植物組織培養(yǎng)技術(shù)

1、課題 1 菊花的組織培養(yǎng)授課時(shí)間： 2015.02.20-02.25 授課對象：高二年級 課型：新課課題背景分析必修 1 第六章學(xué)習(xí)了細(xì)胞分化和植物細(xì)胞的全能性，并對植物組織培養(yǎng)進(jìn)行了簡介。選修 1 專題二 已詳細(xì)學(xué)習(xí)了微生物無菌操作。這兩部份知識是學(xué)習(xí)植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)。 課題目標(biāo)（一）知識與技能1、熟悉植物組織培養(yǎng)的基本過程；2、理解細(xì)胞分化的概念及離體植物細(xì)胞的脫分化和再分化；3、通過聯(lián)系農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生活學(xué)活用，理論聯(lián)系實(shí)際的能力。（二）過程與方法歸納 MS 培養(yǎng)基的配制方法，并設(shè)計(jì)表格比較微生物培養(yǎng)基與 MS 培養(yǎng)基的配方的異同。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過閱讀植物組織培養(yǎng)技

2、術(shù)的發(fā)展史，課下查閱植物組織培養(yǎng)技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用的資料，關(guān)注 學(xué)生科學(xué)態(tài)度的教育，拓展學(xué)生視野，感受科學(xué)技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的重要價(jià)值。課題重難點(diǎn)重點(diǎn)：植物組織培養(yǎng)的過程、影響因素 難點(diǎn)：植物組織培養(yǎng)過程中使用的無菌技術(shù) 教學(xué)方法以講授為主，輔以學(xué)生探究學(xué)習(xí)課時(shí)安排3 課時(shí)課題主線細(xì)胞分化 組織器官 生物體的發(fā)育已分化的細(xì)胞 脫分化愈傷組織 再分化 根、芽 新植株教學(xué)流程設(shè)計(jì)一、細(xì)胞分化1 概念： 在植物個(gè)體發(fā)育過程中，細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上都會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定性的差異，形成這種的過 程叫做細(xì)胞分化。2、特點(diǎn)：持久性 （是一種持久性的變化，它發(fā)生在生物體的整個(gè)生命過程中, 在胚胎期達(dá)到最大限度

3、）穩(wěn)定性 （細(xì)胞分化是穩(wěn)定的，一般是不可逆轉(zhuǎn)的）普遍性 （細(xì)胞分化是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象，是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)）3、結(jié)果： 增加細(xì)胞種類，是個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)。4、實(shí)質(zhì)：沒有丟失遺傳物質(zhì)，是基因在特定的時(shí)間和空間條件下的選擇性表達(dá)的結(jié)果； mRNA 和蛋白質(zhì)不 同。紅細(xì)胞 研究細(xì)胞膜的成分；滲透吸水失水；血紅蛋白基因突變出出現(xiàn)鐮刀型細(xì)胞貧血癥神經(jīng)細(xì)胞 神經(jīng)沖動(dòng)以電信號在神經(jīng)纖維上 雙向傳導(dǎo) ；以 “電-化-電 ”形式在突觸間 單向傳遞 ；胰島細(xì)胞 胰島 B 細(xì)胞分泌的胰島素是唯一降低血糖的激素；協(xié)同作用；拮抗作用。（簡介： 1958 年，美國植物學(xué)家斯圖爾德實(shí)驗(yàn) ）5、細(xì)胞的全能性：已經(jīng)高度分

4、化的細(xì)胞，仍然具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。高度分化的細(xì)胞含有本物種的全套遺傳信息。受精卵 生殖細(xì)胞 體細(xì)胞；植物細(xì)胞 動(dòng)物細(xì)胞；分化程度低細(xì)胞 分化程度高的細(xì)胞二、植物組織培養(yǎng)的原理植物細(xì)胞的全能性注意區(qū)別“具有全能性” 與“表現(xiàn)出全能性”三、植物組織培養(yǎng)的基本過程1、離體組織 愈傷組織 (乳白色、黃白色 ) 離體的器官、組織、細(xì)胞 (又稱外植體一P34，外植體定義)，一般是高度分化的細(xì)胞。愈傷組織：細(xì)胞排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液泡化的無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。 薄壁細(xì)胞：壁極薄，液泡發(fā)達(dá)，潛在分生能力和可塑性強(qiáng) 相當(dāng)于動(dòng)物中的干細(xì)胞 脫分化 (去分化 ) 由高度分化定型的植物組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷

5、組織的過程。 解除抑制，已分化細(xì)胞恢復(fù)恢復(fù)分裂和再分化能力2、 愈傷組織 再生出根、芽 脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)培養(yǎng)，重新分化成根或芽等器官，這個(gè)過程叫再分化。3、移栽試管苗需要適應(yīng)自然環(huán)境。? 補(bǔ)充：胚狀體由愈傷組織細(xì)胞誘導(dǎo)分化形成，具有胚芽、胚根、胚軸的胚狀結(jié)構(gòu)。人工種子四、影響植物組織培養(yǎng)的因素1、材料因素的影響 不同的植物組織，培養(yǎng)的難易程度差別很大。-植物材料的選擇直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)的成敗。 同一種植物材料的年齡、保存時(shí)間的長短，也會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 菊花 -一般選擇未開花的莖上部新萌生的側(cè)枝。莖尖：病毒少，生長快、遺傳穩(wěn)定2、完全的營養(yǎng)條件離體組織或細(xì)胞對營養(yǎng)、環(huán)境要求特殊，需要配制適

6、宜的培養(yǎng)基。常用的培養(yǎng)基是 MS 培 養(yǎng)基 (MS 培 養(yǎng)基是 Murashige 和 Skoog 于 1962 年為培養(yǎng)煙草細(xì)胞設(shè)計(jì) 的。因適用范圍比較廣，多數(shù)植物組織培養(yǎng)快速繁殖用它作為培養(yǎng)基的基本培養(yǎng)基。(1) 大量元素： N、 P、 K、 Ca、 S 基本營養(yǎng)(2) 微量元素： B、Mn 、 Cu、 Fe、 Mo、 I、 Co 與形成酶有關(guān)(3) 有機(jī)物：甘氨酸 合成蛋白質(zhì)、有機(jī)氮源煙酸、肌醇、維生素 蔗糖 碳源，調(diào)節(jié)滲透壓組織培養(yǎng)中，分化出真葉前是異養(yǎng)需氧型 瓊脂 凝固劑(4) 鐵鹽： P33 思考： 植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基 以無機(jī)營養(yǎng)為主 (無機(jī)鹽濃度較高，特別是硝酸鹽 ) 微生物培

7、養(yǎng)基 以有機(jī)營養(yǎng)為主3、植物激素(1) 生長素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化、再分化的關(guān)鍵激素。P30 思考：生長素：2，4-D； IAA； 奈乙酸(NAA) ； 吲哚丁酸(IBA)細(xì)胞分裂素：激動(dòng)素 (KT)；6-芐基嘌呤；玉米素 (ZT)赤霉素：赤霉酸 (GA3)(2)激素使用順序的影響 生長素存在，對細(xì)胞分裂素有推動(dòng)作用(3)激素使用量的影響 影響植物分化方向4、PH 、溫度、光照一般在 5.8 左右一般采用25 °C ?a2 °CO 不同植物最適溫度不同對細(xì)胞分裂分化、愈作組織的形成、葉綠素形成重要；每天用日光燈照射12h 。愈傷組織的再分化更需要光5、嚴(yán)格無菌

8、操作 :增殖快，生長快，消耗養(yǎng)分多 產(chǎn)生代謝廢物毒害培養(yǎng)材料6、離體離體條件，激素誘導(dǎo)體內(nèi) 只有分化五、流程(一) 制備 MS 培養(yǎng)基(1) 配制各種母液大量元素濃縮 10 倍微量元素濃縮 100 倍 有機(jī)物類 鐵鹽類包含20多種營養(yǎng)成分，高濃縮液，4 C保存。(2) 配制培養(yǎng)基蒸餾水 +瓊脂溶化 -蔗糖 -各種母液 10mL- 定容 1000mL-( 加激素 )調(diào) pH- 分裝(3) 滅菌 高壓蒸汽滅菌法(二) 外植體消毒(1) 流水沖洗 加少許洗衣粉刷洗 流水沖洗 20min 無菌吸水紙吸干水分(2) 70% 酒精搖動(dòng) 2-3 次， 6-7S 無菌水沖洗 無菌吸水紙吸干水分(3) 氯化汞

9、1-2min ，無菌水漂洗 3 次(三) 接種(1) 接種環(huán)境消毒(2) 所有接種操作必須在酒精燈火焰旁；(3) 每次器械使用后，都需要用火焰灼燒滅菌(4) 外植體不要倒插(四) 培養(yǎng)(1) 無菌箱中培養(yǎng)，定期消毒(2) 外界條件控制(五) 移栽 適應(yīng)階段1、試管苗移栽前找開塞子，通空氣2、清凈掉培養(yǎng)基，不傷及根系3、移栽到消毒的巖石環(huán)境(六) 栽培適時(shí)澆水、施肥 直到開花六、評價(jià)組織培養(yǎng)被污染的原因1、取材：莖尖或根尖2 、外植體嚴(yán)格消毒3、接種要無菌操作4 、培養(yǎng)環(huán)境無菌對照組 檢驗(yàn)是否有雜菌污染重復(fù)組 探索最佳材料、培養(yǎng)基配方、找失敗原因七、應(yīng)用1、快速無性繁殖能保持原有優(yōu)良性狀（有性繁殖變異大 ）2、培養(yǎng)無病毒植株病毒在植株上分布不均勻，細(xì)嫩未成熟的組織病毒少。生長點(diǎn)不含病毒或極少3、制作 “人工種子 ”4、轉(zhuǎn)基因作物的培養(yǎng)5、單倍體育種八、課堂作業(yè) 板書設(shè)計(jì)一、細(xì)胞的分化 三、基本操作流程 五、評價(jià)課題 1 菊花的組織培養(yǎng) 二、組培原理 四、影