專題3 植物的組織培養(yǎng)技術(shù)剖析

1、第 1 頁2022-6-11人教版專題32016屆第一輪復(fù)習(xí)之選修1生物技術(shù)實踐第 2 頁2022-6-11人教版專題3課題1 菊花的組織培養(yǎng)一）植物組織培養(yǎng)概念：指植物的離體部分（包括任何器官、組織、細胞或原生質(zhì)體），在人工控制的培養(yǎng)基及環(huán)境條件（溫度及光照）下，得以生長和分化成完整植株的一種無菌培養(yǎng)技術(shù)。二）植物組織培養(yǎng)原理植物細胞的全能性 全能性的概念：細胞的全能性是指已分化的細胞具有發(fā)育成完整個體的潛能。 全能性的原因：是生物體的每一個細胞都含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì) 全能性的大小(1)物種不同：植物細胞動物細胞。(2)分化程度不同：受精卵生殖細胞體細胞（肝臟、肌肉等）。(3)分裂

2、能力大?。毫涯芰姷募毎至涯芰θ醯募毎?，如分生區(qū)細胞成熟區(qū)細胞。 第 3 頁2022-6-11人教版專題3三）植物組織培養(yǎng)的流程圖：四）相關(guān)概念：第 4 頁2022-6-11人教版專題3一）植物材料的選擇一）植物材料的選擇不同植物的組織培養(yǎng)難度不同不同植物的組織培養(yǎng)難度不同1.1.同一種植物的不同組織培養(yǎng)難度不同同一種植物的不同組織培養(yǎng)難度不同二）營養(yǎng)、環(huán)境條件二）營養(yǎng)、環(huán)境條件 培養(yǎng)基的配制培養(yǎng)基的配制(MS(MS培養(yǎng)基培養(yǎng)基) )a a、大量元素：、大量元素：C C、H H、O O、N N、P P、K K、CaCa、MgMg、S Sb b、微量元素：、微量元素：B B、MnMn、CuCu

3、、ZnZn、FeFe、MoMo、I I、CoCoc c、有機物：甘氨酸、煙酸、肌醇、維生素、蔗糖等、有機物：甘氨酸、煙酸、肌醇、維生素、蔗糖等d d、植物激素：生長素、細胞分裂素、赤霉素等、植物激素：生長素、細胞分裂素、赤霉素等第 5 頁2022-6-11人教版專題3 MSMS培養(yǎng)基各種營養(yǎng)物質(zhì)的作用；微生物培養(yǎng)基與培養(yǎng)基各種營養(yǎng)物質(zhì)的作用；微生物培養(yǎng)基與MSMS培養(yǎng)基的配方的不同培養(yǎng)基的配方的不同微量元素和大量元素提供植物細胞生活所必需的無機鹽；蔗糖提供碳源，同時能夠維持培養(yǎng)基的滲透壓；甘氨酸、維生素等物質(zhì)主要是為了滿足離體植物細胞在正常代謝途徑受到一定影響后所產(chǎn)生的特殊營養(yǎng)需求。微生物培養(yǎng)

4、基以有機營養(yǎng)為主。與微生物的培養(yǎng)不同，MS培養(yǎng)基則需提供大量無機營養(yǎng)，無機鹽混合物包括植物生長必須的大量元素和微量元素兩大類 MSMS固體培養(yǎng)基成分及比例固體培養(yǎng)基成分及比例第 6 頁2022-6-11人教版專題3三）植物激素生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素，其作用及特點為：在生長素存在的情況下，細胞分裂素的作用呈現(xiàn)加強的趨勢。在生長素存在的情況下，細胞分裂素的作用呈現(xiàn)加強的趨勢。使用順序不同，結(jié)果不同使用順序不同，結(jié)果不同同時使用時，兩者用量的比例影響植物細胞的發(fā)育方向同時使用時，兩者用量的比例影響植物細胞的發(fā)育方向組織培養(yǎng)時不用天然激素而是用人工合成的激素，是因

5、為植物中存在相應(yīng)組織培養(yǎng)時不用天然激素而是用人工合成的激素，是因為植物中存在相應(yīng)的分解天然激素的酶而沒有分解人工合成激素的相應(yīng)的酶，所以天然激素的分解天然激素的酶而沒有分解人工合成激素的相應(yīng)的酶，所以天然激素在植物體內(nèi)作用和存在的時間短，人工合成激素在植物體內(nèi)作用和存在的在植物體內(nèi)作用和存在的時間短，人工合成激素在植物體內(nèi)作用和存在的時間長，作用效果明顯。時間長，作用效果明顯。第 7 頁2022-6-11人教版專題3四）消毒 在培養(yǎng)的整個過程中，都需要是一個無菌環(huán)境原因 五）pH、溫度、光照 菊花： pH=58 溫度控制在18-22 每日光照12h。第 8 頁2022-6-11人教版專題3第

6、9 頁2022-6-11人教版專題3第 10 頁2022-6-11人教版專題3第 11 頁2022-6-11人教版專題3第 12 頁2022-6-11人教版專題3第 13 頁2022-6-11人教版專題3第 14 頁2022-6-11人教版專題31 1、培養(yǎng)基的滅菌（高壓蒸汽滅菌）、培養(yǎng)基的滅菌（高壓蒸汽滅菌）2 2、外植體的消毒（酒精、氯化汞）、外植體的消毒（酒精、氯化汞）3 3、接種的無菌操作（酒精、酒精燈、接種的無菌操作（酒精、酒精燈灼燒）灼燒）4 4、無菌箱中的培養(yǎng)；、無菌箱中的培養(yǎng)；5 5、移栽到消過毒的環(huán)境中生存一段時間。、移栽到消過毒的環(huán)境中生存一段時間。在整個操作過程中的在整個

7、操作過程中的無菌無菌環(huán)境環(huán)境 植物組織培養(yǎng)所利用的植物材料體積小、抗性差，對培養(yǎng)條件的植物組織培養(yǎng)所利用的植物材料體積小、抗性差，對培養(yǎng)條件的要求較高。用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基同樣適合于某些微生物的要求較高。用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基同樣適合于某些微生物的生長，如一些細菌、真菌等的生長。而培養(yǎng)物一旦受到微生物的生長，如一些細菌、真菌等的生長。而培養(yǎng)物一旦受到微生物的污染，就會導(dǎo)致實驗前功盡棄，因此要進行嚴(yán)格的無菌操作。污染，就會導(dǎo)致實驗前功盡棄，因此要進行嚴(yán)格的無菌操作。 外植體的生理狀態(tài)是成功進行組織培養(yǎng)的重要條件之一。生長旺外植體的生理狀態(tài)是成功進行組織培養(yǎng)的重要條件之一。生長旺盛的嫩枝生理

8、狀況好，容易誘導(dǎo)脫分化和再分化。盛的嫩枝生理狀況好，容易誘導(dǎo)脫分化和再分化。第 15 頁2022-6-11人教版專題3第 16 頁2022-6-11人教版專題3本課題內(nèi)容小結(jié)菊花組織培養(yǎng)基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識實驗操作實驗操作植物體的組植物體的組織培養(yǎng)織培養(yǎng)影響組織培養(yǎng)影響組織培養(yǎng)的因素的因素細胞分化細胞分化細胞全能性細胞全能性組織培養(yǎng)過程組織培養(yǎng)過程營養(yǎng)營養(yǎng)激素激素環(huán)境條件環(huán)境條件MS固體培養(yǎng)基制備固體培養(yǎng)基制備外植體消毒外植體消毒接種接種培養(yǎng)培養(yǎng)移栽移栽栽培栽培第 17 頁2022-6-11人教版專題3課題2月季的花藥培養(yǎng)（1 1）被子植物的雄蕊通常包含花絲、花藥兩部分?；ㄋ帪槟覡罱Y(jié)構(gòu)，）被子植物

9、的雄蕊通常包含花絲、花藥兩部分?；ㄋ帪槟覡罱Y(jié)構(gòu)，內(nèi)部含有許多花粉。內(nèi)部含有許多花粉。（2 2）花粉是單倍體的生殖細胞。被子植物花粉的發(fā)育要經(jīng)歷小包子）花粉是單倍體的生殖細胞。被子植物花粉的發(fā)育要經(jīng)歷小包子四分體時期、單核期和雙核期等階段。四分體時期、單核期和雙核期等階段。第 18 頁2022-6-11人教版專題3產(chǎn)生劃分植株的兩種途徑：產(chǎn)生劃分植株的兩種途徑： 一種是花粉通過胚狀體階段發(fā)育為植株；一種是花粉通過胚狀體階段發(fā)育為植株； 另一種是花粉在誘導(dǎo)培養(yǎng)基上先形成愈傷組織，再將其另一種是花粉在誘導(dǎo)培養(yǎng)基上先形成愈傷組織，再將其誘導(dǎo)分化成植株誘導(dǎo)分化成植株。兩種途徑之間兩種途徑之間沒有絕對的界

10、限沒有絕對的界限，主要取決于培養(yǎng)基中，主要取決于培養(yǎng)基中激素的激素的種類及其濃度配比種類及其濃度配比。第 19 頁2022-6-11人教版專題3 材料的選擇與培養(yǎng)基的組成材料的選擇與培養(yǎng)基的組成一）材料的選擇一）材料的選擇1 1、一般來說，在單核期，細胞核由中央移向細胞一側(cè)的時期，花藥、一般來說，在單核期，細胞核由中央移向細胞一側(cè)的時期，花藥成功率最高。成功率最高。 要是選擇要是選擇單核期以前單核期以前的花藥接種，質(zhì)地幼嫩，極易破碎的花藥接種，質(zhì)地幼嫩，極易破碎 選擇選擇單核期以后單核期以后的花藥接種，花瓣已有些松動，又給材料的消的花藥接種，花瓣已有些松動，又給材料的消毒帶來困難毒帶來困難 不

11、選擇不選擇盛開或略微開放的花。盛開或略微開放的花。2 2、選擇月季花粉的最佳時期為、選擇月季花粉的最佳時期為完全未開放的花蕾完全未開放的花蕾。3 3、材料的選擇是花粉植株能否培養(yǎng)成功的主要影響因素之一，不同、材料的選擇是花粉植株能否培養(yǎng)成功的主要影響因素之一，不同植物及同一植物的不同生理狀況誘導(dǎo)成功率都不相同。植物及同一植物的不同生理狀況誘導(dǎo)成功率都不相同。第 20 頁2022-6-11人教版專題3二）培養(yǎng)基的組成二）培養(yǎng)基的組成（MSMS培養(yǎng)基培養(yǎng)基+ +不同比例的植物生長調(diào)節(jié)激素）不同比例的植物生長調(diào)節(jié)激素）三）此外，親本植株的生長條件、材料的低溫預(yù)處理以及接三）此外，親本植株的生長條件、

12、材料的低溫預(yù)處理以及接種密度對誘導(dǎo)成功率都有一定的影響。種密度對誘導(dǎo)成功率都有一定的影響。第 21 頁2022-6-11人教版專題3二、實驗操作二、實驗操作第 22 頁2022-6-11人教版專題32、通過鏡檢來確定是否處于適宜的發(fā)育期。方法一：醋酸洋紅法(將染色體染成紅色) 方法二：焙花青-鉻礬法(花粉細胞核染成藍黑色)。1、從花藥看：月季的初花期 從花粉看：單核期 從花蕾看：完全未開放的 花藥（載玻片上）花藥（載玻片上）1%1%的醋酸洋紅的醋酸洋紅1 1滴滴用鑷柄將花藥搗碎，用鑷柄將花藥搗碎，蓋上蓋玻片蓋上蓋玻片鏡檢（花粉粒的細胞核被染成紅色）鏡檢（花粉粒的細胞核被染成紅色）花藥（在卡諾氏

13、固定液中處理花藥（在卡諾氏固定液中處理20min20min）取出，置于載玻片上取出，置于載玻片上焙花青鉻礬溶液染色焙花青鉻礬溶液染色蓋上蓋玻片蓋上蓋玻片鏡檢（花粉粒的細胞核被染鏡檢（花粉粒的細胞核被染成藍黑色）成藍黑色）第 23 頁2022-6-11人教版專題35、無菌水沖洗35次 花藥的外面有花萼、花瓣保護，通常處于無菌狀態(tài)1、花蕾用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精浸泡30秒2、無菌水清洗3、無菌吸水紙吸干花蕾表面的水分4、放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氯化汞溶液中24分鐘（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%1%的的次氯酸鈣溶液次氯酸鈣溶液或飽和漂白粉溶液）或飽和漂白粉溶液）第 24 頁2022-6-11人教版專題

14、31 滅菌后花蕾，要在無菌條件下除去萼片和花瓣，并立即將花藥接種到培養(yǎng)基上。3 通常每瓶接種花藥7-10個，溫度控制在25左右，不需要光照。幼小植株形成后才需要光照。2 在剝離花藥時，要盡量不損傷花藥（否則接種后，容易從受傷部位產(chǎn)生二倍體的愈傷組織），同時還要徹底去除花絲，因為與花絲相連的花藥不利于愈傷組織或胚狀體的形成。一般經(jīng)過一般經(jīng)過20-3020-30天培養(yǎng)后，會發(fā)現(xiàn)花藥開裂，長出天培養(yǎng)后，會發(fā)現(xiàn)花藥開裂，長出愈傷組織或愈傷組織或釋放出胚狀體釋放出胚狀體。將愈傷組織及時轉(zhuǎn)移到分化培養(yǎng)基上，以便進。將愈傷組織及時轉(zhuǎn)移到分化培養(yǎng)基上，以便進一步分化出再生植株。一步分化出再生植株。4 進一步鑒定和篩選：常常會出現(xiàn)染色體倍性的變化（主要原因是花粉管核和生殖核融合造成的）第 25 頁2022-6-11人教版專題35、一般經(jīng)過20-30天培養(yǎng)后，會發(fā)現(xiàn)花藥開裂，長出愈傷組織或釋放出胚狀體。將愈傷組織及時轉(zhuǎn)移到分化培養(yǎng)基上，以便進一步分化出再生植株。如果花藥開裂釋放出胚狀體，則一個花藥內(nèi)就會產(chǎn)生大量幼小植株，必須在花藥開裂后盡快將幼小植株分開，分別移栽到新的培養(yǎng)基上，否則這些植株將很難分開。6、對培養(yǎng)出來的幼苗進一步的鑒定和篩選。第 26 頁2022-6-11人教版專題3