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项目四. 甘蓝下胚轴培养快繁无菌系. 教学目标. 教学终极目标. 会用甘蓝下胚轴诱导愈伤组织、愈伤组织诱导分化成小植株。. 促成目标. 会用种子播种获取甘蓝无菌苗; 会无菌操作技术 会用细胞全能性理论解释器官发生. 工作任务. 任务一 对培养室、接种器械及接种人员进行消毒灭菌。 任务二 对外植体进行消毒灭菌 任务三 接种外植体,培养获得无菌苗。 任务四 切取无菌苗下胚轴进行培养。 任务五 对下胚轴培养的无菌苗进行增殖和生根培养。 任务六 对甘蓝无菌苗进行驯化和移栽。. 项目介绍. 快繁珍贵材料 保存雄性不育材料 获得转基因再生植株
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项目四 甘蓝下胚轴培养快繁无菌系
教学目标 教学终极目标 • 会用甘蓝下胚轴诱导愈伤组织、愈伤组织诱导分化成小植株。 促成目标 • 会用种子播种获取甘蓝无菌苗; • 会无菌操作技术 • 会用细胞全能性理论解释器官发生
工作任务 任务一 对培养室、接种器械及接种人员进行消毒灭菌。 任务二 对外植体进行消毒灭菌 任务三 接种外植体,培养获得无菌苗。 任务四 切取无菌苗下胚轴进行培养。 任务五 对下胚轴培养的无菌苗进行增殖和生根培养。 任务六 对甘蓝无菌苗进行驯化和移栽。
项目介绍 快繁珍贵材料 保存雄性不育材料 获得转基因再生植株 固定杂种优势
相关实践知识 任务一 对接种环境、接种器械及接种人员进行消毒灭菌 接种室的灭菌 1.接种室的地面,墙壁要擦洗干净 2.接种前用甲醛10ml/m2,5g高锰酸钾熏蒸 3.接种室还可以采用紫外灯灭菌
超净工作台灭菌: 1、开风机前将紫外灯打开30min以上 2、之后开风机15min 3、用95%酒精洗工作台面
接种器皿、用具的灭菌:用具先用95%酒精浸泡后,于酒精灯外焰灼烧或使用消毒器消毒接种器皿、用具的灭菌:用具先用95%酒精浸泡后,于酒精灯外焰灼烧或使用消毒器消毒
工作人员接种前应做的准备工作 1、个人卫生,穿工作服 2、用70%酒精擦手
灭菌关键性问题 适当的灭菌剂搭配 适当的灭菌剂浓度 适当的灭菌时间 注意接种操作 防止污染 分布均匀 注意对象
预处理: 1、组织修整 2、流水冲洗 灭菌 1、灭菌要求:消灭病菌,不损伤组织材料 2、消毒剂: 杀伤力强 特点 易被清除 不损伤植物材料 一、外植体的灭菌 任务二 对外植体进行消毒灭菌 常用灭菌剂:升汞、次氯酸钠 、次氯酸钙 、酒精、双氧水 、硝酸银 、溴水
灭菌原理 自来水:除去尘土,清洁剂去掉表面垢污。 *汞对环境是有毒的,因此汞溶液使用后收集到一个大的容器中。在溶液中加入氨水,汞可以沉淀,利用虹吸管去除表面沉淀。 酒精:70%酒精使蛋白质失活。95%有时被用来溶解外植体表面的腊质层。 NaClO(商业漂白剂)或Ca(ClO)2:活性在于Cl- 和其他氧化反应。 HgCl2活性在于Cl-和使蛋白质失活的重金属。 润湿剂(例如:Teepol、吐温20)可以加到上述溶液中,提高效果。
HgCl2:Hg2++ 蛋白质 细菌蛋白变性 次氯酸钠和次氯酸钙: Cl- +氨基 蛋白质氧化、代谢功能发生障碍。 漂白粉: CaCl2+Ca(ClO)2+H2O 2Cl2 +2Ca(OH)2 Cl2+H2O HCl + HClO 2HClO 2HCl +O2
典型的灭菌流程 材料的预处理 (剪切、清洗) 75%酒精 (20 s) 0.1%升汞 (15 min) 无菌水冲洗 (6次) 接种 沥干 表面灭菌 通用过程: 1、根据培养容器大小将材料切割成适当大小; 2、流水(自来水)冲洗植物表面:1-2hour; 3、在酒精中晃动几秒钟; 4、HgCL2(0.1~1%)+Teepol(阴离子去垢剂)2滴/100ml:3~5min 5、用经过高压灭菌的蒸馏水冲洗 6、商业漂白剂7~15%+Teepol 2滴/100ml:10~30min 7、再用经过高压灭菌的蒸馏水冲洗几次
接种室的灭菌 超净工作台的灭菌 接种前准备 接种器皿、用具的灭菌 工作人员接种前应做的准备工作 材料的灭菌 任务三 外植体的接种和培养 (一)接种 原则:杜绝一切可能的污染
(二)防止污染与接种 防止空气污染 防止操作带来的污染 防止器皿用具污染
人为因素(工作人员本身):工作服、帽、口罩、酒精擦手。人为因素(工作人员本身):工作服、帽、口罩、酒精擦手。 器皿和用具 培养皿: 洗→热压 玻璃器皿:洗→干热(干热箱)或晾干 接种用具:用CCL4布擦→湿布擦→ 泡75%~95%酒精→烧 污 染 来 源 培养基:湿热 物品因素 外部细菌:用水冲洗→化学药剂处理 内部细菌 培养材料 茎尖培养 加抗生素:青霉素、利福平 操作的空气:洗刷地板95%酒精擦超净工作台 用化学试剂薰蒸(甲醛或者甲醛: 高锰酸钾=10:1)
防止空气污染 接种时在近火焰处打开瓶口,使瓶倾斜,用火焰烧瓶口,转动瓶口使瓶口各部分都烧到,然后打开瓶口。为防止灰尘或细菌落入瓶中,瓶子应拿成斜角
防止操作带来的污染 A、整个接种操作应在近火焰处进行,且动作要迅速 正 确 错误
B、接种过程中尽可能达到悬空要求 错误 正 确
C、接种时不得用手接触瓶盖内壁或瓶口 正 确 错误
D、瓶盖朝上放,接种完毕后立即盖好瓶口 正 确 错误
防止器皿用具污染 接种完一瓶火烧用具或消毒器灭菌以防止交叉污染产生
分布均匀 外植体必须与培养基紧密接触,且在培养容器内均匀分布,以保证营养的充分利用,以及光照条件均匀一致 错 误 正 确
注意对象 根据培养对象采取相应合适的接种方法,具体为: (1)种子和分生组织 (2)接种茎段 (3)接种带腋芽的茎段
(1)种子和分生组织:培养时通常将其贴放在培养基表面,而不是插到培养基内部,以免供氧不足。(1)种子和分生组织:培养时通常将其贴放在培养基表面,而不是插到培养基内部,以免供氧不足。 正 确 错误
(2)接种茎段:注意形态学下端插入培养基内,而形态学上端露于空气中(2)接种茎段:注意形态学下端插入培养基内,而形态学上端露于空气中 正 确 错误
(3)接种带腋芽的茎段:为促进带顶芽的离体茎段中腋芽的生长,最好将茎段平放在培养基上,可破除顶端优势,有利腋芽生长。(3)接种带腋芽的茎段:为促进带顶芽的离体茎段中腋芽的生长,最好将茎段平放在培养基上,可破除顶端优势,有利腋芽生长。
1、光照 2、温度 3、湿度 三 外植体的培养
事实上要对每种特定的植物甚至每一特定阶段调整最优化的温度。对大多数植物日间培养室的温度调节点在22 ±2℃。 夜间的温度通常要低几度。 由于温室效应容器内的温度要比室温高(可达5℃)。 培养室的一个主要的问题是维持始终如一的温度。是梯度的。 保障措施:需要安装一个很大的自动调温器,当温度太高时可以关掉灯光。 温 度
大多数情况光周期不是最重要的。通常是12-16h光照。 为了节省能源和降低安装费培养室内不同架子上的灯不必同时打开。 光周期
适当的光密度是30µmol.m-2.s-1,这一光强下为混合培养类型。 自养型组培则需要达到250µmol.m-2.s-1。 依据不同类型的容器,容器内的光强或多或少被减弱。 光 强
培养室的相对湿度(RH)通常不控制标准容器其顶部空间水蒸气饱和容器内的RH可以通过不同的装置控制通风,底部冷却,琼脂浓度 。 湿 度
成分 温室环境 容器中的空气 O2 22 % as low as 4 % N2 77 % up to 87 % CO2 365 - 1000 ppm up to 20 % 水蒸气 60-85 % ± 100 % 乙烯 5 ppb - 100 ppb > 2 ppm
一、外植体的成苗途径 二、污染源 三、愈伤组织培养 拓展知识
拓展知识一 外植体的成苗途径 根、芽 愈伤组织 芽 根 根 芽 试 管 苗 外植体 胚状体 根、芽
四种情况 一、不定芽方式(adventitious bud) 不定芽发生一般分3个不同的生长阶段 1、外植体脱分化形成愈伤; 2、愈伤组织中形成一些分生细胞,形成瘤状结构, 这是细胞分化、分化组织出现和有限细胞分裂的共同结果; 3、器官原基形成(发生顺序不一致)
(1)愈伤组织仅有根或芽器官的分别形成,即无根的芽或无芽的根;(1)愈伤组织仅有根或芽器官的分别形成,即无根的芽或无芽的根; (2)先长芽,后长根,多数情况; (3)先长根,再从根的基部长芽。这种情况较难诱导芽的形成,尤其对于单子叶植物; (4)先在愈伤组织的邻近不同部位分别形成芽和根,然后两者结合起来形成一株植株。 小麦的形态发生 试管苗 愈伤组织 芽分化 愈伤组织的器官发生顺序有四种情况:
胚状体(embryoid):指在组织培养中,由一个非合子细胞(体细胞),经胚胎发生和胚胎发育过程(经过原胚、球形胚、心形胚、鱼雷胚和子叶胚5个时期),形成具有双极性的胚状结构。胚状体(embryoid):指在组织培养中,由一个非合子细胞(体细胞),经胚胎发生和胚胎发育过程(经过原胚、球形胚、心形胚、鱼雷胚和子叶胚5个时期),形成具有双极性的胚状结构。 愈伤组织 脱 分 化 再生植株 外植体 胚状体 由外植体经胚状体形成完整植株的过程: 二、胚状体方式(somatic embryo)
注意:体细胞胚 1、不同于合子胚 高等植物的卵细胞在受精后发育成 的胚称为合子胚 合子胚 2、不同于孤雌/雄胚 高等植物的性细胞不经受精直接发育成的胚称为孤雌/雄胚 3、不同于器官发生
①胚状体具有两极性,即有茎端和根端。 ②胚状体的维管组织与外植体的维管组织无解剖结构上的联系。 ③胚状体维管组织的分布是独立的“Y”字形。 胚状体发生途径与器官发生途径形成植株的区别:
胚状体发生方式的优点: • 胚状体产生的量比不定芽多; • 胚状体可以制成人工种子,便于运输和保存; • 胚状体的有性后代遗传性 更接近母体植株。 体细胞胚发生与器官发生
胚状体 制人工种子对胚状体的要求是: • 形态应和天然胚相似,其发育须达子叶形成时期,萌发后能生长成具有完整茎、叶的正常幼苗; • 其基因型应等同于亲本; • 要求人工种皮内应富含营养物质、激素、维生素、菌肥及化学药剂等,供胚状体萌发生长等需要。还要求有一定的硬度耐干燥且能长期保存。
拓展知识二、污染源 接种后观察 细菌污染 真菌污染 材料内部带菌