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1、椒草的叶片长成新植株椒草的叶片长成新植株 大自然中存在着许多有趣的植物无性生殖大自然中存在着许多有趣的植物无性生殖现象。现象。导入新课导入新课马铃薯块茎发芽生根马铃薯块茎发芽生根 这些现象引起了科学家的兴趣，这些现象引起了科学家的兴趣，促使他们去思考、解释。促使他们去思考、解释。1902年，一位德年，一位德国的植物学家大胆地国的植物学家大胆地预言：预言：“植物的体细植物的体细胞在一定条件下，可胞在一定条件下，可以如同受精卵一样，以如同受精卵一样，具有潜在的发育成植具有潜在的发育成植株的能力株的能力。”1958年，年，美国美国科学家斯图尔德将胡科学家斯图尔德将胡萝卜韧皮部的一些细萝卜韧皮部的一些
2、细胞进行培养，由于细胞进行培养，由于细胞分化而最终发育成胞分化而最终发育成完整的新植株。完整的新植株。这个实验结果在生物学界引起了很大的轰这个实验结果在生物学界引起了很大的轰动，它表明已经高度分化的植物细胞仍然具有动，它表明已经高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。发育成完整植株的能力。已经分化的细胞所具有的这种潜在发育能已经分化的细胞所具有的这种潜在发育能力称作力称作细胞全能性细胞全能性。这个科学发现使得科学家开始这个科学发现使得科学家开始思考：既然胡萝卜的单个细胞能发思考：既然胡萝卜的单个细胞能发育为完整植株，小块的植物组织就育为完整植株，小块的植物组织就更不应该有什么问题。更不
3、应该有什么问题。经过很多年的研究，如今植物组织培养经过很多年的研究，如今植物组织培养已经不再神秘，而发展成为一项常规技术。已经不再神秘，而发展成为一项常规技术。课题课题课题课题1 1菊花的组织培养菊花的组织培养菊花的组织培养菊花的组织培养专题专题3 植物的组织培养技术植物的组织培养技术 植物组织培养是二十植物组织培养是二十世纪发展起来的新技世纪发展起来的新技术，近三十年来由于术，近三十年来由于组织培养基础理论研组织培养基础理论研究的深入，发展极为究的深入，发展极为迅速，发表的文献浩迅速，发表的文献浩如烟海，几乎以植物如烟海，几乎以植物为研究对象的各个分为研究对象的各个分支学科都在广泛进行支学科
4、都在广泛进行组织培养组织培养。植物组织培养植物组织培养组织培养组织培养是指在人是指在人工培养基上，工培养基上，离体离体培养植物的器官、培养植物的器官、组织、细胞和原生组织、细胞和原生质体，并使其生长、质体，并使其生长、增殖、分化以及再增殖、分化以及再生植株的技术。生植株的技术。快速繁殖快速繁殖植物组织培养技术应用？植物组织培养技术应用？我国用花药培养我国用花药培养法先后培育出优法先后培育出优质高产的经济作质高产的经济作物、粮食和蔬菜物、粮食和蔬菜等新品种，广泛等新品种，广泛应用于果树和花应用于果树和花卉的卉的快速繁殖快速繁殖。又又称称人造种子、合成种子或无性种子，就是人造种子、合成种子或无性种
5、子，就是将将组织培养组织培养所产生的所产生的体细胞胚、不定芽、顶体细胞胚、不定芽、顶芽、腋芽或小鳞茎等繁殖体芽、腋芽或小鳞茎等繁殖体，包裹在能提供，包裹在能提供营养的胶囊（营养的胶囊（人造胚乳人造胚乳）里，再在外面包上）里，再在外面包上一层具有保护功能和防止机械损伤的外膜一层具有保护功能和防止机械损伤的外膜（人造种皮人造种皮），造成一种），造成一种类似种子的结构类似种子的结构，能在一定的条件下萌发生长，形成完整植株。能在一定的条件下萌发生长，形成完整植株。解决某些作物品种繁解决某些作物品种繁殖力差、结子困难或殖力差、结子困难或发芽率低等问题。发芽率低等问题。植物组织培养技术的应用植物组织培养技
6、术的应用：实现优良品种的快速繁殖；实现优良品种的快速繁殖；制作人工种子；制作人工种子；培育脱毒作物；培育脱毒作物；培育作物新品种；培育作物新品种；细胞产物的工厂化生产等。细胞产物的工厂化生产等。植物组织培养的原理是什么？植物组织培养的原理是什么？植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性1.1.什么叫细胞的全能性？什么叫细胞的全能性？2.2.已经分化的细胞还有全能性吗？为什么已经分化的细胞还有全能性吗？为什么？3.3.所有细胞都有全能性吗？有例外吗？所有细胞都有全能性吗？有例外吗？4.4.细胞的全能性高低相同吗？细胞的全能性高低相同吗？已经分化的细胞仍然具有该生物的全套遗传信息 思考：植物的导管细胞
7、、人的成熟红细胞有全能性吗、为什么？5.5.以下举例哪些全能性已表达？为什么？以下举例哪些全能性已表达？为什么？A、玉米种子长成植株；B、癌细胞体外繁殖数代；C、病毒增殖数代；D、细菌分裂N次；E、DNA扩增1000次；F、棉花叶肉细胞培养成抗虫棉植株6.6.生物个生物个体内体内的各种细胞并没有表达全能性，为什么的各种细胞并没有表达全能性，为什么？细胞的全能性怎样才能实现？细胞的全能性怎样才能实现？在生物体内的各种细胞在特定的条件下，通过基因的选择性表达已构成不同的组织和器官。细胞全能性的实现需要条件：离体、营养、植物激素、无菌条件、适宜的PH、温度、光照等。一、一、基础知识基础知识1、植物组
8、织培养的基本过程、植物组织培养的基本过程（1）细胞分化）细胞分化n 概念：概念：概念：概念：在植物个体发育的过程在植物个体发育的过程在植物个体发育的过程在植物个体发育的过程中，细胞在形态、结构、生中，细胞在形态、结构、生中，细胞在形态、结构、生中，细胞在形态、结构、生理功能上发生稳定性差异的理功能上发生稳定性差异的理功能上发生稳定性差异的理功能上发生稳定性差异的过程叫做细胞分化。过程叫做细胞分化。过程叫做细胞分化。过程叫做细胞分化。细胞分化的意义？细胞分化的意义？细胞分化的实质：细胞分化的实质：细胞分化是生物个体发育的基础。多细胞生物体在细胞分化是生物个体发育的基础。多细胞生物体在生长发育过程
9、中，如果仅仅有细胞的增殖，而没有生长发育过程中，如果仅仅有细胞的增殖，而没有细胞的分化，就不可能形成具有特定形态、结构和细胞的分化，就不可能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官，生物体也就不可能正常发育。功能的组织和器官，生物体也就不可能正常发育。基因的选择性表达基因的选择性表达 人体的肌肉细胞、肝脏细胞、胰岛细胞等形态结构功能不同，其直接原因是_根本原因是_细胞分化的特点细胞分化的特点?持久性，不可逆性，使多细胞生物体中细胞结构和持久性，不可逆性，使多细胞生物体中细胞结构和功能趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。功能趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。愈伤组织愈伤组织n 愈伤
10、组织：愈伤组织：愈伤组织：愈伤组织：离体的植物组织培离体的植物组织培离体的植物组织培离体的植物组织培养一段时间后，会通过养一段时间后，会通过养一段时间后，会通过养一段时间后，会通过脱分化形成愈伤组织。脱分化形成愈伤组织。脱分化形成愈伤组织。脱分化形成愈伤组织。植物组织植物组织愈伤组织愈伤组织菊花叶片的愈伤组织菊花叶片的愈伤组织人参的愈伤组织人参的愈伤组织胡萝卜的愈伤组织胡萝卜的愈伤组织愈伤组织：愈伤组织：愈伤组织：愈伤组织：细胞排列疏松而无规则细胞排列疏松而无规则细胞排列疏松而无规则细胞排列疏松而无规则,是高度液泡化的、是高度液泡化的、是高度液泡化的、是高度液泡化的、成无定形状态的薄壁细胞。成
11、无定形状态的薄壁细胞。成无定形状态的薄壁细胞。成无定形状态的薄壁细胞。（2）植物细胞的脱分化）植物细胞的脱分化n 定义：定义：定义：定义：有高度分化的植物组织活细胞产生愈伤组织有高度分化的植物组织活细胞产生愈伤组织有高度分化的植物组织活细胞产生愈伤组织有高度分化的植物组织活细胞产生愈伤组织的过程，称作植物细胞的脱分化或者去分化。的过程，称作植物细胞的脱分化或者去分化。的过程，称作植物细胞的脱分化或者去分化。的过程，称作植物细胞的脱分化或者去分化。（3）植物细胞的再分化）植物细胞的再分化n 定义：定义：定义：定义：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又脱分化产生
12、的愈伤组织继续进行培养，又脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成根或芽等器官，这个过程称作可以重新分化成根或芽等器官，这个过程称作可以重新分化成根或芽等器官，这个过程称作可以重新分化成根或芽等器官，这个过程称作再分化。再分化。再分化。再分化。离体的离体的植物植物器官、组织、器官、组织、细胞细胞脱分化脱分化愈伤愈伤组织组织再分化再分化根、芽根、芽植植物物体体植物组织培养过程示意图植物组织培养过程示意图2、影响植物组织培养的因素、影响植物组织培养的因素（1）植物材料的选择）植物材料的选择不同不同的植的植物组物组织培织培养的养的难易难易程度程度差别差别很大很大烟草和胡萝卜的组织培养较为容
13、易烟草和胡萝卜的组织培养较为容易烟草和胡萝卜的组织培养较为容易烟草和胡萝卜的组织培养较为容易枸杞愈伤组织的芽诱导比较难枸杞愈伤组织的芽诱导比较难枸杞愈伤组织的芽诱导比较难枸杞愈伤组织的芽诱导比较难同一植物材料的年龄、保存时间的长同一植物材料的年龄、保存时间的长同一植物材料的年龄、保存时间的长同一植物材料的年龄、保存时间的长短会影响实验结果短会影响实验结果短会影响实验结果短会影响实验结果一般来说，一般来说，容易进行无性繁殖的容易进行无性繁殖的植物植物容易进行组织培养容易进行组织培养 菊花的组织培养，菊花的组织培养，一般选择未开花植株的一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝。茎上部新萌生的侧枝。未
14、开花的菊花植株未开花的菊花植株同一种植物的不同组织培养难度不同同一种植物的不同组织培养难度不同选取选取生长旺盛嫩枝生长旺盛嫩枝进行组培的原因是进行组培的原因是嫩枝生理状态好，容易诱导脱分化和嫩枝生理状态好，容易诱导脱分化和再分化。再分化。（2）相对特殊的营养、环境等条件，适）相对特殊的营养、环境等条件，适宜的培养基宜的培养基MS培养基主要成分包括：培养基主要成分包括：大量元素：大量元素：N、P、K、Ca、Mg、S等等微量元素：微量元素：B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co等等有机物：甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等有机物：甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等植物激素植物激素 你能说出各种
15、营养物质的作用吗？同你能说出各种营养物质的作用吗？同专题专题2中微生物培养基的配方相比，中微生物培养基的配方相比，MS培培养基的配方有哪些明显的不同？养基的配方有哪些明显的不同？讨论讨论 答：微量元素和大量元素提供植物细胞生活所答：微量元素和大量元素提供植物细胞生活所必需的无机盐；蔗糖提供碳源，同时能够维持细胞必需的无机盐；蔗糖提供碳源，同时能够维持细胞的渗透压；甘氨酸、维生素等物质主要是为了满足的渗透压；甘氨酸、维生素等物质主要是为了满足离体植物细胞在正常代谢途径受到一定影响后所产离体植物细胞在正常代谢途径受到一定影响后所产生的特殊营养需求。生的特殊营养需求。微生物培养基以有机营养为主，微生
16、物培养基以有机营养为主，MS培养基则需培养基则需提供大量无机营养，无机盐混合物包括植物生长必提供大量无机营养，无机盐混合物包括植物生长必须的大量元素和微量元素两大类。须的大量元素和微量元素两大类。（3）植物激素）植物激素常用的植物激素：常用的植物激素：生长素、细胞分裂素和赤霉素生长素、细胞分裂素和赤霉素生长素、细胞分裂素和赤霉素生长素、细胞分裂素和赤霉素等。等。生长素类：生长素类：2，4二氯苯氧乙酸（二氯苯氧乙酸（2，4D）、吲哚乙）、吲哚乙酸（酸（IAA）、萘乙酸（）、萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸（）、吲哚丁酸（IBA）细胞分裂素类：细胞分裂素类：激动素（激动素（KT）、）、6苄基嘌呤（苄基嘌
17、呤（6BA）、玉米素（）、玉米素（ZT）赤霉素类：赤霉素类：赤霉酸（赤霉酸（GA3）等。）等。生长素和细胞分裂素生长素和细胞分裂素生长素和细胞分裂素生长素和细胞分裂素作用：作用：启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。在在生长素生长素存在的情况下，存在的情况下，细胞分裂素细胞分裂素的作用呈现的作用呈现加强加强的趋势。的趋势。使用顺序使用顺序实验结果实验结果先使用生长素，后使先使用生长素，后使用细胞分裂素用细胞分裂素有利于细胞分裂，但有利于细胞分裂，但不利分化不利分化先使用细胞分裂素后先使用细胞分裂素后使用生长素使用生长素细胞既分裂也分化细胞既分裂也分
18、化同时使用同时使用分化频率高分化频率高 按不同顺序使用这两种激素，会得到不按不同顺序使用这两种激素，会得到不同的实验结果同的实验结果 当当当当生长素和细胞分裂素同时使用时，两者用量的生长素和细胞分裂素同时使用时，两者用量的生长素和细胞分裂素同时使用时，两者用量的生长素和细胞分裂素同时使用时，两者用量的比例比例比例比例影响影响影响影响植物细胞的发育方向。植物细胞的发育方向。植物细胞的发育方向。植物细胞的发育方向。生长素生长素生长素生长素细胞分裂素：细胞分裂素：细胞分裂素：细胞分裂素：有利于根的分化有利于根的分化有利于根的分化有利于根的分化生长素生长素生长素生长素细胞分裂素：细胞分裂素：细胞分裂素
19、：细胞分裂素：有利于芽的分化，抑制有利于芽的分化，抑制有利于芽的分化，抑制有利于芽的分化，抑制根的形成根的形成根的形成根的形成生长素生长素生长素生长素细胞分裂素：细胞分裂素：细胞分裂素：细胞分裂素：促进愈伤组织形成促进愈伤组织形成促进愈伤组织形成促进愈伤组织形成 无菌环境无菌环境在培养的整个过程中，都需要是一个无菌环境原因：在培养的整个过程中，都需要是一个无菌环境原因：pH pH、温度、光照温度、光照菊花：菊花：pH=5.8 温度控制在温度控制在1822 每日光照每日光照12h植物组织培养用的培养基，含有植物生长发育所需要的各种营植物组织培养用的培养基，含有植物生长发育所需要的各种营养物质，这
20、些营养物质同样为细菌等微小的生物提供了适合的养物质，这些营养物质同样为细菌等微小的生物提供了适合的营养。在这种培养基上，细菌等微小的生物比植物细胞具有更营养。在这种培养基上，细菌等微小的生物比植物细胞具有更强的新陈代谢能力，它们比植物细胞生长、繁殖得更快，而且强的新陈代谢能力，它们比植物细胞生长、繁殖得更快，而且它们会产生毒素，使培养的植物细胞很快中毒死亡。因此，植它们会产生毒素，使培养的植物细胞很快中毒死亡。因此，植物组织培养要想取得成功，必须有效地防止细菌等的污染，保物组织培养要想取得成功，必须有效地防止细菌等的污染，保证培养材料、培养基、培养用具完全无菌。为了达到这一要求，证培养材料、培
21、养基、培养用具完全无菌。为了达到这一要求，就要在植物组织培养过程中进行一系列的消毒、灭菌，并且要就要在植物组织培养过程中进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作。求无菌操作。二、二、实验操作实验操作1、制备、制备MS固体培养基固体培养基 配制各种母液配制各种母液配制各种母液配制各种母液 无机物中大量元素浓缩无机物中大量元素浓缩无机物中大量元素浓缩无机物中大量元素浓缩1010倍，微量元素浓缩倍，微量元素浓缩倍，微量元素浓缩倍，微量元素浓缩100100倍，常温保存；倍，常温保存；倍，常温保存；倍，常温保存；激素类、维生素类以及用量较小的有机物激素类、维生素类以及用量较小的有机物激素类、维生素类以及
22、用量较小的有机物激素类、维生素类以及用量较小的有机物一般可按一般可按一般可按一般可按1mg/mL1mg/mL的质量浓度单独配制成母液；的质量浓度单独配制成母液；的质量浓度单独配制成母液；的质量浓度单独配制成母液；用母液配制培养基时，需要根据各种母液用母液配制培养基时，需要根据各种母液用母液配制培养基时，需要根据各种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。的浓缩倍数，计算用量。的浓缩倍数，计算用量。的浓缩倍数，计算用量。配制培养基配制培养基配制培养基配制培养基 配制配制配制配制MSMS培养基；调节培养基；调节培养基；调节培养基；调节pHpH；分装。；分装。；分装。；分装。由
23、于菊花的茎段的组织培养比较容易，因此由于菊花的茎段的组织培养比较容易，因此不必添加植物激素。不必添加植物激素。灭菌灭菌灭菌灭菌高压蒸气灭菌高压蒸气灭菌高压蒸气灭菌高压蒸气灭菌2、外植体消毒、外植体消毒选取生长旺盛的菊花茎段嫩枝选取生长旺盛的菊花茎段嫩枝刷洗刷洗流水冲洗流水冲洗20min吸干表面水分吸干表面水分70的酒精消的酒精消毒毒67s无菌水清洗无菌水清洗吸干表面水分吸干表面水分0.1的氯化汞溶液的氯化汞溶液 12min无菌水清洗无菌水清洗3次次3、接种、接种工作台使用前用工作台使用前用70%酒精消毒；每次使用器械酒精消毒；每次使用器械后，都需要用火焰灼烧灭菌。后，都需要用火焰灼烧灭菌。插入
24、菊花茎段时应注意方向，不要倒插。插入菊花茎段时应注意方向，不要倒插。每瓶接种每瓶接种68块外植体，接种后，将封口膜重块外植体，接种后，将封口膜重新扎好。新扎好。你打算做几组重复？你打算设置对照实验吗？你打算做几组重复？你打算设置对照实验吗？答：每种材料或配方至少要做一组答：每种材料或配方至少要做一组以上的重复。设置对照实验可以取用一以上的重复。设置对照实验可以取用一个经过灭菌的装有培养基的锥形瓶，与个经过灭菌的装有培养基的锥形瓶，与接种操作后的锥形瓶一同培养，用以说接种操作后的锥形瓶一同培养，用以说明培养基制作合格，没有被杂菌污染。明培养基制作合格，没有被杂菌污染。思考思考思考思考4、培养、培
25、养 无菌箱定期消毒，培养温度控制在无菌箱定期消毒，培养温度控制在18-22，每日光照每日光照12h。5、移栽、移栽 移栽生根的菊花试管苗之前，应先打开培养瓶移栽生根的菊花试管苗之前，应先打开培养瓶的封口膜，让试管苗在培养间生长几日。的封口膜，让试管苗在培养间生长几日。用流水清洗根部的培养基，将幼苗移植到消过用流水清洗根部的培养基，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境下生活一段时间。毒的蛭石或珍珠岩等环境下生活一段时间。6、栽培、栽培适时浇水、施肥，直至开花。适时浇水、施肥，直至开花。三、三、结果分析与评价结果分析与评价1、对接种操作中污染情况的分析、对接种操作中污染情况的分析 接种接种3-4
26、天后，在接种操作中被杂菌污染的天后，在接种操作中被杂菌污染的培养物会表现出被污染的现象。培养物会表现出被污染的现象。适时统计污染率，分析接种操作是否符合适时统计污染率，分析接种操作是否符合无菌要求。无菌要求。2、是否完成了对植物组织的脱分化和再、是否完成了对植物组织的脱分化和再分化分化 观察实验结果，看是否培养出愈伤组织，记观察实验结果，看是否培养出愈伤组织，记录多长时间长出愈伤组织。录多长时间长出愈伤组织。统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成根统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成根和芽的比例和时间。和芽的比例和时间。3、是否进行了统计、对照与记录、是否进行了统计、对照与记录4、生根苗的移栽是
27、否合格、生根苗的移栽是否合格统计自己移栽的成活率，看移栽是否合格。统计自己移栽的成活率，看移栽是否合格。四、四、课题延伸课题延伸 一般来说，容易进行无性繁殖的植物，一般来说，容易进行无性繁殖的植物，也容易进行组织培养。也容易进行组织培养。如：如：芦荟、豆瓣绿、秋海棠、月季等。芦荟、豆瓣绿、秋海棠、月季等。月季月季 秋海棠秋海棠芦荟芦荟基础基础知识知识实验操作实验操作植物组织植物组织培养的基培养的基本过程本过程细胞分化细胞分化影响因素影响因素外植体消毒外植体消毒培养培养脱分化脱分化植物材料植物材料再分化再分化概念概念培养基培养基制备制备MS培养基培养基移栽移栽菊菊花花的的组组织织培培养养其他因素
28、其他因素配制母液配制母液接种接种植物激素植物激素结果分析与评价结果分析与评价课题延伸课题延伸特点特点愈伤组织愈伤组织配置培养基配置培养基灭菌灭菌栽培栽培课堂小结课堂小结 1.答：植物组织培养所利用的植物材料体积答：植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对培养条件的要求较高。用于植物小、抗性差，对培养条件的要求较高。用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。而培养物一旦受到如一些细菌、真菌等的生长。而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。进行严格的无菌操作。习题答案习题答案 2.答：外植体的生理状态是成功进行组答：外植体的生理状态是成功进行组织培养的重要条件之一。生长旺盛的嫩枝生织培养的重要条件之一。生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化。理状况好，容易诱导脱分化和再分化。