高中生物 专题3课题1菊花的组织培养课件4 新人教版选修1.ppt

课题1菊花的组织培养 组织培养是指在人工培养基上 离体培养植物的器官 组织 细胞和原生质体 并使其生长 增殖 分化以及再生植株的技术 一 基础知识 1 植物的组织培养相关知识 1 细胞的分化 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 过程 如 受精卵增殖 生长 分化形成组织 器官 系统 特点 b 稳定性和不可逆性 c 普遍性 a 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 是个体发育的基础 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 结果 形成形态 结构 功能不同的细胞 进一步形成组织 器官等 2 细胞的全能性 定义 已经分化的细胞 仍然具有发育成完整个体的潜能 原因 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质 都有发育成为完整个体所必需的全部基因 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 已分化的植物细胞 仍能发育成完整的个体 实例 受精卵 干细胞 生殖细胞 体细胞植物细胞 动物细胞 全能性的比较 一般来说 分化程度越高 全能性越低 1 植物的组织培养过程怎样 2 组织培养的必要条件有哪些 3 组织培养的原理是什么 4 影响组织培养的因素有哪些 思考 过程 3 植物组织培养 细胞离体 必要条件 一定的营养物质 激素和其他外界条件 原理 细胞的全能性 a 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 相关概念 b 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 c 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 d 愈伤组织 细胞排列疏松而无规则 是高度液泡化的 成无定形状态的薄壁细胞 人参的愈伤组织 菠萝的愈伤组织 2 影响植物组织培养的因素 1 植物材料的选择 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 离体的植物组织和细胞对营养 环境等条件的要求相对特殊 需配置不同的培养基 1 无机成分 大量元素 微量元素2 有机成分 维生素 氨基酸等3 碳源 一般为蔗糖4 植物激素 细胞分裂素和生长素5 其他添加剂等 如抗生素6 水7 调节ph8 琼脂 植物组织培养最常用的是ms培养基 附录3 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 同时能够维持培养基的渗透压 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 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 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 有利于根的分化 有利于芽的分化 抑制根的分化 促进愈伤组织生长 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 4 ph 温度 光照 ph控制在5 8左右 温度控制在18 22 c 每日用日光灯照射12h 植物组织培养过程 离体组织或细胞 植物体 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 植物细胞培养 不需要光 需要光 植物组织培养的过程 离体的植物组织或细胞 愈伤组织 根和芽 完整的植物体 脱分化 再分化 1 培育无病毒植株 2 培养紫草愈伤组织 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 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 3 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 人工种子 同常规的无性繁殖方法相比 组织培养快速繁殖法主要具有以下优点 1 快速 采用常规的方法如分株法 一棵花卉一年一般只能生产几株或几十株 但用组织培养的方法则每年可以繁殖出几万甚至数百万的小植株 2 周年生产 花卉组织培养快速繁殖是在实验室中进行 因条件可控 所以不受季节限制 可以全年进行连续生产 而常规的无性繁殖则受季节限制 只能在花卉生长季节进行繁殖 3 经济效益高 花卉组织培养快速繁殖所需要的空间小 在一个200平方米的培养室内一年可生产试管苗上百万株 如按每株1元计算 每年产值上百万元 4 以组织培养繁殖的种苗与母株有著相同的遗传基因 所以使用这项技术可让优良的品种不断地延续 组织培养与常规繁殖相比优点众多 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 无机物中大量元素浓缩10倍 微量元素浓缩100倍 常温保存 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 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 配制培养液 调ph 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 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 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 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 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 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 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 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 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 基础知识 实验操作 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 p361 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 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 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 21 下图是植物组织培养的简略表示 据此回答 练习1 下图是植物组织培养的简略表示 据此回答 1 表示 它能被培养成为 的根本原因是 2 表示 它与 相比分化程度 全能性 3 若想制成人工种子 应选用 4 若 是花药 则 是 继续对其使用 处理可获得 正常植株 该过程称为 5 若 是胡萝卜根尖细胞 则培养成 的叶片的颜色为 这说明 6 若利用此项技术制造治疗烫伤 割伤的药物 紫草素 培养将进行到 离体的植物组织或器官 植物细胞具有全能性 愈伤组织 低 高 单倍体植株 秋水仙素 纯合体 单倍体育种 绿色 含有表达叶绿体的基因 练习2 基因型为aabb的水稻 含24条染色体 的花药通过无菌操作接入试管后 在一定条件下形成试管苗 问 1 愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团 愈伤组织形成过程中 必须从培养基中获得 等营养物质 2 要促进花粉细胞分裂生长 培养基中应有 和 两类激素 3 愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根 再由芽发育成叶和茎 这一过程必须给予光照 其原因是 能利用光能制造有机物 供试管苗生长发育 4 试管苗的细胞核中含 条脱氧核糖核苷酸链 5 培育成的试管苗可能出现的基因型有 水 无机盐 维生素和小分子有机物 细胞分裂素 植物生长素 叶绿体 24 ab ab ab ab 1 某名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离 为了防止性状分离并快速繁殖 可以利用该植物的一部分器官或组织进行离体培养 发育出完整植株 进行离体培养时不应采用该植株的 a 茎尖b 子房壁c 叶片d 花粉粒 d 2 下列有关菊花的组织培养的说法正确的是 a 需要有三种培养基 其营养成分中的碳源应该是无机碳源b 要用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌 即在100 下保持15分钟c 在培养过程中要先让愈伤组织生根后再使其生芽d 用酒精对外植体进行消毒时 持续的时间不能太长 d 3 一个初级精母细胞在减数分裂的第一次分裂时 有一对同源染色体不发生分离 所形成的次级精母细胞减数分裂的第二次分裂正常 另一个初级精母细胞减数分裂的第一次分裂正常 减数第二次分裂时 在两个次级精母细胞中 有一个次级精母细胞的1条染色体姐妹染色单体没有分开 以上两个初级精母细胞可产生染色体数目不正常的配子 以下简称不正常的配子 上述两个初级精母细胞减数分裂的最终结果应当是 a 两者产生的配子全部都不正常b 前者产生一半不正常的配子 后者产生的配子不正常c 两者都产生一半不正常的配子d 前者产生全部不正常的配子 后者只产生一半不正常的配子 d 4 下列实例中能体现细胞全能性的是 用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成了可育的植株 植物用种子繁殖后代 用烟草组织培养出了可育的完整植株a b c d b 5 某同学在进行组织培养过程中 发现只分裂而不分化出芽和根 可能原因是 a 未见阳光b 培养时间不到c 培养基营养过多d 细胞分裂素和生长素配比不对 d 6 下列关于植物组织培养中植物激素使用的说法 不正确的是 a 植物组织培养中的关键性激素是生长素和细胞分裂素b 先使用生长素 后使用细胞分裂素 有利于细胞分裂和分化c 先使用细胞分裂素 后使用生长素 细胞既分裂又分化d 同时使用生长素和细胞分裂素时 两者用量的比例影响植物细胞的发育方向 b 7 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 8 在菊花的组织培养操作完成了3 4d后 观察同一温室中的外植体 发现有的瓶内外植体正常生长 有的瓶内外植体死亡 你认为外植体死亡的原因不可能是 a 培养条件 比如ph 温度等不适宜b 接种时外植体未消毒c 接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体 d 将外植体倒插入培养基中 a 9 无菌技术是植物组织培养能否获得成功的关键 以下说法正确的是 由于植物组织培养所利用的植物材料体积小 抗性差 对无菌操作的要求非常严格 对培养基及器械用高压蒸汽灭菌 对培养材料进行表面消毒时 一方面要考虑药剂的消毒效果 另一方面还要考虑植物材料的耐受能力 不同药剂 不同植物材料甚至不同器官要区别对待 对培养材料可用高压蒸汽灭菌 如果不小心导致污染 将可能造成培养工作的前功尽弃a b c d c 10 ms培养基和培养微生物所配制的培养基的主要区别是 a ms培养基一般含植物激素 微生物培养基不含植物激素b ms培养基不需要氨基酸 微生物培养基含各种氨基酸c ms培养基不需碳源 微生物培养基含碳源d ms培养基含维生素b1和维生素b2 微生物培养基不含有 a 11 1958年 美国科学家斯图尔德将胡萝卜韧皮部的一些细胞放进培养基中进行培养 最终发育成完整的新植株 下图是细胞培养形成胡萝卜植株的示意图 请据图回答 1 过程 由细胞团形成胚状体要经过 和 过程 2 过程 在生物技术中称为 3 生长发育离不开细胞的分裂和分化 在新陈代谢基础上的个体发育过程中 细胞核和细胞质中的遗传物质起着重要作用 从代谢方面看 生物体的生长是 的结果 根据所给的生物学名词进行类推 细胞分化 细胞产生稳定性差异的过程 细胞脱分化 植物体内由同一受精卵发育而来的叶肉细胞和导管细胞 它们的形态和功能有极大的差异 其根本原因是 细胞分裂 细胞分化 植物组织培养技术 同化作用超过异化作用 已分化的细胞恢复分裂能力的过程 在不同的细胞中基因进行了选择性表达 12 为了探究6 ba和iaa对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响 某研究小组在ms