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1第2章植物组织培养技术第二节植物组织培养概述一、授课章节第二节植物组织培养概述。二、学时安排2学时。三、教学目标1．掌握植物组织培养的含义。2．了解植物组织培养的类型划分。3．理解植物组织培养的应用原理。4．掌握植物组织培养的特点和应用。四、教学重点、难点分析重点：植物组织培养的含义、特点和应用。难点：植物组织培养的应用原理。五、教具电化教学设备，植物组织培养试管苗。六、教学方法讲授法，多媒体课件。七、教学过程Ⅰ导入前面我们学习了有关植物育种的一些知识，今天，请看我给同学们看一样东西(教师拿出试管苗)，问同学们这是什么呢？这就是我们要学的植物组织培养。II新课一、植物组织培养的含义植物组织培养是指在无菌条件下，将离体的植物器官、组织、细胞以及原生质体培养在人工培养基上，给予适宜的培养条件，使其长成完整植株的过程。由于培养物脱离母株在试管内培养，故2又称离体培养、试管培养。二、植物组织培养的类型植物组织培养由于分类依据不同可划分为不同的类型。三、植物组织培养的应用原理（一）植物细胞全能性植物细胞全能性，是指植物体上每个具有完整细胞核的植物细胞，都具有该植物体的全部遗传信息和产生完整植株的能力。植物的体细胞一旦脱离所在器官或组织的束缚成为离体状态时，在一定的营养、激素和外界条件作用下，就可能表现出全能性，而生长发育成为完整的植株。（二）细胞的分化和形态建成（三）植物的再生功能四、植物组织培养的特点（一）研究材料来源单一，无性系遗传信息相同（二）试验经济，管理方便，工作效率高（三）培养条件人为控制，可周年连续进行试验或生产（四）生长快，周期短，繁殖率高五、植物组织培养的应用植株培养：对幼小植株的培养。植物组织培养根据培养对象器官培养：对根、茎、叶、花、果实、种子等离体器官的培养。组织培养：对植物体的各部分组织进行的培养。细胞培养：对单个细胞或较小细胞团的培养。原生质体培养：对除去细胞壁的原生质体的培养。根据培养方式固体培养：加入琼脂等凝固剂，使培养基固体化，在此培养基上的培养。液体培养：培养基中不加凝固剂，培养基为液体，在此培养基上的培养。根据培养过程初代培养：将外植体进行的第一次培养。继代培养：将培养一段时间的培养物转接到新鲜培养基继续培养的过程。光培养：培养过程中需要光照的培养。暗培养：培养过程中不需要光照的培养。根据培养条件3（一）优良品种的快速繁殖（二）脱毒及脱毒苗的再繁育（三）植物新品种的培育（四）种质资源的保存和交换（五）有用次生代谢产物的生产III作业1.简述植物组织培养的概念和培养类型。2.植物组织培养技术有哪些特点？3.植物组织培养在生产上有哪些方面的应用？4.通过学习，你对植物组织培养技术是怎样理解的？第二节植物组织培养厂房的设计与构建一、授课章节第二节植物组织培养厂房的设计与构建。二、学时安排2学时。三、教学目标1．了解组培工厂的基本结构、各部分结构的具体功能。2．理解组培工厂的设计原则与总体要求，能够根据需要和实际情况科学设计组培工厂。3．掌握厂房的基本组成，仪器设备配备与设计要求。4．了解常用仪器与用具的使用方法。四、教学重点、难点分析重点：组培工厂的设计原则与总体要求。难点：根据需要和实际情况科学设计组培工厂。五、教具电化教学设备、组培工厂现场或实验室。六、教学方法4讲授法，演示法。七、教学过程Ⅰ导入复习：植物组织培养的概念，类型及应用。提问：细胞全能性的概念。上次课我们学习了植物组织培养的基本知识，那么从事植物组织培养的生产需要一些基本的仪器和设备，今天我们来学习植物组织培养的厂房的设计与构建。II新课一、植物组织培养厂房的设计（一）设计原则1.环境清洁、安静、远离污染源。2.按照工作的目的和规模决定厂房的设计。3.按照自然工作程序先后合理布局，避免生产环节倒排。4.经济实用，节能安全。（二）具体要求1.厂房选址时应选择周围安静、阳光充足、无高大建筑物遮挡的环境；最好在常年主风向的上风方向，尽量减少污染；要求交通便利，便于产品的运送。2.厂房各车间的大小和比例相对合理，车间的设计和设备的配置、摆放与其功能相适应。3.厂房必须满足3个基本的需要：生产准备（器皿洗涤与存放、培养基制备、各种器具的灭菌）、无菌操作和控制培养。4.厂房的建筑与装修材料要耐腐蚀，便于消毒和清洁。（三）厂房基本组成厂房根据结构和应用范围一般设计为药品配制间、洗涤间、培养基制作间、缓冲间、无菌操作间、试管苗培养间、试管苗驯化移植间。1.药品配制间（1）任务：主要用于化学药品的储藏、称量和溶液的配制。（2）设计要求：干燥、通风、无直射光线。房间内设立工作台，工作台最好用抗盐碱，耐腐蚀的台面，要牢固、平稳，具有较好的抗震性能。注意磁力搅拌器与电子天平要分开台面放置。（3）仪器与用具配置：大型工作台、药品柜、普通冰箱、电子分析天平、托盘天平、磁力搅拌5器、容量瓶、烧杯、量筒等。2.洗涤间（1）任务：洗涤室用于完成玻璃器皿等仪器的清洗、干燥和贮存；外植体的预处理与清洗；试管苗的出瓶、清洗与整理等工作。（2）设计要求：房间内应宽敞明亮，方便多人同时操作；配备大型水槽，上下水道要畅通；地面、天花板及墙壁应耐湿和便于清洁；应有晾干台，用于放置洗涤后的培养器皿。（3）仪器与用具配置：水槽、晾干台、周转箱、烘箱等。3.培养基制作间（1）任务：主要负责培养基的配制、分装、包扎和高压灭菌等工作。（2）设计要求：房间宽敞明亮、通风良好，方便多人同时操作；目前灭菌大多采用电加温，墙体建筑时要预先设计电路线，确保用电线路和灭菌锅的用电安全。在灭菌锅上方的墙壁设置换气窗，利于通风排气。地面、墙壁应用耐湿材料铺设，防水、防潮、防腐蚀。（3）仪器与用具配置：托盘天平、酸度计、工作台、高压灭菌锅、周转箱、储物柜等。4.缓冲间（1）任务：防止工作人员进出时带进杂菌。（2）设计要求：面积一般2～3m2为宜；缓冲间应安装紫外灯，用以照射灭菌；配备鞋柜、衣柜、拖鞋，用于工作人员进入无菌操作室前在此更衣换鞋，（3）仪器与用具配置：紫外灯、鞋柜、衣柜、工作服等。5.无菌操作间(接种间)（1）任务：进行植物材料的分离接种及培养物转移。（2）设计要求：接种室宜小不宜大，一般7~8m2。地面、天花板及四壁要求尽可能密闭光滑，易于清洁和消毒。配置推拉门，以减少开关门时的空气扰动。房间密闭，干爽安静，清洁明亮。在适当位置吊装1~2盏紫外灯，用以照射灭菌。最好安装一小型空调，使室温可控，这样可使门窗紧闭，减少与外界空气对流。（3）仪器与用具配置：超净工作台、紫外灯、空调机、医用小推车、接种器具消毒器、酒精灯、接种工具、搁物架等。6.试管苗培养间（1）任务：接种材料的培养生长。（2）设计要求：培养间的大小可根据生产规模和培养架的大小、数目及其他附属设备而定。其6设计以充分利用空间和节省能源为原则。高度比培养架略高为宜，周围墙壁和天花板要求光滑平坦、有绝热防火的性能。能够控制光照和温度，并保持相对的无菌环境；适当位置安装紫外灯进行照射灭菌。（3）仪器与用具配置：培养架、空调机、光照时控器、温度计、摇床等。7.试管苗驯化移植间（1）任务：进行试管苗的驯化和移植。（2）设计要求：通常在日光温室内进行，其面积大小根据生产规模而定。要求能够控温调湿、控光通风、控菌防虫。（3）仪器与用具配置：移栽容器、弥雾装置、遮阳网、移栽基质等。二、基本仪器设备和用具（一）灭菌设备1.湿热灭菌设备（高压蒸汽灭菌锅）用于培养基、玻璃器皿以及其他可高温灭菌用品的灭菌，根据规模大小有小型手提式、中型立式、大型卧式等不同规格；根据控制方式分为手动控制、半自动控制和全自动控制等不同类型。2.过滤灭菌设备（防细菌滤膜）防细菌滤膜的网孔直径为0.45μm以下，当溶液通过滤膜后，细菌的细胞和真菌的孢子等因大于滤膜直径而被阻，在需要过滤灭菌的液体量大时，常使用抽滤装置；液量小时，可用注射器。主要用于赤霉素、玉米素、脱落酸等不耐热物质的灭菌。3.干热灭菌设备利用高温烘烤或灼烧的方法进行灭菌，包括烘箱（器皿和器械的灭菌）、酒精灯（用于接种工具的灭菌）、接种器械灭菌器等。4.其他灭菌设备利用紫外光波、超声波、臭氧等杀菌，主要用于对空气和物体表面进行消毒。常用设备包括紫外灯、超声波清洗器、臭氧发生器等。（二）接种设备与用具1.超净工作台超净工作台是植物组织培养最常用、最普及的无菌操作装置。根据风幕形成的方式可分为水平风和垂直风两种；根据使用方式分为单人单面、双人单面、双人双面等。2.接种工具7外植体接种或培养物继代转接时使用的各种工具。常用的有：尖头镊：用于分离植物组织等；枪型镊：用于夹取植物器官继代转接和外植体接种；解剖剪：用于幼嫩组织、细胞团等剪取；弯头剪：用于转接、剪取试管苗茎段等；解剖刀：用于外植体或培养物切割；接种针：用于茎尖剥离和愈伤组织转移；切割盘：用于原球茎、愈伤组织、植物器官等切割分离。3.显微镜包括双目体视显微镜(解剖镜)、生物显微镜、倒置显微镜和电子显微镜，用于剥离茎尖和进行培养物的观察、分析、拍照等。（三）培养设备与用具1.培养架试管苗在培养间里培养时通常摆放在培养架上。培养架大多由金属制成，一般设5～8层，最低一层离地高约20cm，其他每层间隔30cm左右。培养架长度根据日光灯的长度而设计，如采用40W日光灯，则长1.3m，宽度一般为60cm。2.恒温振荡器用于液体培养时改善培养过程的氧气供应状况。3.光照培养箱对于一些对环境条件要求特别严格的培养物，可培养在能自动调控温度、湿度、光照等的智能光照培养箱里。4.培养器皿根据培养目的和要求不同，可选用不同类型和规格的培养容器。（1）三角瓶：主要用于外植体静置培养、振荡培养或试管苗继代培养。规格有50mL，l00mL，150mL，250mL，500mL等，一般使用l50mL三角瓶。优点：其培养面积大，利于组织生长；透光度好；由于瓶口较小，不易污染。（2）试管：主要用于茎尖培养、液体培养。试管要求口径大，长度稍短、以2cm×15cm、2.5cm×15cm、3cm×15cm为宜。优点：占空间少，单位面积容纳的数量多。（3）果酱瓶：主要用于继代和生根培养。优点：在工厂化大批量生产时使用，价格低廉，成本8低；口径较大，便于操作。缺点：污染率较高；透光性稍差。（4）塑料瓶：主要用于兰科植物的培养。有100mL、150mL、200mL、250mL的规格。优点：密封好、透气性差、瓶内湿度大；质轻，便于操作，不易破损，污染率低；长方盒形的培养株数多，且叠摞起来节约空间。缺点：可重复利用性较差。（四）称量设备与用具1.天平用于进行琼脂、蔗糖和各种药品的称量，需要有称量微量元素和植物激素等的分析天平；称量大量元素、蔗糖和琼脂等的托盘天平等不同精度的天平。2.烧杯用于配制培养基母液时溶解各种化合物，规格有50～1000mL不等。3.量筒用于量取不同体积的液体，规格有50～1000mL不等。4.试剂瓶用于贮存不同容量的溶液，规格有50～1000mL不等。5.移液管用于吸取各种用量较少的母液，规格有0.1～10mL不等。6.容量瓶用于配制培养基母液时进行定容，规格有50～1000mL不等。（五）环境控制设备与用具1.空调机自动控制植物组织培养厂房的温度，为培养物提供最适宜的温度条件。2.冰箱用于母液和某些试剂的贮存及培养材料的保鲜或与处理等。3.光照时控器用于自动控制培养间的光照时间。（六）其他设备与用具1.磁力搅拌器磁力搅拌器用于加速搅拌难溶的物质，如各种化学物质等。磁力搅拌器还可加热，加快物质的溶解。92.蒸馏水发生器或纯水机用于制备配制母液和培养基的蒸馏水或去离子水。3.药品柜用于存放各种化学药品。4.加热设备制备固体培养基时需加热使固化剂溶化，因此需要加热设备如液化气灶、电炉、恒温水浴锅等。5.pH计用于精确测量和调节培养基的pH，大规模生产中一般用精密pH试纸代替。III作业1.植物组织培养厂房的设计原则和要求有哪些？2.植物组织培养的工艺流程是怎样的？3.组建一个植物组织培养生产车间应包括哪几部分，各部分的设计要求以及主要功能是什么？4.植物组织培养需要哪些基本设备，各