高三一輪復(fù)習(xí)植物的組織培養(yǎng)-zzm

1958，美國斯圖爾德課題1菊花的組織培養(yǎng)

已分化的細(xì)胞具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能細(xì)胞全能性：細(xì)胞植株離體組織培養(yǎng)在人工培養(yǎng)基上，離體培養(yǎng)植物的器官、組織、細(xì)胞，并使其生長、增殖、分化以及再生長成植株的技術(shù)。什么是細(xì)胞分化？愈傷組織是怎樣形成的？有什么特點(diǎn)？脫分化、再分化？一、植物組織培養(yǎng)的基本過程分化原因是什么？在特定時(shí)間和空間條件下，基因的選擇性表達(dá)。思考：一植物組織培養(yǎng)的基本過程1、細(xì)胞分化個(gè)體發(fā)育中細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上出現(xiàn)穩(wěn)定性差異的過程離體器官、組織、細(xì)胞脫分化愈傷組織再分化植物體植物組織培養(yǎng)的基本過程根芽有絲分裂由高度分化的植物組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過程脫分化去分化細(xì)胞排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。愈傷組織我就是愈傷組織哦！再分化愈傷組織（脫分化）根或芽等器官細(xì)胞排列疏松無規(guī)則高度液泡化無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。愈傷組織特點(diǎn)植物組織培養(yǎng)過程示意圖思考：上面的示意圖中還有什么地方不夠完善的？沒有無菌處理，試管也沒有做密封等。（二）影響植物組織培養(yǎng)的因素影響組織培養(yǎng)的因素？菊花組織培養(yǎng)的過程，及注意的問題？1、材料的選取

不同植物的組織培養(yǎng)難度不同同一種植物的不同組織培養(yǎng)難度不同三、影響植物組織培養(yǎng)的因素：未開花植物的莖上部新萌生的側(cè)枝MS固體培養(yǎng)基成分及比例同微生物培養(yǎng)基相比，MS培養(yǎng)基的配方有哪些明顯的不同？MS培養(yǎng)基：無機(jī)營養(yǎng)為主，蔗糖為碳源、常加激素（生長素）成分大量元素硝酸鉀KNO3、硝酸銨NH4NO3磷酸二氫鉀KH2PO4硫酸鎂MgSO4.7H2O氯化鈣CaCl2.2H2O微量元素碘化鉀KI硼酸H3BO3硫酸錳MnSO4.4H2O硫酸鋅ZnSO4.7H2O鉬酸鈉Na2MoO4.2H2O硫酸銅CuSO4.5H2O氯化鈷CoCl2.62鐵鹽乙二胺四乙酸二鈉Na2.EDTA硫酸亞鐵FeSO24.7H2O有機(jī)成分肌醇、甘氨酸、鹽酸、硫胺素VB1、鹽酸吡哆醇VB6、煙酸VB5或VPP蔗糖sucrose

瓊脂agar三、影響植物組織培養(yǎng)的因素：2、培養(yǎng)基的配制(MS培養(yǎng)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

有機(jī)物：甘氨酸、煙酸、肌醇、維生素、蔗糖等植物激素：生長素、細(xì)胞分裂素、赤霉素等以下培養(yǎng)基出現(xiàn)的現(xiàn)象說明什么問題？生長素/細(xì)胞分裂素高利于根和愈傷組織的形成適中利于根芽的分化3、激素配比對組織培養(yǎng)的影響濃度、先后順序、用量的比例

使用順序?qū)嶒?yàn)結(jié)果先生長素，后細(xì)胞分裂素易分裂但不分化先細(xì)胞分裂素，后生長素既分裂也分化

同時(shí)使用分化頻率提高用量比例生長素/細(xì)胞分裂素結(jié)果比值高時(shí)促根分化比值低時(shí)促芽分化比值適中促進(jìn)愈傷組織生長4、pH、溫度、光照（菊花組培）

pH=5.8

溫度控制在18—22℃

每日光照12h5、消毒在培養(yǎng)的整個(gè)過程中，都需要是一個(gè)無菌環(huán)境制備MS固體培養(yǎng)基外植體消毒接種培養(yǎng)栽培四、實(shí)驗(yàn)操作移栽沖洗—酒精—無菌水沖洗—氯化汞—無菌水沖洗至少三次之上配制各種母液配制培養(yǎng)基滅毒1、培養(yǎng)基的滅菌（高壓蒸汽滅菌）2、外植體的消毒（酒精、氯化汞）3、接種的無菌操作（酒精、酒精燈——灼燒）4、無菌箱中的培養(yǎng)；5、移栽到消過毒的環(huán)境中生存一段時(shí)間。在整個(gè)操作過程中，是如何來實(shí)現(xiàn)無菌環(huán)境的？本課題內(nèi)容小結(jié)菊花組織培養(yǎng)基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)驗(yàn)操作植物體的組織培養(yǎng)影響組織培養(yǎng)的因素細(xì)胞分化細(xì)胞全能性組織培養(yǎng)過程營養(yǎng)激素環(huán)境條件MS固體培養(yǎng)基制備外植體消毒接種培養(yǎng)移栽栽培菊花的組織培養(yǎng)再分化材料性質(zhì)、營養(yǎng)物質(zhì)、調(diào)節(jié)物質(zhì)、環(huán)境條件外植體的消毒接種基本原理:細(xì)胞的全能性基本過程:脫分化愈傷組織影響因素：操作流程：配制MS固體培養(yǎng)基培養(yǎng)移栽栽培達(dá)標(biāo)檢測1．下列四個(gè)選項(xiàng)中，肯定沒有采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)的一項(xiàng)是（）A．花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株B．秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗得到多倍體植株C．基因工程培育的抗棉鈴蟲的棉花植株D．細(xì)胞工程培育“番茄－馬鈴薯”雜種植株基礎(chǔ)鞏固B3．菊花的花粉經(jīng)組織培養(yǎng)可發(fā)育成一株幼苗，這一過程不涉及下列哪一項(xiàng)（）A．有絲分裂、細(xì)胞分化、組織器官的形成B．呼吸作用、光合作用、相關(guān)激素的調(diào)控C．DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)的生物合成D．等位基因的分離、非等位基因的自由組合D4．某花卉感染了植物病毒，葉子呈現(xiàn)皰狀，欲培養(yǎng)出無病毒的后代，應(yīng)采取的方法是（）A．用種子培養(yǎng)后代B．用無明顯癥狀部分的枝扦插C．用莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)誘導(dǎo)出植株D．用葉表皮細(xì)胞進(jìn)行組織培養(yǎng)，誘導(dǎo)出植株C5．下列關(guān)于影響植物組織培養(yǎng)的因素的敘述不正確的是（）A．幼嫩組織較成熟組織易培養(yǎng)成功B．給外植體消毒用70%的酒精C．接種花藥后一段時(shí)間內(nèi)不需要光照，但幼小植株形成后需要光照D．生長素與細(xì)胞分裂素含量之比較高時(shí)有利于芽的分化D6．乙醇等“綠色能源”的開發(fā)備受關(guān)注，利用玉米秸稈等生產(chǎn)燃料酒精已成大勢所趨。植物組織培養(yǎng)可實(shí)現(xiàn)玉米等的大規(guī)模快速繁殖，圖解如上，由外植體通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育成完整植株，這項(xiàng)技術(shù)利用了

原理，通過組織培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行植物繁育，可以很好地保持親本的優(yōu)良性狀，

原因是

A、B分別代表

和

，過程①、②分別表示

和

。拓展提高植物細(xì)胞全能性子代遺傳物質(zhì)與親代相同，不會(huì)像有性生殖一樣出現(xiàn)性狀分離

愈傷組織胚狀體脫分化再分化月季的花藥培養(yǎng)植物的花藥培養(yǎng)和單倍體育種的關(guān)系花粉粒（1N）單倍體植株（1N）二倍體純合子植株（2N）縮短了育種周期，為新品種的培育開辟了新途徑?；ㄋ庪x體培養(yǎng)人工誘導(dǎo)染色體數(shù)加倍花的結(jié)構(gòu)花絲花藥：囊狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)有很多花粉

花粉是由花粉母細(xì)胞（即小孢子母細(xì)胞）經(jīng)過減數(shù)分裂而形成的，因此，花粉是單倍體的生殖細(xì)胞。花粉的發(fā)育要經(jīng)歷：小孢子四分體時(shí)期、單核期、雙核期等階段。（一）被子植物的花粉發(fā)育雄蕊基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)（一）被子植物的花粉發(fā)育被子植物花粉的發(fā)育過程四分體時(shí)期單核期雙核期小孢子母細(xì)胞（2n）小孢子時(shí)期（n）四分體時(shí)期（n）雙核期4個(gè)生殖細(xì)胞核（n）4個(gè)花粉管細(xì)胞核（n）4個(gè)生殖細(xì)胞（n）4個(gè)營養(yǎng)細(xì)胞（n）4×2個(gè)精子(n)有絲分裂減數(shù)分裂單核期（n）有絲分裂【思考】：營養(yǎng)細(xì)胞在花粉管生長過程中的作用是什么？ 控制花粉的萌發(fā)并提供營養(yǎng)?！舅伎肌浚夯ǚ鄣娜旧w組成與體細(xì)胞有什么區(qū)別？為什么？花粉的染色體只有體細(xì)胞的一半，無同源染色體（二倍體生物）【思考】：減數(shù)分裂過程中和被子植物花粉發(fā)育過程中的四分體是一回事嗎？為什么？不是同一階段。前者的四分體時(shí)期是指同源染色體配對后，一對同源染色體含有四條染色單體的階段；后者的四分體時(shí)期是指4個(gè)單倍體的細(xì)胞（小孢子）連在一起的時(shí)期。注意：①二核花粉粒：成熟的花粉粒中，只含花粉管細(xì)胞核和生殖細(xì)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，生殖細(xì)胞進(jìn)行一次有絲分裂，形成兩個(gè)精子，這樣的花粉在成熟時(shí)，含有一個(gè)營養(yǎng)核和兩個(gè)精子。③兩個(gè)精子和一個(gè)營養(yǎng)核的基因型相同。④1花粉母細(xì)胞4個(gè)小孢子減分有分4個(gè)花粉管細(xì)胞核4個(gè)生殖細(xì)胞核有分8個(gè)精子（二）產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑①②移栽花藥中的花粉胚狀體脫分化愈傷組織花藥中的花粉脫分化分化

叢芽再分化

叢芽誘導(dǎo)生根體細(xì)胞胚（胚狀體）：在組織培養(yǎng)過程中，某些細(xì)胞在形態(tài)上轉(zhuǎn)變?yōu)榕c合子發(fā)育成的胚非常相似的結(jié)構(gòu)，發(fā)育過程也與合子胚類似這兩種途徑之間沒有絕對的界限，主要取決于培養(yǎng)基中激素的種類及濃度配比?！舅伎肌浚簡伪扼w性細(xì)胞產(chǎn)生的花粉胚，也可發(fā)育成為單倍體植株，這和植物的體細(xì)胞克隆有區(qū)別嗎？有區(qū)別。單倍體性細(xì)胞發(fā)育成的單倍體植株表現(xiàn)為高度不育，植物的體細(xì)胞克隆的植株可育。1、材料的選擇：⑴不同種類植物的誘導(dǎo)成功率不同。⑵同一種植物，親本植株的生理狀況對誘導(dǎo)成功率有直接影響。⑶合適的花粉發(fā)育時(shí)期：花期早期時(shí)的花藥最佳。⑷選擇最合適的花粉發(fā)育時(shí)期①不選擇單核期之前花藥原因：花藥質(zhì)地幼嫩，容易破碎；②不選擇單核期之后花藥原因：花瓣開始松動(dòng)，給材料消毒帶來困難；③挑選單核期花藥方法：應(yīng)當(dāng)選擇完全未開放的花蕾，菌少，易消毒。(三)、影響花藥培養(yǎng)的主要因素

——材料的選擇與培養(yǎng)基的組成為什么花瓣松動(dòng)會(huì)給材料的消毒帶來困難？答：花瓣松動(dòng)后，微生物就可能侵入到花藥，給材料的消毒帶來困難。2、培養(yǎng)基的組成（MS培養(yǎng)基+不同比例的植物生長調(diào)節(jié)激素）2、培養(yǎng)基的組成花藥培養(yǎng)所采用的培養(yǎng)基各成分中植物生長調(diào)節(jié)劑的種類和濃度配比起決定作用。⑴月季花藥培養(yǎng)基：MS培養(yǎng)基、2，4-D、IAA和KT；⑵誘導(dǎo)叢芽或胚狀體的培養(yǎng)基：MS培養(yǎng)基、GA、IBA和BA(3)誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基：MS培養(yǎng)基、IAA

在花藥培養(yǎng)基中，用量最高的激素是IAA；在誘導(dǎo)叢芽或胚狀體培養(yǎng)基中，用量最高的激素是BA；在誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基中，用量最高的激素是IAA。3、其他因素：親本植株的生長條件、材料的低溫預(yù)處理、接種密度、培養(yǎng)的環(huán)境條件等對誘導(dǎo)的成功率都有一定的影響。實(shí)驗(yàn)操作材料選取材料的消毒接種和培養(yǎng)（一）材料的選取1、選擇花藥一般通過鏡檢來確定其中的花粉是否處于適宜的發(fā)育期。2、確定花粉發(fā)育時(shí)期最常用方法：醋酸洋紅法；焙花青－鉻礬法。實(shí)驗(yàn)操作鑒定花粉：

①最常用的方法是醋酸洋紅法：花藥（載玻片上）→1%的醋酸洋紅1滴→用鑷柄將花藥搗碎，蓋上蓋玻片→鏡檢（花粉粒的細(xì)胞核被染成紅色）②某些植物的花粉細(xì)胞核不易著色，需要采用焙花青—鉻釩法：花藥（在卡諾氏固定液中處理20min）→取出，置于載玻片上→焙花青－鉻釩溶液染色→蓋上蓋玻片→鏡檢（花粉粒的細(xì)胞核被染成藍(lán)黑色）注：花粉細(xì)胞核內(nèi)有染色體，染色體主要由DNA和蛋白質(zhì)組成，醋酸洋紅為堿性染色劑，染色體容易被染色。通過染色，可以確定細(xì)胞核為單核期還是雙核期，是單核居中期還是單核靠邊期。一般單核靠邊期的花藥培養(yǎng)成功率最高。（二）材料的消毒1、花蕾用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精浸泡30秒2、無菌水清洗3、無菌吸水紙吸干花蕾表面的水分4、放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氯化汞溶液中2～4分鐘（也可質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的次氯酸鈣溶液或飽和漂白粉溶液）5、無菌水沖洗3～5次

用于培養(yǎng)花藥，實(shí)際上多數(shù)未熟，由于它的外面有花萼、花瓣或穎片保護(hù)，通常處于無菌狀態(tài)，所以只要將整個(gè)花蕾或幼穗消毒即可。花蕾（70％酒精）大約30s（無菌水）清洗（無菌吸水紙）吸干水分（0.1％氯化汞溶液）2～4min（無菌水）沖洗〖思考〗月季花蕾的消毒與菊花外植體的消毒相比較，二者有何不同？

在酒精消毒前，花藥不需要預(yù)先用流水沖洗、洗衣粉洗滌和軟刷刷洗。（三）接種和培養(yǎng)滅菌后花蕾，要在無菌條件下除去萼片和花瓣，并立即將花藥接種到培養(yǎng)基上。

在剝離花藥時(shí)，要盡量不損傷花藥（否則接種后，容易從受傷部位產(chǎn)生愈傷組織），同時(shí)還要徹底去除花絲，因?yàn)榕c花絲相連的花藥不利于愈傷組織或胚狀體的形成。通常每瓶接種花藥7-10個(gè)，溫度控制在25℃左右，不需要光照。幼小植株形成后才需要光照。

一般經(jīng)過20-30天培養(yǎng)后，會(huì)發(fā)現(xiàn)花藥開裂，長出愈傷組織或釋放出胚狀體。將愈傷組織及時(shí)轉(zhuǎn)移到分化培養(yǎng)基上，以便進(jìn)一步分化出再生植株。如果花藥開裂釋放出胚狀體，則一個(gè)花藥內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生大量幼小植株，必須在花藥開裂后盡快將幼小植株分開，分別移植到新的培養(yǎng)基上，否則這些植株將很難分開。在花藥培養(yǎng)中，特別是通過愈傷組織形成的花粉植株，常常會(huì)出現(xiàn)染色體倍性的變化。因此還需要對培養(yǎng)出來的幼苗進(jìn)一步的鑒定和篩選?！妓伎肌綖槭裁赐ㄟ^愈傷組織形成的植株會(huì)發(fā)生染色體倍性的變化？可能在剝離花藥時(shí)，損傷花藥，導(dǎo)致部分愈傷組織來自二倍體的花藥外殼（有些是由花粉發(fā)育形成的單倍體花粉植株，有些是由花粉壁細(xì)胞發(fā)育形成的二倍體花藥壁植株）。實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)注意的幾個(gè)問題

1．材料的選取：菊花的組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選擇未開花植株的莖上部新萌生的側(cè)枝；月季花藥的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選擇花粉發(fā)育過程中的單核靠邊期的花粉進(jìn)行培養(yǎng)。2．外植體消毒：所用消毒劑為體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氯化汞溶液，所使用的清洗液是無菌水。3．培養(yǎng)過程：在初期，菊花的組織培養(yǎng)需光照，月季花藥的培養(yǎng)不需光照，而在后期均需光照。

〖思考〗植物組織培養(yǎng)技術(shù)與花藥培養(yǎng)技術(shù)的異同點(diǎn) 相同點(diǎn)：二者均為離體的植物組織經(jīng)脫分化形成愈傷組織，再分化成叢芽，誘導(dǎo)出根，然后進(jìn)行移栽。 不同點(diǎn)：植物組織培養(yǎng)技術(shù)所用的外植體為體細(xì)胞，染色體數(shù)無需加倍。

而花藥培養(yǎng)技術(shù)取材為花藥，培養(yǎng)的為單倍體幼苗，植株弱小，高度不育，必須用秋水仙素處理，使染色體加倍，恢復(fù)正常植株的染色體數(shù)，而且為純種?！痉椒w納】花粉植株的產(chǎn)生與植物莖的組織培養(yǎng)的比較菊花莖的組織培養(yǎng)月季的花藥培養(yǎng)理論依據(jù)細(xì)胞的全能性基本過程脫分化、再分化影響因素選材、營養(yǎng)、激素、pH、溫度、光照等材料選取未開花植株的莖上部新萌生的側(cè)枝（體細(xì)胞）通常選擇完全未開放的花蕾（花粉粒）光照狀況每日用日光燈照12h開始不需光照，幼小植株形成后才需光照操作流程制備培養(yǎng)基→外植體消毒→接種→培養(yǎng)→移栽→栽培選材→材料消毒→接種和培養(yǎng)→篩選和誘導(dǎo)→移栽→栽培選育

（四）結(jié)果分析與評價(jià)⑴選材是否恰當(dāng)：選材時(shí)實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。要能通過鏡檢找到適宜發(fā)育期的花粉。⑵無菌技術(shù)是否過關(guān)：如果出現(xiàn)了污染現(xiàn)象，說明某些技術(shù)操作步驟，如培養(yǎng)基滅菌、花蕾消毒或接種等有問題。⑶接種是否成功：如果接種的花藥長出愈傷組織或釋放出胚狀體，花藥培養(yǎng)的第一步就成功了。要適時(shí)轉(zhuǎn)換培養(yǎng)基，以便愈傷組織或胚狀體進(jìn)一步分化成再生植株。【方法歸納】花粉植株的產(chǎn)生與植物莖的組織培養(yǎng)的比較菊花莖的組織培養(yǎng)月季的花藥培養(yǎng)理論依據(jù)細(xì)胞的全能性基本過程脫分化、再分化影響因素選材、營養(yǎng)、激素、pH、溫度、光照等材料選取未開花植株的莖上部新萌生的側(cè)枝（體細(xì)胞）通常選擇完全未開放的花蕾（花粉粒）光照狀況每日用日光燈照12h開始不需光照，幼小植株形成后才需光照操作流程制備培養(yǎng)基→外植體消毒→接種→培養(yǎng)→移栽→栽培選材→材料消毒→接種和培養(yǎng)→篩選和誘導(dǎo)→移栽→栽培選育(08年海南高考)某二倍體植物是雜合體，圖為其花藥中未成熟花粉在適宜的培養(yǎng)基上培養(yǎng)產(chǎn)生完整植株的過程。據(jù)圖回答：

（1）圖中①表示的是該花粉培養(yǎng)過程中的_______過程，②表示的是______過程，X代表的是_______，③表示的是______

過程，④表示的是誘導(dǎo)______

過程。（2）圖中從愈傷組織形成完整植株的途徑有兩條，具體通過那一條途徑主要取決于培養(yǎng)基成分中__________

的種類及其濃度配比，最后獲得的來源于為成熟花粉的完整植株都稱為______________植株（甲）。未成熟花粉經(jīng)培養(yǎng)能形成完整植株，說明為成熟花粉具有________________。脫分化再分化胚狀體分化生根激素單倍體細(xì)胞全能性（09·廣州綜合測試）下圖是月季花藥離體培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑，請據(jù)圖回答有關(guān)問題：1）選用的材料合適與否是成功誘導(dǎo)出花粉植株的重要因素，一般來說選用

期的花粉可提高成功率。選擇花粉時(shí)，一般要通過

來確定花粉是否處于合適的發(fā)育期，這時(shí)需要對花粉的細(xì)胞核進(jìn)行染色，常用的染色劑是

。單核鏡檢（顯微鏡觀察）醋酸洋紅2）上圖中花藥經(jīng)脫分化產(chǎn)生胚狀體還是愈傷組織主要取決于培養(yǎng)基中

。3）胚狀體與愈傷組織在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別在于愈傷組織的細(xì)胞排列疏松無規(guī)則，是一種高度

的薄壁細(xì)胞，胚狀體與

發(fā)育形成的胚有類似的結(jié)構(gòu)，即具有胚芽、胚軸和胚根。4）無菌技術(shù)也是成功誘導(dǎo)出花粉植株的重要因素，請說明下列各項(xiàng)需要消毒，還是需要滅菌。①培養(yǎng)基，②培養(yǎng)皿，③接種環(huán)，④花蕾，⑤實(shí)驗(yàn)操作者的雙手，⑥三角錐形瓶。

（填編號(hào)）需要滅菌，