后,观察外植体的生长情况,统计有多少外植体被污染,有多少能正常生长。分析外植体被污染的原因。
污染原因：
1、细菌污染：菌斑呈粘液状，界限比较明显，一般接种后1－2天即能发现
2、真菌污染：菌斑呈绒毛状、絮状，界限不明显，伴有不同颜色的孢子接种后3－10天才能发现
六、植物组织培养的应用
1.快速繁殖。
2.拯救濒危珍稀植物。
3.获得脱毒植物。
4.育种。
红豆杉
P36：练习　
2、外植体的生理状态是成功进行组织培养的重要条件之一。生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化。
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。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，如一些细菌、真菌等的生长。而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。
课堂练习
1、下列关于愈伤组织的说法中不正确的是(
)
A.愈伤组织的细胞能够进行细胞分裂
B.用叶培养形成的愈伤组织细胞能够进行光合作用
C.培养愈伤组织的培养基中应含有有机养料
D.人们可以从愈伤组织中提取所需物质
B
2、在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（
）
A.消毒灭菌
B.适宜的温度
C.充足的光照
D.适宜的养料和激素
C
3、植物细胞表现出全能性的必要条件是（
）
A.导入其他植物细胞的基因
B.将成熟的细胞核移植到去核的卵细胞中
C.用适当浓度的秋水仙素处理
D.脱离母体后，给予适宜的营养和适宜的温度等外界条件
D
4、胡萝卜的韧皮部细胞通过组织培养，能发育成新的植株。下列有关的叙述中，不正确的是
（
）
A．说明高度分化的植物细胞具有全能性
B．植物细胞的全能性得以表达要离开母体
C．新植株的形成是细胞分裂和分化的结果
D．高度分化的动物细胞也具有全能性
D
5、关于MS培养基与微生物培养基配方的不同之处，说法错误的是（
）
A．MS培养基中常常添加植物激素，微生物培养基中不需要
B．MS培养基中的碳源和能源是蔗糖，微生物培养基中的碳源和能源主要是葡萄糖
C．MS培养基中需提供植物生长必需的大量元素和微量元素
D．MS培养基中不需添加维生素，微生物培养基中要添加维生素作为生长因子
D
谢谢！