第1節(jié)植物的組織培養(yǎng),1.說(shuō)出植物組織培養(yǎng)的基本原理。2.說(shuō)出植物細(xì)胞全能性的概念、基礎(chǔ)和條件。3.簡(jiǎn)述植物組織培養(yǎng)技術(shù)的基本流程。4.記住影響植物組織培養(yǎng)的因素。5.說(shuō)出生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素在植物組織培養(yǎng)中的作用。,一,二,一、植物組織培養(yǎng)1.定義植物組織培養(yǎng)就是在無(wú)菌和人工控制條件下,將離體的植物器官、組織、細(xì)胞,培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上,給予適宜的培養(yǎng)條件,最終誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織、叢芽或完整植株的技術(shù)。2.基本過(guò)程制備MS固體培養(yǎng)基外植體消毒接種培養(yǎng)移栽栽培3.植物組織培養(yǎng)技術(shù)的意義植物組織培養(yǎng)技術(shù)不僅可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性,還可以高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖,因此植物組織培養(yǎng)技術(shù)也叫植物的微繁技術(shù),或稱為快速繁殖技術(shù)。,一,二,4.植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上可用于作物脫毒苗培育、制備人工種子和單倍體育種等;工業(yè)上可以進(jìn)行一些細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。思考：馬鈴薯長(zhǎng)期種植,產(chǎn)量降低而且易感染病毒,要想提高馬鈴薯的產(chǎn)量,培育無(wú)病毒的馬鈴薯應(yīng)該怎么做?提示:研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)期進(jìn)行無(wú)性繁殖的植物,只有根尖和莖尖中幾乎無(wú)病毒,因此可利用植物組織培養(yǎng)獲得無(wú)病毒的馬鈴薯植株。,一,二,二、胡蘿卜的組織培養(yǎng)1.原理植物體根、莖、葉的細(xì)胞一般都具有全能性,在一定的營(yíng)養(yǎng)和激素條件下,可以脫分化形成愈傷組織。這些愈傷組織生長(zhǎng)一段時(shí)間后,轉(zhuǎn)接到含有不同激素成分的培養(yǎng)基上,就可以誘導(dǎo)其再分化生成胚狀體或叢芽,進(jìn)而發(fā)育成完整的植株。植物組織培養(yǎng)的全過(guò)程反映了植物細(xì)胞的全能性,證明分化的植物細(xì)胞仍具有形成完整植株所需要的全部基因。,一,二,2.方法步驟(1)制備培養(yǎng)基:以MS培養(yǎng)基為基本培養(yǎng)基,設(shè)計(jì)并配制植物組織培養(yǎng)所需要的培養(yǎng)基,包括誘導(dǎo)培養(yǎng)基、繼代培養(yǎng)基、分化培養(yǎng)基、生根培養(yǎng)基。(2)滅菌:將上面的各培養(yǎng)基貼好標(biāo)簽并進(jìn)行滅菌。(3)組織培養(yǎng):材料準(zhǔn)備胡蘿卜切段消毒切塊接種培養(yǎng)轉(zhuǎn)接、分化培養(yǎng)。思考：進(jìn)行細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)時(shí),應(yīng)將離體的植物體經(jīng)組織培養(yǎng)至哪一階段?提示:應(yīng)培養(yǎng)到愈傷組織階段。,1.細(xì)胞分化與植物細(xì)胞的全能性多細(xì)胞生物體一般是由一個(gè)受精卵通過(guò)細(xì)胞的增殖和分化發(fā)育而成的。細(xì)胞分裂只能產(chǎn)生許多相同的細(xì)胞,只有經(jīng)過(guò)細(xì)胞分化才能形成不同的組織,進(jìn)一步形成各種器官、系統(tǒng),從而完成生物的個(gè)體發(fā)育過(guò)程。當(dāng)細(xì)胞分化開始時(shí),受遺傳因素和環(huán)境因素的調(diào)節(jié),不同細(xì)胞中的不同基因會(huì)在特定的時(shí)間、空間被激活,即基因的選擇性表達(dá),進(jìn)而產(chǎn)生了不同的組織,也就是在個(gè)體發(fā)育中相同細(xì)胞的后代,在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生了穩(wěn)定性差異細(xì)胞分化。一般來(lái)說(shuō),分化了的細(xì)胞將一直保持分化后的狀態(tài),直到死亡。,由于體細(xì)胞大多是通過(guò)有絲分裂繁殖而來(lái)的,一般情況下已經(jīng)分化的細(xì)胞仍有一套和受精卵相同的染色體,含有與本物種相同的DNA分子。因此,已分化的細(xì)胞具有發(fā)育成完整新個(gè)體的潛能,即全能性。在合適的條件下,有些分化的細(xì)胞具有恢復(fù)分裂、重新分化發(fā)育成完整新個(gè)體的能力。植物細(xì)胞的全能性比較強(qiáng),動(dòng)物細(xì)胞的全能性受到了限制,特別是一些高度特化的動(dòng)物細(xì)胞,但它的細(xì)胞核中仍有保持物種遺傳性的全部遺傳物質(zhì),保持著全能性,例如已取得成功的克隆羊多莉。,2.愈傷組織愈傷組織是通過(guò)細(xì)胞分裂形成的,排列疏松而無(wú)規(guī)則的,高度液泡化呈無(wú)定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。它容易與根尖、莖尖的分生組織發(fā)生混淆。可以通過(guò)下表比較根尖分生組織和愈傷組織的異同。,3.植物組織培養(yǎng)過(guò)程中污染的預(yù)防污染就是指在組織培養(yǎng)過(guò)程中,培養(yǎng)容器內(nèi)滋生菌斑,使培養(yǎng)材料不能正常生長(zhǎng)發(fā)育,從而導(dǎo)致培養(yǎng)失敗的現(xiàn)象。植物組織培養(yǎng)不同于扦插、分根、葉插等常規(guī)無(wú)性繁殖,由于植物組織培養(yǎng)所利用的植物材料體積小、抗性差,所以對(duì)培養(yǎng)條件的要求較高,對(duì)無(wú)菌操作的要求非常嚴(yán)格。污染有兩種可能:(1)由接種人員造成的,如未戴口罩,接種時(shí)說(shuō)話,或手及器械消毒不嚴(yán)等。(2)由植物材料消毒不當(dāng)造成的?？梢酝ㄟ^(guò)以下措施做好預(yù)防。,(1)防止外植體帶菌。合理選擇外植體采集時(shí)期和采集部位。外植體采集以春、秋季為宜,優(yōu)先選擇地上部分作為外植體,采集時(shí)間一般選擇在晴天的下午,應(yīng)避免在陰雨天采集外植體,采集前應(yīng)噴殺蟲劑、殺菌劑或套塑料袋。外植體消毒。在室內(nèi)或無(wú)菌條件下進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)。(2)保證培養(yǎng)基及接種器具徹底滅菌。培養(yǎng)基分裝時(shí),注射器勿與瓶接觸,培養(yǎng)基勿粘瓶口;檢查封口膜是否有破損;扎瓶口要位置適當(dāng)、松緊適宜;保證滅菌時(shí)間和高壓鍋內(nèi)溫度適當(dāng);接種工具使用前徹底滅菌;工作服、口罩、帽子等布質(zhì)品定期進(jìn)行濕熱滅菌。(3)操作人員嚴(yán)格遵守?zé)o菌操作規(guī)程。如一定要規(guī)范著裝,操作過(guò)程中不說(shuō)話等。(4)保證接種與培養(yǎng)環(huán)境清潔。污染瓶經(jīng)高壓滅菌后再清潔;接種環(huán)境定期熏蒸消毒、紫外燈照射或用臭氧滅菌和消毒;定期對(duì)培養(yǎng)室消毒。,特別提醒對(duì)外植體進(jìn)行表面消毒時(shí),既要考慮到藥劑的消毒效果,又要考慮到植物的耐受力。不同藥劑、不同植物材料,甚至不同器官要區(qū)別對(duì)待。消毒用過(guò)的有毒藥品應(yīng)收集后統(tǒng)一交給有關(guān)專業(yè)部門處理,以免引起環(huán)境污染。一旦發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)材料被污染,特別是真菌性污染,一定不要打開培養(yǎng)瓶。應(yīng)先將所有被污染的培養(yǎng)瓶統(tǒng)一放在高壓蒸汽滅菌鍋中滅菌后,再打開培養(yǎng)瓶進(jìn)行清洗。,題型一,題型二,題型三,細(xì)胞的全能性【例題1】下列實(shí)例中能體現(xiàn)細(xì)胞全能性的是()用培養(yǎng)基將單個(gè)胡蘿卜細(xì)胞培養(yǎng)成了可育的植株植物用種子進(jìn)行繁殖用煙草組織中的單個(gè)細(xì)胞培育出了可育的完整植株A.B.C.D.解析:和都屬已分化的細(xì)胞經(jīng)過(guò)培養(yǎng)形成可育的植株,體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性。植物用種子繁殖后代,實(shí)際上是由一個(gè)受精卵,通過(guò)細(xì)胞的增殖和分化發(fā)育成新個(gè)體,是由未經(jīng)分化的細(xì)胞(受精卵)發(fā)育成新個(gè)體的過(guò)程,不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性。答案:B,題型一,題型二,題型三,植物細(xì)胞表達(dá)全能性的條件【例題2】植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是()A.給予適宜的營(yíng)養(yǎng)和外界條件B.導(dǎo)入其他植物細(xì)胞的基因C.脫離母體后的具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞或組織,給予適宜的營(yíng)養(yǎng)和外界條件D.將成熟篩管細(xì)胞的細(xì)胞核移植到去核卵細(xì)胞中解析:在生物體內(nèi),細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)出全能性,而是分化成為不同的組織、器官,這是基因在特定的時(shí)間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果。當(dāng)植物細(xì)胞脫離母體后,在一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他適宜的外界條件的作用下,植物細(xì)胞就可以表現(xiàn)出全能性。答案:C,題型一,題型二,題型三,反思領(lǐng)悟植物細(xì)胞表達(dá)全能性的條件:一是離體的組織或細(xì)胞;二是需要一定的激素、營(yíng)養(yǎng)及其他適宜條件;三是具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞。,題型一,題型二,題型三,植物組織培養(yǎng)的過(guò)程及影響因素【例題3】草莓生產(chǎn)上傳統(tǒng)的繁殖方式易將所感染的病毒傳播給后代,導(dǎo)致產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。運(yùn)用微繁技術(shù)可以培育出無(wú)病毒幼苗。草莓快速繁殖的基本過(guò)程如下:外植體愈傷組織芽、根植株請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)微繁技術(shù)培育無(wú)病毒草莓時(shí),一般選取作為外植體,其依據(jù)是。(2)在過(guò)程中,常用的MS培養(yǎng)基主要成分包括大量元素、微量元素和,在配制好的培養(yǎng)基中,常常需要添加,有利于外植體啟動(dòng)細(xì)胞分裂形成愈傷組織。接種后25d,若發(fā)現(xiàn)外植體邊緣局部污染,原因可能是。(3)在過(guò)程中,愈傷組織在誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基中未形成根,但分化出了芽,其原因可能是。,題型一,題型二,題型三,解析:(1)培養(yǎng)無(wú)毒幼苗時(shí)常選取根尖或莖尖部位作為外植體,原因是該部位含病毒極少,甚至無(wú)病毒。(2)MS培養(yǎng)基的成分包括大量元素、微量元素和有機(jī)物,在配制好的培養(yǎng)基中,常需要添加生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。植物組織培養(yǎng)也應(yīng)注意無(wú)菌操作。(3)生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值低時(shí),有利于芽的分化,比值高時(shí),有利于根的分化。答案:(1)莖尖(或根尖)莖尖(或根尖)病毒極少,甚至無(wú)病毒(2)有機(jī)物植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑外植體消毒不徹底(3)培養(yǎng)基中生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值偏低,1,2,3,4,5,1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)是()A.植物細(xì)胞的完整性B.植物細(xì)胞的多樣性C.植物細(xì)胞的全能性D.植物細(xì)胞雜交答案:C,1,2,3,4,5,2.下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)的敘述,錯(cuò)誤的是()A.植物組織培養(yǎng)的原理是細(xì)胞的全能性B.主要包括脫分化和再分化兩個(gè)階段C.外植體形成愈傷組織的過(guò)程需要陽(yáng)光D.植物組織培養(yǎng)的過(guò)程中要求無(wú)菌操作答案:C解析:植物組織培養(yǎng)是指離體的植物細(xì)胞、組織或器官在無(wú)菌操作下經(jīng)脫分化和再分化形成完整植物體的過(guò)程,其原理是植物細(xì)胞的全能性。在脫分化形成愈傷組織的過(guò)程中,需要避光培養(yǎng),因?yàn)樵跓o(wú)光條件下愈傷組織長(zhǎng)得更快。,1,2,3,4,5,3.下列關(guān)于接種時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng),全部正確的是()接種室要消毒無(wú)菌操作接種時(shí)可以談話外植體如莖段、莖尖可隨機(jī)放入培養(yǎng)基接種時(shí)要防止交叉污染接種完立刻蓋好瓶口A.B.C.D.答案:D解析:整個(gè)接種過(guò)程必須在無(wú)菌條件下進(jìn)行,為防止呼吸產(chǎn)生污染,操作過(guò)程應(yīng)禁止談話,并戴口罩;接種的外植體放入培養(yǎng)基時(shí)注意將形態(tài)學(xué)下端插入,而且分布均勻,以保證必要的營(yíng)養(yǎng)和光照條件。,1,2,3,4,5,4.下列關(guān)于細(xì)胞分化的敘述,錯(cuò)誤的是()A.細(xì)胞分化是一種持久性的變化,它發(fā)生在生物體的整個(gè)生命過(guò)程中B.細(xì)胞分化在胚胎時(shí)期達(dá)到最大限度C.隨著細(xì)胞分化的進(jìn)行,細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)種類會(huì)發(fā)生變化D.高度分化的動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核保持著全能性答案:C解析:細(xì)胞分化不會(huì)使遺傳物質(zhì)種類發(fā)生變化,它的實(shí)質(zhì)是遺傳物質(zhì)在時(shí)間和空間上的選擇性表達(dá)。,1,2,3,4,5,5.辣椒素作為一種生物堿廣泛用于食品保健、醫(yī)藥工業(yè)等領(lǐng)域。辣椒素的獲得途徑如圖所示。(1)圖中和分別表示辣椒組織培養(yǎng)中細(xì)胞的和過(guò)程。(2)圖中培養(yǎng)外植體的培養(yǎng)基中常用的凝固劑是。培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素用量的比值(填“高”或“低”)時(shí),有利于芽的分化。對(duì)培養(yǎng)基徹底滅菌時(shí),應(yīng)采取的滅菌方法是。(3)圖中外植體的消毒所需酒精的體積分?jǐn)?shù)是。用酶解法將愈傷組織分離成單細(xì)胞時(shí),常用的酶是和纖維素酶。,1,2,3,4,5,答案:(1)脫分化再分化(2)瓊脂低高壓蒸汽滅菌(3)70%果膠酶解析:(1)將外植體培養(yǎng)成愈傷組織,屬于脫分化過(guò)程,再生根、芽為再分化過(guò)程。(2)固體培養(yǎng)基的凝固劑多為瓊脂。生長(zhǎng)素低于細(xì)胞分裂素時(shí)有利于芽的分化。高壓蒸汽滅菌可以殺死培養(yǎng)基中的一切細(xì)胞、芽孢、孢子。(3)體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精可以殺死外植體表面的微生物。植物細(xì)胞間質(zhì)為果膠和纖維素,可以用果膠酶和纖維素酶使愈傷組織分散為單個(gè)細(xì)胞。,