2020-2021 学年高二下学期生物人教版选修1专题3课题1菊花的组织培养 课件（45张ppt）

(共45张PPT)
课题1
菊花的组织培养
学习目标
1.知识与技能：
熟悉植物组织培养的基本过程
理解细胞分化的概念及离体植物细胞的脱分化和再分化
共同探讨并解答如下问题：
MS培养基中的蔗糖是否可以用葡萄糖代替？
菊花的组培为何要每日光照12小时？
学习目标
2.过程与方法：
归纳影响植物组织培养的因素。
3.情感、态度与价值观
：
关注学生科学态度的教育，感受科学技术在生产实践中的重要价值。
通过必修课的学习，我们已经了解到大多绿色开花植物都可以靠种子来繁殖的。那么，有没有不用种子来培育植物的方法呢？
组织培养
营养繁殖
扦插
嫁接
压条
扦插
嫁接
压条
一、基础知识
1、植物的组织培养
（1）细胞的分化
①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
③特点：
（2）不可逆性：（非离体条件下）
（3）普遍性：
（1）持久性：
是一种持久性的变化，它发生在生物体的整个生命过程中,在胚胎期达到最大限度
细胞分化是稳定的，一般是不可逆转的
生物界普遍存在
⑤原因：
基因在特定的时间和空间条件下的选择性表达的结果
④结果：
形成不同的细胞和组织
（2）细胞的全能性
①定义：
已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。
②原理：
已经分化的细胞具有本物种个体发育所需要的全套遗传物质。
高度特化的动物细胞，从整个细胞来说，全能性受到限制。但它的细胞核仍然保持着全能性，这是因为细胞核内含有该物种遗传性所需要的遗传物质（克隆）
已分化的植物细胞，仍具有全能性
③实例
同种生物：受精卵>生殖细胞（卵细胞>
精子）>体细胞
不同生物：植物细胞>动物细胞
特点：分化程度越高，往往全能性越低
④全能性的比较:
概念：离体的植物器官，组织或细胞，在无菌条件下，通过脱分化和再分化形成完整植株的过程。
原理：细胞全能性
（一）植物组织培养的基本过程
外植体：从活植物体上切下进行培养的那部分细胞、组织或器官
脱分化（去分化）：由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程。
本质：逆向分化
再分化：脱分化形成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。
愈伤组织: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
脱分化培养阶段：由于光会阻碍组织的脱分化，所以脱分化培养阶段应避光培养，在无光的条件下愈伤组织长得更快。脱分化培养阶段一般为2周，然后必须更换培养基进行培养，因为2周后培养基中的营养成分已接近耗尽。
?????
?愈伤组织的形成需要避光培养。?有光时愈伤组织的形成变慢的原因：?
植物细胞在光照条件下会自发进行光合作用，这样的同时还要完成修复，所以比较慢。光合作用结果是生成糖类，但其过程中必然需要分流出一部分物质和能量参与进去，从而使完成修复过程的物质和能量的总量减少，因而变慢。
??????再分化培养阶段：将良好的愈伤组织转接至分化培养基上进行再分化培养。这时应见光，愈伤组织见光后，颜色可以转为绿色。
愈伤组织
人参的愈伤组织
菠萝的愈伤组织
应用领域
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、培育无病毒植株
为了保留某些植物的优良性状而长期采用无性繁殖，但是经过长期的无性繁殖会在植物体内积累大量的病毒，但是在根尖和茎尖的分生区却不存在病毒，所以可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。
应用领域
3、人工种子：用植物组织培养的方法,诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状结构,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、生物制品:
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.例如,从大量培养的紫草愈伤组织中提取的紫草素,是制造治疗烫伤和割伤的药物以及染料和化妆品的原料.
5.转基因植物的培育,也要用到植物组织培养的方法.
人工种子
例题1、（2003年新课程理综高考题）甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的
A.有丝分裂
B.分化
C.减数分裂
D.全能性
例题2、（2004年广东模拟题）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
2、影响植物组织培养的因素
（1）植物材料的选择
不同植物的组织培养难度不同
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
同一种植物的不同组织培养难度不同
同一植物材料的年龄、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
（2）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
MS培养基主要成分包括：
无机物：
A、大量元素:
N、P、
S
、
K、Ca、Mg等
B、微量元素:B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co等
作用：为植物提供生活所必需的矿质元素。
有机物：
A.琼脂：凝固剂
B.氨基酸：有机氮源，可直接被吸收，最常见的是甘氨酸
C.蔗糖：离体组织赖以生存的重要营养成分。
用蔗糖的原因：
1.同样做碳源和能源，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。
2.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。
3.从能源角度讲，相同质量浓度下蔗糖比葡萄糖供能多。
高等植物是光能自养型生物，为什么在植物组织培养过程中还需要提供有机物培养基？
此时的组织或细胞为离体的，即细胞所生活的环境为液体有机物营养环境，而不是能体现其整个植物体的光能自养
D.维生素：在植物细胞中主要以各种辅酶的形式参与多种代谢活动，对生长分化等有很好的促进作用。尽管植物自身能合成所必需的维生素，但数量不足，需要额外添加。如烟酸，肌醇等。
E.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。
激素配比和使用顺序对组织培养的影响
高
利于芽的分化，抑制根的形成
细胞分裂素/生长素
适中
促进愈伤组织形成
低
利于根的分化，抑制芽的形成
高利芽低利根中愈伤
讨论：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？
答：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。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。
（3）环境条件：
进行菊花的组培，一般将温度控制在18-22℃，pH控制在5.8左右，并且每日日光灯照射12h.（菊花是短日照植物，在短日照下易分化，在长日照下产生愈伤组织。
）
此外还需要无菌的环境
植物组织培养用的培养基，含有植物生长发育所需要的各种营养物质，这些营养物质同样为细菌等微小的生物提供了适合的营养。在这种培养基上，细菌等微小的生物比植物细胞具有更强的新陈代谢能力，它们比植物细胞生长、繁殖得更快，而且它们会产生毒素，使培养的植物细胞很快中毒死亡。因此，植物组织培养要想取得成功，必须有效地防止细菌等的污染，保证培养材料、培养基、培养用具完全无菌。为了达到这一要求，就要在植物组织培养过程中进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作。
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
3、结合录像外植体灭菌与接种操作，谈谈组织培养污染的主要途径及怎样预防污染？
13．下图表示AaBb的水稻单倍体育种过程，下列说法不正确的是
（
）
A．二倍体水稻的纯合体基因型为AABB
B．单倍体育种比杂交育种年限短
C．AaBb水稻单倍体育种育出的二倍体水稻，有两种基因型
D．试管苗高度不育
二、实验操作
（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
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、配置培养基
分装到锥形瓶中，每瓶分装50ml或100ml
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
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
①流水冲洗
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
②
酒精处理
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
③消毒液处理
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
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
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？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。
（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
（四）培养
接种后的锥形瓶最好放在无菌箱中培养，培养时间应定期消毒。培养温度控制在18-22℃，并且每日用日光灯光照12h
（六）栽培
3、移栽
蛭石：天然无毒矿物质，属于硅酸盐，它是一定的花岗岩水合时产生的。
珍珠岩：一种火山喷发的酸性熔岩，经急剧冷却而成的玻璃质岩石，透气性很好。
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
三、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
本课题内容小结
菊花组织培养
实验操作
基础知识
植物体的组织培养
影响组织培养的因素
细胞分化
细胞全能性
组织培养过程
营养
激素
环境条件
MS固体培养基制备
外植体消毒
接种
培养
移栽
栽培
作业：P36　
1、在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作。
2、在选取菊花茎段是，为什么要选取生长旺盛的嫩枝？