课题1 菊花的组织培养

（一）植物组织培养的基本过程
组织培养 是指在人工培养基上，
离体培养植物的器官、组织、细 胞和原生质体，并使其生长、增 殖、分化以及再生植株的技术。
思考： 1、植物组织培养的原理是什么？
植物细胞具有全能性，即生物体的 细胞，具有织培养过程示意图
2、上面的示意图中还有什么地方不够完善的？ 没有进行灭菌处理，试管也没有做密封等。
离体器官、 组织或细胞
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽
植物体
愈伤组织
实验操作:
制备MS固体 培养基
外植体消毒
接种
冲洗—酒精—无菌水冲洗—氯化汞—无菌 水冲洗至少三次之上
培
养
栽
培
移
栽
（二）影响植物组织培养的因素
1、植物材料的选择； 2、含有全部营养成分的培养基； 3、要添加植物激素（生长素和细胞分裂素）； 4、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、 适时光照等。
扦插
营养繁殖
嫁接 压条
组织培养
嫁接 扦插 压条
植物组织培养简介
植物组织培养是二十世纪发展起来的 新技术，近三十年来由于组织培养基础理 论研究的深入，发展极为迅速，发表的文 献浩如烟海，几乎以植物为研究对象的各 个分支学科都在广泛进行组织培养。
发展简史
1838-1839年，德国科学家Schleide 和Schwann发表了细胞学说， 奠定了组织培养的理论基础。 1902年，德国植物学家Haberlandt 根据细胞学说，提出单个细胞 的植物细胞全能性（totipotency）理论。 1904年，Hanning 最先成功地培养了萝卜和辣根菜的胚。 1922年，Knudson 采用胚培养法获得大量兰花幼苗。 1934年，White 用番茄根尖建立起第一个活跃生长的无性繁殖系， 从而使非胚器官的培养首先获得成功。 1958年，英国科学家Steward 等用胡萝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。 1962年，Murashinge 和Skoog 在烟草培养中筛选出至今仍被广 泛使用的MS培养基。 1964-1966年，印度科学家Guha 和Maheswari 在曼陀罗花药培 养中首次由花粉诱导得到了单倍体植株。 1972年，Carlson 通过两个种的烟草原生质体融合培养，获得了 第一个体细胞杂交的杂种植株。……
生长素
/
细胞分裂素
高
利于根和愈伤组织的形成
适中 利于根芽的分化
组织培养与常规繁殖相比优点众多
同常规的无性繁殖方法相比，组织培养快速繁殖法主要 具有以下优点： （1）快速。 采用常规的方法如分株法，一棵花卉一年一般只能生产几株 或几十株，但用组织培养的方法则每年可以繁殖出几万 甚至数百万的小植株。 （2）周年生产。花卉组织培养快速繁殖是在实验室中进行， 因条件可控，所以不受季节限制，可以全年进行连续生 产。而常规的无性繁殖则受季节限制，只能在花卉生长 季节进行繁殖。 （3）经济效益高。花卉组织培养快速繁殖所需要的空间小， 在一个200平方米的培养室内一年可生产试管苗上百万株。 如按每株1元计算，每年产值上百万元。 （4）以组织培养繁殖的种苗与母株有著相同的遗传基因。 所以使用这项技术可让优良的品种不断地延续。
组织的脱分化及愈伤组织的再分化。 植物组织培养过程中，影响植物细胞脱分化、再 分化的最重要因素是植物激素，细胞分裂素与生长素 之间的浓度比可以调控植株组培过程中芽和根的形成。
3、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物培养基？
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营养环境，而 不是能体现其整个植物体的光能自养。
本课题内容小结
细胞分化 植物体的 组织培养 细胞全能性 组织培养过程 营养 影响组织培 养的因素 激素 环境条件
基础知识
菊花 组织 培养
实验操作
MS固体培养基制备 外植体消毒 接种 培养 移栽 栽培
练习1、下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：
①
脱分化
②
再分化
③
④
离体的植物组织或器官 （1）①表示__________________，它能被培养成为④的根 植物细胞具有全能性 本原因是_____________________。 愈伤组织 低 （2）②表示____________，它与①相比分化程度_______， 高 全能性_____。 ③ （3）若想制成人工种子，应选用_____。 单倍体植株 （4）若①是花药，则④是____________，继续对其使用 秋水仙素 纯合体 ___________处理可获得_________正常植株，该过程称为 单倍体育种 ___________。 （5）若①是胡萝卜根尖细胞，则培养成④的叶片的颜色为 _______，这说明 含有表达叶绿体的基因 。 绿色 （6）若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物——紫草 ② 素，培养将进行到______。
（5）若远源杂交亲本A和B都是二倍体，则 杂种植株为 四 倍体。 可育 （6）从理论上讲，杂种植株的育性 。 若运用传统有性杂交方法能否实现？ 不能 。 并说明现由 因为不同种生物之间存在生殖隔离 。 因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重 大意义在于 克服远缘杂交不亲和的障碍，大大 。
扩展了可用于杂交的亲本组合范围
右图为植物体细胞杂交过程示意图。 据图回答： （1）步骤①是去掉细胞壁，分离原生质体 ，最 酶解法 。 常用的方法是 （2）步骤③一般常用的化学试剂 是 聚乙二醇（PEG） ，目的是 诱导植物原生质体融合 。 (3)在利用杂种细胞培育成为杂种植 株的过程中，运用的技术手段 是 植物组织培养 ，其中步骤④相当于 脱分化 ，步骤⑤相当于 再分化 。 （4）植物体细胞杂交的目的是获得新 的杂种植株。使 远缘杂交亲本 能够在新 的遗传特征 的植物体上有所表现，其根本原因 是 杂种植株获得双亲的遗传物质 。
练习2、 基因型为AaBb的水稻（含24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则的细胞团，愈伤组织 形成过程中，必须从培养基中获得 水、无机盐、维生素和小分子有机物 等 营养物质。 细胞分裂素 （2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_____________和 _____________两类激素。 植物生长素 （3）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 叶绿体 一过程必须给予光照，其原因是________能利用光能制造有机物，供试管苗 生长发育。 （4）试管苗的细胞核中含______条脱氧核糖核苷酸链。 24 （5）培育成的试管苗可能出现的基因型有 AB、aB、Ab、ab 。
课后练习题参考答案： 1.答：植物组织培养所利用的植物材料体 积小、抗性差，对培养条件的要求较高。 用于植物组织培养的培养基同样适合于 某些微生物的生长，如一些细菌、真菌 等的生长。而培养物一旦受到微生物的 污染，就会导致实验前功尽弃，因此要 进行严格的无菌操作。 2.答：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。
课题背景
科学研究表明，当植物细胞脱离了原来所在 植物体的器官或组织而处于离体状态时，在 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。 科学家用植物组织培养的方法，已经把许多 种植物的离体的组织或细胞，培养成了完整 的植物体。
通过必修课的学习，我们已经了解到大多 绿色开花植物都是靠种子来繁殖的。那么，有 没有不用种子来培育植物的方法呢？
MS固体培养基成分及比例
思考
阅读课文，思考以下问题:
1. 同微生物培养基相比，MS培养基的配方有哪些明显的不同？
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。
2、你认为组织培养过程中，成功的关键有哪些？这些步骤的 重要因素是什么？
3、结合外植体灭菌与接种操作，谈谈组织培养污染的主 要途径及怎样预防污染？
(1)外植体带菌
(2)培养基及接种器 具灭菌不彻底
(3)接种操作时带入
(4)环境不清洁
污染的预防措施
（一）防止外植体带菌
（二）保证培养基及接种器具彻底灭菌
（三）操作人员严格遵守无菌操作规程
（四）保证接种与培养环境清洁
植物组织培养的基本过程
4、培养过程中为什么需要进行光照？
在培养过程中，是脱分化、再分化 的过程，随着芽和根的形成，就具有了 自养的能力，是由细胞到一个个体的演 变过程。
5、在整个操作过程中，是如何来实现无菌环境的？
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）
（7）利用植物体细胞杂交的方法培育作物新 品种过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔 的遗传规律？为什么？ 。
不遵循。因为在生物进行有性生殖的过程中，才遵循孟德尔 的遗传规律，而植物体细胞杂交育种的过程不属于有性生殖。
练习：P36
1、在植物组织培养过程中，为什么要进行一系 列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作。 2、在选取菊花茎段是，为什么要选取生长旺盛 的嫩枝？
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。
激素配比对组织培养的影响
生长素与细胞分裂素的比例决定着发育的方向，是愈 伤组织、长根还是长芽。如为了促进芽器官的分化， 应除去或降低生长素的浓度，或者调整培养基中生长 素与细胞分裂素的比例。 高 利于根和愈伤组织的形成 生长素/细胞分裂素 适中 利于根芽的分化 低 利于芽的形成