菊花的组织培养“百校联赛”一等奖

3.1菊花的组织培养教学目标：1、简述植物组织培养的原理和过程据奥委会透露，北京奥运会期间总共耗费6500万株各类花卉、植物……如何在短时间里制造这么多的鲜花？单靠花农以传统的种植方式能不能满足？如何在短时间内获得大量的鲜花？该如何操作？日本科学家在2001年通过紫外线照射获得一株突变新种——蓝色的雄性玫瑰花（普通的红玫瑰是aa，而蓝色妖姬是Aa，怎样用一种快速有效的方法得到此花，以满足情人节市场的需求）杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种原理常用方法优点缺点基因重组基因突变染色体变异1.杂交－自交－筛选－自交染色体变异辐射、激光、化学药剂诱变花药的离体培养后再秋水仙素加倍秋水仙素处理萌发的种子或幼苗提高变异频率使位于不同个体的优良品种性状集中于同一个体上明显缩短育种年限器官巨大型，营养成分高时间长，工作量巨大有利变异少，多害少利需无菌操作，技术复杂生长缓慢1958年，科学家斯图尔特（Steward）将胡萝卜韧皮部分生组织的一些细胞进行培养获得了完整的胡萝卜新植株；这个新植株的基因型和原先那个分生组织细胞的一样。植物组织培养花药离体培养二倍体植物雄蕊中取花粉培养细胞具有全能型，花粉长成个体单倍体植株利用菊花花瓣繁殖培养的菊花一、植物组织培养1、什么是植物组织培养？2、植物组织培养的原理是什么？1、植物组织培养的概念植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织，最终形成完整的植株。原理：细胞全能性1、定义：

生物体的细胞具有使后代发育成完整个体的潜能。

2、原因：

生物体的每一个细胞（包括体细胞和生殖细胞）都包含有该物种所特有的全套遗传物质。3、差异：

（1）受精卵的全能性最高

（3）体细胞的全能性比生殖细胞低

受精卵生殖细胞体细胞＞＞4、大小：2、细胞的全能性（回顾）植物细胞＞动物细胞

（2）生殖细胞的全能性较高

切取形成层无菌接种诱导愈伤组织的形成试管苗的形成培养室移栽脱分化再分化离体细胞：细胞原本是长在母体上的，若把细胞从母体上切除，放在试管中进行体外培养，那么这样的细胞就是离体细胞。(如果是离体的组织就称为外植体)愈伤组织：“愈”就是愈合、恢复的意思，该组织是由高度分化的植物组织脱分化产生的，其细胞壁很薄、含有许多液泡，更重要的是它的分化增生能力很强，可以再分化形成胚状体。胚状体：“胚”是由精子、卵子结形成的受精卵发育来的，是有性生殖的范畴；而愈伤组织再分化形成的胚状体虽属于无性生殖，但却和有性生殖产生的胚一样具有发育成完整个体的全能性，所以顾称为胚状体，也就是说它不是真正的胚，但具有胚的功能。高度分化的组织（如外植体）分化程度很低的组织（如愈伤组织）另一种分化程度很高的组织（如胚状体）脱分化再分化什么是丛芽？胚状体是在植物细胞、组织或器官体外培养过程中，由一个或一些体细胞经过胚胎发生和发育过程，形成的与受精卵胚相类似的结构。可进一步发育成植株。植物组织离体培养，经过脱分化，然后再分化，这时有两种情况，一是分化成胚状体，其次就是丛芽了。区别是：胚状体经过生长发育就可以发育成植株，相当于种子；而丛芽还需要诱导生根后才能发育成完整植株，相当于一部分器官。外植体愈伤组织胚状体植物体脱分化再分化植物组织培养的过程离体的组织或器官）（未分化）（分化）幼芽或幼根条件？核心关键：特点？①适宜温度、pH和无菌环境。②无机物、有机物和植物激素无定形状态薄壁细胞高度液泡化排列疏松、无规则无叶绿体,不光合作用分化程度低去分化较易理论基础：细胞的全能性脱分化和再分化不需要光，不能进行光合作用需要光，光能促进分化。能进行光合作用3、植物组织培养的基本步骤离体的植物器官、组织或细胞脱分化愈伤组织再分化胚状体试管苗遮光植物组织培养的条件：细胞离体、一定的营养物质、激素和一些其他外界条件(如光照、温度等)类似胚的结构，具有胚根和胚芽分化程度很低，但分化潜力巨大植物激素：细胞分裂素、生长素完整植株实质是恢复细胞的全能性过程。结果是形成愈伤组织。让已经分化的细胞经过诱导后，失去其原有的结构和功能而变成未分化细胞的过程脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。移栽培养1、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化形成了不同的组织、器官？细胞中的基因在特定时间、空间选择性表达。转录出不同的mRNA和不同的蛋白质，所以产生不同的性状。离体的植物细胞在一定浓度的激素（如生长素或细胞分裂素）诱导下，可以激发体内基因的选择性表达，就有可能表现出全能性。想一想：例题：在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（）A.消毒灭菌B.适宜的温度C.充足的光照D.适宜的养料和激素C植物组织培养的原理是（），其过程是取植物组织作为（），至于特定激素的培养基上，诱导其（），成为愈伤组织，愈伤组织又通过（）形成胚状体后形成一个完整的幼苗。植物组织培养的繁殖方式是（）繁殖,其细胞的分裂方式为（）分裂。愈伤组织的特点是（）很低，但（）巨大。植物组织培养的培养基是（）体，其能量物质是添加了（）糖。细胞的全能性外植体脱分化再分化无性分化程度分化潜力有丝植物组织的培养基是固体的小问题：植物组织培养需要人为施加营养物质吗？蔗糖；因为离体细胞无法从母体中获得营养物质，所以必须人为施加。选用蔗糖的原因是蔗糖可以有效控制植物细胞的渗透压，其次是绝大多数细菌不能直接利用蔗糖，而植物可以，这样就可以在一定程度上避免细菌污染！番茄(tomato)与马铃薯(potato)是不同种植物，番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。

人们曾经有这样一个幻想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆。一个梦想不能。因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。于是，科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。二、植物体细胞杂交技术这幅番茄—马铃薯（potamato）图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？理想图1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成杂交融合，遇到的第一个障碍是什么？2．有没有一种温和的去壁方法呢？3．原生质体如何融合？融合的基础是什么？4．如果两个来源不同的原生质体融合成杂种细胞，如何将杂种细胞培育成杂种植株？阅读P36--P37思考：

将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。植物体细胞杂交的概念：细胞壁酶解法（纤维素酶和果胶酶）人工诱导（物理法、化学法）细胞膜的流动性植物组织培养杂种植株融合的原生质体AB再生出细胞壁脱分化愈伤组织再分化1、过程植物细胞的融合植物组织培养植物细胞A原生质体B原生质体A杂种细胞AB去壁去壁人工诱导方法？促进融合的方法？融合完成的标志植物细胞B二、植物体细胞杂交技术如果两两融合只有这一种细胞吗？杂种植株融合的原生质体AB再生出细胞壁脱分化愈伤组织再分化1、基本过程（融合+培育）植物细胞的融合植物组织培养植物细胞A原生质体B原生质体A杂种细胞AB去壁去壁人工诱导植物细胞B四、植物体细胞杂交技术胚状体去壁去壁纤维素酶果胶酶原生质体植物细胞原生质体融合离心、振动、电刺激、聚乙二醇再生细胞壁杂种细胞去分化愈伤组织杂种植株激素筛选等量激素再分化植物体细胞杂交过程示意图3、成果和未解决的问题

成果意义：克服不同生物间生殖隔离的障碍，出现自然界没有的新品种。未解决的问题：未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状。四、植物体细胞杂交技术2、杂交技术的原理：植物细胞的融合：植物组织培养：膜的流动性细胞全能性白菜－甘蓝白菜甘蓝形似白菜味近甘蓝生长期短耐热性强易于储存体细胞杂交比较植物组织培养植物体细胞杂交技术所属范畴原理步骤意义联系无性繁殖细胞全能性①脱分化②再分化保持优良性状繁殖速度快、大规模生产提高经济效益杂交技术应用了组织培养克服不同种生物远源杂交的障碍①去除细胞壁、获得原生质体②融合形成杂种细胞③植物组织培养膜流动性细胞全能性染色体变异、基因重组植物细胞杂交利用的原理是（），但是在杂交前还要去除细胞壁，细胞壁是由（）和（）组成，去除细胞壁利用（）法。去除细胞壁的植物细胞我们称为（），为了促进其融合，我们可利用离心，振动，电激或（）处理。细胞膜的流动性纤维素果胶酶解原生质体PEG得到新的杂合的原生质体我们还需要（）才标志着新的细胞产生。新的杂合细胞是已经高度分化的，所以还需诱导其（）形成（）组织，然后再分化形成一个新的植物个体，这一过程称为（），它利用了细胞的（）性。诱导其产生新的细胞壁脱分化愈伤植物组织培养全能所采用技术的理论基础植物细胞工程通常采用的技术手段植物组织培养植物体细胞杂交植物细胞的全能性小结杂种细胞杂种植株甲种细胞乙种细胞原生质体愈伤组织?去壁?融合??重新长出壁?脱分化再分化情人节——Valentine'sDay蓝色妖姬普通玫瑰花是红色的，基因型为dd；在自然界中，如果红花受到紫外线过度照射会发生（），即基因型变成（），颜色为蓝黑色，就是我们常说的“蓝色妖姬”。基因突变Dd但是基因突变发生的频率很（），一般来说10万株红色玫瑰中才有一株发生突变，所以蓝色妖姬在市面上很稀缺，然而——低物以稀为贵，2001年蓝色妖姬刚问世的时候，差不多一枝要105元，所以情人节有时成了情人“劫”如果你是科学家你该怎样做？能不能培育出一种产量大、性质稳定的蓝色妖姬？2004年，日本科学家得到一株突变的玫瑰花Dd，也就是蓝色妖姬（注：玫瑰和豌豆一样是雌雄同体）自交有性生殖性状分离，即会有红色性状表现出植物组织培养的原理是（），其过程是取植物组织作为（），至于特定激素的培养基上，诱导其（），成为愈伤组织，愈伤组织又通过（）形成胚状体后形成一个完整的幼苗。植物组织培养的繁殖方式是（）繁殖,其细胞的分裂方式为（）分裂。愈伤组织的特点是（）很低，但（）巨大。植物组织培养的培养基是（）体，其能量物质是添加了（）糖。细胞的全能性外植体脱分化再分化无性分化程度分化潜力有丝将这株蓝色妖姬(Dd)的花瓣切成很多小块，制成（