高中生物第一章无菌操作技术实践第3课时植物组织培养技术同步备课教学案苏教选修1

第3课时植物组织培养技术

[学习导航] 1.简述植物组织培养的原理和过程。2.了解MS基本培养基贮备液的配制方法。

3.举例说出激素及其对脱分化、再分化的作用。

[重难点击] 理解植物组织培养的原理和一般过程。

一、植物组织培养技术

1.含义：在无菌和人工控制的条件下，诱导离体的植物器官、组织等在适宜的培养条件下发育成完整植株的技术。

2.原理：植物细胞的全能性。植物细胞的全能性是指植物体的每个体细胞都携带来自受精卵的完整基因组，并具有发育成完整植株的潜在能力。

3.过程

4.激素与愈伤组织的再分化

(1)愈伤组织的细胞是一种具有分生能力的薄壁细胞。

(2)脱分化：已经分化的植物细胞或组织产生愈伤组织的过程。

(3)再分化：在一定条件下继续培养脱分化的愈伤组织，又可以重新诱导根、芽等器官的分化。

(4)生长素、细胞分裂素是启动生长、细胞分裂、脱分化、再分化的关键激素。

生长素和细胞分裂素的使用比例对分化结果的影响

使用的量实验结果

用量相当促进愈伤组织的生长

生长素＞细胞分裂素有利于根的形成

生长素＜细胞分裂素有利于芽的形成

5.MS基本培养基贮备液的种类

(1)大量元素贮备液：其中含有的大量元素有N、P、S、K、Ca、Mg。

(2)微量元素贮备液：其中含有的微量元素有Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni、I、Co。

(3)铁盐贮备液：是由FeSO4·7H2O和Na2·EDTA(乙二胺四乙酸二钠)配制而成。

(4)有机物贮备液：其中有机物有甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素B6、维生素B1。

6.贮备液的贮藏备用：分别用玻璃瓶贮存配制好的MS培养基贮备液，并贴上标签，注明编号、配制倍数、日期等，保存在冰箱的冷藏室中备用。

1.完善植物组织培养过程图并思考下列问题：

(1)为什么高度分化的植物细胞还具有全能性？

答案因为高度分化的植物细胞中含有该物种的全套遗传物质。

(2)高度分化的植物细胞发育成完整的植株需要哪些条件？

答案①离体条件；②充足的营养条件；③恰当的激素种类及浓度配比；④适宜的环境条件；

⑤无菌条件。

2.MS培养基的成分主要有哪些？还需添加哪些成分？

答案成分有大量元素、微量元素和有机物；还需添加植物激素及其他添加物(如甘氨酸、维生素等)。

3.植物组织培养的一般过程分析

(1)你认为植物组织培养的核心环节是什么？

答案植物组织培养的核心环节为脱分化和再分化。

(2)你认为植物组织培养的再分化应先诱导生芽还是先诱导生根？

答案应先诱导生芽，再诱导生根。

4.植物组织培养中应尽量选择什么样的材料作为外植体？为什么？

答案应尽量选择幼嫩的植物组织或器官作为外植体。因为外植体的年龄越小，分化程度越低，组织培养的成功率就越高。

归纳总结(1)植物组织培养过程

(2)植物组织培养的过程分析

过程

主要变化 特点 脱分化

由外植体形成愈伤组织 由高度分化的细胞恢复为具有分裂能力的细胞 再分化

由愈伤组织形成根、芽等器官 重新分化出不同的组织、器官 生长

发育成完整植物体 包括营养生长和生殖生长

1.关于植物组织培养技术的叙述正确的是( )

A.用于培养的材料不一定需要离体

B.植物可通过光合作用合成有机物，培养基中不需要加入含碳有机物

C.愈伤组织可制造成人工种子

D.脱分化和再分化都需要培养基中生长素和细胞分裂素刺激、诱导

答案 D

解析 用于培养的材料一定要离体，否则基因选择性表达会形成组织和器官，A 项错误；植物组织培养基中需加入含碳有机物，提供碳源和能源，而完整植株才能进行光合作用，B 项错误；胚状体可制成人工种子，C 项错误；不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同，可诱导培养物进行分裂和分化，D 项正确。

2.如图是基因型为AaBb 的菊花茎尖离体培养示意图，据图回答下列问题：

菊花茎尖―――→取下并放入

培养基中培养――→A 愈伤组织――→B 胚状体―→植物体(幼苗) (1)图中A 和B 分别表示________和________。菊花茎尖培养成植物体的根本原因是________________________________________________________________________。

(2)菊花的组织培养形成试管苗的过程中，其中应大量供给的元素是________________。试管苗形成过程中要给予一定光照，其原因是___________________________________。

(3)脱分化是指__________________________________________________________________。 脱分化和再分化这两个过程的进行，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，还要保证________，否则植物组织培养就不能成功。

(4)这样培养成的试管苗的基因型为________。

答案 (1)脱分化 再分化 植物细胞具有全能性

(2)N 、S 、P 、K 、Ca 、Mg 试管苗形成过程中要进行光合作用合成有机物

(3)已经分化的植物细胞或组织，通过离体培养产生愈伤组织的过程 无菌

(4)AaBb

解析 (1)离体的植物组织或细胞，在培养了一段时间以后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织。

脱分化产生的愈伤组织继续培养，又可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。菊花茎尖能培养成植物体的根本原因是植物细胞具有全能性。(2)离体的植物组织和细胞，常用MS培养基培养，其主要成分包括：大量元素，如N、P、K、Ca、Mg、S；微量元素，如Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Co、I；有机物以及蔗糖等。在试管苗形成过程中要每日给予日照12 h，其原因是试管苗形成过程中要进行光合作用合成有机物。(3)脱分化和再分化这两个过程的进行除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，还要保证无菌，原因是杂菌产生的毒素等物质会影响或阻碍植物组织脱分化形成愈伤组织或再分化为根和芽，且杂菌的繁殖能力很强，会与植物组织争夺培养基中的营养物质，使植物得不到营养，同时杂菌还会侵染植株，使之受到伤害。(4)由于植物组织培养过程中细胞进行有丝分裂，所以培养成的试管苗的基因型为AaBb。

特别提醒植物组织培养的两点误区警示

(1)细胞全能性表达的理解

①细胞全能性的表达是由单个细胞发育成完整个体，发育的终点是完整个体，若发育为某个器官或组织不属于细胞全能性的表达。

②细胞全能性的大小是自然条件下的，在适宜外界条件下，植物的体细胞培养比生殖细胞的培养更容易。

(2)对愈伤组织特点的理解：愈伤组织的细胞是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞，具有旺盛的分裂能力，无中央大液泡。

二、天竺葵的组织培养

1.组织培养过程

准备(器具准备、试剂准备)→配制培养基→灭菌→取材与接种→观察与记录→转接培养。2.MS培养基的配制

分别向MS基本培养基中添加所需的激素，配制诱导愈伤组织形成的培养基、诱导分化芽的培养基、诱导生根的培养基，搅拌均匀，再一次定容，按要求调节pH。

3.灭菌

将培养基在121_℃温度下湿热灭菌20 min。灭菌彻底的培养基用于天竺葵的组织培养。

4.取材与接种

(1)植物组织培养的各项操作均需在无菌室中或超净工作台上进行。

(2)取未开花天竺葵植株上生出的幼嫩的叶，用流水冲净后，消毒并切成约0.5 cm2的小块。

(3)接种在已经配制好的诱导愈伤组织形成的培养基上，做好标记放在适宜条件下培养。

5.观察与记录：每天观察外植体的生长情况，记录愈伤组织的大小、质地、颜色等情况。

6.转接培养