课题1学习植物组织培养技术

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1、课题 1 学习植物组织培养技术、课题分析 1教学目标（1）简述植物组织培养技术的基本原理、方法、步骤。（2）能进行植物组织培养的基本操作。2知识背景早在 20 世纪初，许多科学家将植物细胞和组织作离体培养，为植物组织培养技术的发 展奠定了基础。 美国科学家斯蒂瓦特从 40年代开始， 用悬浮法培养野生胡萝卜的韧皮细胞， 通过十多年的艰苦探索，终于培育出根、芽齐全的小植株，首次证实了植物细胞的全能性。 1964 年，印度的古哈和马赫施瓦里在离体培养毛曼陀罗花时，首次培育出单倍体的花粉植 株。目前，我国的组织培养技术，特别在单倍体育种方面，培育出许多优质高产小麦、水稻 新品种，在国际上处于领先地位。

2、运用植物组织培养可以使一个茎尖、 一块叶片， 一年之内变成数万乃至数十万的小植株。 植物组织培养何以具有如此之大的繁殖本领？这是因为包含全部遗传信息的植物体上的每 一个细胞都是“全能选手” ，可以包揽从细胞增殖、分化到长成完整植物体的“全活” 。在植 物身上，这些细胞的才能被埋没，只能默默地承担某一项具体工作，如构成茎组织、叶片组 织等。 如果把它们请出体外，并给予适当的条件刺激，这些细胞便可以大展鸿图，发挥出神速的增殖分化潜能， 变成一个个根、 茎、叶齐全的小植株， 就象孙悟空拨出的一根汗毛一样。 组织培养物小到分离出的单个细胞，大到切割下来的一小段茎，都可在培养基中分化增殖， 变成许多完整

3、新植株。目前，组织培养在生产实践上已有广泛应用，主要用于：快速繁殖 植物组织培养的突出优点是“快” ，通过这一方法能在较短时间内迅速扩大 植株的数量。如兰花、杨树、桉树、竹节海棠等，以一个茎尖或一小块叶片为基数，经组织 培养后，一年内可增殖 110 万株。特别是对一些难以繁殖或繁殖很慢的名贵花木、果树及 稀有植物，通过组织培养能获得很大量的新个体，这在生产上具有极为重要的意义。培育无病毒作物植株 长期进行营养繁殖的植物， 体内经常积累病毒， 从而严重地影响 产量（如马铃薯）或观赏价值（如菊花） 。科学家们发现，植物体内的病毒是沿着维管束分 布的， 茎尖分生组织并不带病毒。因此， 用茎尖进行组织

4、培养，就可以从带病毒的植株上获 得无病毒的植株。这一技术在马铃薯、草莓、 菊花等培育上得到应用， 产生了十分可观的经 济效益。培育作物新品种 用花药培养进行单倍体育种， 不仅可以缩短育种周期， 还能解决杂交 中种胚的败育或杂交不亲和的问题，从而培育出新的作物品种。 “花寒早”、“新秀”等一批由花药培育成的水稻新品种，以它们高产优质、整齐一致的特有丰姿出现在祖国的田野上。 此外，用体细胞杂交，可以弥补有性杂交的困难，选育出无性杂交新品种。保存植物种质 植物组织可以用低温或超低温来贮存， 这样就大大减少了原先一代代保 存材料所花费的人力、物力和时间。 另外，由于用小的空间保存了大量的品种资源，运输

5、起 来也很方便。总之， 随着组织培养这一技术的发展及各种培养方法的广泛应用，特别是生物工程和工厂化育苗的概念提出以后，它将以新兴产业的面貌在技术革命中发挥重大作用。二、教学建议学习组织培养技术的目的在于让学生更好地了解植物细胞具有全能性这一特点。因此， 在进行实验之前必须让学生明确组织培养的原理，以免盲目操作，达不到教学目的。由于学生对于组织培养技术中的关键技术无菌操作技术还不够熟练，因此， 在组织培养过程中，确保无菌操作是重点也是难点。 实验开始之前， 务必组织好学生进行 “讨论和 思考”活动，使学生对实验安排有更明确的认识，确保实验的成功。该实验难度较大， 教师的课前准备工作必须充分。 组

6、织培养所需的培养基建议在课前配 制好，既节省时间， 简化实验过程， 又能让学生的注意力集中在组织培养技术的关键步骤上， 使教学目的更加突出。由于实验必须在无菌条件下才能成功， 因此做好灭菌工作至关重要。 在进行植物组织培 养前，应做好以下几项工作：（ 1）将培养基和接种所需的物品放在高压蒸气灭菌锅中灭菌。（ 2）在接种的前一天， 将接种室的四个墙角用甲醛溶液和高锰酸钾熏蒸。 准备接种时， 提前 1 h 在接种室内用喷雾器喷洒来苏水（将商品来苏水与水以1：50的比例混匀，配成水溶液），桌、椅也用来苏水擦拭。接种箱内用甲醛溶液和高锰酸钾熏蒸。（3）在接种箱内放好接种时所需要的物品：盛有培养基的锥形

7、瓶或大试管、盛有酒精 棉球的广口瓶、培养皿、 带螺口盖的玻璃瓶、烧杯、无菌水、 酒精灯、镊子、 解剖刀、 火柴、 滤纸。（4）在接种前无菌室和接种箱内用紫外灯火菌（无菌室照射2050 min，接种箱照射15 min ）。（ 5）接种前，操作者要用肥皂清洗双手，擦干，再用酒精棉球擦拭双手。三、器材用具1.胡萝卜根（也可以用其他植物的器官或组织，如菊的叶片）。2锥形瓶（50 mL）或大试管，盛有酒精棉球的广口瓶，带螺口盖的玻璃瓶，培养皿，解剖刀，镊子，滤纸，烧杯，酒精灯，火柴，线绳，硫酸纸和薄牛皮纸（大小约为9 cm 9 cm）， 标签，铅笔，紫外灯，喷雾器，恒温箱，接种箱。3.已灭茵的培养基，质

8、量分数为2%的次氯酸钠溶液，体积分数为70%的酒精溶液, 无菌水，质量分数为 40%的甲醛溶液，高锰酸钾，来苏水。四、探究活动第一步骤向带螺口盖的玻璃瓶中倒入适量的次氯酸钠溶液。取一小段洗净去皮的胡萝卜根， 浸入次氯酸钠溶液中，拧上瓶盖， 放在接种箱内消毒 1015 min。消毒期间，要将玻璃瓶摇动 23次。第二步骤消毒后，打开瓶盖，将消毒液倒入烧杯中。在玻璃瓶中 加入适量的无菌水，盖上瓶盖，摇动数次，将水倒去，重复 34次。用无菌滤纸将胡萝卜表面的水吸干。注意：接种用的工具要在酒 精灯火焰上灼烧。应尽量使 外植体切口接触培养基。 锥 形瓶口应斜向火焰，在酒精 灯火焰附近操作。注意：封盖瓶口时

9、用线绳将 瓶口扎紧，以免微生物进 入，造成污染，导致培养失 败。第三步骤在培养皿中用解剖刀将胡萝卜切成薄片，选取有形成层的部分，切成1 cm I cm的小块作为外植体，用镊子夹取 切好的外植体，迅速接种于锥形瓶的培养基中。每个锥形瓶 可接种34块外植体。第四步骤材料接种好后，将锥形瓶的瓶口在酒精灯火焰上转动烧 灼一遍，用三层纸（两层硫酸纸中间夹一层薄牛皮纸）封盖 瓶口，然后用线绳将瓶口扎紧。最后在瓶壁上贴上标签，注 明接种材料的名称、编号和接种日期。第五步骤用体积分数为 70%的酒精溶液消毒恒温箱内壁。把已28 C,培养14 d后，取出锥形瓶，观察外植体上愈伤组织 的生长情况。然后放入恒温箱内

10、继续培养，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。五、讨论与思考 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，并且要求无菌操作？ 简析： 培养基非常适合细菌等微生物的大量繁殖， 这些微生物在培养基上的生长不仅会 分泌有害物质，促使外植体死亡，且会大量消耗营养，影响外植体的生长。思考：（1）组织培养过程中是如何进行消毒灭菌的？ 培养基和接种所需的物品应在高压蒸气灭菌锅中灭菌。 在接种的前一天， 接种室用甲醛 溶液和高锰酸钾熏蒸。准备接种时，提前1 h 在接种室内用喷雾器喷洒来苏水，桌、椅也用来苏水擦拭。 接种箱内用甲醛溶液和高锰酸钾熏蒸。 在无菌室和接种箱内用紫外灯灭菌 （无 菌室照射2

11、050 min，接种箱照射15 min ）。接种前，操作者要用肥皂清洗双手，擦干，再 用酒精棉球擦拭双手。（2）进行组织培养无菌操作时应注意哪些问题？ 答案：接种时，应在接种箱内的酒精灯旁操作，接种用的工具要在酒精灯火焰上烧灼。接种时锥形瓶口应斜向火焰， 在酒精灯火焰附近操作。 接种后， 将锥形瓶的瓶口在酒精灯火 焰上转动烧灼一遍， 用三层纸 （两层硫酸纸中间夹一层薄牛皮纸） 封盖瓶口， 并将瓶口扎紧。 用 70酒精溶液消毒恒温箱内壁。2 用胡萝卜根进行植物组织培养时为什么要切取有形成层的部分作为外植体？ 简析：有形成层的部分易分裂形成愈伤组织。思考：（ 1 ）什么是愈伤组织？ 答案：外植体在

12、培养基上恢复分裂后形成一群形态、结构相同或相似的还未分化的 细胞群称为愈伤组织。愈伤组织细胞在一定的外界因素的诱导下分化，最后发育成一 个完整的植物体。（2）为什么形成层易形成愈伤组织？ 答案：形成层细胞具有很强的分裂能力。六、深化拓展 拓展 1 愈伤组织的继代培养 提示： 进行继代培养所用的培养基， 和培养愈伤组织所用的培养基相同。 在严格的无菌条件下 （接种箱内） 将愈伤组织连同原来的外植体，一起移到新的培养基上。愈伤组织的继 代培养，一代为20 d。如果延长培养时间，培养基中的营养物质会减少，外植体也会分泌一 些有毒物质，造成自身中毒。 20 d 以后， 可以根据愈伤组织的大小，决定是继

13、续进行继代培 养，还是进行试管苗培养。 如果愈伤组织长到直径为 11.5 cm时，就可以进行试管苗培养， 否则还需要进行第二次继代培养。在愈伤组织进行继代培养期间， 可以将恒温箱的门打开， 让愈伤组织见光。 愈伤组织见 光后，颜色可以转为绿色。拓展 2 试管苗的培养提示： 当愈伤组织长到一定大小后， 可以更换培养基，进行试管苗的培养。 试管苗的培 养分为生芽培养和生根培养。 要想培育出一株完整的试管幼苗， 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，就不好诱导生芽了。生芽大约需要4 6 周的时间，而生根培养时， 1 周以后就可以见到幼根了。注意，试管苗应该进行见光培养。七、文献链接1 人民教育出版社生物自然室编著： 生物全一册： 教师教学用书 ，人民教育出版社， 2002年 12 月第二版，第 6265 页。2 人民教育出版社生物自然室编著： 生物全一册（选修） ，人民教育出版社， 2002 年 12月第二版，第 7576 页。3 吕秀齐、王宇编著： 奇幻的生物技术 ，北京工业大学出版社， 1993年 5月第一版，第5966 页。4 邵健忠、陈晓萍、边红武编著： 改造生命之舟细胞工程 ，浙江大学出版社， 2002年 12 月第一版，第 8589 页。（杭州第十四中学韦红）