1、第33讲 浅尝现代生物技术,知识1 植物的组织培养,知识梳理,知识 植物的组织培养,教材研读,1.培养基 (1)成分:大量元素、微量元素、有机成分(其中包括 激素 和琼 脂)。 (2)类型: MS培养基 、发芽培养基和生根培养基。 (3)作用:为植物组织或器官生长和发育提供 营养条件 。 (4)配制:称量、溶解、 调pH 、融化、分装(三角瓶)、加盖灭菌。,2.组织培养 (1)含义:组织培养就是取一部分植物组织,如叶、芽、茎、根、花瓣或 花粉等,在无菌的条件下接种在三角瓶中的琼脂培养基上,给予一定的 温度和光照 ,使之产生愈伤组织,进而生根发芽。 (2)原理:植物细胞的全能性。 (3)基本过程
2、,固体培养基 外植体的消毒:用 70%的乙醇 和5%的次氯酸钠溶液对外植体进行消毒,注意时间不能太长 接种:接种过程中插入外植体时 形态学上端 朝上,每个锥形,(4)操作流程 配制MS,瓶接种23个外植体。外植体接种与细菌接种相似,操作步骤相同,而且都要求 无菌 操作培养:应该放在无菌箱中进行,并定期进行 消毒 ,保持适宜的温度 和 光照 移栽:将生根的苗从锥形瓶中移至 草炭土或蛭石 中继续生长,苗健壮后再移至土中,栽培,1.菊花的组织培养需要进行严格的无菌操作,下列说法不正确的是 ( B ) A.培养基连同其他器械一起进行高压蒸汽灭菌 B.接种时用镊子夹取菊花茎段插入培养基中即可 C.幼苗要
3、先移植到消过毒的草炭土或者蛭石等环境下生活一段时间 D.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,一旦感染 杂菌则前功尽弃,解析 将分装好的培养基连同其他器械一起进行高压蒸汽灭菌,然 后在室温下冷却,存放于阴凉干燥洁净处待用;接种时用镊子夹取菊花 茎段插入培养基中,注意形态学上端朝上;幼苗要先移植到消过毒的草 炭土或蛭石上进行锻炼;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,一旦感染杂菌则前功尽弃。,2.(2018江苏单科,8,2分)花药离体培养是重要的育种手段。下图是某二 倍体植物花药育种过程的示意图,下列叙述正确的是(多选) ( C )A.为了防止微生物污染,过程所用的
4、花药需在70%乙醇中浸泡30 min B.过程的培养基中需添加较高浓度的细胞分裂素以利于根的分化 C.过程逐步分化的植株中可筛选获得纯合的二倍体 D.过程应将炼苗后的植株移栽到含有蔗糖和多种植物激素的基质上,解析 本题主要考查花药离体培养的相关知识。为了防止微生物 污染,过程所用的花蕾需在70%乙醇中浸泡30 s,A错误;过程的培养 基中,生长素与细胞分裂素的比值适中,且生长素含量高于细胞分裂素 时,有利于根的分化,B错误;进行过程的愈伤组织经过了秋水仙素的 处理,故其分化后的植株中可筛选获得纯合的二倍体,C正确;经炼苗后 的幼苗是能进行光合作用且能独立进行代谢的植株,故幼苗的生长基质 中不用
5、添加蔗糖和多种植物激素,D错误。,3.以野生菊花为材料进行的组织培养步骤如图所示:愈伤组织 生芽生根Y定植 请回答: (1)按照菊花的需求量,MS培养基由大量元素、微量元素和 组 成。MS培养基含有十几种化合物,配制不方便也难以称量准确,可将培 养基中的各种成分扩大510倍分别称量,配成 ,用时稀释。 (2)步骤X中的野生菊花一般选择 ( ),A.开过花的老枝 B.未开花植株的茎上部新萌生的侧枝 C.正在开花的枝条 D任何枝条均可 (3)野生菊花外植体在接种前要用70%的 和5%的 溶液进行表面消毒。 (4)过程A在无菌的条件下把消毒后的野生菊花外植体接种在三角瓶的 琼脂培养基上,给予一定的条
6、件,使之产生愈伤组织。过程B要在,培养基上进行培养,使之长出较多的丛状苗。植物组织培养实验用人 工合成的植物生长调节剂,而不用植物中存在的天然激素的原因是 。 (5)步骤Y表示 ,再移植到土中培养(定植),即可长成植株并开 花。,答案 (1)有机成分 母液 (2)B (3)乙醇 次氯酸钠 (4)发芽(或细 胞分裂素多于生长素) 人工合成的植物生长调节剂在植物中没有相 应的酶将其分解,作用时间长,作用效果明显(意思合理即可) (5)移栽 锻炼,解析 本题考查植物组织培养技术。以野生菊花为材料进行的组织培 养,应选取较为幼嫩的组织,用70%的乙醇和5%的次氯酸钠溶液消毒,先 用发芽培养基,再用生根
7、培养基,培养到一定阶段再移植到土壤中培 养。,4.“迷你植物”是通过植物组织培养技术,在人工控制的无菌环境中,生 长在玻璃或透明塑料容器等相对密封的空间内的一系列微型植物的总 称,如图甲所示。图乙是“迷你植物”组织培养过程示意图,图丙是两 种植物激素对愈伤组织分化的影响示意图。回答下列问题: (1)培育“迷你植物”的原理是植物细胞具有 。为了使培育 的“迷你植物”无病毒,选材时一般选取 ,原因是 。,(2)为了保证“迷你植物”的正常生长,容器甲内装有的凝胶状透明培 养基中需要含有植物生长所需要的 。 (3)在培育“迷你植物”时,为了有利于嫩枝组织细胞形成愈伤组织,常,需要在配制好的培养基中添加
8、 。嫩枝组织细胞接种后25 天,若发现其边缘局部污染,可能的原因是 。 (4)在图乙中,若愈伤组织没有形成根,但分化出了芽,其原因可能是 ;若要获得更多的愈伤组织,培养基中 两种植物激素的含量应该是 。,答案 (1)全能性 茎尖或根尖 茎尖或根尖病毒很少,甚至无病毒 (2)各种无机盐和水分 (3)植物激素 嫩枝消毒不彻底 (4)培养基中 生长素较少,细胞分裂素较多 细胞分裂素中等量,生长素少量,解析 (1)培育“迷你植物”的过程利用了植物组织培养技术,其原理 是植物细胞具有全能性。由于茎尖或根尖病毒很少,甚至无病毒,因此 为了使培育的“迷你植物”无病毒,选材时一般选取茎尖或根尖。(2) 为了保
9、证“迷你植物”的正常生长,容器内装有的凝胶状透明培养基中 需要含有植物生长所需要的各种无机盐和水分。(3)在培育“迷你植 物”时,为了有利于嫩枝组织细胞形成愈伤组织,常需要在配制好的培 养基中添加植物激素。嫩枝组织细胞接种后25天,若发现其边缘局部 污染,可能的原因是嫩枝消毒不彻底。(4)在图乙中,若愈伤组织没有形,成根,但分化出了芽,其原因可能是培养基中生长素较少,细胞分裂素较 多;若要获得更多的愈伤组织,培养基中两种植物激素的含量应该是细 胞分裂素中等量,生长素少量。,菊花的组织培养 1.原理:植物细胞具有全能性,考点突破,2.基本过程 菊花组织 丛状苗 生根 苗健壮后 长成植株,3.影响
10、植物组织培养的条件 (1)材料:植物的种类、材料的年龄和保存时间的长短等都会影响实验 结果。 菊花组织培养一般选择已无菌培养过的菊花幼苗做材料。 一般来说,容易进行无性繁殖的植物容易进行组织培养。 选取生长旺盛的嫩枝进行组织培养的原因是嫩枝生理状态好,容易诱 导脱分化和再分化。 (2)营养:常用的培养基是MS培养基,其中含有的大量元素是N、P、S、,K、Ca、Mg,微量元素是Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、I、Co,有机成分 有甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等。 (3)激素:在培养基中需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素,其浓 度、使用的先后顺序、用量的比例等都影响实验结果。 植物激素的使
11、用顺序及结果,生长素与细胞分裂素用量比例与结果,(4)环境条件:pH、温度、光等。,4.进行植物组织培养时应注意的问题 (1)所有实验用具应严格灭菌。 (2)接种过程要求严格的无菌操作。 (3)试管苗培养:要先进行生芽培养,再进行生根培养,试管苗培养要在光 照条件下进行。,名师点拨 (1)植物组织培养的初期,植物的组织细胞尚未形成叶绿体, 不能进行光合作用,需在培养基中加入有机物(如蔗糖)维持其生命活 动。 (2)植物组织培养时选取的材料为根或芽的尖端分生组织,一般这部分 组织细胞内无病毒,同时组织培养是在严格的无菌、无毒条件下进行 的,因此获得的再生植株为脱毒植株。,典例1 下面是有关“植物
12、的组织培养”的实验。请回答: (1)植物组织培养就是取离体植物组织,在 的条件下接种在三角 瓶中的琼脂培养基上,给予一定的 等条件,使之产生 ,进而 生根发芽。 (2)植物组织培养时必须在培养基中加入生长素和细胞分裂素,两者的 摩尔浓度比决定组织的分化方向。细胞分裂素/生长素的比值 时,诱导芽的生成;两者摩尔浓度大致相等时,愈伤组织继续生长而不分 化;生长素浓度 细胞分裂素浓度时,才会趋于长根。,(3)若使用自然生长的茎进行组织培养,则可取一段茎在70% 中浸 泡10 min,再放入5%次氯酸钠溶液中浸泡5 min,然后用另一5%次氯酸钠 溶液浸泡5 min,最后在超净台中用 清洗,将茎的切段
13、培养在 培养基中。23周后,将生长健壮的丛状苗转入 培养基中。 (4)本实验中使用人工合成的植物生长调节剂而不用植物中存在的天然 激素,原因是 。,答案 (1)无菌 温度 愈伤组织 (2)高 大于 (3)乙醇 无菌水 生芽 生根 (4)植物体内存在使天然激素分解的酶,这样天然激素的 作用和存在时间较短。而植物体内没有使人工合成的植物生长调节剂 分解的酶,所以人工合成的植物生长调节剂存在时间长,作用效果明显,解析 植物组织培养就是取一部分植物组织,在无菌条件下接种在三角 瓶中的琼脂培养基上,给予一定的温度和光照,使之形成愈伤组织,进而 再分化出根、芽,在此过程中要加入植物激素(生长素和细胞分裂素
14、),且 在不同的培养阶段需要调节植物激素的比例,细胞分裂素含量相对较高 时,有利于芽的生成,而生长素占优势时,则会长根。若使用自然生长的 茎进行组织培养,则可取一段茎在70%乙醇中浸泡10 min,再放入5%次 氯酸钠溶液中浸泡5 min,然后用另一5%次氯酸钠溶液浸泡5 min,最后 在超净台中用无菌水清洗,将茎的切段培养在生根培养基中,23周后将,生长健壮的丛状苗在无菌条件下转入生根培养基中,继续培养。植物体 内存在使天然激素分解的酶,天然激素发挥作用后,往往被分解,这样天 然激素的作用和存在时间较短。而植物体内没有使人工合成的植物生 长调节剂分解的酶,所以人工合成的植物生长调节剂存在时间
15、长,作用 效果明显。,1-1 科研人员拟用组织培养繁殖一种粮食作物,其基本过程为“取材 消毒愈伤组织培养出芽生根移栽”。请回答: (1)用于植物组织培养的离体材料都需要消毒,通常消毒所用的药剂是 。植物组织培养实验中无需使用的设备及用 品是 (A.封口膜 B.灭菌锅 C.酒精灯 D.玻璃刮刀)。 (2)植物组织培养过程中,发现培养基上长有多种细菌,若要从中分离出 某种细菌,可用接种环挑取少量细菌,在LB培养基上 ,形成 单 后,再进一步观察确认。,(3)在幼苗培养过程中,生根培养基的主要成分是 (A.MS培养基 B.MS培养基+蔗糖 C.MS培养基+NAA+蔗糖 D.MS培养基+BA+ NAA
16、+蔗糖)。若要诱导丛状苗,培养基中添加的生长素浓度 (填“大于”“小于”或“等于”)细胞分裂素的浓度。,答案 (1)70% 乙醇和5% 次氯酸钠 D (2)划线分离 菌落 (3)C 小于,解析 (1)植物组织培养要严格执行无菌操作技术,培养基要进行灭菌, 外植体要进行消毒。外植体的消毒常使用70% 乙醇和5% 次氯酸钠溶 液。植物组织培养过程中需要利用灭菌锅进行高压蒸汽灭菌,三角瓶瓶 口需用封口膜封住,接种操作需要在酒精灯火焰旁进行,玻璃刮刀是用 于微生物分离的操作工具,植物组织培养过程中不需要。(2)利用接种 环挑取菌落后,在LB培养基上进行划线分离,形成单菌落,通过观察进一 步确认后可分离
17、出目的菌。(3)在幼苗培养过程中,生根培养基的主要 成分是MS培养基、NAA和蔗糖。诱导丛状苗时,生长素的浓度小于细 胞分裂素的浓度。,1-2 植物组织培养是一种无性繁殖技术,以下是实验室进行植物组织 培养的一般过程。 获取离体组织 接种 培养 移栽 定植 请回答: (1)培养过程中涉及的培养基有:MS培养基、 、生根培养 基。与微生物培养基相比,植物组织培养一般要添加 、 作为生长调节剂。 (2)下表所列该实验设备、用品及材料与其灭菌或消毒方法的对应关系,中,错误的是 ( ),答案 (1)发芽培养基 生长素(类似物) 细胞分裂素(类似物) (2)B (3)愈伤组织 丛状苗 炼苗,(3)离体组
18、织接种后脱分化形成 ,在不同配比激素的诱导 下,依次经历 和生根苗两个阶段,然后形成试管苗。定植前还 需要将试管苗移栽至草炭土或蛭石中继续培养,其目的是 。,解析 (1)在植物组织培养过程中,需要MS培养基、发芽培养基和生根 培养基。与微生物培养基相比,植物组织培养基一般要添加生长素和细 胞分裂素作为生长调节剂。(2)三角瓶和培养基都需要高压蒸汽灭菌; 超净台需要紫外灯照射消毒;对自然生长的茎段,需要先后用70% 乙醇 和5% 次氯酸钠进行浸泡消毒,最后用无菌水冲洗。(3)外植体脱分化形 成愈伤组织,在不同配比激素的诱导下,依次经历丛状苗和生根苗两个 阶段,然后形成试管苗。定植前还需要将试管苗移栽至草炭土或蛭石中 进行湿度锻炼。,
