2.1 通过植物组织培养可获得完整植株 课件 高二下学期生物浙科版选择性必修3

如何快速得到大量的铁皮石斛植株？铁皮石斛作为我国传统的名贵中药,具有重要的药用价值。是传统名贵中药材。《神农本草经》列为上品，具有益胃生津、滋阴清热、止咳润肺的功效。现代药理研究表明，石斛还具有抗肿瘤、抗衰老、增强人体免疫力和扩张血管的作用。由于石斛自然繁殖力低，种子需与真菌共生才能萌发，加之长期过度采挖,导致其野生资源急剧减少，日趋濒危。近年来，对铁皮石斛的需求日趋增加，而野生资源难以满足市场需求。第一节

通过植物组织培养可获得完整植株植物组织培养技术

使大规模人工栽培成为可能。

是指在无菌和人工控制条件下，将离体的植物体器官、组织或细胞等培养在人工配制的培养基上，使展生成完整植株或使其细胞增殖并产生细胞代谢产物的技术。外植体（explant）

根据外植体的不同，植物组织培养分为：器官培养、组织培养、细胞培养、___________。植物组织培养植物组织培养理论基础：1.植物细胞的全能性：2.具有全能性的原因：生物体的每一个细胞都具有该物种所包含的全套遗传信息。细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体的潜能。3.细胞全能性的大小：

随着细胞分化程度不断提高,一般细胞的全能性逐渐降低。受精卵生殖细胞体细胞>>不同植物或同种植物不同基因型个体的全能性不同植物细胞动物细胞>细胞全能性实例：——多肉进行叶插繁殖1.选取多肉上健康、

饱满的叶片。2.用剪刀切下整片叶片，

切口平滑、整齐。也

可直接轻轻掰下叶片3.平躺放在沙床上,叶片

间隔相聚2-3厘米。4.叶片切口不要有碰脏，摆放通风处2-3天，晾干。5.待叶片晾干后移至半阴处

养护。6.约2-3周后生根，或从叶基

处长出不定芽。7.叶插成功以”铁皮石斛茎段“为外植体，结合课本内容设计其组织培养技术路线。要求

：用简要的流程图（用关键字词和箭头）表示植物克隆的途径。再分化发芽培养基脱分化一.器官发生途径再分化：是指愈伤组织细胞在一定条件下，可重新分化为各种类型的细胞。脱分化：是指离体条件下已分化的细胞经过诱导，失去特有的结构和功能，重新获得

分裂能力的过程愈伤组织：是指脱分化的细胞不断分裂增物器官、组织殖，产生无组织结构、松散的或

细胞薄壁细胞团愈伤组织外植体再生植株再分化生根培养基丛状苗愈伤组织再分化形成分生组织，再发育形成组织器官外植体愈伤组织脱分化二.体细胞胚发生途径体细胞胚示意图胚状体：愈伤组织表面由体细胞发育

形成的类似种子胚的结构

(胚轴、胚芽、胚根)。再生植株再分化再分化液体悬浮培养胚状体

植物进行有性生殖时，亲体产生的精子和卵细胞结合形成合子（受精卵）。在种子形成过程中，合子经细胞分裂、分化，从球形胚、心形胚、鱼雷胚到成熟胚，由合子发育成的胚称为合子胚。在种子萌发过程中，合子胚发育成完整的植株。有性生殖增加了后代的变异性。

体细胞胚虽经历了与合子胚相似的发育过程，但其来源不是合子。体细胞胚可由体细胞分裂分化而来，也可由生殖细胞不受精（如花粉细胞）直接分裂、分化而来；可由外植体经愈伤组织再分化产生，也可不经愈伤组织阶段（幼胚、胚以及子叶）直接在外植体上发生。合子胚和体细胞胚3.无菌短枝扦插途径带顶芽或腋芽的茎段再生植株丛状苗再分化发芽培养基再分化生根培养基茎芽（分生组织）1.植物的种类、取材部位、基因型（全能性大小不同）2.适宜的温度、合适的光照3.无菌条件4.培养基适宜的营养条件5.培养基中适宜浓度和配比的植物激素影响能否成功再生出植物的因素有哪些？通过光合作用合成有机物植物组织培养是在严格的无菌条件下进行的外植体用多种药剂配合使用进行消毒，再用无菌水多次冲洗，以免消毒剂长时间作用产生毒害作用。接种器具和培养基一般用高压蒸汽法灭菌。接种室和操作台常利用紫外灯照射杀菌。操作者要按照规范的无菌操作流程，用酒精擦拭双手，在超净工作台进行消毒、切割和接种。

A.消毒过的枝条

B.在无菌纸上切割枝条

C.切割后的茎段接种在培养瓶中植物组织培养是在严格的无菌条件下进行的培养基中通常含有水、无机盐、有机营养成分、琼脂、植物激素等培养基能为离体植物材料提供适宜的营养条件大量元素：N、P、K、Ca、Mg、S等；微量元素：B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co；有机物：糖类、氨基酸、维生素等。糖类：蔗糖最常用，既可作为碳源和能源物质，又参与维持渗透压氨基酸：参与蛋白质的合成维生素：往往以辅酶的形式参与细胞蛋白质、脂质、、糖代谢等重要活动用MS培养基是目前使用最广泛的植物培养基，可先将其分别配成5-10的母液,用时稀释。维生素B6维生素B1植物激素调控脱分化和再分化过程组织培养的培养基中必须加入植物激素

和

，两者的摩尔浓度比决定组织是生根，还是发芽。当前者与后者的比例

时，诱导芽的生成；两者比例

时，会趋于长根;两者比例合适时，_____________

;两者比例

_________时，愈伤组织继续生长(分裂）不分化；细胞分裂素生长素高大致相等低既生根又发芽

养基配方：MS＋NAA0.3mg/L

培养基配方：MS＋6-BA1.0mg/L＋NAA0.2mg/L植物生长调节物质包括天然植物激素和人工合成类似物。植物组织培养常用人工合成的类似物，而不用植物中存在的天然激素，这是为什么？性质稳定，不会被植物体内的激素水解酶酶解，成本低。并且与天然植物激素作用相同。(2020·浙江7月选考)（二）回答与基因工程和植物克隆有关的问题：（4）与发芽培养基相比，配制转基因丛状苗生根培养基时，可根据实际情况适当

添加

，促进从状苗基部细胞分裂形成愈伤组织并进一步分化形成

，最终形成根。还可通过改变MS培养基促进生根，如

。

A．提高蔗糖浓度

B．降低培养基浓度

C．提高大量元素浓度D．不添加琼脂

根的分生组织生长素(人工合成类似物)

B生根培养基参考配方：1/2MS培养基（利于生根）+NAA发芽培养基参考配方：3/4MS培养基（高盐容易脱水）+6-BA+NAA(少量)根据培养过程，植物组织培养可分为初代培养（primaryculture）和继代培养（subculture）。初代培养是指从植物体上分离下来的外植体的第一次培养。初代培养获得的愈伤组织、芽（丛状苗）、胚状体等数量都不多，需要进一步增殖培养。将初代培养获得的培养物重新分割转移到新的培养基上继续进行扩大培养称为继代培养。也称为增殖培养。该继代培养又可以分为第二代培养、第三代培养等。大多数植物每隔4～6周进行一次继代培养，每继代培养一次，培养物一般能增殖3～4倍。正因为培养物可以不断继代培养，所以离体繁殖速度比常规方法通常要快数万倍。1.植物组织培养激素可以快速繁殖植物。植物组织培养通过多种途径有效地提高生产效率1.植物组织培养激素可以快速繁殖植物。离体繁殖主要以营养器官为外植体，再生个体的遗传性与母体一致，因此快速繁殖的过程就是植物克隆的过程。组织培养再生的个体被称为克隆植物，可以很好地保持品种的优良性状。这对于一些不能用种子繁殖的“名、优、特、新、奇”作物品种的繁殖，意义更大。同时，由于组织培养生产过程可以微型化和精密化，人为控制培养基中的成分和各种环境条件，故可全年连续实验和生产，节约人力、物力。优点：1.繁殖速度快

2.能保持植物原有的遗传特性3.可全年连续实验和生产感病植株并非每个部位都带有病毒。早在1943年就发现植物生长点附近的病毒浓度很低甚至无病毒。如果利用组织培养方法，取一定大小的茎尖（剥取茎尖时，把茎芽置于解剖镜下，用镊子将其按住，另一只手用解剖针将叶片和叶原基剥去，取生长点部分）进行培养，再生的植株有可能不带病毒，从而获得脱病毒苗，再用脱病毒苗进行繁殖，则种植的作物就不会或极少发生病毒。茎芽2.组织培养技术可用于植物脱毒

为什么茎尖（植物生长点）附近的病毒浓度很低甚至无病毒？1.植物生长点由分生组织构成，代谢很活跃，病毒无法复制，且在生长点存在

高水平的内源生长素，抑制病毒的复制。2.病毒随着营养物质在植物体的维管束系统运转，速度很快。但茎尖中维管束

尚未形成，病毒颗粒不易通过。3.病毒可通过胞间连丝运转，但速度很慢，难以追上活跃分裂的茎尖分生组织通过组织培养技术，可把在植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮（人工薄膜）包装得到人工种子，这种人工种子在适宜条件下可萌发生长，人工种皮具备透气性的作用是

。

能够为体细胞胚生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、

和

等几类物质。3.组织培养技术可用于生产人工种子有利于体细胞胚进行呼吸作用人工胚乳无机盐有机营养成分3.组织培养技术可用于细胞代谢产物的工业化生产通过植物细胞、组织的培养来提取有价值的天然产物（次生代谢产物），满足人类对植物产品的巨大需求，是植物生物技术领域的研究热点之一。提取、检测紫杉醇外植体

愈伤组织（幼茎、针叶等）液体悬浮继代培养紫衫醇对多种癌症具有一定疗效。利用植物组织培养来生产紫衫醇及其前体是扩大紫衫醇来源的一条重要途径。外植体愈伤组织丛状苗胚状体脱分化再分化再分化茎等无毒器官：外植体为花药：单倍体植株外源基因导入：转基因植物体细胞杂交：杂种植物脱毒植物提取次生代谢产物人工种子诱变筛选：突变体植物含腋芽直接再分化4.组织培养技术可用于作物新品种的培育再生植株菊花的组织培养及幼苗的移栽在超净台中，取出一瓶已进行过无菌培养的菊花幼苗，在无菌培养基上用无菌镊子和解剖刀切成几段，每段至少有一片芽。1.取外植体自然生长的茎？如何处理？外植体愈伤组织再生植株丛状苗胚状体再分化脱分化带芽（分生组织）丛状苗洗涤灵或洗衣粉提高外植体表面张力，利于消毒剂消毒2.发芽培养在酒精灯旁，将每段（或1-3段）茎正向插入发芽培养基中，瓶口过火焰后封上封口膜。在日光灯下保持_____℃培养，每天光照_____h，直到得到菊花试管苗（丛状苗）。丛状苗3.生根培养将丛状苗分割成单株后株后，接种在生根培基中，在适宜条件下继续培养，2-3周后长出健壮根系。待生根后，将生根的组培苗从培养室取出，打开瓶口1-2天，提高其对外部环境的适应能力。4.炼苗再生植株瓶口敞开不能太久，容易受到杂菌的污染5.清洗栽种、栽种用镊子将试管苗轻轻取出，去掉褐化部分，在清水中洗掉根部琼脂，注意不要伤害根系。将试管苗有序地移栽至育苗盘基质（经高压蒸汽灭菌的按1:1比例混合的蛭石和珍珠岩），轻轻覆盖、压实，待盘穴栽满后喷水至培养基质处于水饱和状态。然后将育苗盘置于温室中，覆盖保鲜膜以保湿，并定期打开保鲜膜通气。初期避免强光直射，待幼苗成活后除去保鲜膜。培养后期定期浇灌稀释的MS或其他营养液，为促其快速生长提供营养。防止霉菌等微生物利用琼脂的营养大量繁殖，造成霉根保水性、通气性好根部吸水性弱，茎部疏导组织发育不完善，叶片组织间隙大，气孔开孔大，且有排水组织，所以在低湿环境r容易失水萎蔫。通过强烈阳光的损伤作用，使部分细胞发生损伤、老化褐化现象是指在外植体向培养基释放褐色物质以至培养基逐渐变成褐色，对许多酶有抑制作用，影响培养材料的生长与分化，严重时甚至导致材料死亡。讨论通过外植体的培养得到了丛状苗，若要对丛状苗进行继代培养，以进行扩大繁殖而获得更多的试管苗，你认为该如何操作？将外植体培养得到的丛状苗进一步切割为带芽的茎段，接种在细胞分裂素含量相对较多、生长素相对较少的培养基中培养1.植物细胞表现出全能性的必要条件是()A.给予适宜的营养等外部条件B.将细胞核移植到去核的卵细胞内C.脱离母体后,给予适宜的营养等外部条件D.导入其他细胞的基因2．生长素与细胞分裂素的比值低时,则()A.促进芽的分化B.促进根的分化C.促进愈伤组织形成D.促进根和芽的分化当堂练习3.下列关于植物组织培养基的叙述中,错误的是()A．MS培养基由大量元素、微量元素、有机成分组成B．MS培养基既含硝态氮又含铵态氮C．可将微量元素配成母液,用时稀释D．植物组织培养过程中,无需从外部添加糖类4.菊花茎的切段在发芽培养基上培养的过程中,下列描述错误的是()A．茎的切段不能带有叶片B．要始终保持在无菌环境中培养C．培养基中苄基腺嘌呤与奈乙酸的比例要高D．茎的切段经过培养可形成丛状苗5.(2015·浙师大附中月考)