3《菊花的組織培養(yǎng)》(新人教版選修)

課題1菊花的組織培養(yǎng)通過(guò)必修課的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)了解到大多綠色開花植物都是靠種子來(lái)繁殖的。那么，有沒(méi)有不用種子來(lái)培育植物的方法呢？組織培養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)繁殖扦插嫁接壓條

扦插嫁接壓條

課題目標(biāo)說(shuō)明植物組織培養(yǎng)的基本原理，學(xué)習(xí)植物組織培養(yǎng)的基本技術(shù)，進(jìn)行菊花或其他植物的組織培養(yǎng)。課題重點(diǎn)與難點(diǎn)課題重點(diǎn)：植物組織培養(yǎng)過(guò)程中使用的無(wú)菌技術(shù)。課題難點(diǎn)：植物組織培養(yǎng)過(guò)程中使用的無(wú)菌技術(shù)。植物組織培養(yǎng)是二十世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，近三十年來(lái)由于組織培養(yǎng)基礎(chǔ)理論研究的深入，發(fā)展極為迅速，發(fā)表的文獻(xiàn)浩如煙海，幾乎以植物為研究對(duì)象的各個(gè)分支學(xué)科都在廣泛進(jìn)行組織培養(yǎng)。植物組織培養(yǎng)簡(jiǎn)介發(fā)展簡(jiǎn)史1838-1839年，德國(guó)科學(xué)家Schleide和Schwann發(fā)表了細(xì)胞學(xué)說(shuō)，奠定了組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)。

1902年，德國(guó)植物學(xué)家Haberlandt根據(jù)細(xì)胞學(xué)說(shuō)，提出單個(gè)細(xì)胞的植物細(xì)胞全能性（totipotency）理論。

1904年，Hanning最先成功地培養(yǎng)了蘿卜和辣根菜的胚。

1922年，Knudson采用胚培養(yǎng)法獲得大量蘭花幼苗。

1934年，White用番茄根尖建立起第一個(gè)活躍生長(zhǎng)的無(wú)性繁殖系，從而使非胚器官的培養(yǎng)首先獲得成功。

1958年，英國(guó)科學(xué)家Steward等用胡蘿卜根的愈傷組織細(xì)胞進(jìn)行懸浮培養(yǎng)，成功誘導(dǎo)出胚狀體并分化為完整的小植株，不但使細(xì)胞全能性理論得到證實(shí)，而且為組織培養(yǎng)的技術(shù)程序奠定了基礎(chǔ)。

1962年，Murashinge和Skoog在煙草培養(yǎng)中篩選出至今仍被廣泛使用的MS培養(yǎng)基。

1964-1966年，印度科學(xué)家Guha和Maheswari在曼陀羅花藥培養(yǎng)中首次由花粉誘導(dǎo)得到了單倍體植株。

1972年，Carlson通過(guò)兩個(gè)種的煙草原生質(zhì)體融合培養(yǎng)，獲得了第一個(gè)體細(xì)胞雜交的雜種植株。……

外植體滅菌與接種操作是指在人工培養(yǎng)基上，離體培養(yǎng)植物的器官、組織、細(xì)胞和原生質(zhì)體，并使其生長(zhǎng)、增殖、分化以及再生植株的技術(shù)。組織培養(yǎng)1、植物組織培養(yǎng)的原理是什么？植物細(xì)胞具有全能性，即生物體的細(xì)胞，具有使后代細(xì)胞形成完整個(gè)體的能力。思考：（一）植物組織培養(yǎng)的基本過(guò)程

基礎(chǔ)知識(shí)離體的植物器官、組織、細(xì)胞脫分化愈傷組織再分化根或芽植物體2、植物組織培養(yǎng)的基本過(guò)程愈傷組織植物組織培養(yǎng)過(guò)程示意圖上面的示意圖中還有什么地方不夠完善的？沒(méi)有進(jìn)行滅菌處理，試管也沒(méi)有做密封等。1、外植體帶菌2、培養(yǎng)基及接種器具滅菌不徹底3、接種操作時(shí)帶入4、環(huán)境不清潔組織培養(yǎng)污染的主要途徑及怎樣預(yù)防污染？3、污染的預(yù)防措施（一）防止外植體帶菌（二）保證培養(yǎng)基及接種器具徹底滅菌（三）操作人員嚴(yán)格遵守?zé)o菌操作規(guī)程（四）保證接種與培養(yǎng)環(huán)境清潔1、植物學(xué)家將胡蘿卜的韌皮部細(xì)胞分離出來(lái)，將單個(gè)細(xì)胞放在特定的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，獲得了許多完整的植株，這些植株的特點(diǎn)是()Ａ.彼此性狀極為相似 Ｂ.都是單倍體植株Ｃ.植株的變異頻率較高 Ｄ.都是純合體植株2、根據(jù)分裂潛能，干細(xì)胞可分為全能干細(xì)胞（可發(fā)育成完整的個(gè)體）、多能干細(xì)胞（可發(fā)育成多種組織和器官）和專能干細(xì)胞（發(fā)育成專門的組織和器官），則這些細(xì)胞在個(gè)體發(fā)育中的分化順序是()Ａ.全能——專能——多能Ｂ.全能——多能——專能Ｃ.多能——全能——專能Ｄ.專能——全能——多能練習(xí)AB（二）影響植物組織培養(yǎng)的因素植物組織培養(yǎng)條件

含有全部營(yíng)養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、一定的溫度、空氣、無(wú)菌環(huán)境、適合的PH、適時(shí)光照等。（二）影響植物組織培養(yǎng)的因素1、外植體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(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素等3、不同植物激素使用順序和使用量4、消毒在培養(yǎng)的整個(gè)過(guò)程中，都需要是一個(gè)無(wú)菌環(huán)境原因：5、pH、溫度、光照菊花：pH=5.8溫度控制在18—22℃每日光照12h植物組織培養(yǎng)用的培養(yǎng)基，含有植物生長(zhǎng)發(fā)育所需要的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)同樣為細(xì)菌等微小的生物提供了適合的營(yíng)養(yǎng)。在這種培養(yǎng)基上，細(xì)菌等微小的生物比植物細(xì)胞具有更強(qiáng)的新陳代謝能力，它們比植物細(xì)胞生長(zhǎng)、繁殖得更快，而且它們會(huì)產(chǎn)生毒素，使培養(yǎng)的植物細(xì)胞很快中毒死亡。因此，植物組織培養(yǎng)要想取得成功，必須有效地防止細(xì)菌等的污染，保證培養(yǎng)材料、培養(yǎng)基、培養(yǎng)用具完全無(wú)菌。為了達(dá)到這一要求，就要在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中進(jìn)行一系列的消毒、滅菌，并且要求無(wú)菌操作。MS固體培養(yǎng)基成分及比例P331.你能說(shuō)出各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的作用嗎？同專題2中微生物培養(yǎng)基的配方相比，MS培養(yǎng)基的配方有哪些明顯的不同？

答：微量元素和大量元素提供植物細(xì)胞生活所必需的無(wú)機(jī)鹽；蔗糖提供碳源，同時(shí)能夠維持細(xì)胞的滲透壓；甘氨酸、維生素等物質(zhì)主要是為了滿足離體植物細(xì)胞在正常代謝途徑受到一定影響后所產(chǎn)生的特殊營(yíng)養(yǎng)需求。微生物培養(yǎng)基以有機(jī)營(yíng)養(yǎng)為主。與微生物的培養(yǎng)不同，MS培養(yǎng)基則需提供大量無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)，無(wú)機(jī)鹽混合物包括植物生長(zhǎng)必須的大量元素和微量元素兩大類。閱讀課文，思考以下問(wèn)題2、你認(rèn)為組織培養(yǎng)過(guò)程中，成功的關(guān)鍵有哪些？這些步驟的適宜條件是什么？

組織的脫分化及愈傷組織的再分化。

植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，影響植物細(xì)胞脫分化、再分化的最重要因素是植物激素，細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素之間的濃度比可以調(diào)控植株組培過(guò)程中芽和根的形成。激素配比對(duì)組織培養(yǎng)的影響生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比例決定著發(fā)育的方向，是愈傷組織、長(zhǎng)根還是長(zhǎng)芽。如為了促進(jìn)芽器官的分化，應(yīng)除去或降低生長(zhǎng)素的濃度，或者調(diào)整培養(yǎng)基中生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比例。

高利于根的形成生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素適中促進(jìn)愈傷組織的形成低利于芽的形成生長(zhǎng)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制備MS固體培養(yǎng)基外植體消毒接種培養(yǎng)栽培二、實(shí)驗(yàn)操作移栽沖洗—酒精—無(wú)菌水沖洗—氯化汞—無(wú)菌水沖洗至少三次之上此時(shí)的組織或細(xì)胞為離體的，即細(xì)胞所生活的環(huán)境為液體有機(jī)物營(yíng)養(yǎng)環(huán)境，而不是能體現(xiàn)其整個(gè)植物體的光能自養(yǎng)在培養(yǎng)過(guò)程中，是脫分化、再分化的過(guò)程，隨著芽和根的形成，就具有了自養(yǎng)的能力，是由細(xì)胞到一個(gè)個(gè)體的演變過(guò)程1、高等植物是光能自養(yǎng)型生物，為什么在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中還需要提供有機(jī)物培養(yǎng)基？2、培養(yǎng)過(guò)程中為什么需要進(jìn)行光照?思考？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(wú)菌操作（酒精、酒精燈——灼燒）4、無(wú)菌箱中的培養(yǎng)；5、移栽到消過(guò)毒的環(huán)境中生存一段時(shí)間。3、在整個(gè)操作過(guò)程中，是如何來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)菌環(huán)境的？4.你打算做幾組重復(fù)？你打算設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)嗎？

答：教師可以安排學(xué)生分組，做不同的材料或配方，最后分別匯報(bào)成果。但每種材料或配方至少要做一組以上的重復(fù)。設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)可以取用一個(gè)經(jīng)過(guò)滅菌的裝有培養(yǎng)基的錐形瓶，與接種操作后的錐形瓶一同培養(yǎng)，用以說(shuō)明培養(yǎng)基制作合格，沒(méi)有被雜菌污染。結(jié)果分析與評(píng)價(jià)（一）對(duì)接種操作中污染情況的分析（二）是否完成了對(duì)植物組織的脫分化和再分化（三）是否進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)、對(duì)照與記錄（四）生根苗的移栽是否合格②③練習(xí)1、下圖是植物組織培養(yǎng)的簡(jiǎn)略表示。據(jù)此回答：（1）①表示__________________，它能被培養(yǎng)成為④的根本原因是_________________。（2）②表示____________，它與①相比分化程度____________，全能性____________。（3）若想制成人工種子，應(yīng)選用____________。（4）若①是花藥，則④是____________，繼續(xù)對(duì)其使用____________處理可獲得____________正常植株，該過(guò)程稱為____________。（5）若①是胡蘿卜根尖細(xì)胞，則培養(yǎng)成④的葉片的顏色為____________，這說(shuō)明____________。（6）若利用此項(xiàng)技術(shù)制造治療燙傷、割傷的藥物——紫草素，培養(yǎng)將進(jìn)行到____________。④①脫分化②再分化③離體的植物組織或器官植物細(xì)胞具有全能性愈傷組織

低高③單倍體植株秋水仙素純合體

單倍體育種綠色含有表達(dá)葉綠體的基因②同常規(guī)的無(wú)性繁殖方法相比，組織培養(yǎng)快速繁殖法主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）快速。采用常規(guī)的方法如分株法，一棵花卉一年一般只能生產(chǎn)幾株或幾十株，但用組織培養(yǎng)的方法則每年可以繁殖出幾萬(wàn)甚至數(shù)百萬(wàn)的小植株。（2）周年生產(chǎn)?；ɑ芙M織培養(yǎng)快速繁殖是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，因條件可控，所以不受季節(jié)限制，可以全年進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)。而常規(guī)的無(wú)性繁殖則受季節(jié)限制，只能在花卉生長(zhǎng)季節(jié)進(jìn)行繁殖。（3）經(jīng)濟(jì)效益高?；ɑ芙M織培養(yǎng)快速繁殖所需要的空間小，在一個(gè)200平方米的培養(yǎng)室內(nèi)一年可生產(chǎn)試管苗上百萬(wàn)株。如按每株1元計(jì)算，每年產(chǎn)值上百萬(wàn)元。（4）以組織培養(yǎng)繁殖的種苗與母株有著相同的遺傳基因。所以使用這項(xiàng)技術(shù)可讓優(yōu)良的品種不斷地延續(xù)。組織培養(yǎng)與常規(guī)繁殖相比優(yōu)點(diǎn)眾多課題延伸（略）P36課后練習(xí)1.答：植物組織培養(yǎng)所利用的植物材料體積小、抗性差，對(duì)培養(yǎng)條件的要求較高。用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基同樣適合于某些微生物的生長(zhǎng)