《植物组织培养》选修1319006教学大纲.docx
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《植物组织培养》选修1319006教学大纲
《植物组织培养》（选修）课程教学大纲
课程简介
课程简介:
《植物组织培养》是应用细胞生物学和分子生物学原理与方法，从植物体分离符合需要的器官、组织或细胞（含原生质体）等作为外植体，通过无菌操作，在人工控制条件下进行培养，以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他生物产品的有关理论和技术的学科。
它是一门现代生物科学理论和工程技术相结合的综合性学科。
植物组织培养的基本理论基础是细胞全能性学说，其研究的对象是所有以细胞为基础的生物体，研究目标包括在细胞、组织和器官水平上对生物进行遗传改良，生长发育调控，或进行特殊产物的生产。
课程大纲
一、课程的性质与任务：
植物组织培养是应用细胞生物学和分子生物学原理与方法，在组织、器官、细胞水平上研究改造生物遗传特性，以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他生物产品的有关理论和技术的学科。
它是一门现代生物科学理论和工程技术相结合的综合性学科。
《植物组织培养》是园艺专业学生的专业基础课。
要求学生通过本课程的学习掌握生物组织、器官及其细胞离体培养的原理与技术，为从事生物学领域的相关研究及其与细胞工程有关的生物技术产业奠定良好的理论和技术基础。
二、课程的目的与基本要求：
理论知识方面：
重点掌握本学科的基本原理和基本技术：
细胞全能性学说在细胞工程中的指导作用；培养条件下的细胞分化和器官发生的调控；离体培养条件下的遗传与变异特点。
掌握不同组织、器官的培养特点和控制方法。
了解植物组织培养的各类技术在现代生物学与生物技术领域的应用途径与发展潜力。
实践技能方面：
重点掌握植物组织培养的基本操作技术—无菌操作；掌握外植体选择、愈伤组织和胚状体诱导、器官发生调控等基本技术；了解细胞大批量培养方法，原生质体分离与体细胞杂交技术。
三、面向专业：
校公选。
四、先修课程:
五、本课程与其它课程的联系：
《植物组织培养》的发展随分子生物学、细胞生物学、发育生物学、生理学、遗传学及其它生物类学科的飞速发展而发展，也与计算机科学、材料科学等应用学科的进步密切相关。
同时，植物组织培养的发展反过来又为其它生命学科提供了桥梁和载体，促进了这些学科的发展与进步。
六、教学内容安排、要求、学时分配及作业：
绪论
（2）
1植物组织培养
1.1定义（A） 1.2 特点（B） 1.3 研究类型和任务（C）
2植物组织培养的发展历史（C）
2.1理论渊源 2.2理论奠基及探索阶段 2.3组培技术建立阶段
2.4植物组织培养物的形态发生研究阶段 2.5迅速发展和应用研究阶段
3植物组织培养的应用与展望（C）
思考题：
1通过学习植物生物技术简史，您对科学发现的“必然”与“偶然”的对立统一有什么新的认识？
2什么是植物组织培养？
第一章实验室及基本设备（4）
1实验室
1.1实验室设计原则（B） 1.2小型工厂设计（C）
1.3设备（C）
2器皿的选择与清洗（C）
2.1配制培养基需要的器皿 2.2细胞组织培养用的器皿
2.3玻璃器皿的清洗
3培养基的配制（A）
3.1培养基种类 3.2培养基特点
3.3培养基成分与作用
3.4母液的配制（A）
3.5培养基的配制
3.5.1高温消毒的培养基（A） 3.5.2过滤消毒的培养基（C）
4材料器械的消毒与无菌操作
4.1植物材料的消毒（A）
4.1.1供体植物材料
4.2外植体的选择和处理（A）
4.2.1外植体的选择原则 4.2.2常用的外植体 4.2.3外植体的灭菌
4.3器械的消毒（A）
4.4无菌操作的步骤（A）
4.5污染源及其表现特征（A）
4.5.1污染物的种类 4.5.2污染产生原因及克服
思考题：
1植物细胞工程实验室的基本组成与要求。
2培养基的组成成分有哪几类，在离体培养中的功能是什么？
3高温消毒培养基的配制步骤？
4培养基不凝固的可能原因有哪些？
5植物体外培养所需要的生长调节类物质有哪些？
它们的作用各是什么？
6何谓“污染”，其原因是什么？
怎样判断污染的类别？
7为了提高离体培养的成功率，应怎样进行外植体的选择与处理？
第二章 基本原理（3）
1植物细胞全能性
1.1植物的再生现象（B）
1.2植物细胞全能性概念（C）
1.2.1细胞全能性的认识过程 1.2.2植物活细胞具有生命特征属性
1.2.3细胞在合适的离体培养条件下可以展现该物种的生命特征属性
2植物细胞的分化（C）
2.1定义 2.2分子遗传学观点如何解释细胞分化
3离体培养条件下植物细胞的脱分化和再分化（B）
3.1定义 3.2离体培养条件下细胞的脱分化和再分化的时期
3.3细胞分化 3.4细胞脱分化和再分化的条件
4影响植物细胞脱分化和再分化的因子（C）
4.1培养基组成的影响 4.2环境条件与植物细胞脱分化和再分化
4.3供体遗传性和生理状态与植物细胞脱分化和再分化
5植物胚状体
5.1定义（A） 5.2植物胚状体发生的普遍性（C）
5.3植物离体培养中器官发生的基本形式（C） 5.4胚状体的类别和特点（C）
思考题：
1离体条件下生长素与细胞分裂素在细胞分化中的作用？
2细胞全能性概念经历了怎样的演变过程？
3器官发生的影响因素及调控机理？
4某一植物叶片，通过灭菌后接种到MS+2,4-D2的培养基上诱导愈伤组织发生，请设计一系列（3个以上）实验配方促使愈伤组织再分化，如果不能再分化，请分析原因并提出下一步的解决措施。
第三章植物器官和组织培养
（1）
1植物器官和组织培养的基本程序（C）
1.1无菌外植体的获得 1.2初代培养物的建立
1.3形态发生和植株再生 1.4培养产物的观察记载
2植物营养器官培养（C）
2.1植物根段培养 2.2植物茎段培养 2.3植物叶培养
3植物繁殖器官培养（C）
3.1植物花器官培养 3.2植物幼果培养 3.3植物种子培养
4植物组织培养（C）
4.1植物分生组织培养 4.2植物愈伤组织培养 4.3植物薄层组织培养
思考题：
根据不同培养材料，如何进行培养反应的观察记载？
第四章植物离体繁殖（4）
1植物快繁的器官形成方式（A）
2植物快繁的程序
2.1无菌培养的建立（A）
2.2阶段II—繁殖体增殖（A）
2.2.1培养材料的增殖 2.2.2增殖培养基 2.2.3增殖体的大小和切割方法
2.2.4影响增殖的因素以及解决措施 2.2.5提高繁殖速度的方法
2.3阶段III—芽苗生根
2.3.1离体生根（A） 2.3.2活体生根（C）
2.4阶段IV一小植株的移栽驯化
2.4.1移栽（B） 2.4.2驯化管理（C）
2.4.3试管苗移栽后易于死亡的原因（A）
2.4.4提高试管苗移栽成活率的技术和措施（A）
2.4.5移栽技术（B） 2.4.6 使用杀菌剂和抗蒸腾剂（C）
3植物快繁的商业化应用
3.1商业化生产规模及工艺流程（C）
3.2商业化生产及效益分析（C）
3.3降低商业化生产成本的措施（C）
3.4商业化生产应注意的问题
3.4.1污染（A） 3.4.2遗传稳定性（C）
3.4.3玻璃化（A） 3.4.4褐化（A） 3.4.5黄化（C）
思考题：
1离体繁殖中芽增殖方式有哪些？
各有何特点？
2离体无性繁殖依器官发生方式不同分为哪几种繁殖类型？
3为什么用于繁殖的组培技术要尽量避免使用外源激素？
4以你熟悉的一种作物为例，简述离体繁殖的主要技术环节及其注意事项？
5什么是褐变现象、玻璃化现象？
产生原因及克服措施？
第五章无病毒苗木培育
（2）
1病毒病害概述（C）
1.1病毒的危害 1.2植物病毒病害的病原
1.3病毒的必要参考属性 1.4植物病毒分布和为害
2植物病毒的传播（C）
2.1介体传播 2.2非介体传播
3植物脱病毒的意义（C）
3.1脱毒的重要性 3.2脱毒的经济意义
4植物脱病毒的机理（A）
4.1茎尖分生组织培养脱毒 4.2热处理脱毒
5植物脱毒方法（A）
5.1物理方法 5.2化学方法
5.3生物学方法 5.4综合脱毒方法
5.4.1茎尖培养结合热处理脱毒法 5.4.2茎尖培养结合病毒钝化剂处理脱毒法
6.无病毒植株脱毒程序（C）
6.1材料准备 6.2生长点分离和培养
7脱病毒植株的检测和保存（C）
7.1脱病毒植株的检测
7.1.1生物学鉴定 7.1.2血清学鉴定
7.1.3分子生物学检测 7.1.4电镜鉴定法
7.2脱病毒植株的保存
7.2.1脱病毒植株保存 7.2.2脱病毒植株繁殖和应用
思考题：
1利用茎尖分生组织培养脱除植物病毒的原理。
2哪些因素影响茎尖培养的脱毒效果？
3对于生根困难的植物脱毒在培养方式上采用哪些措施？
4植物脱病毒方法有哪些？
为什么说茎尖培养脱病毒的方法最有效？
如何检测脱病毒植物？
第六章花药和花粉培养
（1）
1概念和应用
1.1概念（A） 1.2花药和花粉培养的应用（C）
2花粉小孢子发育途径（C）
2.1活体小孢子发育途径 2.2离体小孢子发育途径
2.3花粉植株形态发生方式
3花药和花粉培养方法
3.1花药培养（B）
3.2花粉培养（B）
3.2.1花粉分离与纯化 3.2.2花粉培养方式
3.3移栽驯化（C） 3.4白化苗现象（C）
3.5影响雄核发育和花粉花药培养的因素（C）
4单倍体植株鉴定和染色体加倍（C）
4.1花粉和花药植株的倍性 4.2花粉和花药植株的染色体加倍
思考题：
1花药培养与花粉培养有什么不同？
2花药培养过程中花药为什么要经过低温处理？
3花药培养时为什么要用较高浓度蔗糖和较低浓度激素？
4植物花药和花粉培养一般包括哪些步骤？
第七章细胞培养（3）
1单细胞培养
1.1单细胞的分离（A）
1.1.1机械法 1.1.2酶解法
1.2单细胞培养（A）
1.2.1平板培养 1.2.2看护培养 1.2.3微室培养
1.2.4条件培养基培养 1.2.5其它单细胞培养技术
2细胞的悬浮培养（C）
2.1悬浮培养的方法 2.2悬浮细胞的继代
2.3培养细胞的同步化 2.4培养基的振荡
3培养细胞蛋白质和DNA含量变化（C）
4影响细胞培养的因素（C）
4.1培养基 4.2细胞密度
4.3植物生长调节剂 4.4pH和CO2
5单细胞培养的程序（C）
5.1建立细胞株 5.2高产细胞株的选择 5.3鉴定和提取
6细胞生长和活力的测定
6.1细胞生长测定（C） 6.2培养细胞活力的测定（C）
思考题：
1植物单细胞培养的意义是什么？
单细胞培养的方法有哪些？
2简述植物细胞培养单细胞分离方法及培养方法。
3利用细胞大规模培养技术生产植物次生代谢物有什么意义？
4植物细胞规模培养与次生产物生产前景及需要研究解决的问题。
第八章 植物原生质体培养及细胞融合
（2）
1概述（C）
2原生质体分离（B）
2.1机械法
2.2酶解法
2.2.1材料来源及预处理 2.2.2酶类
2.2.3材料预处理 2.2.4酶溶液的配制
2.2.5酶解处理 2.2.6原生质体纯化
2.2.7原生质体活力测定 2.2.8影响原生质体数量和活力因素
3.原生质体培养（C）
3.1培养方法 3.2供体材料
3.3植板密度 3.4培养基
3.5培养条件
4.原生质体的发育和植株再生（C）
4.1细胞壁再生 4.2细胞分裂和愈伤组织或胚状体形成
4.3植株再生
4.原生质体融合
4.1定义（A） 4.2融合原理（C）
4.3融合方式（C）
5细胞质工程（细胞拆合工程）（C）
思考题：
1什么叫原生质体？
简述酶法分离植物原生质体的程序。
2植物原生质体的分离和培养有哪些主要步骤？
3什么叫体细胞杂交？
简述体细胞杂交在植物育种中的作用。
4PEG融合与电融合的原理及影响因素。
七、实验名称与类别:
序号
实验名称
学时
实验类别
1
组培实验室的建设规划（选修）
2
设计型
2
MS培养基母液的配制
2
操作型
3
培养基的配制与灭菌
4
操作型
4
外植体灭菌及愈伤组织诱导
4
综合型
5
愈伤组织的器官分化
3
综合型
6
植物离体培养中的形态观察
2
综合型
7
花药培养（选修）
2
综合型
8
再生植株的移植
3
综合型
9
植物茎尖脱毒技术（微嫁接）（选修）
6
研究创新型
八、实验目的、内容与要求
实验1 组培实验室的建设规划
实验目的：
掌握组培实验室和小型工厂的设计方法。
实验内容：
把自己居住的房子改造成一个小型组培实验室。
实验要求：
要求画出原房子及改造后的实验室平面图，并标出各房间功能。
实验2MS培养基母液的配制
实验目的：
掌握MS培养基母液的配制方法。
实验内容：
配制大量元素母液。
实验要求：
在配制大量元素母液时，混合、溶解各种无机盐时要注意先后顺序，尽量把Ca2+，SO42-和PO43-等离子错开分别溶解，同时稀释度要大一些，并要慢慢地边混合边搅拌。
实验3 培养基的配制与灭菌
实验目的：
学习和掌握培养基配制以及培养基灭菌的方法及操作过程。
实验内容：
配制MS培养基并灭菌。
实验要求：
掌握培养基配制以及培养基灭菌的方法。
实验4外植体灭菌及愈伤组织诱导
实验目的：
掌握植物外植体的消毒技术、离体培养的无菌操作和愈伤组织诱导技术。
实验内容：
选取不同的外植体和培养基，进行接种培养观察愈伤组织的诱导和器官发生的过程，了解和基本掌握植物组织、器官离体培养的调控技术。
实验要求：
掌握外植体灭菌、无菌操作技术。
实验5愈伤组织的器官分化
实验目的：
了解离体培养中形态发生途径与过程；掌握离体培养中转接技术。
实验内容：
将实验4中的愈伤组织分为2份，一半接种到分化培养基上，置于不同条件下培养，观察芽和根的形成；将另一半接种到愈伤组织继代培养基上增殖。
实验要求：
掌握运用植物生长调节物质调控植物愈伤组织分化的方法。
实验6植物离体培养中的形态观察
实验目的：
掌握离体培养结果的观察、数据处理及科学论文写作的基本方法。
实验内容：
对4－5实验结果进行调查、统计和数据分析。
实验要求：
掌握离体培养结果的观察、数据处理方法。
实验7花药培养
实验目的：
了解花药培养的方法。
实验内容：
选择一定大小的花蕾，无菌条件下剥取花药接种到培养基中。
实验要求：
了解花药培养的方法。
实验8再生植株的移植
实验目的：
掌握再生植株移植的方法。
实验内容：
准备营养土、营养袋、生根试管苗，移栽。
实验要求：
掌握再生植株移植的方法。
实验9植物茎尖脱毒技术（微嫁接）（选修）
实验目的：
掌握植物茎尖脱毒的基本操作程序，了解茎尖剥离大小对脱毒效果和培养效果的影响。
实验内容：
植物茎尖的解剖，茎尖培养，再生植株病毒检测。
实验要求：
掌握植物茎尖脱毒的基本操作程序。
九、教材与参考书：
本课程选用教材:
《植物组织培养》.潘瑞炽.广东高等教育出版社.2004
本课程推荐参考书:
1黄学林.《高等植物组织离体培养的形态建成及其调控》.北京：
科学技术出版社，1995
2李浚明.《植物组织培养教程》.北京：
中国农业大学出版社，2002
3曹孜义.《实用植物组织培养技术教程》.兰州：
甘肃科学技术出版社，1999
4孙敬三.《植物细胞工程实验技术》.北京：
科学技术出版社，2006
5郭勇.《植物细胞培养技术》.北京：
化学工业出版社，2004
6谢从华等.《植物细胞工程》.北京：
高等教育出版社，2004
7王国平.《果树的脱毒与组织培养》.北京：
化学工业出版社，2005
十、本课程理论课及实验课的考核方式:
理论课考核方式：
开卷考试。
实验课考试方式：
本课程实验设置基本按照本学科研究的基本环节设计，因此，整个教学环节实行模拟研究型方式，每次实验学生进行详细观察记载，实验结束后形成完整实验资料，在此基础上撰写实验论文，作为实验考核的主要依据；同时，每次实验由指导老师对操作环节进行等级评定。
最后的实验成绩按照操作成绩和论文成绩综合评分。
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