高中生物 专题3 植物的组织培养技术 课题1 菊花的组织培养练习 新人教版选修1.docx

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高中生物专题3植物的组织培养技术课题1菊花的组织培养练习新人教版选修1

课题1菊花的组织培养

1．植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。

2．植物组织培养的基本过程：

外植体愈伤组织根、芽―→新植物体。

3．影响植物组织培养的因素有：

植物材料、营养物质、植物激素及pH、温度、光照等。

4．菊花茎段组织培养一般选择未开花的植株茎上部新萌生的侧枝，且培养基中不必添加植物激素。

5．组织培养中，生长素的使用量大于细胞分裂素时，有利于根的分化，抑制芽的形成；反之，则利于芽的分化，抑制根的形成；比例适中时，促进愈伤组织生长。

植物组织培养的基本过程及影响因素

[自读教材·夯基础]

1．植物组织培养的基本过程

（1）理论基础：

植物细胞具有全能性。

（2）基本过程：

离体的植物组织或细胞

愈伤组织

根、芽

植物体

（3）相关概念：

①愈伤组织：

由离体的植物组织或细胞经脱分化形成的一团排列疏松而无规则、高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。

②脱分化：

又叫去分化，是由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程。

③再分化：

愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程。

2．影响植物组织培养的因素

（1）材料选取：

①不同的植物组织，培养的难易程度差别很大。

②同一种植物材料，材料的年龄、保存时间的长短也有影响。

③菊花的组织培养一般选择未开花植株茎上部新萌生的侧枝。

（3）植物激素：

生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，两者的浓度、使用的先后顺序及用量的比例等都会影响组织培养的结果。

（4）pH、温度、光照等。

1．你能说出各种营养物质的作用吗？

同专题2中微生物培养基的配方相比，MS培养基的配方有哪些明显的不同？

提示：

微量元素和大量元素提供植物细胞生活所必需的无机盐；蔗糖提供碳源，同时能够维持细胞的渗透压；甘氨酸、维生素等物质主要是为了满足离体植物细胞在正常代谢途径受到一定影响后所产生的特殊营养需求。

微生物培养基以有机营养为主。

而MS培养基则需提供大量无机营养，主要包括植物生长必需的大量元素和微量元素。

2．生长素和细胞分裂素在植物组织培养过程中的作用关系，说明了什么问题？

提示：

在植物的生长发育和适应环境变化的过程中，各种植物激素并不是孤立地起作用，而是多种激素相互作用共同调节植物体的生命活动。

3．菊花的组织培养，为什么一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝？

提示：

外植体的生理状态是成功进行组织培养的重要条件之一，生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化。

[跟随名师·解疑难]

1．细胞的全能性

（1）原因：

生物体的每个细胞都含有本物种生长、发育、遗传和变异的全部遗传信息。

（2）实现全能性的条件：

离体状态和适宜的环境条件（如营养物质、激素、温度等）。

（3）细胞全能性大小与细胞种类的关系：

①受精卵＞生殖细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞；分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞。

②一般地说，离体后的植物细胞的全能性在一定条件下可充分体现。

③离体的动物细胞的全能性受到限制，但其细胞核的全能性可借助卵细胞的细胞质体现出来。

④未离体的细胞的全能性不能表达，只是在机体的调控下进行定向分化。

2．植物激素对组织培养的影响

在配制好的MS培养基中，常常需要添加植物激素。

植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。

植物激素的浓度、使用的先后顺序以及用量的比例等都会影响实验结果。

（1）使用顺序不同，实验结果不同：

使用顺序

实验结果

先使用生长素，后使用细胞分裂素

有利于细胞分裂，但细胞不分化

先使用细胞分裂素，后使用生长素

细胞既分裂也分化

同时使用

分化频率提高

（2）使用的量及比例不同，实验结果不同：

使用的量及比例

实验结果

比例适中

促进愈伤组织的生长

生长素＞细胞分裂素

有利于根的形成

生长素＜细胞分裂素

有利于芽的形成

菊花组织培养的实验操作

[自读教材·夯基础]

菊花组织培养的操作过程

（1）制备MS固体培养基

（2）外植体消毒：

嫩枝―→流水冲洗

体积分数为70%的酒精中摇动2～3次，持续6～7s―→无菌水清洗

放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中1～2min―→无菌水至少清洗3次。

（4）培养：

最好在无菌箱中培养。

培养期间应定期消毒，培养温度控制在18～22_℃，且每日用日光灯光照12h。

（5）移栽和栽培：

移栽前应先打开培养瓶的封口膜，让试管苗在培养间生长几日。

然后用流水清洗根部的培养基，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境下生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中。

1．外植体为什么要经过消毒才能接种？

提示：

外植体上残留的杂菌会和外植体争夺培养基中的营养物质，并且产生大量对外植体有害的物质，导致外植体死亡，所以要先消毒再接种。

2．试管苗在栽培之前为什么要进行移栽？

提示：

移栽的主要目的是壮苗。

[跟随名师·解疑难]

1．试管苗的培养过程中应注意的问题

（1）培养一株完整的试管苗，必须先进行生芽培养，然后进行生根培养，如果顺序颠倒，就不好诱导生芽了。

（2）试管苗应该进行见光培养。

（3）试管苗一般在高湿、弱光、恒温下异养生长，移出瓶后一定要保温、保湿。

（4）试管苗光合作用能力低，在移栽前应给予较强光照且进行闭瓶炼苗，以促进小苗向自养转化。

2．实验结果分析与评价

（1）对接种操作中污染情况的分析：

接种3～4d后，在接种操作中被杂菌污染的培养物会表现出被污染的现象。

统计污染率，分析原因：

一般情况下，细菌污染可能是由接种人员造成的，如未戴口罩，接种时说话，或手及器械消毒不严等。

（2）是否完成植物组织的脱分化和再分化：

观察实验结果，看是否培养出愈伤组织，记录愈伤组织的出现时间，统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成根和芽的比例和时间。

（3）是否进行了统计、对照与记录：

做好统计和对照，填好结果记录表，从第一步开始做好实验记录。

可以分组配制不同培养基，如诱导愈伤组织直接分化丛芽的培养基，做不同培养基配方的实验比较。

（4）生根苗的移栽技术：

关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。

一般先使用无土栽培的办法，培养基要提前消毒，苗壮后再移植到土壤。

可通过统计成活率来衡量移栽水平。

影响植物组织培养的因素

[例1]下列关于影响植物组织培养的因素，说法正确的是（　　）

A．不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料培养的难易程度相同

B．在植物组织培养中，培养基中必须添加植物激素

C．植物激素中生长素和细胞分裂素的作用是互相独立的

D．pH、温度、光照条件等对植物组织培养也特别重要

[解析]　不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料也会因年龄、保存时间的长短等导致实验结果不同，故A错误；在植物组织培养中，培养基中常常要添加植物激素，但不是都必须添加植物激素，如菊花茎段组织培养不必添加植物激素，故B错；各种植物激素的作用是相互联系的，而不是互相独立的，故C错。

[答案]　D

归纳拓展

植物组织培养时一般使用人工合成激素的原因

组织培养时不用天然激素而是用人工合成的激素，是因为植物中存在相应的分解天然激素的酶而没有分解相应的人工合成激素的酶，所以天然激素在植物体内作用和存在的时间短，人工合成激素的作用和存在的时间长，作用效果明显。

植物组织培养的过程

　　[例2]　请回答下列与菊花茎段组织培养实验操作有关的问题：

（1）由于菊花茎段组织培养比较容易，故在配制MS固体培养基时，____________（填“必须添加”或“不必添加”）植物激素。

培养基配制完毕后，还需进行__________灭菌。

（2）应选用生理状况好的菊花嫩枝茎段作为________，这是因为其更容易被诱导________________________________________________________________________。

（3）菊花茎段在接种前要用适当浓度的______________溶液进行表面消毒。

（4）接种前，工作台要用体积分数为70%的酒精擦拭一遍。

之后，所有的接种操作都必须在____________旁进行，并且每次使用器械后，都需要用__________灭菌。

（5）接种后的锥形瓶最好放在__________中培养。

培养期间应注意的事项主要有：

定期________、控制好____________，并每日给予适当时间光照。

[解析]　

（1）菊花茎段自身能合成植物激素，因此培养基中不必添加植物激素，培养基配制完毕后需进行高压蒸汽灭菌。

（2）外植体的选择直接关系到实验的成败，因此应选择容易被诱导脱分化和再分化的菊花嫩枝作为外植体。

（3）为防止微生物污染，菊花茎段在接种前要用适当浓度的酒精和氯化汞溶液进行表面消毒。

（4）为避免接种前、接种中污染外植体以及接种后污染环境，因此接种前，工作台要用体积分数为70%的酒精擦拭一遍，接种过程中所有的接种操作都必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用器械后，都需要用火焰灼烧灭菌。

（5）外植体在培养过程中要保持无菌环境，控制好温度，并给予适当光照。

[答案]　

（1）不必添加　高压蒸汽　

（2）外植体　脱分化和再分化　（3）酒精和氯化汞　（4）酒精灯火焰　火焰灼烧　（5）无菌箱　消毒　培养温度

[随堂基础巩固]

1．下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是（　　）

A．玉米种子萌发长成新植株

B．小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞

C．小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株

D．胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株

解析：

选D　玉米种子萌发长成新植株不能体现细胞全能性。

小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞，并没有发育成个体，所以不能体现细胞全能性。

小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株体现的是植物生殖细胞的全能性。

2．影响植物组织培养的因素包括（　　）

①培养基的配制　②外植体的选取　③激素的运用　④消毒　⑤温度、pH、光照

A．①②③④⑤　　　　　　B．①②③

C．①②③④D．①②③⑤

解析：

选A　培养基是组织培养的营养来源；外植体的选取决定培养的难易程度；激素决定培养物的生长及发育情况；消毒是否成功决定培养的成败；温度、pH、光照决定植物组织的生长状况。

3．在植物组织培养过程中，关于接种时应注意的事项，全部正确的是（　　）

①接种室要消毒

②只要戴口罩，操作时可说话

③外植体可预先用体积分数为70%的酒精消毒，取出用无菌水清洗后，再用0.1%的氯化汞溶液消毒，并用无菌水清洗干净

④接种操作要在酒精灯火焰旁进行

⑤接种完毕后立即盖好瓶盖

A．①②③④⑤D．①②③④

C．①③④⑤D．②③④⑤

解析：

选C　组织培养过程中，要求进行严格的无菌操作，因为一旦出现细菌或真菌污染，就会导致实验失败，其要求除题目中提到的①③④⑤项外，工作人员即使戴上口罩，也不许说话。

4．试管苗在移栽前进行一系列操作，使幼苗生长健壮，耐环境变化能力增强，这一过程叫“炼苗”。

下列关于移栽的叙述，正确的是（　　）

A．培养后的试管苗，打开封口膜后，直接移栽至大田

B．试管苗在移栽时不需在培养间进一步培养

C．试管苗在培养间培养一段时间后，用无菌水清洗根部培养基后，移栽入大田

D．幼苗在培养间培养一段时间后，最好用无菌水清洗根部培养基，再移入消过毒的蛭石、珍珠岩等环境炼苗

解析：

选D　试管苗光合作用能力低，对不良环境的耐受能力差，一定要保温、保湿。

在培养一段时间后，由异养苗向自养转化，并且要在蛭石、珍珠岩等无毒环境中培养一段时间，以适应外界环境后，再移至大田栽培。

5．草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代，导