高三一轮复习植物的组织培养-zzm

1958，美国斯图尔德课题1菊花的组织培养

已分化的细胞具有发育成完整个体的潜能细胞全能性：细胞植株离体组织培养在人工培养基上，离体培养植物的器官、组织、细胞，并使其生长、增殖、分化以及再生长成植株的技术。什么是细胞分化？愈伤组织是怎样形成的？有什么特点？脱分化、再分化？一、植物组织培养的基本过程分化原因是什么？在特定时间和空间条件下，基因的选择性表达。思考：一植物组织培养的基本过程1、细胞分化个体发育中细胞在形态、结构和生理功能上出现稳定性差异的过程离体器官、组织、细胞脱分化愈伤组织再分化植物体植物组织培养的基本过程根芽有丝分裂由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程脱分化去分化细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。愈伤组织我就是愈伤组织哦！再分化愈伤组织（脱分化）根或芽等器官细胞排列疏松无规则高度液泡化无定形状态的薄壁细胞。愈伤组织特点植物组织培养过程示意图思考：上面的示意图中还有什么地方不够完善的？没有无菌处理，试管也没有做密封等。（二）影响植物组织培养的因素影响组织培养的因素？菊花组织培养的过程，及注意的问题？1、材料的选取

不同植物的组织培养难度不同同一种植物的不同组织培养难度不同三、影响植物组织培养的因素：未开花植物的茎上部新萌生的侧枝MS固体培养基成分及比例同微生物培养基相比，MS培养基的配方有哪些明显的不同？MS培养基：无机营养为主，蔗糖为碳源、常加激素（生长素）成分大量元素硝酸钾KNO3、硝酸铵NH4NO3磷酸二氢钾KH2PO4硫酸镁MgSO4.7H2O氯化钙CaCl2.2H2O微量元素碘化钾KI硼酸H3BO3硫酸锰MnSO4.4H2O硫酸锌ZnSO4.7H2O钼酸钠Na2MoO4.2H2O硫酸铜CuSO4.5H2O氯化钴CoCl2.62铁盐乙二胺四乙酸二钠Na2.EDTA硫酸亚铁FeSO24.7H2O有机成分肌醇、甘氨酸、盐酸、硫胺素VB1、盐酸吡哆醇VB6、烟酸VB5或VPP蔗糖sucrose

琼脂agar三、影响植物组织培养的因素：2、培养基的配制(MS培养基)

大量元素：C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S

微量元素：B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co

有机物：甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等植物激素：生长素、细胞分裂素、赤霉素等以下培养基出现的现象说明什么问题？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3、激素配比对组织培养的影响浓度、先后顺序、用量的比例

使用顺序实验结果先生长素，后细胞分裂素易分裂但不分化先细胞分裂素，后生长素既分裂也分化

同时使用分化频率提高用量比例生长素/细胞分裂素结果比值高时促根分化比值低时促芽分化比值适中促进愈伤组织生长4、pH、温度、光照（菊花组培）

pH=5.8

温度控制在18—22℃

每日光照12h5、消毒在培养的整个过程中，都需要是一个无菌环境制备MS固体培养基外植体消毒接种培养栽培四、实验操作移栽冲洗—酒精—无菌水冲洗—氯化汞—无菌水冲洗至少三次之上配制各种母液配制培养基灭毒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）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。在整个操作过程中，是如何来实现无菌环境的？本课题内容小结菊花组织培养基础知识实验操作植物体的组织培养影响组织培养的因素细胞分化细胞全能性组织培养过程营养激素环境条件MS固体培养基制备外植体消毒接种培养移栽栽培菊花的组织培养再分化材料性质、营养物质、调节物质、环境条件外植体的消毒接种基本原理:细胞的全能性基本过程:脱分化愈伤组织影响因素：操作流程：配制MS固体培养基培养移栽栽培达标检测1．下列四个选项中，肯定没有采用植物组织培养技术的一项是（）A．花药离体培养得到单倍体植株B．秋水仙素处理萌发的种子或幼苗得到多倍体植株C．基因工程培育的抗棉铃虫的棉花植株D．细胞工程培育“番茄－马铃薯”杂种植株基础巩固B3．菊花的花粉经组织培养可发育成一株幼苗，这一过程不涉及下列哪一项（）A．有丝分裂、细胞分化、组织器官的形成B．呼吸作用、光合作用、相关激素的调控C．DNA的复制、转录、蛋白质的生物合成D．等位基因的分离、非等位基因的自由组合D4．某花卉感染了植物病毒，叶子呈现疱状，欲培养出无病毒的后代，应采取的方法是（）A．用种子培养后代B．用无明显症状部分的枝扦插C．用茎尖进行组织培养诱导出植株D．用叶表皮细胞进行组织培养，诱导出植株C5．下列关于影响植物组织培养的因素的叙述不正确的是（）A．幼嫩组织较成熟组织易培养成功B．给外植体消毒用70%的酒精C．接种花药后一段时间内不需要光照，但幼小植株形成后需要光照D．生长素与细胞分裂素含量之比较高时有利于芽的分化D6．乙醇等“绿色能源”的开发备受关注，利用玉米秸秆等生产燃料酒精已成大势所趋。植物组织培养可实现玉米等的大规模快速繁殖，图解如上，由外植体通过植物组织培养技术培育成完整植株，这项技术利用了

原理，通过组织培养技术进行植物繁育，可以很好地保持亲本的优良性状，

原因是

A、B分别代表

和

，过程①、②分别表示

和

。拓展提高植物细胞全能性子代遗传物质与亲代相同，不会像有性生殖一样出现性状分离

愈伤组织胚状体脱分化再分化月季的花药培养植物的花药培养和单倍体育种的关系花粉粒（1N）单倍体植株（1N）二倍体纯合子植株（2N）缩短了育种周期，为新品种的培育开辟了新途径。花药离体培养人工诱导染色体数加倍花的结构花丝花药：囊状结构，内有很多花粉

花粉是由花粉母细胞（即小孢子母细胞）经过减数分裂而形成的，因此，花粉是单倍体的生殖细胞。花粉的发育要经历：小孢子四分体时期、单核期、双核期等阶段。（一）被子植物的花粉发育雄蕊基础知识基础知识（一）被子植物的花粉发育被子植物花粉的发育过程四分体时期单核期双核期小孢子母细胞（2n）小孢子时期（n）四分体时期（n）双核期4个生殖细胞核（n）4个花粉管细胞核（n）4个生殖细胞（n）4个营养细胞（n）4×2个精子(n)有丝分裂减数分裂单核期（n）有丝分裂【思考】：营养细胞在花粉管生长过程中的作用是什么？ 控制花粉的萌发并提供营养。【思考】：花粉的染色体组成与体细胞有什么区别？为什么？花粉的染色体只有体细胞的一半，无同源染色体（二倍体生物）【思考】：减数分裂过程中和被子植物花粉发育过程中的四分体是一回事吗？为什么？不是同一阶段。前者的四分体时期是指同源染色体配对后，一对同源染色体含有四条染色单体的阶段；后者的四分体时期是指4个单倍体的细胞（小孢子）连在一起的时期。注意：①二核花粉粒：成熟的花粉粒中，只含花粉管细胞核和生殖细胞核。（精子在花粉管中形成）②三核花粉粒：有些植物的花粉，在成熟前，生殖细胞进行一次有丝分裂，形成两个精子，这样的花粉在成熟时，含有一个营养核和两个精子。③两个精子和一个营养核的基因型相同。④1花粉母细胞4个小孢子减分有分4个花粉管细胞核4个生殖细胞核有分8个精子（二）产生花粉植株的两种途径①②移栽花药中的花粉胚状体脱分化愈伤组织花药中的花粉脱分化分化

丛芽再分化

丛芽诱导生根体细胞胚（胚状体）：在组织培养过程中，某些细胞在形态上转变为与合子发育成的胚非常相似的结构，发育过程也与合子胚类似这两种途径之间没有绝对的界限，主要取决于培养基中激素的种类及浓度配比。【思考】：单倍体性细胞产生的花粉胚，也可发育成为单倍体植株，这和植物的体细胞克隆有区别吗？有区别。单倍体性细胞发育成的单倍体植株表现为高度不育，植物的体细胞克隆的植株可育。1、材料的选择：⑴不同种类植物的诱导成功率不同。⑵同一种植物，亲本植株的生理状况对诱导成功率有直接影响。⑶合适的花粉发育时期：花期早期时的花药最佳。⑷选择最合适的花粉发育时期①不选择单核期之前花药原因：花药质地幼嫩，容易破碎；②不选择单核期之后花药原因：花瓣开始松动，给材料消毒带来困难；③挑选单核期花药方法：应当选择完全未开放的花蕾，菌少，易消毒。(三)、影响花药培养的主要因素

——材料的选择与培养基的组成为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？答：花瓣松动后，微生物就可能侵入到花药，给材料的消毒带来困难。2、培养基的组成（MS培养基+不同比例的植物生长调节激素）2、培养基的组成花药培养所采用的培养基各成分中植物生长调节剂的种类和浓度配比起决定作用。⑴月季花药培养基：MS培养基、2，4-D、IAA和KT；⑵诱导丛芽或胚状体的培养基：MS培养基、GA、IBA和BA(3)诱导生根的培养基：MS培养基、IAA

在花药培养基中，用量最高的激素是IAA；在诱导丛芽或胚状体培养基中，用量最高的激素是BA；在诱导生根的培养基中，用量最高的激素是IAA。3、其他因素：亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种密度、培养的环境条件等对诱导的成功率都有一定的影响。实验操作材料选取材料的消毒接种和培养（一）材料的选取1、选择花药一般通过镜检来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期。2、确定花粉发育时期最常用方法：醋酸洋红法；焙花青－铬矾法。实验操作鉴定花粉：

①最常用的方法是醋酸洋红法：花药（载玻片上）→1%的醋酸洋红1滴→用镊柄将花药捣碎，盖上盖玻片→镜检（花粉粒的细胞核被染成红色）②某些植物的花粉细胞核不易着色，需要采用焙花青—铬钒法：花药（在卡诺氏固定液中处理20min）→取出，置于载玻片上→焙花青－铬钒溶液染色→盖上盖玻片→镜检（花粉粒的细胞核被染成蓝黑色）注：花粉细胞核内有染色体，染色体主要由DNA和蛋白质组成，醋酸洋红为碱性染色剂，染色体容易被染色。通过染色，可以确定细胞核为单核期还是双核期，是单核居中期还是单核靠边期。一般单核靠边期的花药培养成功率最高。（二）材料的消毒1、花蕾用体积分数为70%的酒精浸泡30秒2、无菌水清洗3、无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分4、放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中2～4分钟（也可质量分数为1%的次氯酸钙溶液或饱和漂白粉溶液）5、无菌水冲洗3～5次

用于培养花药，实际上多数未熟，由于它的外面有花萼、花瓣或颖片保护，通常处于无菌状态，所以只要将整个花蕾或幼穗消毒即可。花蕾（70％酒精）大约30s（无菌水）清洗（无菌吸水纸）吸干水分（0.1％氯化汞溶液）2～4min（无菌水）冲洗〖思考〗月季花蕾的消毒与菊花外植体的消毒相比较，二者有何不同？

在酒精消毒前，花药不需要预先用流水冲洗、洗衣粉洗涤和软刷刷洗。（三）接种和培养灭菌后花蕾，要在无菌条件下除去萼片和花瓣，并立即将花药接种到培养基上。

在剥离花药时，要尽量不损伤花药（否则接种后，容易从受伤部位产生愈伤组织），同时还要彻底去除花丝，因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。通常每瓶接种花药7-10个，温度控制在25℃左右，不需要光照。幼小植株形成后才需要光照。

一般经过20-30天培养后，会发现花药开裂，长出愈伤组织或释放出胚状体。将愈伤组织及时转移到分化培养基上，以便进一步分化出再生植株。如果花药开裂释放出胚状体，则一个花药内就会产生大量幼小植株，必须在花药开裂后尽快将幼小植株分开，分别移植到新的培养基上，否则这些植株将很难分开。在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，常常会出现染色体倍性的变化。因此还需要对培养出来的幼苗进一步的鉴定和筛选。〖思考〗为什么通过愈伤组织形成的植株会发生染色体倍性的变化？可能在剥离花药时，损伤花药，导致部分愈伤组织来自二倍体的花药外壳（有些是由花粉发育形成的单倍体花粉植株，有些是由花粉壁细胞发育形成的二倍体花药壁植株）。实验操作中应注意的几个问题

1．材料的选取：菊花的组织培养实验中，应选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝；月季花药的培养实验中，应选择花粉发育过程中的单核靠边期的花粉进行培养。2．外植体消毒：所用消毒剂为体积分数为70%的酒精和质量分数为0.1%的氯化汞溶液，所使用的清洗液是无菌水。3．培养过程：在初期，菊花的组织培养需光照，月季花药的培养不需光照，而在后期均需光照。

〖思考〗植物组织培养技术与花药培养技术的异同点 相同点：二者均为离体的植物组织经脱分化形成愈伤组织，再分化成丛芽，诱导出根，然后进行移栽。 不同点：植物组织培养技术所用的外植体为体细胞，染色体数无需加倍。

而花药培养技术取材为花药，培养的为单倍体幼苗，植株弱小，高度不育，必须用秋水仙素处理，使染色体加倍，恢复正常植株的染色体数，而且为纯种。【方法归纳】花粉植株的产生与植物茎的组织培养的比较菊花茎的组织培养月季的花药培养理论依据细胞的全能性基本过程脱分化、再分化影响因素选材、营养、激素、pH、温度、光照等材料选取未开花植株的茎上部新萌生的侧枝（体细胞）通常选择完全未开放的花蕾（花粉粒）光照状况每日用日光灯照12h开始不需光照，幼小植株形成后才需光照操作流程制备培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培选材→材料消毒→接种和培养→筛选和诱导→移栽→栽培选育

（四）结果分析与评价⑴选材是否恰当：选材时实验成功的关键。要能通过镜检找到适宜发育期的花粉。⑵无菌技术是否过关：如果出现了污染现象，说明某些技术操作步骤，如培养基灭菌、花蕾消毒或接种等有问题。⑶接种是否成功：如果接种的花药长出愈伤组织或释放出胚状体，花药培养的第一步就成功了。要适时转换培养基，以便愈伤组织或胚状体进一步分化成再生植株。【方法归纳】花粉植株的产生与植物茎的组织培养的比较菊花茎的组织培养月季的花药培养理论依据细胞的全能性基本过程脱分化、再分化影响因素选材、营养、激素、pH、温度、光照等材料选取未开花植株的茎上部新萌生的侧枝（体细胞）通常选择完全未开放的花蕾（花粉粒）光照状况每日用日光灯照12h开始不需光照，幼小植株形成后才需光照操作流程制备培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培选材→材料消毒→接种和培养→筛选和诱导→移栽→栽培选育(08年海南高考)某二倍体植物是杂合体，图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。据图回答：

（1）图中①表示的是该花粉培养过程中的_______过程，②表示的是______过程，X代表的是_______，③表示的是______

过程，④表示的是诱导______

过程。（2）图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过那一条途径主要取决于培养基成分中__________

的种类及其浓度配比，最后获得的来源于为成熟花粉的完整植株都称为______________植株（甲）。未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明为成熟花粉具有________________。脱分化再分化胚状体分化生根激素单倍体细胞全能性（09·广州综合测试）下图是月季花药离体培养产生花粉植株的两种途径，请据图回答有关问题：1）选用的材料合适与否是成功诱导出花粉植株的重要因素，一般来说选用

期的花粉可提高成功率。选择花粉时，一般要通过

来确定花粉是否处于合适的发育期，这时需要对花粉的细胞核进行染色，常用的染色剂是

。单核镜检（显微镜观察）醋酸洋红2）上图中花药经脱分化产生胚状体还是愈伤组织主要取决于培养基中

。3）胚状体与愈伤组织在结构上的主要区别在于愈伤组织的细胞排列疏松无规则，是一种高度

的薄壁细胞，胚状体与

发育形成的胚有类似的结构，即具有胚芽、胚轴和胚根。4）无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素，请说明下列各项需要消毒，还是需要灭菌。①培养基，②培养皿，③接种环，④花蕾，⑤实验操作者的双手，⑥三角锥形瓶。

（填编号）需要灭菌，