1、什麼是植物組織培養? 在生物技術領城中有什麼地位?
指無菌條件下,在特定的培養基上對離體的植物器官、組織、細胞和原生質體甚至包括完整植株進行培養的技術
植物組織培養技術從屬於生物技術領域中的細胞工程:
生物技術是以生物學科為基礎,利用生物個體或生物器官、組織、細胞的特性,設計構建具有預期形狀的新物種,以及與工程原理相結合進行產品加工的綜合性技術體系。
細胞工程是應用生物學和生物分子學的方法,藉助工程學的技術,在細胞水平上研究改造生物遺傳特性,獲得特定的細胞和新生體的有關理論的學科。
2、植物組織培養技術有何特點?
組織培養的特點
1.無菌條件下進行
2.多數情況下是利用成分完全確定的人工培養基進行的
3.材料為離體狀態。
4.可以不斷增殖,並通過調整成分來控制實驗的目的
5.在封閉的容器中進行,氣體通過封口材
進行交換
6溫度、光照時間和強度人為設定
3、簡述植物組織培養的應用?
1.植物離體快繁。
2.無病毒苗木培養。
3.培育新品種或創製新物種。
4.次生代謝物生產。
5.植物種質資源的離體保存。
6.人工種子。
二、影響細胞脫分化和再分化的因素
(一) 影響細胞脫分化的因素
植物離體培養中,細胞脫分化與外植體本身以及環境條件有關,影響因素主要有:
1.損傷:刺激增殖,生命的自我調節方式。
2.生長調節劑:
3.光照:弱光或黑暗有利於脫分化的細胞分裂。
4.細胞位置
5.外植體的生理狀態:不同年齡不同季節
6.植物種類差異:雙子葉易於單子葉植物
1、名詞解釋: 細胞全能性、胚狀體、脫分化、再分化。
細胞全能性:植物體的每一個具有完整細胞核(不論性細胞或體細胞),在一定條件下可發展為完整植株
胚狀體:在植物組織培養中,起源於一個非合子細胞,經過胚胎發生和胚胎發育過程形成具有雙極性的結構
脫分化:把分生組織中的不分裂的靜止細胞,放置在一種能促進細胞增殖的培養基以後,細胞內就會發生變化,從而使細胞進入分裂狀態。即一個成熟細胞轉變為分生狀態的過程。
再分化:離體培養的植物細胞和組織可以由脫分化狀態重新進行分化,形成另一種或幾種類型的細胞、組織、器官,其至形成完整的植株的現象。
2、影響細胞脫分化和再分化的因素?
影響細胞脫分化的因素
植物離體培養中,細胞脫分化與外植體本身以及環境條件有關,影響因素主要有:
1.損傷:刺激增殖,生命的自我調節方式。
2.生長調節劑:
3.光照:弱光或黑暗有利於脫分化的細胞分裂。
4.細胞位置
5.外植體的生理狀態:不同年齡不同季節
6.植物種類差異:雙子葉易於單子葉植物
組培室地址選擇要考慮哪些因素?
1. 功能齊全 常規的植物組織快繁流程為:培養器皿的清洗;培養基的配置、分類、扎口和滅菌;外植體的滅菌和接種;繼代增殖培養;生根誘導;試管苗的馴化移栽與初期管理。 為了完成上述工作,必須有一個設備完備、功能齊全的實驗室。水電必須安全通暢,實驗場地必須足夠寬敞,各種儀器均能正常工作,器皿器械必須配備充足,否則植物組織快繁工作就不能正常進行。
2. 布局合理 一個合理的實驗室布局,應該考慮不同分室的功能,又要顧及實驗操作的連貫性。 例如,實驗室各分室的大小、比例要合理;洗滌室等分室要求能滿足多人同時操作,而緩衝間和接種室卻宜小不宜大、在操作的連貫性上,洗滌室可離接種室稍微遠些,以防止外界汙染;而培養室可緊靠接種室以便於培養瓶的轉移。 另外,每個分室中儀器的安裝位置也要妥善布置,充分考慮使用要求及安全性;洗手池、下水道的位置要適宜,不得對培養帶來汙染。
3. 環境清潔 保持實驗室清潔,這是組培成功的最基本要求,是可以從根本上有效控制汙染的關鍵,否則會是植物組織培養遭受不同程度甚至是不可挽回的損失。 因此,實驗室建造時,應採用產生灰塵較少的建築材料,過道、防塵設備、外來空氣的過濾裝置等設計是必要的。
4. 易於滅菌 組培室牆壁和天花板、地面的交界處宜做成弧形,便於日常清潔;管道要儘量暗裝,安排好暗敷管道的走向,便於日後的維修,以確保在維修是不造成汙染。 下水道開口位置應對實驗室的潔淨度影響最小,並要有避免汙染的措施。 接種室、培養室裝修材料還須經得起清潔、衝洗和滅菌,並設置能確保與其潔淨度相應的控溫控溼設施。
組培室的基本組成有哪些?
1.準備室:洗滌區、滅菌區、化學實驗區
2.無菌操作室
培養室
4.細胞學實驗室
組培室各功能區的主要儀器設備有哪些?
1.準備室:洗滌區、滅菌區、化學實驗區
設備:工作檯、藥品櫃、冰箱、烘箱、天平、蒸餾水器
2.無菌操作室
設備:超淨工作檯、接種箱
培養室
設備:培養架、空調機、組培專用燈
4.細胞學實驗室
設備:培養皿、鑷子、剪刀、解剖刀、解剖針
常用的生長素和分裂素有哪些種類?各有什麼作用?
①生長素類:誘導愈傷組織形成,促進細胞脫分化,促進細胞伸長,促進生根(根對生長素最敏感,其次莖和芽)
種類(順序由強到弱):2,4-D(2,4-二氯苯甲乙酸),NAA(萘乙酸),IBA(吲哚丁酸),IAA(吲哚乙酸)
②細胞分裂素類: 促進細胞分裂與擴大
誘導芽分化,促進側芽萌發,使莖增粗,抑制莖伸長
抑制根的分化
種類(順序由強到弱): Zt(玉米素 )TDZ(噻苯隆)6-BA(6-苄基腺嘌呤) Kt(激動素)
試述培養基配製的基本過程?
1.將母液按順序擺放
2.取適量的蒸餾水(所需培養基的三分之二)入容器
3.按需量依次取母液及生長物質調節
4.加入蔗糖(30g/L)溶解
5.加瓊脂(6-10g/L)煮沸2-3min
6.定容
7.調節PH值(PH=5.8)
8.分裝培養瓶,封口
9.高壓滅菌
談談MS培養基的特點?
MS培養基的無機鹽和離子濃度較高,為較穩定的平衡溶液。其養分的數量和比例較合適,可滿足植物的營養和生理需要。他的硝酸鹽含量較其他培養基為高,廣泛地用於植物的器官、花葯、細胞和原生質體培養,效果良好。
1.在組培中如何做好外植體的選擇工作
外植體可以是植物細胞、組織或器官,甚至是原生質體。由於不同植物種類以及同種植物的不同器官對誘導條件的反應是不一致的,有的部位誘導成功率高,有的部位很難脫分化,有的即使脫分化,再分化頻率也很低,出芽不長根,或長根不長芽。因此,生產實踐中必須選取最易表達全能性的部位,以降低生產成本。一般多選擇莖段、莖尖、葉片、花葯等作為組培快繁的外植體。選擇外植體主要從植物的基因型、生理狀態、取材季節、取材部位等考慮
2.用於外植體滅菌的常用藥劑有哪些? 各自的特點如何?
滅菌常用的藥劑有乙醇 、 升汞 、 次氯 酸鈉及雙氧水等
乙醇:較強的殺菌力與穿透力,浸潤組織材料
升汞:殺菌力強,滲透性好,使用後需特殊裝置回收
次氯酸鈉:易清洗,對組織傷害較小
雙氧水:對材料損傷小,易除去,多用於葉片滅菌
吐溫:表面活性劑,更好地滅菌
3.外植體選擇的基本原則是什麼
外植體選擇原則:
再生能力強
遺傳穩定性強
外植體來源豐富
外植體滅菌容易
4.簡述外植體滅菌的一般過程?
預處理:先對植物組織修整,去掉不需要的部分,流水中衝洗乾淨,將外植體拿入接種室後,放入升汞中消毒5-10min,然後用無菌水清洗3-5次。
預處理的植物材料的滅菌原則:充分滅菌,但不傷外植
不同的外植體,滅菌的要求也不一樣
5.汙染產生的原因有哪些?如何預防?
外植體選擇不恰當
齡種類的外植體、有病蟲害的植株,均易汙染;室外生長的材料帶菌多;表面有泥土的材料、地下器官均帶菌多;表面積大的材料比表面積小的材料帶菌多。
取材時期和部位。雨季菌類繁殖旺盛,此時材料帶菌多;陽光最強時紫外線較強,殺菌效果好,此時材料帶菌較少;選取了不清潔、生長不旺盛部位的材料帶菌多。
滅菌效果。外植體滅菌是組織培養的關鍵,滅菌效果直接決定了組織培養的成敗,滅菌方法和滅菌劑處理不當導致滅菌效果差,使外植體帶菌。
組織培養過程中各技術環節操作不規範
①培養基。使用長菌的母液配製培養基;培養邊緣,放在器皿、接種器械上方致使微生物落人培養容器中;打開培養容器的塞子、蓋或封口膜時空氣進入帶來灰塵;接種過程中器械被手或帶菌材料汙染後未經消毒,再次使用後又汙染了材 料;沒有在超淨工作檯下風方向操作而使菌類隨風飄落到容器中;中途離開超淨工作檯後馬上又繼續接種,將培養基、器械等物品拿入超淨作臺繼續接種而帶入灰塵,順風飄入器皿。服裝、帽子、口罩、長期穿戴後較髒,表面有大量灰塵,未經清洗反覆穿戴後造成汙染 。
②接種室和培養室 。人員的進出導致接種室和培養室空氣中存在大量細菌和真菌,尤其是接種過程中非工作人員的進出;接種室設計不合理,造成室內灰塵、細菌過多;超淨工作檯置於灰塵太多的地方,過濾裝置使用過久、保養不當造成失效;組培室、接種室門窗封閉不嚴,利於雜菌傳播;培養室面積大易汙染,室 內溫度高、空氣溼度大,菌類繁殖旺盛也會加重汙染。
如何預防
1.外植體的選取
選取幼年植株或生理年齡為幼態的材料;外植體要求雜菌少、易啟動且內生菌少,宜選取生長健壯的植株材料
滅菌劑的選擇
滅菌劑需有良好的滅菌效果,不會對外植體造成損傷或損傷較小,且容易用無菌水衝淨或能自行分解,不會在外植體上殘留而影響其生長
培養容器和接種器具。
操作時不可重複使用器械,用一次消毒一次。
接種人員
接種人員必須自身保持清潔,進入超淨工作檯之前消毒,操作小心,傾斜封口,防止灰塵落入培養瓶。
植物快繁的器官發生類型有哪些?
植物快繁的器官再生主要分為五種類型:
短枝發生型
從生芽發生型
(枝發生型和從生芽發生型屬於芽再生 )
不定芽發生型
胚狀體發生型
原球莖發生型
試述植物快繁的全過程及影響因素。
植物快繁的全過程:
無菌(或初代)培養的建立
繁殖體增殖
芽苗生根
小植株的移栽馴化
影響快繁的因素:
主要影響因素:外植體、培養基、培養條件、繼代培養、移栽
植物離體繁殖商業化生產中應注意哪些問題?
汙染
遺傳穩定性
玻璃化
褐化
黃化
試管苗在移栽之前為什麼要煉苗?
試管苗是在無菌、有營養供給、事宜光照和溫度近100%的相對溼度環境條件下生長的,因此,在生理、形態等方面都與自然條件生長的小苗有著很大的差異
從葉片上看,①試管苗的角質層不發達
②葉片通常沒有表皮毛,或僅有較少皮毛
③葉片上有大量的水孔
由此可知,試管苗更適於高溼環境生長,當將他們移栽到試管外環境時,試管苗失水率會很高,非常容易死亡。因此,為了改善試管苗的上述不良生理、形態特點,則必須經過與外界相適應的馴化處理
簡述提高試管苗成活率的途徑?
影響試管苗移栽成活率的因素包括內因和外因
對於內因:選擇生理狀況好的壯苗進行移栽
對於外因:
1.選擇不同的栽培基質,採用有基質比無基質要好,複合基質比單一基質要好
2.進行消毒
3.環境條件,控制好前10d的溫溼度和光照,直至切至與自然環境相適應,由異養轉化為自養
4.從無菌向有菌過度
5.適當施加植物生長調節劑
6.降低無機鹽濃度,有利於移栽成活
7.在生根培養中加入少量活性炭
植物無病毒植株的培養
1.植物脫毒的意義
脫毒:採用一定的方法出去植物體內病毒的技術
無病毒苗:指不含該種植物的主要危害病毒,即經檢測主要病毒在植物體內的存在表現陰性反應的苗木
意義:產無病毒種苗,防止品種退化;便於運輸
植物脫毒的方法
獲得無病毒繁殖體的方法:嚴格檢疫,引進無毒種苗;篩選無毒個體;組培方法脫毒,培育無毒株
莖尖培養脫毒
原理:感染病毒在植株的體內分布有不均勻性,病毒的數量隨植株部位及年齡而異,在根尖和莖尖病毒含量很少或不含病毒。
莖尖不帶病毒原因:
病毒通過維管系統移動,分生組織中不存在維管系統競爭機制: 莖尖分生組織中,代謝活性高,競爭中病毒複製處於劣勢
病毒鈍化系統在莖尖分生組織內活性最高
分生組織內高水平的內源激素抑制病毒的增殖
在滿足培育材料成苗的前提下,莖尖越小越好
小莖尖:頂端分生組織+葉原基(1-2個),大小為0.1mm—1mm
影響莖尖脫毒效果的因素:植物種類、病毒種類、剝離莖尖的大小、培養基營養
熱處理脫毒
原理:一些病毒對熱不穩定,在高於常溫的溫度下(35-40度)即鈍化失活。
其他組織培養脫毒方法
愈傷組織培養脫毒
珠心胚培養脫毒
抗病毒劑的應用
微尖嫁接脫毒
脫毒苗的鑑定
1.種植鑑定:脫毒苗種植後與正常無毒植株比較,不表現病毒症狀的植株可以判定為脫毒苗,此方法簡單,費用低,時間要長,結果與判定的經驗有關;
2.指示植物鑑定:將需要鑑定的脫毒苗嫁接到指示植物上,觀察其發病表現,沒有表現發生病毒病的可判定為脫毒苗,此方法簡單,費用低,結果可靠,但時間要長一些;
3.分子生物技術鑑定:提取脫毒苗的組織液進行病毒檢測,沒有檢測到帶毒的植株可判定為脫毒苗。此方法有多種,檢測速度快,靈敏度高,所需費用較高。
無病毒苗的保存與繁殖
分為隔離保存與立體保存兩種方法
隔離保存:
植物病毒主要是通過蚜蟲、葉蟬、土壤線蟲為媒介進行傳播。通常無毒苗應種植在隔蟲網內。栽培用的土壤也應進行消毒。周圍環境也要整潔,出去網室周圍的雜草和滋生蚜蟲等傳播媒介的植物。並及時噴施農藥防治病蟲害,對隔離的無毒苗應定期檢查。
離體保存:
低溫保存(低溫、低光照,改變培養基成分)
超低溫保存(在-196℃的液氮超低溫下保存)
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