2023届高考生物考前梳理选择性必修3生物技术与工程实验5.菊花的组织培养

5.菊花的组织培养植物细胞一般具有全能性。在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过脱分化，即失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞，进而形成不定形的薄壁组织团块，这称为愈伤组织。愈伤组织能重新分化成芽、根等器官，该过程称为再分化。植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。将愈伤组织接种到含有特定激素的培养基上，就可以诱导其再分化成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株。目的要求（1）了解植物组织培养的基本原理。（2）了解生长素和细胞分裂素的浓度、用量的比例对菊花愈伤组织形成和分化的影响。（3）尝试进行植物组织培养。材料用具（1）用具：50mL锥形瓶（或植物组织培养瓶）、烧杯、酒精灯、超净工作台（或接种箱）、高压蒸汽灭菌锅、培养箱、封口膜、滤纸、标签、消毒用酒精棉球、培养皿、解剖刀和镊子等。（2）材料：幼嫩的菊花茎段、培养基、体积分数为70%的酒精、质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液和无菌水等。各种培养基的配制参见本书附录1。（3）植物组织培养实验常用培养基的配方和配制方法MS培养基的配方（1L的用量）成分用量（mg）成分用量（mg）NH3NO3（硝酸铵）1650KNO31900KH2PO4（磷酸二氢钾）170MgSO4•7H2O370CaCl2•2H2O（二水合氯化钙）440MnSO4•4H2O22.3ZnSO4•4H2O8.6H3BO3（硼酸）6.2KI0.83Na2MoO4•2H2O0.25CuSO4•5H2O0.025CoCl2•6H2O0.025甘氨酸2盐酸硫胺素（VB1）0.1盐酸吡哆醇（VB6）0.5盐酸0.3肌醇100蔗糖30琼脂10螯合铁岩配制各种母液。配制时，无机物中大量元素浓缩10倍，微量元素浓缩100倍（MS培养基的配方参见上表）。激素类、维生素类以及用量较小的有机物一般可按1mg/mL的质量浓度单独配制成母液。用母液配制培养基时，需要根据各种母液的浓缩倍数，计算用量。将称好的琼脂加入800mL蒸馏水中，加热使琼脂化，然后加入蔗糖30g，取配制好的大量元素、微量元素、有机物和植物激素的母液，依次加入，再加蒸馏水定容至1000mL，并调节pH诱导菊花念伤组织的培养基：在MS培养基中加入BA（苄氨基腺嘌呤）和NAA（萘乙酸），质量浓度均为0.5mg/L。诱导菊花生芽的培养基：在MS培养基中加入BA和NAA，质量浓度分别为2~3mg/和0.02~0.3mg/L。诱导莉花生根的培养基：将上述MS培养基中NH4NO3、KNO3、KH2PO4、MgSO4•7HO和CaCl•2H2O的用量减半，并添加NAA或IAA（吲噪乙酸），质量浓度均为0.1mgL。方法步骤（1）消毒：用酒精擦拭双手和超净工作台台面。将流水充分冲洗后的外植体（幼嫩的茎段）用酒精消毒30s。然后立即用无菌水清洗2~3次；再用欧氯酸钠溶液处理30min后，立即用无菌水清洗2~3次。（2）外植体切段：将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中，用无菌滤纸吸去表面的水分。用解剖刀将外植体切成0.5~1cm长的小段。（3）接种：在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3~1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。*接种操作应在酒精灯火焰旁进行，但注意塑料的瓶口不可灼烧；*接种时，注意外植体的方向，不要倒插（应使形态学下端接触培养基）思考问1.为什么整个过程要保证无菌操作？提示：避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养，同时防止有些杂菌危害培养物的生长。问2.为什么外植体不能倒插？（了解）提示：与生长素的极性运输有关；生长素含量多的部分容易生出不定根，含量少的部分生出不定芽，一般而言，容易长不定芽的是形态学上端，容易长不定根的是形态学下端，因此应该将形态学上端朝上，下端朝下，若倒插，外植体不易存活。（4）脱分化：将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18~22℃的培养箱中培养。在培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。*该过程一般不需要光照；*有光易形成维管组织，不易形成愈伤组织；（5）再分化：培养15~20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。长出芽后，将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。*注意顺序，先诱导生芽，再诱导生根；*该过程每日需要给予适当时间和强度的光照；（6）移栽培养：移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。注意（1）实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌。接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌。（2）接种时注意外植体的方向，不要倒插。（3）诱导愈伤组织期间一般不需要光照，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时关于间和强度的光照。结果分析与评价（1）接种3~4d后，检查外植体的生长情况，统计有多少外植体被污染，有多少能正常生长，并分析它们被污染的原因。提示：用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。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。导致外植体被污染的原因可能有：培养基、接种工具灭菌不彻底；外植体消毒不彻底；操作过程不符合无菌操作要求等。（2）你培养出愈伤组织了吗？如果培养出来了，从刚接种的外植体到长出愈伤组织经历了多少天？这些愈伤组织进一步分化出芽和根了吗？提示：观察实验结果，看看是否培养出了愈伤组织，记录多长时间长出了愈伤组织。从刚接种的外植体到长出愈伤组织一般需要2周左右的时间。统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成芽和根的比例和时间。（3）观察外植体的分化情况，填好结果记录表，并及时分析结果。提示：做好统计和对照，填好结果记录表，培养严谨的科学态度。从实验的第一步开始就要做好实验记录，可以分组配制不同的培养基，如诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基等，还可以进行不同配方的比较。（4）你培育的幼苗移栽到露地后，能够正常生长吗？提示：生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。一般使用无土栽培的办法。培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾，并用塑料薄膜覆盖12h。掀开塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天，待其长壮后再移植到大田或盆中。可以在课后统计移栽的成活率，看看移栽是否合格。（5）若要得到大量的菊花幼苗，该如何进行？请画出简图。提示：生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。一般使用无土栽培的办法。培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾，并用塑料薄膜覆盖12h。掀开塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天，待其长壮后再移植到大田或盆中。可以在课后统计移栽的成活率，看看移栽是否合格。进一步探究（1）一般来说，容易进行无性繁殖的植物也容易进行组织培养，如芦荟、秋海棠