植物组织培养技术方案
注:花粉母细胞经减数分裂形成4个单花粉粒,每个
花粉粒的细胞核进行一次有丝分裂形成1个花粉管细胞
核和1个生殖细胞核,每个生殖细胞核再进行一次有丝
分裂生成2个精子。
基础知识 -----产生花粉植株的两种途径 • 途径一:花粉通过胚状体阶段发育为植株; • 途径二:花粉在诱导培养基上先形成愈伤组
织,再将其诱导分化成植株。
组 织
根 细胞分裂
植 物 体
胞 生长素
素<生长素
不需要光
需要光
4、植物组织培养的应用:
1、培育无病毒植株
2、 培养紫草愈伤组织,提取紫草素(治疗烫伤 和割伤的药物以及染料和化妆品的原料)
3、诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力 的胚状结构,包裹上人造种皮,制成人工种子, 可以解决有些作物品种繁殖能力差,结子困难 或发芽率低等问题
专题3 植物组织培养技术
课题1 菊花的组织培养
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 。 ②举例:如:受精卵增殖、生长、分化形成组织、 器官、系统。 ③特点:a、持久性:是一种持久性的变化,它发生在生
物体的整个生命过程中,在胚胎期达到最大限度;b 、稳 定性:细胞分化是稳定的,一般是不可逆转的;c 、全能 性:已分化的细胞,仍具有发育的潜能。
④结果:形成不同的细胞和组织。
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:生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个 体的潜能的特性。 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。 ③实例:已分化的植物细胞,仍具有全能性。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。 ④全能性的比较:受精卵>生殖细胞>体细胞
② 酒精处理:用无菌吸水纸吸干外植体表面的水 分,放入体积分数为70%的酒精中摇动2-3次, 持续6-7s,立即将外植体取出,在无菌水中清洗。
③消毒液处理:取出后用无菌吸水纸吸干外植体表 面的水分,放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中 1-2min,取出后在无菌水中至少清洗3次,漂净 消毒液。
(三)接种
中
种
倍后不形成 成纯合体
两个细胞
项目 优缺点 举例
杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种
方法简便, 加速育种进 器官较大, 缩短育种年
• 二、材料的消毒
• 三、接种和培养
• 四、结果分析与评价 • 1、能够通过镜检找到处于适宜的发育期的花
粉。用醋酸洋红法或焙花青-铬矾法检测单 核靠边期的花粉粒。
• 2、花药出现污染的原因: • (1)消毒不彻底;(2)接种室污染;(3)
人为因素的交叉污染等。
比较杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单 倍体育种
• 当花粉囊的壁组织逐步发育分化时,会形 成大量的花粉母细胞(小孢子母细胞)。
• (2)花粉粒是由花粉母细胞经过减数分裂而 形成,因此,花粉粒是单倍体的生殖细胞。花 粉的发育要经历四分体时期、单核期和双核期 等阶段。
实例一:
•关于被子植物花粉发育的说法,不正确的是(B)D •A、花粉粒是在花药中的花粉囊里形成的 •B、被子植物精子的形成是直接减数分裂的结果 •C、被子植物的花粉的发育要经历四分体时期、 单核期、双核期等阶段 •D、花粉粒在发育过程中,核先位于细胞一侧, 再移到细胞中央
4、基因工程中亦需用到植物组织培养的方法
人工种子
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。C保存配制好的培养基母液来制备。 1、配置各种母液
①无机物中大量元素浓缩10倍,微量元素浓缩 100倍,常温保存; ②激素类、维生素类以及用量较小的有机物一 般可按1mg/ml的质量浓度单独配制成母液; ③用母液配制培养基时,需要根据各种母液的 浓缩倍数,计算用量。
2、愈伤组织的继代培养 继代培养所用的培养基与培养愈伤组织的相同,在 严格的无菌条件下,将愈伤组织连同原来的外植体 一起移到新培养基上。愈伤组织的继代培养一代为 20d。如果延长时间,培养基中营养物质减少,外 植体会分泌有毒物质,造成自身中毒。如果愈伤组 织长到直径为1-1.5cm时,就可以进行试管苗培 养,否则还需进行第二代继代培养。 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。
①每接种一块外植体前,镊子需放入体积分 数为75%的酒精溶液中消毒一次,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 数量根据锥形瓶的大小确定,一般胡萝卜3- 4块,菊的茎或叶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 基部插入培养基利于吸收水分和养分
(3)植物激素的影响
①常用的植物激素:生长素、细胞分裂素和 赤霉素
生长素类: 2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)、 吲哚乙酸(IAA)、萘乙酸(NAA)、 吲哚丁酸(IBA)
细胞分裂素类: 激动素(KT)、6-苄基嘌呤 ( 6-BA)、玉米素(ZT)
赤霉素类: 赤霉酸(GA3)
②生长素和细胞分裂素作用
植物细胞>动物细胞
(3)植物组织培养
①必要条件:
细胞离体 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
③相关概念:
外植体:从活植物体上切下进行培养的那部分细胞、组织 或器官。
脱分化: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去分化。
再分化:脱分化产生的愈伤组织继续培养,又可以重新分 化成根或芽等器官,这个过程叫再分化。
1、接种室消毒 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。用70%的酒精喷雾使空 气消毒, 酒精或新洁尔灭搽洗工作台并用紫外 线照射20分钟
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
4、接种注意事项
愈伤组织: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。
人参的愈伤组织
菠萝的愈伤组织
2、影响植物组织培养的因素 (1)植物材料的选择
烟草和胡萝卜的组织培养较为容易
枸杞愈伤组织的芽诱导比较难
同一植物材料的年龄、保存时间的长短会 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)不同的离体组织和细胞对营养、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: A、大量元素: N、P、 S 、 K、Ca、Mg等
B、微量元素:B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、 Co等
C、有机物、植物激素
讨论:你能说出各种营养物质的作用吗?同专题 2中微生物培养基的配方相比,MS培养基的配方 有哪些明显的不同?
• 二、课题重点和难点:
• 选取适宜的培养材料和培养基。
• 三、技能目标:
• 知道被子植物花粉发育的过程;说出产生花粉植 株的两种途径;记住影响花药培养的因素,尝试 花药培养的实验操作过程,并进行无菌操作;知 道花药培养在育种上的意义。
基础知识 ------被子植物的花粉发育:
• (1)雄蕊由花丝和花药两部分组成。花药是 雄蕊的主要部分,多数被子植物的花药由4个 花粉囊组成,花粉囊外由囊壁包围,内生许多 花粉粒。
• 人工种子是由外植体通过组织培养而获得的 胚状体,然后加上人造胚乳,人造种皮而制 成;外植体进行的是有丝分裂,无须通过两 性生殖细胞结合而发育成的个体,属于无性 生殖。
基础知识 ------影响花药培养的因素
•1、主要的影响因素:材料的选择与培养基的 组成。 •(1)接种的花药时期:一般来说,在单核期 ,细胞核由中央移向细胞一侧时,花药培养成 功率最高。选择完全未开放的花蕾,可挑选到 单核期的花药,菌少、易消毒;花瓣松动,菌 多,消毒困难。 •(2)此外,亲本植株的生长条件、材料的低 温预处理以及接种密度对诱导成功率都有一定 的影响。
三、课题延伸 1、一般来说,容易进行无性繁殖的植物,也 容易进行组织培养
2、实例:芦荟、豆瓣绿、秋海棠、月季
课题2 月季的花药培养
• 一、课题目标:
• 说出被子植物花粉发育的过程及花药培养产生花 粉植株的两种途径,说出影响花药培养的因素, 学习花药培养的基本技术,尝试用月季或其他植 物的花药进行培养。
实验操作
•一、材料的选取 •1、选择花药一般通过镜检来确定其中的花粉是 否处于适宜的发育期。 •2、确定花粉发育时期最常用方法:醋酸洋红法 ;焙花青-铬矾法。 •注:花粉细胞核内有染色体,染色体主要由 DNA和蛋白质组成,醋酸洋红为碱性染色剂,染 色体容易被染色。通过染色,可以确定细胞核为 单核期还是双核期,是单核居中期还是单核靠边 期。一般单核靠边期的花药培养成功率最高。
思考:你打算做几组重复?你打算设置对照实 验吗?
答:每种材料或配方至少要做一组以上的重复。 设置对照实验可以取用一个经过灭菌的装有培养 基的锥形瓶,与接种操作后的锥形瓶一同培养, 用以说明培养基制作合格,没有被杂菌污染。
(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
项目 处理
杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种
杂交
用射线、化 用秋水仙素 花药离体培 学药品处理 处理种子或 养