1、实验11 植物的组织培养 植物的离体器官、组织和细胞在人工控制的环境下培养发育成完整再生植株的技术。基础回顾 植物组织培养的过程：植物组织培养的原理 全能性的原因 细胞分化的概念 细胞分化的实质 分化程度和分化能力比较 去分化和再分化 植物组织培养的应用山东省青岛第二中学 姜洪顺胚状体胚状体脱分化与再分化 愈伤组织愈伤组织：在人工培养基在人工培养基上由外植体长出来的上由外植体长出来的一团一团无序生长的薄壁细胞无序生长的薄壁细胞。脱分化：脱分化：一个成熟细胞转一个成熟细胞转变为分生状态的过程即形变为分生状态的过程即形成愈伤组织叫脱分化。成愈伤组织叫脱分化。再分化：再分化：愈伤组织内的细愈伤组织内
2、的细胞具有异质性，能重新分胞具有异质性，能重新分化成各种类型的组织细胞。化成各种类型的组织细胞。植物组织培养技术的应用植物组织培养技术的应用借助于组织培养生产人工种子，解决某些借助于组织培养生产人工种子，解决某些作物品种繁殖力差、结子困难或发芽率低作物品种繁殖力差、结子困难或发芽率低等问题。等问题。生产药物、食品添加剂、香料、色素、和生产药物、食品添加剂、香料、色素、和杀虫剂等。例如：紫杉醇，生物碱、紫草杀虫剂等。例如：紫杉醇，生物碱、紫草素等。素等。转基因植物的培育转基因植物的培育、单倍体的培育、单倍体的培育、植物去病毒植物去病毒1.进行菊花的组织培养进行菊花的组织培养2.尝试植物激素的应用
3、尝试植物激素的应用.实验原理实验原理离体的离体的植物细胞植物细胞、组织、组织、器官，在一定条件下能表器官，在一定条件下能表达出其达出其细胞的全能性细胞的全能性，即，即发育为完整植株。发育为完整植株。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植物组织培养的条件植物组织培养的条件 无菌环境 含有全部营养成分的培养基 一定的光照 适量空气 适合的PH、温度 植物激素比例合适 适宜的外植体MS培养基细胞分裂素和生长素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MS培养基 1、辨别五大营养物质、辨别五大营养物质 2、与、与LB
4、培养基的比较培养基的比较 3、与植物无土栽培培养液的比较、与植物无土栽培培养液的比较MS培养基 思考：高等植物是光能自养型生物，为什思考：高等植物是光能自养型生物，为什么在植物组织培养过程中还需要提供有机么在植物组织培养过程中还需要提供有机物培养基？物培养基？答案：此时的组织或细胞为离体的，答案：此时的组织或细胞为离体的，即细胞所生活的环境为液体有机物即细胞所生活的环境为液体有机物营养环境，而不是能体现其整个植营养环境，而不是能体现其整个植物体的光能自养物体的光能自养植物激素植物激素 主要是生长素和细胞分裂素 植物激素和人工合成的植物激素天然植物激素天然植物激素人工合成的植物激素类似物人工合成
5、的植物激素类似物生长素萘乙酸（NAA）细胞分裂素苄基腺嘌呤（BA）每一种激素的使用量、不同激素的配比 思考：在培养基中有有机营养，培养思考：在培养基中有有机营养，培养过程中为什么需要进行光照？过程中为什么需要进行光照？答案：在培养过程中，是脱分化、再答案：在培养过程中，是脱分化、再分化的过程。前期，光照能诱导分化分化的过程。前期，光照能诱导分化过程，后期，随着芽和根的形成，具过程，后期，随着芽和根的形成，具有了自养的能力，需要光照进行光合有了自养的能力，需要光照进行光合作用。作用。菊花的组织培养步骤步骤步骤 制备制备MS固体培养基固体培养基 外植体外植体切取切取/消毒消毒 接种接种 生芽培养生
6、芽培养 生根培养生根培养 移栽、移栽、炼苗 定植定植70%酒精浸泡酒精浸泡10min5%次氯酸次氯酸钠浸泡钠浸泡5min(连续连续2次次)无菌水无菌水冲洗冲洗配制母液配制母液配制发芽、生根培养基配制发芽、生根培养基灭菌灭菌切取接种试管苗的炼苗 当小苗生根成为完整的再生植株后，可以出瓶种植。由于环境有很大的改变，首先要进行炼苗，使之适应外界环境。1）开盖，保持小苗的水分供需平衡 2）放置在与种植环境相一致的的光、温条件下。3）防止菌类滋生。定植经过锻炼的小苗，可以和一般植物一样进行大规模栽培。污染途径1 1、外植体带菌、外植体带菌2 2、培养基及接种器具、培养基及接种器具灭菌不彻底灭菌不彻底3
7、3、接种操作时带入、接种操作时带入4 4、环境不清洁、环境不清洁无菌技术无菌技术 1、培养基的灭菌；（高压蒸汽灭菌）、培养基的灭菌；（高压蒸汽灭菌）2、外植体的消毒；（酒精、次氯酸钠或氯、外植体的消毒；（酒精、次氯酸钠或氯化汞、无菌水）化汞、无菌水）3、接种的无菌操作；（酒精、酒精灯、接种的无菌操作；（酒精、酒精灯灼烧）灼烧）4、无菌箱中的培养；、无菌箱中的培养；5、移栽到消过毒的环境中生存一段时间。、移栽到消过毒的环境中生存一段时间。一些设备培养室在培养的整个过程中，都需要是一个无菌环境原在培养的整个过程中，都需要是一个无菌环境原因：因：植物组织培养用的培养基，含有植物生长发育所植物组织培养
8、用的培养基，含有植物生长发育所需要的各种营养物质，这些营养物质同样为细菌需要的各种营养物质，这些营养物质同样为细菌等微小的生物提供了适合的营养。在这种培养基等微小的生物提供了适合的营养。在这种培养基上，上，细菌等微小的生物比植物细胞具有更强的新细菌等微小的生物比植物细胞具有更强的新陈代谢能力陈代谢能力，它们比植物细胞生长、繁殖得更快，它们比植物细胞生长、繁殖得更快，而且它们会而且它们会产生毒素产生毒素，使培养的植物细胞很快中，使培养的植物细胞很快中毒死亡。因此，植物组织培养要想取得成功，必毒死亡。因此，植物组织培养要想取得成功，必须有效地防止细菌等的污染，保证培养材料、培须有效地防止细菌等的污
9、染，保证培养材料、培养基、培养用具完全无菌。为了达到这一要求，养基、培养用具完全无菌。为了达到这一要求，就要在植物组织培养过程中进行一系列的消毒、就要在植物组织培养过程中进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作。灭菌，并且要求无菌操作。8（2010安徽理综，安徽理综，31）草莓生产上传统的繁殖）草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代，导致产量降低。方式易将所感染的病毒传播给后代，导致产量降低。品质变差。运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。品质变差。运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本过程如下：草莓微型繁殖的基本过程如下：外植株外植株愈伤组织愈伤组织芽、根芽、根
10、植株植株 请回答：请回答：（1）微型繁殖培育无病毒草莓苗时，一般选取）微型繁殖培育无病毒草莓苗时，一般选取 作为外植体，其依据是作为外植体，其依据是。（2）在过程中，常用的）在过程中，常用的MS培养基主要成分包括大培养基主要成分包括大量元素、微量元素和量元素、微量元素和，在配制好的培养基，在配制好的培养基中，常常需要添加中，常常需要添加，有利于外植体启动，有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织。接种后细胞分裂形成愈伤组织。接种后25d，若发现外植体，若发现外植体边缘局部污染，原因可能是边缘局部污染，原因可能是。（3）在过程中，愈伤组织在诱导生根的培养基中未）在过程中，愈伤组织在诱导生根的培养基中
11、未形成根，但分化出了芽，其原因可能是形成根，但分化出了芽，其原因可能是 。茎尖、根尖茎尖、根尖不含病毒不含病毒 有机物有机物植物激素植物激素外植体消毒不彻底外植体消毒不彻底 培养基中生长素类物质和细胞分裂素类物质用量的比值偏低培养基中生长素类物质和细胞分裂素类物质用量的比值偏低 10（2010宁夏理综，宁夏理综，38）请回答：）请回答：（1）植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。）植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的该技术可以保持品种的，繁殖种苗的，繁殖种苗的速度速度。离体的叶肉细胞在适宜的条件。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细下
12、培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部胞具有该植物的全部。（2）把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净）把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免工作台上进行，其原因是避免的污染。的污染。（3）微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用）微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗可诱导试管苗，而与，而与配比配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促使愈伤组织产生和生长，需要使用的生长调节剂促使愈伤组织产生和生长，需要使用的生长调节剂是是（脱落酸、（脱落酸、2，4D）。）。遗传性遗传性快快
13、遗传信息遗传信息微生物微生物生根生根细胞分裂素细胞分裂素2，4D（4）将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养）将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是作用强度的变化趋势是，单株鲜重的变，单株鲜重的变化趋势是化趋势是。据图判断，培养基中不含蔗。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量(能、能、不能）满足自身最佳生长的需要。不能）满足自身最
14、佳生长的需要。（5）据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提）据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，高其光合作用能力，应应（降低，增加）（降低，增加）培养基中蔗糖浓度，以便提培养基中蔗糖浓度，以便提 高试管苗的自养能力。高试管苗的自养能力。逐渐减小逐渐减小先增加后下降先增加后下降不能不能降低降低例、下图是植物组织培养的简略表示。据此回例、下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：答：（1）表示表示_，它能被培，它能被培养成为养成为的根本原因是的根本原因是_。（2）表示表示_，它与，它与相比分化相比分化程度程度_，全能性，全能性_。（3）若想制成人工种子，应选用）若想制成人工种
15、子，应选用_脱分化脱分化再分化再分化答案：答案：（1）离体的植物组织或器官）离体的植物组织或器官 植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性 （2）愈伤组织）愈伤组织 低低 高高 （3）（4）单倍体植株）单倍体植株 秋水仙素秋水仙素 纯合体纯合体 单倍体育种单倍体育种 （5）绿色）绿色 含有表达叶绿体的基因含有表达叶绿体的基因 （6）4）若是花药，则是）若是花药，则是_，继续对，继续对其使用其使用_处理可获得处理可获得_正常植株，该育种方法称为正常植株，该育种方法称为_。（5）若是胡萝卜根尖细胞，则培养成的叶）若是胡萝卜根尖细胞，则培养成的叶片的颜色为片的颜色为_，这说明，这说明_。（6）若利用此项
16、技术制造治疗烫伤、割伤的药）若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物物紫草素，培养将进行到紫草素，培养将进行到_。练习练习2、基因型为基因型为AaBb的水稻（含的水稻（含24条染色体）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：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）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，必须从培养基则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得中获得_等营养物质。等营养物质。（2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_
17、和和_两类激素。两类激素。答案：答案：（1）水、无机盐、维生素和小分子有机物）水、无机盐、维生素和小分子有机物 （2）细胞分裂素）细胞分裂素 植物生长素植物生长素（3）叶绿体）叶绿体 （4）24 （5）AB、aB、Ab、ab（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和）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。这一过程必须根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是给予光照，其原因是_能利能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。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）试管苗的细胞核中含_条脱条脱氧核糖核苷酸链。氧核糖核苷酸链。（5）培育成的试管苗可能出现的基因型有）培育成的试管苗可能出现的基因型有_。
