生物3-1植物的组织培养技术.ppt

专题3植物的组织培养技术,一、内容综述利用植物的一块组织，甚至一个细胞，就能培养出完整的植株，靠的就是植物组织培养技术。运用这种技术，可以实现优良品种的快速繁殖，保持遗传性状的一致；可以培育出大量不含病毒的幼苗，提高作物的产量；可以实现花卉的连续生产，不受开花季节的限制然而这一技术从设想到成熟，却经历了半个世纪。植物的组织培养这项富有挑战性的工作，不仅会使你学到新的技术，还会带给你丰富的体验，宝贵的启迪。,本专题包括“菊花的组织培养”和“月季的花药培养”两个课题。课题内容从基础知识入手，进行实验操作以及结果分析与评价，并在此基础上进行延伸。其中组织培养是学习花药培养的基础，单倍体育种是高考热点，应着重掌握。,二、学法指导本专题应在自学有关知识的基础上，在教师指导下自己设计并进行实验，尝试植物的组织培养这一较高层次的现代化生物技术活动，在实际操作过程中，提高科学素养，把握基础知识。,课题1菊花的组织培养,(对应学生用书26页),一株菊花的一段嫩茎插入土中，不久就会生根发芽，长成完整的植株，开出绚丽的花朵。自然界中多数植物都有这样的“分身法”。科学家利用植物这一特点，通过实验室培养技术(如下图所示)，能使优良植株快速繁殖，并保持其优良性状。怎样使菊花一年四季连续开花呢？,(对应学生用书26页),(对应学生用书26页),探究1：在生物体内，细胞并不表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官的原因是什么？提示：细胞全能性表达的基本条件之一是离体状态。例如：植株上的分生组织细胞在体内只能进行分裂分化，形成不同的组织，但不能表达出全能性，这是基因选择性表达的结果。,(对应学生用书27页),探究2：MS培养基中各营养物质的作用是什么？提示：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，同时维持细胞的渗透压；甘氨酸、维生素等物质，主要是满足离体植物细胞的特殊营养要求。,(对应学生用书27页),要点一 植物组织培养技术的理论依据和基本过程1.理论依据植物组织培养技术是建立在细胞全能性理论基础上的生物操作技术，其基本原理即细胞的全能性，这是因为每一个活的体细胞中都包含本物种的全部遗传信息。,分析：此技术要获得成功，必须满足两个基本条件：(1)植物组织或细胞处于离体状态下。(2)外部环境条件适宜，如温度、pH、无菌操作等。,例1 1958年，美国科学家斯图尔德将胡萝卜韧皮部的一些细胞放进培养基中进行培养，最终发育成完整的新植株。如图是细胞培养形成胡萝卜植株的示意图，请据图回答：,(1)过程由细胞团形成胚状体伴随着_和_的过程。(2)过程在生物技术中称为_。(3)生长发育离不开细胞的分裂和分化。在新陈代谢基础上的个体发育过程中，细胞核和细胞质中的遗传物质起着重要作用。,从代谢方面看，生物体的生长是_的结果。根据所给的生物学名词进行类推：细胞分化：细胞产生稳定性差异的过程。细胞脱分化：_ _。,植物体内由同一受精卵发育而来的叶肉细胞和导管细胞，它们的形态和功能有极大的差异，其根本原因是_。【思路点拨】本题考查对植物组织培养过程和原理的理解，要结合细胞分化的概念和实质进行分析。,【解析】细胞团是指离体的植物细胞脱分化形成的愈伤组织，由细胞团形成胚状体是愈伤组织再分化形成根、芽的过程，此过程必定伴随着细胞的分裂和分化。过程就是离体的植物组织或细胞培养成植物体的过程，应用的是植物组织培养技术。对一个植物体来说，只有同化作用大于异化作用，也就是合成自身的物质多于分解自身的物质，才表现出生长现象。因为多细,胞生物体的每一个细胞都是由受精卵分裂而来的，所以每一个细胞中都含有相同的遗传物质。而生物细胞能分化为不同的形态结构，是遗传物质进行选择性表达的结果。而脱分化就是已经高度分化的细胞恢复分化能力的过程。,【答案】(1)细胞分裂细胞分化(2)植物组织培养技术(3)同化作用超过异化作用已分化的细胞恢复分化能力的过程在不同的细胞中基因进行了选择性表达,解析：植物的器官、组织和细胞只有在离体条件下培养才有可能发育成完整的植株，因此在植物的体细胞中具有控制本物种性状的全套基因，所以能培养成植物体，即植物细胞的全能性。愈伤组织再分化的结果是形成幼根和幼芽，相当于种子的胚根、胚芽部分。,答案：(1)离体的植物器官、组织和细胞植物细胞具有全能性(2)愈伤组织细胞排列疏松，高度液泡化，细胞壁薄，色浅(3),规律总结：愈伤组织的培养可获得代谢产物；胚状体外包裹一层含有营养物质并具有保护功能的外膜后，可形成在适宜条件下能够发育成完整植株的小颗粒，即人工种子。,要点二 试管苗的培养过程中应该注意的问题1.培养一株完整的试管苗，必须先进行生芽培养，然后进行生根培养，如果顺序颠倒，先诱导生根，就不易诱导生芽。2试管苗应该进行见光培养。3试管苗一般在高湿、弱光、恒温等条件下培养生长，出瓶后一定要注意保温、保湿。4试管苗光合作用能力低，在移栽前应给予较强光照闭瓶炼苗，以促进小苗向自养转化。,例2 某班同学在学完菊花的组织培养内容之后，决定利用课余时间去实践这项技术，培养出美丽的菊花来美化教室的环境。(1)制备MS固体培养基的操作顺序是_。,(2)MS培养基含有_种营养成分。其中_6种元素属大量元素；_8种元素属微量元素，能源物质是_。因为菊花的茎段组织培养比较容易所以不必加_。(3)将分装好的培养基连同培养器械一起进行_灭菌。(4)选取菊花的_，用_的酒精和_的氯化汞消毒，消毒时间不宜过长。,(5)接种时要特别注意_，每瓶接种_块外植体。将接种后的锥形瓶放在_中培养，培养期间定期消毒。温度控制在_，并每日用日光灯光照12 h。(6)若干天后发现有些锥形瓶中生长出可爱的菊花幼苗，有的锥形瓶中培养失败还长出很多杂菌菌落，试分析其可能的原因：_ _。,(7)幼苗在移栽入土之前需进行哪些处理工作？_。【思路点拨】学生掌握了试管苗的培养流程及注意事项，此类题型便迎刃而解了。,【解析】考查植物组织培养所用MS培养基的配制方法及所含成分、无菌操作、注意事项以及实验分析等。【答案】(1)计算称量熔化加母液定容调pH分装灭菌(2)20多N、P、K、Ca、Mg、SFe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、I、Co蔗糖植物激素,(3)高压蒸汽(4)未开花植株的茎上部新萌生的侧枝体积分数为70%质量分数为0.1%(5)不要倒插68无菌箱1822,(6)外植体或培养基消毒和灭菌不彻底；接种时无菌操作不规范(7)先打开培养瓶的封口膜，让试管苗在培养间生长几日；然后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,变式练习2下列关于植物组织培养中的无菌操作，错误的是()A外植体可以用酒精消毒B镊子等器械需用酒精灭菌C操作前手需酒精消毒D培养基需高压蒸汽灭菌,解析：植物组织培养需严格的无菌操作，包括：培养基需用高压蒸汽锅灭菌；操作前手需酒精消毒；外植体应浸泡在酒精中消毒；整个操作过程在酒精灯火焰旁进行，同时对镊子等器械进行灼烧灭菌。答案：B,(对应学生用书28页),易错点不清楚细胞分裂素与生长素在组织培养中的应用与作用,典例 利用植物组织培养的方法可快速、大量繁殖植物，在培养过程中，取该植物的花芽并将其分别培养在含有不同比例的吲哚乙酸和细胞分裂素的培养基中，花芽的生长状况如下表所示。,(1)在此过程中能实现脱分化的花芽是_组。从实验结果可以看出，能诱导新的花芽形成的条件是_。(2)上述实验结果说明，在植物组织培养过程中，诱导芽和根形成的关键是_。在生产实践中，欲快速、大量获得此植物的花芽，可选用_组的培养基进行扩大生产。,【错因分析】学生出错的原因常在于未能理解到：生长素与细胞分裂素的不同配比是影响愈伤组织形成和分化方向的关键因素。【正确解答】(1)BCD细胞分裂素浓度大于生长素浓度(2)培养基中细胞分裂素含量与生长素含量之间的比例(或培养基中细胞分裂素与生长素的浓度比)D,纠错补练植物组织培养的培养基中加有激素。下表是培养基中两种植物激素在不同比例时的实验结果。请分析完成下列问题：(其中6BA是细胞分裂素，IAA是生长素),(1)促进愈伤组织产生的条件是_，愈伤组织生长的条件是_。(2)芽的分化条件是_，根的分化条件是_。,(3)在植物组织培养中，脱分化可用的激素组合是实验_和实验_中的激素浓度关系，再分化时可用的激素组合是实验_和实验_中的激素浓度关系。整个实验表明，植物的生根、发芽等生命活动是_的结果。,(4)植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有_，它的成分至少应该含有_、_等。(5)判断愈伤组织是否产生，依据是看是否产生了_的细胞。,解析：考查植物组织培养中激素的作用及植物组织培养培养液的组分、愈伤组织的特点等知识。能力上主要是分析概括能力。答案：(1)必须有细胞分裂素细胞分裂素与生长素含量相等,(2)细胞分裂素的含量大于生长素的含量生长素的含量大于细胞分裂素的含量(3)1324多种激素共同作用(4)营养物质矿质元素有机物(5)排到疏松而无规则、高度液泡化的呈无定形状态,1植物组织培养是指()A离体的植物器官、组织或细胞培育成愈伤组织B愈伤组织培育成植株C离体的植物器官、组织或细胞培育成完整植物体D愈伤组织形成并液泡化,(对应学生用书29页),解析：植物组织培养是指在一定的条件下，将离体的植物器官、组织或细胞经脱分化形成愈伤组织，然后再分化形成具有根、芽的幼苗，进而发育成为一株完整的植物体。故选C。答案：C,2影响植物组织培养的因素包括()培养基的配制外植体的选取激素的运用消毒温度、pH、光照ABC D解析：培养基的配制、外植体的选取、激素的比例、环境条件等都能影响植物的组织培养。故选A。答案：A,3下列说法中错误的是()A植物细胞进行组织培养时需要无机养料B植物细胞进行组织培养时不需要有机养料C离体的植物组织、细胞的脱分化和再分化主要受激素的影响D温度、培养基的渗透压等也影响植物的组织培养,解析：离体的植物组织和细胞，对营养、环境等条件的要求相对特殊，需要配制适宜的培养基和一定的环境条件。除需要无机养料和生长调节物质外，还需要有机养料，如蔗糖等。故选B。答案：B,4在制备MS固体培养基的过程中，不正确的是()A激素类、维生素类以及用量较小的有机物一般可按1 mg/mL的质量浓度单独配制成母液B制备1 LMS培养基时，先将母液加入800 mL蒸馏水中加热灭菌，再加琼脂凝固C分装好的培养基连同其他器械一起进行高压蒸汽灭菌D可配1当量的HCl和1当量的NaOH用来调溶液的pH,解析：配制培养基时，按顺序严格地进行操作，否则就会影响实验结果；如各种物质按配方加入后才能进行灭菌。故选B。答案：B,5试管苗在移栽前进行一系列操作，使幼苗生长健壮，耐环境变化能力增强，这一过程叫炼苗。下列关于移栽的叙述，正确的是()A培养后的试管苗，打开封口膜后，直接移栽至大田B试管苗在移栽时不需在培养间进一步培养,C试管苗在培养间培养一段时间后，用无菌水清洗根部培养基后，移栽入大田D幼苗在培养间培养一段时间后，最好用无菌水清洗根部培养基，再移入消过毒的蛭石、珍珠岩等环境炼苗,解析：试管苗光合作用能力低，对不良环境的耐受能力差，一定要保温、保湿。在培养一段时间后，由异养向自养转化，并且要在蛭石、珍蛛岩内培养基的无毒环境中培养一段时间，以适应外界不良环境后，再移至大田栽培。故选D。答案：D,(对应学生用书29页),大自然中存在着许多有趣的植物无性生殖现象，例如，马铃薯的块茎能够发芽生根，秋海棠的叶片能够长成新植株。这些现象促使科学家去思考、解释。1902年，有一位德国植物学家大胆预言：“植物的体细胞在一定的条件下，可以如同受精卵一样，具有潜在的发育成植株的能力。”,1958年，美国科学家斯图尔德将胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培养，由于细胞分化，最终发育成完整的新植株。这个实验结果在生物学界引起了很大的震动，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。已经分化的细胞所具有的这种潜在发育能力称细胞的全能性。,既然胡萝卜的单个细胞能发育成完整植株，小块的植物组织就更不应该有什么问题了。此后很多年，科学家和技术人员将许多植物进行了组织培养，并获得了成功。如今，植物组织培养已不再神秘莫测，而发展成为常规技术。,课时作业(七),