生物选修1浅尝现代生物技术课件

第四部分 浅尝现代生物技术,第四部分 浅尝现代生物技术,1.基本概念 (1)植物组织培养：取一部分植物组织,如叶、芽、根、花瓣或花粉等,在无菌的条件下接种在三角瓶中的琼脂培养基上,给予一定的温度和光照,使之产生愈伤组织,或进而生根发芽。 (2)细胞分化：植物的个体发育过程中,细胞在形态、结构和生理功能上都会出现稳定性的差异,形成这些差异的过程叫做细胞分化。,(3)愈伤组织：离体的植物组织或细胞,培养一段时间后,会通过细胞有丝分裂,形成愈伤组织。愈伤组织的细胞排列疏松而无规则,是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。,比较根尖分生组织和愈伤组织的异同：,(4)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,称为植物细胞的脱分化,或者叫做去分化。 (5)再分化：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,这个过程叫做再分化。,特别提醒 外植体在培养过程中被污染的原因 (1)外植体消毒不彻底; (2)培养基灭菌不彻底; (3)接种中被杂菌污染; (4)锥形瓶密封性差等。,4.进行植物组织培养时应注意的问题 (1)所有实验用具应严格灭菌。 (2)接种过程要求严格的无菌操作。 (3)愈伤组织培养,最初避光培养,后期见光培养。 (4)试管苗培养：要先进行生芽培养,再进行生根培养,试管苗培养要在光照条件下进行。,1.通过植物组织培养技术可以快速繁殖、生产药物及培育无病毒的植物等。据下图、表回答问题：,表：植物的花芽分别在含有不同比例的吲哚乙酸和细胞分裂素的培养基中的生长状况,(1)离体的植物器官、组织或细胞能够被培养成新的植物体的原因是_。 (2)用植物组织培养方法诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状体结构,若包裹上人造种皮,制成人工种子,可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。胚状体来源于离体的植物体细胞,其形成过程中要经过的生理变化大体上是图中 _和 _过程,在此过程中被培养的细胞始终受_的调节( 填序号)。,(3)应用植物组织培养技术培养茎尖或根尖组织可获得无病毒植株,其原因是_。 (4)从表的实验结果可看出：吲哚乙酸和细胞分裂素是实验中的两种重要物质。其中,新芽形成必需的条件是_;而在培养形成完整新个体过程中,对它们的调控关键是_。,解析：植物组织培养的基本原理是植物细胞具有全能性,据图可知胚状体的形成要经过脱分化和再分化的过程,在此过程中细胞的分裂与分化始终受植物激素的调节。芽尖和茎尖是幼嫩的植物组织,被病毒感染的几率小,成功率高。根据题表数据可知,新芽的形成主要是与生长素和细胞分裂素的浓度及比例有关。在整个过程中,调控的关键是两种激素的浓度及比例。 答案：(1)植物细胞的全能性 (2) 脱分化 再分化 植物激素 (3)植物的茎尖或根尖很少被病毒感染,甚至无病毒 (4)细胞分裂素的浓度大于生长素的浓度 适当调控好不同培养期的培养基中细胞分裂素与生长素的浓度和它们的比例,2.影响植物组织培养的条件 (1)材料：植物的种类、材料的年龄和保存时间的长短等都会影响实验结果。 菊花组织培养一般选择已无菌培养过的菊花幼苗作材料。 一般来说,容易进行无性繁殖的植物容易进行组织培养。 选取生长旺盛的嫩枝进行组织培养的原因是嫩枝生理状态好,容易诱导脱分化和再分化。,(2)营养：常用的培养基是MS培养基,其中含有的大量元素是N、P、S、K、Ca、Mg,微量元素是Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、I、Co,有机成分有甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等。,(3)激素：在培养基中需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素,其浓度、使用的先后顺序、用量的比例等都影响结果。,植物激素的使用顺序及结果,生长素与细胞分裂素比值与结果,(4)环境条件：pH、温度、光等。,特别提醒 植物组织培养需要无菌环境、一定的温度和光照、适量空气、适宜的pH、含有全部营养成分的培养基、植物激素(细胞分裂素和生长素)比例合适、适宜的外植体。 (1)整个操作过程中应防止外植体带菌、保证培养基及接种器具彻底灭菌、严格遵守无菌操作规程。 (2)激素使用的先后顺序及其用量比例对细胞分裂和分化有影响。,2.下图是水稻的花药通过无菌操作,培养产生花粉植株的两种途径的示意图。请据图回答下列问题：,(1)配制培养基时加琼脂的目的是_。 (2)组织培养要求无菌操作的原因是_。 (3)要促进花粉细胞分裂和生长,培养基中应有_和_两类植物激素。,解析：(1)培养基中加入琼脂可制成固体培养基。 (2)由于微生物会在营养丰富的培养基上快速繁殖,与离体培养的植物组织进行竞争,故培养过程中应“无菌”操作。 (3)植物组织培养过程中,生长素与细胞分裂素的应用对于外植体脱分化、再分化至关重要。 答案：(1)使培养基呈固体状态,有利于外植体的生长 (2)如不无菌操作,微生物会在培养基上快速繁殖,与离体培养的植物组织竞争 (3)细胞分裂素 生长素,(1)A过程称为_,诱导这一过程的物质是_。这一实验的原理是_。 (2)植物组织培养过程中多次强调一系列的消毒、灭菌及无菌操作,原因是_。 (3)愈伤组织的培养是很重要的一步,一般从接种到出现愈伤组织需要14天,到时可以看到外植体长出_色或_色的_状的愈伤组织。,(4)A过程中注意恒温箱要关闭光源,因为在_条件下愈伤组织长得更快,两周以后,由于培养基中的营养几乎耗尽,必须_进行继续培养。 (5)试管苗的培养可分为_培养和_培养,必须先进行_培养,二者的区别在于_的不同。,解析 (1)A过程表示由离体的细胞发育成细胞团,所以为脱分化过程,诱导脱分化过程需要有植物激素,主要为生长素和细胞分裂素,该过程的原理是植物细胞的全能性。(2)同植物体相比较,离体的植物组织抗性差,所以在组织培养整个过程中都要执行严格的消毒程序。(3)愈伤组织为外植体经脱分化形成的乳白色或黄色的瘤状物。(4)进行组织培养过程脱分化阶段不需要光照,但在再分化阶段,需要光照,当营养耗尽时,需更换有丰富营养成分的培养基。(5)试管苗的培养分为生根培养和生芽培养,先生芽,才有利于生根,生根培养基与生芽培养基的区别就在于生长素和细胞分裂素的比例不同。,答案 (1)脱分化 植物激素(或生长素与细胞分裂素) 植物细胞具有全能性 (2)外植体材料体积小,抗性差,如果不小心引起污染,将可能造成培养工作的前功尽弃 (3)乳白 黄 瘤 (4)无光 更换培养基 (5)生芽 生根 生芽 培养基中的生长素和细胞分裂素的比例,(1)植物组织培养在快速繁殖、除去植物病毒、新品种的培育、品种资源的保护、某些代谢产物(如色素、芳香物质等)的生产等方面有着广泛的应用。 (2)植物组织培养过程应该在无菌的条件下进行,实验经过外植体愈伤组织丛状苗生根苗移栽植株。需要一定的光照和温度的条件。 (3)组织培养时不用天然激素而是用人工合成的激素,是因为植物中存在相应的分解天然激素的酶而没有分解人工合成激素的相应的酶,所以天然激素在植物体内作用和存在的时间短,人工合成激素作用和存在的时间长,作用效果明显。,例2 如图表示花药培养及单倍体育种的大致过程,据图回答下列问题：,(1)过程是把幼小的花药分离出来,在无菌条件下放在MS培养基上进行培养,配制该培养基时,需要的物质应该有_。(至少答三种) (2)过程是花药在MS培养基所提供的特定条件下脱分化,发生多次细胞分裂,形成_,此过程进行细胞分裂的方式是_。,(3)过程是诱导再分化出芽和根,最后长成植株,长成的植株(不考虑核与核之间融合)是_植株,其特点是植株弱小,高度不育,生产上无推广应用的价值,若要使其结籽结果,可在移栽后在幼苗茎尖滴加适宜浓度的B物质,通常用到的B物质是_。 (4)过程与过程所用培养基有差异,主要是_的差异。,解析 (1)植物组织培养需要营养物质,主要包括大量元素、微量元素、有机物(如甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等)等。(2)脱分化(或去分化)是由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程,此过程细胞进行有丝分裂。(3)经过花药培养得到的植株为单倍体,表现为高度不育,对茎尖或花粉用秋水仙素处理,染色