选修1-专题3课题1菊花的组织培养月季花的花药培养

课题1菊花的组织培养植物组织培养技术是指在人工培养基上，离体培养植物的器官、组织、细胞和原生质体，并使其生长、增殖、分化以及再生植株的技术。一、基础知识1、植物的组织培养（1）细胞的分化①概念：在个体发育中，相同细胞的后代在形态、结构、生理功能上发生稳定性差异的过程。⑤原因：基因在特定的时间和空间条件下的选择性表达的结果。（2）细胞的全能性①定义：生物体的已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。②原理：生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。高度特化的动物细胞，从整个细胞来说，全能性受到限制。但它的细胞核仍然保持着全能性，这是因为细胞核内含有该物种遗传性所需要的遗传物质。已分化的植物细胞，仍具有全能性。③实例受精卵生殖细胞体细胞④全能性的比较：体细胞中：分生区细胞＞成熟区细胞1.细胞分化是基因选择性表达的结果；细胞的癌变是基因突变的结果；细胞的凋亡是细胞生存环境恶化的结果。（）2.胚胎干细胞具有分化成各种组织器官的能力，这说明了胚胎干细胞的全能性。（）解析：细胞的凋亡是细胞中基因程序性表达的结果，是自杀。而细胞坏死是细胞生存环境恶化的结果。解析：由于胚胎干细胞具有全能性，在适当条件下，胚胎干细胞可被诱导分化为多种细胞、组织、器官。判断正误：（3）植物组织培养细胞离体①必要条件：一定的营养物质、激素和其他外界条件②原理：细胞的全能性由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。细胞排列疏松而无规则，是高度液泡化的、成无定形状态的薄壁细胞。（3）植物组织培养A.外植体：B.脱分化：C.再分化：D.愈伤组织：③相关概念：从活植物体上切下进行培养的那部分细胞、组织或器官。3.离体的植物体细胞与生殖细胞都可以作为植物组织培养的外植体，因为这些细胞都至少含有一个染色体组，具有全能性。（）4.愈伤组织的细胞排列整齐而紧密，且为高度液泡化、无定型状的薄壁细胞。（）解析：一个染色体组包含有该物种所特有的全套遗传物质，含有发育成为完整个体所必需的全部基因。解析：愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。判断正误：2、影响植物组织培养的因素（1）植物材料的选择不同植物的组织，培养的难易程度差别很大。菊花的组织培养一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝未开花的菊花植株（2）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，需配置不同的培养基MS培养基主要成分包括：大量元素、微量元素、有机物和植物激素MS固体培养基成分及比例2、影响植物组织培养的因素（3）生长素和细胞分裂素作用使用顺序实验结果先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但不利分化先使用细胞分裂素后使用生长素细胞既分裂也分化同时使用分化频率高按照不同的顺序使用生长素和细胞分裂素，会得到不同的实验结果。生长素细胞分裂素：生长素细胞分裂素：生长素＝细胞分裂素：有利于根的分化有利于芽的分化，抑制根的分化促进愈伤组织生长生长素和细胞分裂素同时使用，用量的比例对植物细胞发育方向的影响（4）pH、温度、光照pH控制在5.8左右，温度控制在18－22℃,每日用日光灯照射12h。3、植物组织培养过程:离体组织或细胞植物体脱分化细胞分裂素≈生长素愈伤组织芽根细胞分裂素生长素细胞分裂素生长素再分化不需要光需要光二、实验操作（一）制备MS固体培养基（二）外植体消毒（三）接种（四）培养（五）移栽（六）栽培二、实验操作（一）制备MS固体培养基MS培养基包括20多种营养成分，实验室一般使用4℃保存配制好的培养基母液来制备。1、配置各种母液2、配置培养基（配制培养液、调节PH和分装）3、灭菌（高压蒸汽灭菌）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。1、选材：（二）外植体消毒2、消毒①流水冲洗②酒精处理③消毒液处理菊花茎段，取生长旺盛的嫩枝（三）接种污染的主要来源是空气中的细菌和孢子，接种室消毒是至关重要的。70％的酒精擦拭工作台，紫外线照射20分钟。1、接种室消毒2、无菌操作要求操作要在酒精灯火焰旁完成，每次使用器械后，都需要用火焰灼烧灭菌，接种后立即盖好瓶盖。3、材料的切取和接种（四）培养1、愈伤组织的培养从接种外植体到出现愈伤组织需经过2周时间。2周之内可以看到外植体上逐渐长出乳白色或黄白色的瘤状愈伤组织。首次培养愈伤组织时，恒温箱的门应该关闭不必见光，因为在无光条件下愈伤组织长的更快。2周后，培养基成分接近耗尽，必须更换培养基，进行继代培养。2、愈伤组织的继代培养在愈伤组织继代培养期间，将恒温箱的门打开，让愈伤组织见光，愈伤组织见光后颜色可以转为绿色。3、试管苗的培养当愈伤组织长到一定大小后，可以更换培养基，进行试管苗的见光培养。（四）培养（五）移栽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。1、打开封口膜2、清洗转移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。3、移栽幼苗长壮后，移栽到土壤中。（六）栽培幼苗移栽后，每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。作业：P361、在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作。2、在选取菊花茎段是，为什么要选取生长旺盛的嫩枝？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。生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化。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。本课题内容小结菊花组织培养基础知识实验操作植物体的组织培养影响组织培养的因素细胞分化细胞全能性组织培养过程营养激素环境条件MS固体培养基制备外植体消毒接种培养移栽栽培染色体组：细胞中的一组非同源染色体；它们在形态和功能上各不相同；但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息。小结：1.由受精卵发育而来的个体，含有几个染色体组就是几倍体。2.由配子（如花药、卵细胞）直接发育而成的生物个体，不管含有几个染色体组，都只能称为单倍体。巩固练习：1.一倍体一定是单倍体吗？单倍体一定是一倍体吗？请判断以下说法2.二倍体物种所形成的单倍体中，其体细胞中只含有一个染色体组？3.如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体，其体细胞中就含有两个或三个染色体组，我们可以称之为二倍体或三倍体吗？一定不一定对，因减数分裂形成配子时，同源染色体分开，导致染色体数目减半。不可以，因是正常体细胞的配子形成的物种，只能称单倍体。两个一个三个巩固练习：1.分析图中有几个染色体组2.以下选项表示生物个体的基因型，请大家根据下列个体的基因型判断一下该个体有几个染色体组：A.AaB.AaBbC.AaaD.AAaBBbE.AB小结：1.染色体组是指某种生物的一套完整的非同源染色体，即染色体组中肯定没有同源染色体2.染色体组中无等位基因3.染色体组数等于一组同源染色体中染色体的个数4.若从基因型判断染色体组数，可依据该个体基因型中控制同一性状的基因的总数。1．在微生物群体生长规律的测定中，种内斗争最显著最激烈的时期是A．调整期B．对数期C．稳定期D．衰亡期解析：种内斗争是一种生态因素。种内斗争反应了种内生物对生存空间和生活资源的争夺。在生活空间充裕，营养充足的时候，种内斗争的程度是比较低的。随着微生物个体数目的增加，每个个体的生存空间越来越少，营养物质也越来越少，每个个体对生存空间和资源的争夺也越来越激烈，种内斗争就越来越激烈。由此可知，在稳定期的种内斗争最激烈。在衰亡期，微生物的数目已经开始减少，pH已经极度不适于微生物的生存，次级代谢产物积累到很高的程度，这时的微生物的生存斗争主要是与无机环境的斗争。答案：C课题2月季的花药培养植物的花药培养在育种上有什么意义？花粉粒（1N）单倍体植株（1N）二倍体纯合子植株（2N）自交后代不会产生性状的分离；缩短了育种周期；为新品种的培育开辟了新途径。正常植株（2N）1.六倍体小麦通过花药离体培养培育成的个体是三倍体【】判断正误：解析：六倍体小麦通过花药离体培养培育成的个体是单倍体，三倍体是受精卵发育来的个体。2.单倍体细胞中只含有一个染色体组，因此都是高度不育的；多倍体是否可育取决于细胞中染色体组数是否成双，如果染色体组数是偶数可育，如果是奇数则不可育。【】解析：单倍体细胞可以含有一个染色体组，也可以含有多个染色体组。单倍体高度不育。多倍体细胞中若染色体组数为奇数，则在减数分裂过程中染色体出现联会紊乱而无法产生配子，也就不可育，若染色体组数为偶数则可育。判断正误：花丝花药：囊状结构，内有很多花粉（一）被子植物的花粉发育1、雄蕊2、花粉的概念：艾草的花粉粒勿忘我花粉粒由花粉母细胞经过减数分裂形成的单倍体的生殖细胞。草花粉粒老树的花粉粒繁缕花花粉粒电子显微镜拍摄的花粉百合的花粉粒被子植物花粉的发育过程减数分裂小孢子母细胞4个小孢子(小孢子四分体时期)小孢子(单核居中期)小孢子(单核靠边期)小孢子生殖细胞核+花粉管细胞核有丝分裂（花粉粒的双核期）生殖细胞将再进行一次有丝分裂，形成两个精子（二）产生花粉植株的两种途径①②移栽花药中的花粉胚状体脱分化愈伤组织花药中的花粉脱分化分化丛芽再分化丛芽诱导生根原因：培养基中的激素种类及浓度配比体细胞胚（胚状体）：在组织培养过程中，某些细胞在形态上转变为与合子发育成的胚非常相似的结构，发育过程亦与合子胚类似1、材料的选择不同植物的诱导成功率不同。同一植物的不同生理状况也对诱导成功率有直接的影响。（一般选月季的初花期）合适的花粉发育期（单核居中期与靠边期之间）2、培养基的组成（MS培养基+不同比例的植物生长调节激素）3、植株生长条件、材料低温预处理、接种密度等(三)影响花药培养的主要因素注意：选择最合适的花粉发育时期：单核期①不选择单核期之前花药原因：花药质地幼嫩，容易破碎；②不选择单核期之后花药原因：花瓣开始松动，给材料消毒带来困难困难；③挑选单核期花药方法：应当选择完全未开放的花蕾，微生物少，易消毒。一、材料的选取二、材料的消毒三、接种和培养（一）材料选取1、一般通过镜检来确定是否处于适宜的发育期。方法1：醋酸洋红法(将染色体染成红色)花药（载玻片上）→1%的醋酸洋红1滴→用镊柄将花药捣碎，盖上盖玻片→镜检（花粉粒的细胞核被染成红色）花药（在卡诺氏固定液中处理20min）→取出，置于载玻片上→焙花青－铬矾溶液染色→盖上盖玻片→镜检（花粉粒的细胞核被染成蓝黑色）方法2：焙花青-铬矾法(花粉细胞核染成蓝黑色)（二）材料的消毒5、无菌水冲洗3～5次花药的外面有花萼、花瓣保护，通常处于无菌状态1、花蕾用体积分数为70%的酒精浸泡30秒2、无菌水清洗3、无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分4、放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中2～4分钟（质量分数为1%的次氯酸钙溶液或饱和漂白粉溶液）答：花瓣松动后，微生物就可能侵入到花药，给材料的消毒带来困难。为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？（三）接种和培养1灭菌后花蕾，要在下除去萼片和花瓣，并立即将花药接种到培养基上。3通常每瓶接种花药，温度控制在左右，。幼小植株形成后才。2在剥离花药时，要尽量（否则接种后，容易从受伤部位产生二倍体的愈伤组织），同时还要彻底，因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。一般经过20-30天培养后，会发现花药开裂，长出愈伤组织或释放出胚状体。将愈伤组织及时转移到分化培养基上，以便进一步分化出再生植株。4进一步鉴定和筛选：常常会出现染色体倍性的变化无菌条件不损伤花药去除花丝7-10个25℃不需要光照需要光照练习：小麦高杆（D）对矮杆（d）为显性，抗锈病（T）对不抗锈病（t）为显性，现有高杆抗锈病和矮杆不抗病的两种纯合体，要获得矮杆抗锈病的良种，可用杂交育种和单倍体育种法，步骤如下：