高中生物(人教版)菊花的组织培养课件课件

1、植物组织培养技术Plant Tissue Culture一、一、实验目的实验目的 二、二、相关知识相关知识三、三、实验原理实验原理四、四、试剂和器材试剂和器材五、五、操作步骤操作步骤六、六、思考题思考题目目 录录2022-3-203一、实验目的一、实验目的掌握植物组织培养相关理论知识掌握植物组织培养相关理论知识掌握植物组织培养的操作方法掌握植物组织培养的操作方法了解不同激素及其比例对愈伤组织再分了解不同激素及其比例对愈伤组织再分化的作用化的作用2022-3-204二、相关知识二、相关知识 离体（离体（in vitro)条件下利用人工培养条条件下利用人工培养条件在无菌情况下培养、生长、发育再生出

2、完件在无菌情况下培养、生长、发育再生出完整植株的过程。整植株的过程。 1958年，英国科学家年，英国科学家Steward 等用胡萝等用胡萝卜根的愈伤组织细胞进行悬浮培养，成功诱卜根的愈伤组织细胞进行悬浮培养，成功诱导出胚状体并分化为完整的小植株，不但使导出胚状体并分化为完整的小植株，不但使细胞全能性理论得到证实，而且为组织培养细胞全能性理论得到证实，而且为组织培养的技术程序奠定了基础。的技术程序奠定了基础。 2022-3-205应用领域应用领域 1、快速繁殖、快速繁殖 运用组织培养的途径，一个单株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。例如一株兰花一年可以繁殖几万到几百万个

3、植株。例如一株兰花一年繁殖到一年繁殖到400万株。万株。2、种苗脱毒、种苗脱毒 针对病毒对农作物造成的严重危针对病毒对农作物造成的严重危害，通过组织培养可以有效地培育出大量的无病毒害，通过组织培养可以有效地培育出大量的无病毒种苗。种苗。3、远缘杂交、远缘杂交 利用组织培养可以使难度很大的利用组织培养可以使难度很大的远缘杂交取得成功，从而育成一些罕见的新物种。远缘杂交取得成功，从而育成一些罕见的新物种。二、相关知识二、相关知识2022-3-206应用领域应用领域 4、突变育种、突变育种 采用组织培养可以直接诱变和筛采用组织培养可以直接诱变和筛选出具抗病、抗盐、高赖氨酸、高蛋白等优良性状选出具抗病

4、、抗盐、高赖氨酸、高蛋白等优良性状的品种。的品种。5、基因工程、基因工程 基因工程主要研究基因工程主要研究DNA的转导，的转导，而基因转导后必须通过组织培养途径才能实现植株而基因转导后必须通过组织培养途径才能实现植株再生。再生。6、生物制品、生物制品 有些极其昂贵的生物制品，如抗有些极其昂贵的生物制品，如抗癌首选药物癌首选药物-紫杉醇等，可通过组织培养方式生产。紫杉醇等，可通过组织培养方式生产。二、相关知识二、相关知识2022-3-207植物组织培养的分类植物组织培养的分类 广义的组织培养依广义的组织培养依外植体外植体不同，可分为：不同，可分为： 1) 器官培养（器官培养（organ cult

5、ure） 2)茎尖分生组织培养茎尖分生组织培养(shoot tip culture, apical meristem culture) 3)愈伤组织愈伤组织培养培养(calluse cultrue) 4)细胞培养细胞培养(cell culture) 5)原生质体培养原生质体培养(protoplast culture)二、相关知识二、相关知识2022-3-208 外植体外植体(explant)：由活体（：由活体（in vivo)植植物体上提取下来的，接种在培养基上的物体上提取下来的，接种在培养基上的无菌细胞、组织、器官等。无菌细胞、组织、器官等。 愈伤组织愈伤组织(callus)：在人工培养基上

6、由外：在人工培养基上由外植体上形成的一团无序生长状态的薄壁植体上形成的一团无序生长状态的薄壁细胞。细胞。二、相关知识二、相关知识2022-3-209二、相关知识二、相关知识2022-3-2010二、相关知识二、相关知识2022-3-2011二、相关知识二、相关知识2022-3-2012二、相关知识二、相关知识2022-3-2013二、相关知识二、相关知识二、相关知识二、相关知识2022-3-2015植物组织培养特点植物组织培养特点 培养条件可以人为控制培养条件可以人为控制 生长周期短，繁殖率高生长周期短，繁殖率高 管理方便，利于工厂化生产和自动化管理方便，利于工厂化生产和自动化控制控制二、相关

7、知识二、相关知识2022-3-2016植物组织培养营养条件植物组织培养营养条件-培养基培养基(Culture Medium) 培养基是植物组织培养的重要基质。培养基是植物组织培养的重要基质。 培养基的成分主要可以分水、无机培养基的成分主要可以分水、无机盐、有机物、天然复合物、培养体的支盐、有机物、天然复合物、培养体的支持材料等五大类。持材料等五大类。二、相关知识二、相关知识2022-3-2017 国际上流行的培养基有几十种，常国际上流行的培养基有几十种，常用的培养基有：用的培养基有： MSMS培养基培养基、B5培养基培养基、White培养基培养基、N6培养基培养基、KM-8PKM-8P培养基培

8、养基二、相关知识二、相关知识2022-3-2018常用培养基简介常用培养基简介-MSMS培养基培养基 19621962年由年由MurashigeMurashige和和SkoogSkoog为培养烟草细胞而为培养烟草细胞而设计的。特点是无机盐和离子浓度较高，为较稳定设计的。特点是无机盐和离子浓度较高，为较稳定的平衡溶液。其养分的数量和比例较合适，可满足的平衡溶液。其养分的数量和比例较合适，可满足植物的营养和生理需要。它的硝酸盐含量较其他培植物的营养和生理需要。它的硝酸盐含量较其他培养基为高，广泛地用于植物的器官、花药、细胞和养基为高，广泛地用于植物的器官、花药、细胞和原生质体培养，效果良好。有些培

9、养基是由它演变原生质体培养，效果良好。有些培养基是由它演变而来的。而来的。二、相关知识二、相关知识2022-3-2019常用培养基简介常用培养基简介-B B5 5培养基培养基 是是19681968年由年由GalmborgGalmborg等为培养大豆根细胞而设等为培养大豆根细胞而设计的。其主要特点是含有较低的铵，这可能对不少计的。其主要特点是含有较低的铵，这可能对不少培养物的生长有抑制作用。从实践得知有些植物在培养物的生长有抑制作用。从实践得知有些植物在B5B5培养基上生长更适宜，如双子叶植物特别是木本培养基上生长更适宜，如双子叶植物特别是木本植物。植物。二、相关知识二、相关知识2022-3-2

10、020常用培养基简介常用培养基简介-WhiteWhite培养基培养基 是是19431943年由年由WhiteWhite为培养番茄根尖而设计的。为培养番茄根尖而设计的。19631963年又作了改良，称作年又作了改良，称作WhiteWhite改良培养基，提高了改良培养基，提高了MgSO4MgSO4的浓度和增加了硼素。其特点是无机机盐数量的浓度和增加了硼素。其特点是无机机盐数量较低，适于生根培养。较低，适于生根培养。二、相关知识二、相关知识2022-3-2021常用培养基简介常用培养基简介N N6 6培养基培养基 是是19741974年朱至清等为水稻等禾谷类作物花药培年朱至清等为水稻等禾谷类作物花药

11、培养而设计的。其特点是成分较简单，养而设计的。其特点是成分较简单，KNO3KNO3和（和（NH4NH4）2SO42SO4含量高。在国内已广泛应用于小麦、水稻及其含量高。在国内已广泛应用于小麦、水稻及其他植物的花药培养和其他组织培养。他植物的花药培养和其他组织培养。二、相关知识二、相关知识2022-3-2022常用培养基简介常用培养基简介KM-8P培养基培养基 19621962年由年由MurashigeMurashige和和SkoogSkoog为培养烟草细胞而为培养烟草细胞而设计的。特点是无机盐和离子浓度较高，为较稳定设计的。特点是无机盐和离子浓度较高，为较稳定的平衡溶液。其养分的数量和比例较合

12、适，可满足的平衡溶液。其养分的数量和比例较合适，可满足植物的营养和生理需要。它的硝酸盐含量较其他培植物的营养和生理需要。它的硝酸盐含量较其他培养基为高，广泛地用于植物的器官、花药、细胞和养基为高，广泛地用于植物的器官、花药、细胞和原生质体培养，效果良好。有些培养基是由它演变原生质体培养，效果良好。有些培养基是由它演变而来的。而来的。二、相关知识二、相关知识2022-3-2023不同营养条件对植物组织培养的影响不同营养条件对植物组织培养的影响 Growth medium is optimised for regeneration of plantletsNo sucrose (0%)Sucros

13、e reduced to 1%Sucrose increased to 5%T h e e x p l a n t i s completely covered with green shoots, and roots are developing on the lower surface Very few shoots have developed on the explant. No roots and no callus.Shoots developed on e d g e s o f u p p e r surface, and some root development has o

14、ccuredShoots have developed over the surface of the explant, along with roots from the lower surface. The result is comparable with the control medium二、相关知识二、相关知识No BAPBAP reduced to 0.1 mg. l-1 No NAAPoor shoot development and no roots. Extensive callus generationPoor shoot development and no roots

15、NAA reduced to 0.1 mg. l-1More balanced development of roots and shoots. However, undifferentiated callus is developing at the edges of the explantProfuse development of roots and a reduced number of shoots. Undifferentiated callus is developing at the edges of the explant二、相关知识二、相关知识NAA increased t

16、o 5.0 mg. l-1Profuse development of roots over the explant upper and lower surface, and few shoots. Some callusNo MS saltsNo sign of regeneration from explant at all. MS salts reduced to 0.47 g. l-1 Some root growth but reduced development of shootsMS salts increased to 9.52 g. l-1 Shoots developed

17、on upper surface of explant. No roots or callus.二、相关知识二、相关知识2022-3-2026植物细胞的全能性植物细胞的全能性 植物细胞具有该植物体全部遗传的可能性，在一植物细胞具有该植物体全部遗传的可能性，在一定条件下具有发育成完整植物体的潜在能力。定条件下具有发育成完整植物体的潜在能力。 差异差异:(1) 受精卵的全能性最高受精卵的全能性最高 (2) 受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞的低。生殖细胞的低。 潜在全能性的原因潜在全能性的原因：基因表达的选择性基因表达的选择性 科学研究表明，处于离

18、体状态的植物活细胞，在科学研究表明，处于离体状态的植物活细胞，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，就一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。人工条件下可能表现出全能性，发育成完整的植株。人工条件下实现的这一过程，就是植物组织培养。实现的这一过程，就是植物组织培养。三、实验原理2022-3-2027植物细胞全能性的表达植物细胞全能性的表达 脱分化（脱分化（dedifferentiation)：将来自已分化组：将来自已分化组织的已停止分裂的细胞从植物体部分的抑制性织的已停止分裂的细胞从植物体部分的抑制性影响下解脱出来，恢复细胞的分裂活性。影响下解

19、脱出来，恢复细胞的分裂活性。 再分化（再分化（redifferentiation):经脱分化的组织经脱分化的组织或细胞在一定的培养条件下可有转变为各种不或细胞在一定的培养条件下可有转变为各种不同细胞类型的能力。同细胞类型的能力。三、实验原理2022-3-2028四、试剂和器材1、材料、材料 新鲜胡萝卜茎新鲜胡萝卜茎2、试剂、试剂 MS培养基培养基 10%亚硫酸溶液亚硫酸溶液2022-3-2029MS培养基配制方法培养基配制方法四、试剂和器材2022-3-2030四、试剂和器材3、仪器、仪器高压灭菌锅、超净工作台、烘箱、培养箱高压灭菌锅、超净工作台、烘箱、培养箱4、玻璃器皿、玻璃器皿试剂瓶试剂瓶

20、(50、100、1000ml)、三角瓶、三角瓶(100ml)、刻度吸管刻度吸管(0.5、1、5、10ml)、培养皿、培养皿5、用具、用具镊子、解剖刀、接种针、记号笔、封口膜镊子、解剖刀、接种针、记号笔、封口膜2022-3-2031离体的植物离体的植物器官、组织、器官、组织、细胞细胞脱分化脱分化愈愈伤伤组组织织再分化再分化根根芽芽植植物物体体五、操作步骤切开胡萝卜，在圆圈处取一块组织P-木质部、C-形成层、X-韧皮部五、操作步骤形成层开始形成愈伤组织C1-愈伤组织、C2-形成层五、操作步骤3-4周后完全形成愈伤组织状态（脱分化）组织块失去色素五、操作步骤把脱分化后的愈伤组织转移到培养基上五、操作

21、步骤两周左右开始再分化，长出幼苗五、操作步骤将幼苗移植到外部条件下培养（顺化）五、操作步骤顺化一个月后的胡萝卜植株五、操作步骤培养基配制培养基配制(I)母液配制：母液配制： 按照按照MS培养基成分表培养基成分表, 配制分别配制培养基的配制分别配制培养基的母液。母液。1、大量元素母液大量元素母液(10倍液倍液) 分别称取分别称取10倍用量的各种大量无机盐，依次溶倍用量的各种大量无机盐，依次溶解于大约解于大约800ml热的（热的（60-80）蒸馏水中。（一）蒸馏水中。（一种成分完全溶解后再加入下一种，最后加水，定容种成分完全溶解后再加入下一种，最后加水，定容至至1000ml后装入试剂瓶中，冰箱内贮

22、存备用）。后装入试剂瓶中，冰箱内贮存备用）。五、操作步骤2、微量元素母液、微量元素母液(100倍液倍液) 分别称取分别称取100倍用量的微量无机盐，依次溶解倍用量的微量无机盐，依次溶解于于800ml重蒸水中，加水定溶到重蒸水中，加水定溶到1000ml。 3、铁盐母液（铁盐母液（100倍液）倍液） 称取称取100倍用量的倍用量的Na2-EDTA(乙二胺四乙酸钠乙二胺四乙酸钠)和和FeSO47H2O，溶于，溶于800ml重蒸水中，最后定容重蒸水中，最后定容到到1000ml。 五、操作步骤培养基配制培养基配制(I )母液配制母液配制：4、有机物质母液、有机物质母液(100倍数倍数) 分别称取分别称取

23、50倍用量的各种有机物质，依次溶解倍用量的各种有机物质，依次溶解于于400ml重蒸水中，定容至重蒸水中，定容至1000ml，装入棕色试，装入棕色试剂瓶中，贮存冰箱备用。剂瓶中，贮存冰箱备用。 除上述四种母液外，培养基中经常附加的各种除上述四种母液外，培养基中经常附加的各种生物素和细胞分裂素也要配成母液贮存，临用时按生物素和细胞分裂素也要配成母液贮存，临用时按浓度定量吸取加入。浓度定量吸取加入。五、操作步骤培养基配制培养基配制(I)母液配制母液配制：5、生长素、生长素 如如2,4-D、IAA、NAA等。准确称取等。准确称取20mg，先，先用用2ml95%乙醇溶解，然后加水，定容至乙醇溶解，然后加

24、水，定容至20ml，浓，浓度为度为1mg/ml，再放置冰箱内贮存备用。，再放置冰箱内贮存备用。 6、细胞分裂素、细胞分裂素 如激动素如激动素(Kt)、6-苄基嘌呤苄基嘌呤(6-BA)。准确称取。准确称取20mg，先用，先用2ml的的1mol/ml HCL或或NaOH溶解，溶解，然后加水，定容至然后加水，定容至20ml，浓度为，浓度为1mg/ml，再放置，再放置冰箱内贮存备用。冰箱内贮存备用。五、操作步骤培养基配制培养基配制(I)母液配制母液配制： 取取1000ml烧杯一只，加大量元素烧杯一只，加大量元素10倍母液倍母液100ml，微量元素，微量元素100倍母液倍母液10ml，铁盐，铁盐100倍

25、母倍母液液10ml,有机物质有机物质100倍母液倍母液10ml。此外。此外,根据培养根据培养材料和实验目的还要附加一定量的生长素材料和实验目的还要附加一定量的生长素,细胞分细胞分裂素及蔗糖等裂素及蔗糖等,然后加水至然后加水至1000ml,待蔗糖充分溶解待蔗糖充分溶解后用后用1mol/L 的的NaOH或或HCl调酸碱度为调酸碱度为pH5.8,最后最后加入琼脂粉加入琼脂粉6.5g,如用琼脂条如用琼脂条,则要加则要加8g。五、操作步骤培养基配制培养基配制(II)配制与分装：配制与分装： 将盛有培养基的烧杯在电磁炉上，煮至琼脂完将盛有培养基的烧杯在电磁炉上，煮至琼脂完全融化，补加蒸馏水至全融化，补加蒸

26、馏水至1000ml。 将配制好的培养基分装到培养用三角瓶中，每将配制好的培养基分装到培养用三角瓶中，每只只100ml三角瓶约装三角瓶约装40ml培养基。培养基。 分装时要避免把培养基倒在瓶口上，否则培养分装时要避免把培养基倒在瓶口上，否则培养时容易引起杂菌污染。时容易引起杂菌污染。 五、操作步骤培养基配制培养基配制(II)配制与分装：配制与分装：1、把装好的培养基的三角瓶放入高压灭菌锅中，、把装好的培养基的三角瓶放入高压灭菌锅中，盖好锅盖。盖好锅盖。2、设置灭菌参数为、设置灭菌参数为121，20min，开始灭菌。，开始灭菌。 五、操作步骤培养基配制培养基配制(III)灭菌：灭菌：1、取新鲜胡萝卜茎，用去离子水洗净。、取新鲜胡萝卜茎，用去离子水洗净。2、在胡萝卜茎上切一块含有形成层的组织，放入、在胡萝卜茎上切一块含有形成层的组织，放入磨口三角瓶中，