高考一轮植物组织培养技术-课件

高考一轮植物组织培养技术植物的组织培养在无菌培养的条件下,将离体的植物器官(根,茎,叶,花,果实等)、组织(形成层,花药组织等)、细胞(体细胞,生殖细胞等)以及原生质体等培养在人工配制的培养基上,并给予适当的培养条件,使其长成完整植株的过程。

考点一植物组织培养的基本过程一、基本概念1、植物组织培养:植物组织培养的原理:植物细胞的全能性2、外植体:从活体植株上切下的,用于组织培养的细胞、组织和器官。一般包括茎尖、根、茎、叶、花、种子等器官以及他们形成的体细胞胚等材料。

3、脱分化:

差不多高度分化的植物器官、组织或细胞,在切割损伤和培养物内外因素的共同作用下,逐渐丧失原来的分化结构和功能,最后形成无组织的细胞团或愈伤组织的过程。4、愈伤组织:

在人工培养基上由外植体脱分化形成的一团无序生长的薄壁细胞。(具有细胞分裂能力)5、胚状体:

在离体植物细胞、组织或器官培养过程中,由一个或一些体细胞,经过胚胎发生和发育过程,形成的与合子胚相类似的结构。6、再分化:差不多脱分化的细胞在一定条件下,又可经过愈伤组织或胚状体,再分化出根和芽,形成完整植株,这一过程叫作再分化。7、不定芽:凡从叶、根、或茎节间等通常不形成芽的部位生出的芽,则统称为不定芽

二、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别,需配置不同的培养基MS培养基主要成分包括: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C、有机物、植物激素MS固体培养基成分及比例讨论:您能说出各种营养物质的作用不？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别营养需求。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。

①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:兴奋素(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②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使用顺序实验结果先使用生长素,后使用细胞分裂素有利于细胞分裂,但不利分化先使用细胞分裂素后使用生长素细胞既分裂也分化同时使用分化频率高记忆口诀:生前分裂不分化,生后分裂又分化,同时提高分化率。生长素细胞分裂素：>有利于根的分化生长素细胞分裂素：<有利于芽的分化,抑制根的分化生长素细胞分裂素：＝促进愈伤组织生长③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、记忆口诀:生大根,分大芽,等愈伤。三、植物组织培养过程:离体组织或细胞植物体脱分化细胞分裂素≈生长素愈伤组织芽根细胞分裂素>生长素细胞分裂素<生长素再分化植物细胞培养不需要光需要光考点一植物组织培养的基本过程【回扣教材】

1、细胞分化:在植物的个体发育过程中,细胞在___

上都会出现

的差异,形成这些差异的过程叫

。

2、脱分化:由

的植物组织或细胞产生_

的过程,称为植物细胞的

。形态、结构和功能稳定性细胞分化高度分化愈伤组织脱分化(去分化)

3、愈伤组织:细胞排列疏松而无规则,是一种__

的呈

_的薄壁细胞。

4、再分化:脱分化产生的_

接着进行培养,又能够重新分化成

等器官,叫再分化。

5、影响植物组织培养的因素

(1)

的选择直截了当关系到实验的成败。关于

植物材料,材料的

、保存时间的_

等也会影响实验结果。菊花的组织培养,一般选择未开花植株的

的侧枝。高度液泡化无定形状态愈伤组织根或芽植物材料同一种年龄长短茎上部新萌发

(2)适宜的培养基(________________),主要成分包括:_

;

,如B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co;

,如甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素以及蔗糖;常常添加植物激素,__

和

是

细胞分裂、脱分化和再分化的

激素。

(3)pH、温度、光照等条件也特别重要。进行菊花的组织培养,一般将pH控制在

左右,温度控制在_

,同时每日用日光灯照射

。N、P、K、Ca、Mg、S微量元素有机物生长素细胞分裂素启动关键性5、818～22℃12hMS培养基【典例精析】【例1】下面关于植物组织培养的叙述,正确的是()A、叶肉细胞脱分化后可形成无定形状态的薄壁细胞B、叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织C、通过植物组织培养,可培育出性状更优良的品种D、植物体的任何一个体细胞经离体培养都表现出全能性【解析】B错,愈伤组织是经脱分化产生的。C错,植物组织培养属无性繁殖,产生的后代性状一般与亲本性状相同。D错,植物体上的病老细胞一般不再具有全能性。A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、配置各种母液考点二菊花组织培养的实验操作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,需要依照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PH③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,马上将外植体取出,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,酒精或新洁尔灭擦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,接种后马上盖好瓶盖。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70％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,放置外植体数量依照锥形瓶的大小确定,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、考虑:您打算做几组重复？您打算设置对比实验不？答:每种材料或配方至少要做一组以上的重复。设置对比实验能够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周之内能够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。假如延长时间,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。假如愈伤组织长到直径为1－1、5cm时,就能够进行试管苗培养,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能够转为绿色、3、试管苗的培养当愈伤组织长到一定大小后,能够更换培养基,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、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、六、栽培幼苗移栽后,每天观察并记录幼苗的生长情况,适时浇水、施肥,直至开花、结果分析与评价(一)对接种操作中污染情况的分析(二)是否完成了对植物组织的脱分化和再分化(三)是否进行了统计、对比与记录(四)生根苗的移栽是否合格1、培养基的灭菌(高压蒸汽灭菌)2、外植体的消毒(酒精、氯化汞)3、接种的无菌操作(酒精、酒精灯——灼烧)4、无菌箱中的培养;5、移栽到消过毒的环境中生存一段时间。在整个操作过程中,是如何来实现无菌环境的？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、考点二菊花的组织培养的实验操作【回扣教材】菊花植物组织培养的实验操作,归纳如下:1、制备MS固体培养基:具体操作是配制各种_____、配制培养基、_______。2、外植体_______。3、接种:要先消毒________(70%酒精),所有的接种操作都必须在_________旁进行。母液灭菌消毒工作台酒精灯4、培养:________中培养,培养期间___________,培养温度控制在______________,每日用日光灯光照12h。5、_______:打开培养瓶封口膜培养―→_______清洗根部培养基―→移植到消毒蛭石或珍珠岩等环境―→移栽到________中。6、栽培:观察并记录幼苗__________,适时浇水、施肥,直至_________。无菌箱定期消毒18～22℃移栽流水土壤生长情况开花【典例精析】【例2】在菊花的组织培养操作完成了3～4天后,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,您认为外植体死亡的原因不估计是()A、接种时所用的培养基灭菌不完全B、接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体C、愈伤组织形成初期没有给予充足的光照D、培养过程中保持温度、pH的适宜,但没有及时调整各种营养物质、激素的比例【解析】愈伤组织形成初期不需要给予光照,这不是导致外植体死亡的原因。C单倍体育种的过程？花药离体培养(N)单倍体植株(N)秋水仙素处理,使染色体翻倍植株(2N)特点:1明显缩短育种年限2后代植株都为纯合子。正常植株(2N)考点三月季的花药培养知识回顾花的结构花托花萼花瓣雄蕊花药花丝雌蕊柱头花柱子房知识回顾花丝花药:囊状结构,内有特别多花粉(一)被子植物的花粉发育1雄蕊一、基础知识2花粉的概念:由花粉母细胞经过减数分裂形成的单倍体的生殖细胞、小孢子四分体时期单核期双核期被子植物花粉发育过程小孢子母细胞花粉母细胞小孢子减数分裂有丝分裂花粉管细胞核生殖细胞核有分丝裂2精子1个营养细胞生殖细胞4个4个4个4个4个8个(小孢子四分体时期单核居中期单核靠边期花粉粒双核期)被子植物花粉的发育过程4个4个4个1、关于被子植物花粉发育的说法,不正确的是()A、花粉粒是在花药中的花粉囊里形成的B、被子植物精子的形成是直截了当减数分裂的结果C、被子植物的花粉的发育要经历四分体时期、单核期、双核期等时期D、花粉粒在发育过程中,核先位于细胞一侧,再移到细胞中央BD对点训练(二)产生花粉植株的两种途径①②移栽花药中的花粉胚状体脱分化愈伤组织花药中的花粉脱分化分化丛芽再分化丛芽诱导生根原因:培养基中的激素种类及浓度配比1、材料的选择不同植物的诱导成功率不同、

同一植物的不同生理状况也对诱导成功率有直截了当的影响、(一般选月季的初花期)合适的花粉发育期(单核居中期与靠边期之间)2、培养基的组成(MS培养基+不同比例的植物生长调节激素)此外,植株生长条件、材料低温预处理、接种密度等(三)、影响花药培养的主要因素注意:选择最合适的花粉发育时期:单核期①不选择单核期之前花药原因:花药质地幼嫩,容易破碎;②不选择单核期之后花药原因:花瓣开始松动,给材料消毒带来困难困难;③挑选单核期花药方法:应当选择完全未开放的花蕾,微生物少,易消毒。实验操作一、材料的选取二、材料的消毒三、接种和培养(一)材料选取

2、通过镜检来确定是否处于适宜的发育期。方法:醋酸洋红法(将染色体染成红色)

焙花青-铬矾法(花粉细胞核染成蓝黑色)。1、从花药看:月季的初花期从花粉看:单核期从花蕾看:完全未开放的

花药(载玻片上)→1%的醋酸洋红1滴→用镊柄将花药捣碎,盖上盖玻片→镜检(花粉粒的细胞核被染成红色)花药(在卡诺氏固定液中处理20min)→取出,置于载玻片上→焙花青－铬矾溶液染色→盖上盖玻片→镜检(花粉粒的细胞核被染成蓝黑色)(二)材料的消毒5、无菌水冲洗3～5次

花药的外面有花萼、花瓣保护,通常处于无菌状态1、花蕾用体积分数为70%的酒精浸泡30秒2、无菌水清洗3、无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分4、放入质量分数为0、1%的氯化汞溶液中2～4分钟(质量分数为1%的次氯酸钙溶液或饱和漂白粉溶液)为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？答:花瓣松动后,微生物就估计侵入到花药,给材料的消毒带来困难。为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？讨论:(三)接种和培养

1、灭菌后花蕾,要在

下除去萼片和花瓣,并马上将花药接种到培养基上。3、通常每瓶接种花药

,温度控制在

左右,

。幼小植株形成后才

。2、在剥离花药时,要尽量

(否则接种后,容易从受伤部位产生二倍体的愈伤组织),同时还要完全

,因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。一般经过20-30天培养后,会发现花药开裂,长出愈伤组织或释放出胚状体。将愈伤组织及时转移到分化培养基上,以便进一步分化出再生植株。4、进一步鉴定和筛选:常常会出现染色体倍性的变化无菌条件不损伤花药去除花丝7-10个25℃不需要光照需要光照主要原因是花粉管核和生殖核融合造成的植物组织培养技术与花药培养技术的比较项目植物组织培养花药培养技术相同点1、培养基配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同。2、都经过了脱分化不同点1、离体培养的外植体为体细胞。2、有丝分裂的过程,染色体数量不变。1、花粉是生殖细胞,得到的单倍体植株,弱小且高度不育。2、秋水仙素处理,染色体加倍,恢复正常的染色体数,为纯种。课题成果评价一、选材是否恰当二、无菌技术是否过关三、接种是否成功课外拓展延伸人工种子人工种子胚状体人工种皮人工胚乳自然种子胚种皮胚乳胚状体包埋在胶囊内形成球状结构:胶质化合物薄膜——种皮营养成分和植物激素

——人工胚乳胚状体——新植物的幼体优点:快速繁殖,解决作物繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。固定杂种优势。考点三月季的花药培养【回扣教材】1、花粉是________的生殖细胞,是由花粉母细胞经过___________形成的。2、被子植物花粉的发育要经历_______________时期、_____期和______期等时期,其中单核期又分为_______期和__________期两个时期,双