课题1 菊花的组织培养[学习目标] 1.说明植物组织培养的基本原理。

2.掌握植物组织培养过程中使用的无菌技术。

(重难点) 3.学习植物组织培养的基本技术，进行菊花或其他植物的组织培养。

一、植物组织培养的基本过程及影响因素1．植物组织培养(1)理论基础：细胞的全能性。

当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时，在一定的营养物质、激素和适宜的其他外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。

(2)基本过程 离体的植物器官、组织或细胞――→脱分化愈伤组织――→再分化根、芽→完整植株①细胞分化：在植物的个体发育过程中，细胞在形态、结构和生理功能上出现稳定性差异的过程。

②愈伤组织：由离体的植物组织或细胞经脱分化形成的一团排列疏松而无规则、高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。

③脱分化：又叫去分化，是由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程。

④再分化：愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程。

2．影响植物组织培养的因素(1)材料选取 ①不同的植物组织，培养的难易程度差别很大。

②同一种植物材料，材料的年龄、保存时间的长短等也会影响实验结果。

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。

(2)营养成分常用的一种培养基是MS 培养基，主要成分包括：①大量元素，如N 、P 、K 、Ca 、Mg 、S 。

②微量元素，如B 、Mn 、Cu 、Zn 、Fe 、Mo 、I 、Co 。

③有机物，如甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素，以及蔗糖等。

(3)植物激素：生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，二者的浓度、使用的顺序及用量的比例等都会影响实验结果。

(4)外界条件：如pH 、温度、光照等环境条件。

一般而言，菊花的组织培养所需pH 为5.8左右 ，温度为18～22_℃，光照条件为每日用日光灯照射12 h 。

1．马铃薯长期种植，会因感染病毒而导致产量降低，要想提高产量、培育无病毒的马铃薯应该如何处理？【提示】 植物的茎尖、芽尖等由于刚刚分化而成，病毒含量极少，甚至无病毒。

可以用这部分组织进行植物培养，可获得脱毒苗。

2．植物组织培养中光照条件如何控制？【提示】 组织培养过程中，若外植体无叶绿体(如根尖)，脱分化时不需要光照，再分化时需要光照，以利于叶绿素的形成；若外植体含叶绿体，则需要光照，以便自养，提高成活率。

二、实验操作制备MS 固体培养基：配制各种母液、配制培养基和灭菌外植体消毒：嫩枝→流水冲洗――→吸干体积分数为70%的酒精中摇动2～3次，持续6～7 s →无菌水中清洗――→吸干放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中1～2 min →在无菌水中至少清洗3次接种：所有的接种操作都必须在酒精灯旁进行。

将菊花茎段插入培养基时应注意方向，不要倒插培养：最好在无菌箱中培养。

培养期间应定期消毒。

培养温度控制在18～22_℃，且每日用日光灯光照12 h移栽与栽培：移栽前应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，等幼苗长壮后再移栽到土壤中3．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。

1．已经分化了的植物细胞要在离体的条件下才能发育成完整的植株。

(√) 2．经离体培养形成的愈伤组织细胞排列紧密而规则，为高度液泡化的薄壁细胞。

(×)【提示】愈伤组织细胞排列疏松而无规则。

3．植物组织培养一定要经过脱分化和再分化过程。

(√)4．植物组织培养的培养基中可添加的植物激素只有生长素和细胞分裂素。

(×)【提示】植物组织培养中常用的植物激素有生长素、细胞分裂素和赤霉素等。

5．对外植体进行消毒时，药剂的消毒效果越好，植物组织培养越容易成功。

(×)【提示】对外植体消毒时，既要考虑消毒效果，又要考虑植物的耐受能力。

预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中学生分组探究一植物组织培养的基本过程及影响因素第1步探究——问题引入，诱思导学情景材料：安祖花、蝴蝶兰等“洋花卉”，过去主要靠进口，因其价格昂贵，难以走进寻常百姓家，近几年我国科技工作者采用植物组织培养技术在温室大棚内生产出大量质优价廉的各种“洋花卉”，满足了市场需求。

1．植物组织培养依据的原理是什么？【提示】植物细胞的全能性。

2．植物组织培养的基本过程是怎样的？【提示】3．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，但不能表现出全能性，这是生物体内基因程序性表达的结果。

第2步提炼——要点归纳，整合提升1．细胞的全能性(1)概念；指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。

(2)原因：生物体的每个细胞都含有本物种生长、发育、遗传和变异的全部遗传信息。

(3)体现条件：①离体状态；②一定的营养物质；③植物激素；④其他适宜的外界条件(温度、pH、氧气、光照、无菌等)。

(4)细胞全能性大小与细胞种类的关系：①受精卵＞生殖细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞；分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞。

②一般地说，离体后的植物细胞的全能性在一定条件下可充分体现。

③离体的动物细胞的全能性受到限制，但其细胞核的全能性可借助卵细胞的细胞质体现出来。

④未离体的细胞的全能性不能表达，只是在机体的调控下进行定向分化。

2．脱分化和再分化比较(1)在配制好的MS培养基中，常常需要添加植物激素。

植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。

(2)激素使用的先后顺序及其用量的比例对细胞分裂和分化的影响。

①激素使用的先后顺序产生的影响：关于植物组织培养的两点提醒1．对细胞全能性表达的理解(1)细胞全能性的表达是由单个细胞发育成完整个体，由植物的器官发育成个体不属于细胞的全能性表达。

(2)细胞全能性的大小是自然条件下的，在适宜的外界条件下，植物的体细胞培养比生殖细胞的培养更容易。

2．对愈伤组织特点的理解：愈伤组织是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞，细胞具有旺盛的分裂能力，无中央大液泡。

第3步例证——典例印证，思维深化辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。

辣椒素的获得途径如下图。

(1)图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的________和______过程。

(2)图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是________。

培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值________(填“高”或“低”)时，有利于芽的分化。

对培养基彻底灭菌时，应采取的灭菌方法是_______________。

(3)图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是________。

【思路点拨】【解析】(1)由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化，或者叫做去分化。

对脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，其又可重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。

(2)培养基中常用的凝固剂是琼脂。

使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比值影响植物细胞的发育方向。

生长素和细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化；反之，则有利于根的分化。

培养基应用高压蒸汽灭菌法灭菌。

(3)外植体消毒所用酒精的体积分数是70%。

【答案】(1)脱分化(或去分化)再分化(2)琼脂低高压蒸汽灭菌(3)70%第4步巧练——精选习题，落实强化1．下图表示一定条件下将胡萝卜的离体组织培育形成试管苗的过程。

下列有关叙述不正确的是()A．需在无菌条件下将离体组织接种到培养基中B．图中①②过程分别表示脱分化和再分化C．利用此过程获得的试管苗均为纯合子D．此实验说明分化的植物细胞仍具有全部的遗传信息【解析】植物组织培养需在无菌条件下将离体组织接种到培养基中，A项正确。

由图可知，①过程将离体组织培养成愈伤组织，为脱分化过程；②过程将愈伤组织培养成了试管苗，为再分化过程，B项正确。

植物的组织培养过程是无性生殖的过程，如果离体组织来自纯合子，将来得到的试管苗是纯合子，如果离体组织来自杂合子，将来得到的试管苗是杂合子，C项错误。

植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性，即高度分化的植物细胞仍具有全部的遗传信息，D 项正确。

【答案】 C2．下列关于植物组织培养的叙述，错误的是()A．一般来说容易进行无性繁殖的植物，也容易进行组织培养B．对菊花茎段进行组织培养，不加植物激素也能成功C．接种后的培养瓶放入无菌箱中给予适宜的温度和光照即可D．移栽生根的试管苗之前，先打开瓶口，让试管苗在培养间生长几日【解析】一般来说容易进行无性繁殖的植物，也容易进行组织培养，如菊花茎段非常容易进行无性繁殖，因此培养基中不加激素也能培养成功，A、B项均正确；接种后的培养瓶放入无菌箱中给予适宜的温度和光照，且要定期消毒，C项错误；移栽生根的试管苗之前，先打开瓶口，让试管苗在培养间生长几日，可以提高移栽成活率，D项正确。

【答案】 C学生分组探究二植物组织培养的实验操作与评价第1步探究——问题引入，诱思导学情景材料：草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代，导致产量降低、品质变差，运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。

1．在植物组织培养的过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并要求无菌操作？【提示】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细菌、真菌等微生物的生长。

而培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃。

2．外植体为什么要经过消毒才能接种？【提示】外植体上残留的杂菌会和外植体争夺培养基中的营养物质，并且产生大量对外植体有害的物质，导致外植体死亡，所以要先消毒再接种。

第2步提炼——要点归纳，整合提升1．实验操作(1)操作流程制备MS固体培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培。

(2)接种的注意事项①每接种一块外植体前，镊子需放入体积分数为70%的酒精中消毒一次，然后在酒精灯火焰上烧一遍，冷却后再接种。

②外植体在培养基中要分布均匀，放置外植体的数量根据锥形瓶的大小确定，一般胡萝卜3～4块，菊花的茎6～8块，也不要太少，以充分利用培养基中的营养成分和光照条件。

③插入时应注意方向，不要倒插。

茎段、茎尖基部插入培养基以利于吸收水分和养分。

④接种后及时盖好瓶盖，做好标记，写明材料名称、接种日期。

2．实验结果分析与评价(1)选材是否恰当：要选取生长旺盛的嫩枝。

(2)无菌技术是否过关：如果出现了污染现象，说明某些操作步骤，如培养基灭菌、花蕾消毒或接种等有问题。