资源简介

(共28张PPT)
2.1 课时1 植物组织培养技术
原理和方法 生物学 生物学和 生物学
操作水平 水平 水平或 水平
目的 获得特定的细胞组织、器官、个体或 。
分类 细胞工程和 细胞工程
细胞
分子
细胞
组织
细胞产品
植物
动物
细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。
发育
细胞器
什么叫细胞工程？
植物组织培养技术是利用细胞全能性，在无菌条件下，将离体的植物器官、组织、细胞或原生质体等，在培养基上培养，使其发育成部分或完整植株（目的）的技术。
原理
保证
外植体
营养
目的
细胞全能性
离体
无菌
完整植株
去除细胞壁的植物细胞
一、植物组织培养技术
①定义：
细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
1.细胞的全能性
②原因：
生物体的任何一个细胞都具有该物种所特有的全套遗传物质（具有发育成为完整个体所必需的全部基因）。
⑤细胞全能性表达的前提：
④生物体内全能性不表达的原因：
离体
基因在特定时间、空间条件下选择性表达
⑥全能性表达的条件：
离体；无菌；一定的营养物质、激素和适宜的环境条件等
③体现全能性的标志：
细胞 → 完整个体或其他各种细胞
易错辨析
（1）细胞具有全能性≠细胞体现全能性
细胞的全能性指的是细胞的一种潜在能力，理论上，几乎所有的细胞都具有全能性，但是只有在某些条件下发育为完整个体或分化成其他各种细胞，才能体现其全能性。
（2）植物细胞的全能性较容易表现出来，高度分化的动物细胞的细胞核也具有
全能性，但是动物体细胞的全能性目前仍难以得到验证。
思考1:从遗传物质的角度思考植物的花粉具有全能性吗？
（3）因为一个染色体组携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全套遗传
信息，配子中至少含有一个染色体组，所以从理论上讲配子也具有全能性。
（4）种子的发育不能体现细胞全能性。因为种子中的胚已经完成了早期发育，相当于新植物体的幼体，没有体现出细胞具有发育成完整植株的潜能。
（果皮）种皮
子叶
胚芽
胚轴
胚根
胚
胚乳
（贮存营养）
思考2：植物的种子发育成完整植株，是否体现了细胞的全能性？
⑥表达的容易程度（即全能性大小）：
受精卵 ＞ 生殖细胞 ＞ 体细胞；
植物细胞 ＞ 动物细胞；
幼嫩的细胞＞衰老的细胞
分化程度低的细胞 ＞ 分化程度高的细胞；
细胞分裂能力强的细胞 ＞ 细胞分裂能力弱的细胞
1.细胞的全能性
随着细胞分化程度的不断提高,细胞的全能性逐渐降低。
外植体 愈伤组织 根、芽等 试管苗 完整植株
脱分化
再分化
驯化
移栽
2.植物组织培养的一般过程
外植体——离体的植物器官、组织、细胞或原生质体。
（1）选材：
植物的茎尖、根尖、幼嫩的叶片、花药是常用的外植体。
思考：为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成小植株吗？
胡萝卜根形成层容易诱导成愈伤组织，其他部分如叶、花也能培养成小植株，只是稍微困难些。
外植体 愈伤组织 根、芽等 试管苗 完整植株
脱分化
再分化
驯化
移栽
2.植物组织培养的一般过程
（2）消毒：除去外植体表面的微生物。消毒后的外植体需要用无菌水充分冲洗。
（3）接种：在 条件下，将外植体置于适宜的培养基上的操作。
接种用的培养基一般都要含有适量的水、无机盐、碳源、 、
维生素以及 等
氮源
植物激素
无菌
思考：1.为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？
原因是避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。
2.杂菌和植物细胞之间有哪些关系？
种间竞争或寄生。
外植体 愈伤组织 根、芽等 试管苗 完整植株
脱分化
再分化
驯化
移栽
2.植物组织培养的一般过程
（4）诱导脱分化：将已有特定结构和功能的植物组织，在一定的条件下，诱导其细胞改变 ，逐步失去原有的 状态，转变为具有 能力的细胞的过程。
分生
发育途径
分化
注意：要进行遮光
思考：为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？
在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
外植体 愈伤组织 根、芽等 试管苗 完整植株
脱分化
再分化
驯化
移栽
2.植物组织培养的一般过程
愈伤组织：一团没有特定形态、结构和功能的 细胞团，一般处于 状态；细胞排列疏松且无规则、高度液泡化
见光后愈伤组织变为绿色
注意：无叶绿体，可进行有丝分裂
薄壁
旺盛分裂
思考：若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？为什么？
愈伤组织中不含有叶绿体；
培养物经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，因此，愈伤组织中不含有叶绿体
外植体 愈伤组织 根、芽等 试管苗 完整植株
脱分化
再分化
驯化
移栽
2.植物组织培养的一般过程
（5）诱导再分化：脱分化产生的愈伤组织生长一段时间后，将移植到新的培养基上继续培养,经 ，形成芽和根等器官，或进一步发育成完整植株的过程。
诱导分化
注意：需要光照，因为芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照。
愈伤组织再分化后可发育为植株，也可诱导形成 。
胚状体
生芽
生根
外植体 愈伤组织 根、芽等 试管苗 完整植株
脱分化
再分化
2.植物组织培养的一般过程
1.根据来源不同，胚状体分为体细胞胚和生殖细胞胚两种。体细胞胚（假如基因型为AaBb）一般来源于植物二倍体的体细胞，如根、茎、叶的组织，这些可以发育为正常的二倍体植株。
推理一下，生殖细胞来源的胚状体怎样才能发育成正常可育的植株？基因型和原植株是否相同？
生殖细胞胚发育的幼苗为单倍体，可以在幼苗期用秋水仙素处理，恢复为二倍体植株。基因型可能会发生改变，用秋水仙素处理后的基因型可能为AABB、AAbb、aaBB或aabb。
问题与讨论
　 2.外植体种类和培养目的的不同，对培养基的成分有不同的要求。培养基中生长素和细胞分裂素的相对浓度会影响愈伤组织再分化为根和芽的过程。以烟草为例：
生长素浓度/细胞分裂素浓度 结果
比值高
比值低
比值适中
有利于根的形成
有利于芽的形成
促进愈伤组织的形成
培养基的pH等对再分化过程也有影响。
问题与讨论
3．脱分化与再分化的比较
内容 脱分化 再分化
过程
形成物的特点
需要条件
外植体→愈伤组织
愈伤组织→幼苗
排列疏松、高度液泡化的薄壁组织
有根、有芽
离体、适宜的营养、生长素与细胞分裂素比例适中、一般不需要光
离体、适宜的营养、生长素与细胞分裂素的比例高或低分别诱导生根或生芽、光照
问题与讨论
（6）炼苗移植：使幼苗逐渐适应自然环境，以保证幼苗移植到大田能
顺利 。
成活
外植体 愈伤组织 根、芽等 试管苗 完整植株
脱分化
再分化
2.植物组织培养的一般过程
结合植物组织培养技术的过程和图2-1-3的示意图，用箭头和文字描述的形式自己绘制植物组织培养过程的流程图。
优良母体
分离茎尖
消毒
愈伤组织
生芽
转入生芽培养基
接种
脱分化
转入生根培养基
芽分化
大田
生根
炼苗
生根后
移栽
学生活动
影响植物组织再分化的因素有：
植物组织培养的条件：
生长素和细胞分裂素的比值
微生物
培养基的离子平衡
pH值
温度
蔗糖：提供能量、调节渗透压
3.植物组织培养的条件及影响因素
① 的植物组织和器官；
②严格的 操作：消毒和灭菌；
③提供适宜的营养条件：需要配制特定的 ；
④控制适宜的环境条件：比如 、 、 等。
离体
无菌
培养基
温度
光照
激素
根、芽
植物体
脱分化
再分化
培养条件：
①无菌
②营养物质
③适宜环境条件（温度、PH、光等）
④植物激素：
细胞分裂素 生长素
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
遮光
一定的光照
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
排列不规则，高度液泡化，呈不定形状态的薄壁细胞
愈伤组织
离体的植物器官、组织
或细胞（外植体）
愈伤组织重新分化为芽、根等器官
失去特有结构和功能转变成未分化的细胞
植物组织培养小结
一株花卉用分株法繁殖后代，一般一年只能繁殖出几株到几十株新植株；采用植物组织培养技术，一年则可以繁殖出几万甚至数百万株新植株。
以天竺葵为例，如何进行植物组织培养呢？
1.实验目的
①学会配制植物组织培养的培养基(如MS培养基)，学会外植体的制备、_____、消毒、灭菌等多项技术。
②掌握 在愈伤组织再分化等过程中的作用，学会合理使用植物激素。
③尝试进行植物组织培养，关注植物组织培养技术在生产中的应用。
接种
植物激素
走进实验室：天竺葵的组织培养
2.实验原理
①植物体的每个体细胞都携带了来自受精卵的完整的_______。当其处于_____状态时，经过适当处理后，在适宜的培养基上，经过脱分化、再分化，可发育成完整的植株。
②组织培养得到的试管苗是非常幼嫩的植株，其表面蜡质和角质层等保护组织 ，气孔 ，有叶绿体但光合作用 。这样的试管苗一般要经过 ，以逐渐适应自然环境下的生长条件。
3.实验器材和试剂(见课本P49)　
基因组
离体
不发达
数目少
能力差
炼苗
母液
瓶口
或瓶壁上
高压蒸汽灭菌锅
彻底灭菌
4.实验步骤：
幼嫩
70%
氯化汞
叶脉
外植体
注意：氯化汞有毒，消毒后及时回收氯化汞溶液以保护环境。
6~8
灼烧
交叉污染
生芽
生根
蛭石或珍
珠岩
5.结果与分析
（1）外植体在培养过程中可能会被污染的原因？
外植体消毒不彻底；培养基灭菌不彻底；接种过程无菌操作不规范，被杂菌污染；锥形瓶密封性差等。
拓展：外植体被污染的类型
（1）细菌污染：可能是由操作人员造成的，如未戴口罩、接种时说话、手未消毒或器械灭菌不彻底等。
（2）真菌污染：可能是植物材料消毒不当引起的。
(2)在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌燥作：
避免杂菌在上面迅速生长耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。
(3)在组织培养过程中，诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基的成分有什么不同？
三种培养基成分的主要不同是生长素和细胞分裂素的比例。
(4)诱导愈伤组织期间一般不需要光，后续培养过程中，为什么每日要给予适当时间和强度的光照？
后续培养过程中，给予适当时间和强度的光照的目的是诱导叶绿素形成，进一步形成叶绿体进行光合作用。

展开更多......

收起↑