届高考生物一轮复习第二部分学案59《植物的组织培养技术》新人教版.docx
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届高考生物一轮复习第二部分学案59《植物的组织培养技术》新人教版
第十一单元生物技术实践
学案59植物的组织培养技术
考纲要求
植物的组织培养实验与探究
复习要求
1.植物组织培养的原理
2.植物组织培养的过程及其在生产中的应用
3.花药组织培养的过程
基础自查
一、植物组织培养技术
1．植物组织培养的基础知识
（1）理论基础：
。
（2）基本过程：
（3）影响因素
①选材：
②培养基：
2．实验操作
（1）配制好的培养基要进行灭菌。
（2）外植体要先6～7s，取出后，再用0.1%的，最后再。
（3）接种时要。
（4）在18～22d的中培养，得到试管苗后进行移栽。
二、月季的花药培养
1．被子植物花粉的发育过程：
2．产生花粉植株的两种途径
3．影响花药培养的因素：
课堂深化探究
一、植物组织培养的过程
1．菊花组织培养过程
2．月季的花药培养
二、影响植物组织培养的因素及成功的关键
1．影响因素
（1）内部因素：
（2）外部因素：
2．获得成功的关键
特别提醒 一旦发现培养物被污染，特别是真菌性污染，一定不要打开培养瓶。
应先将被污染的培养瓶统一放在高压蒸汽灭菌锅内进行高压蒸汽灭菌，然后再打开培养瓶进行清理。
三、植物激素在组织培养过程中的重要作用
是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，其作用及特点为：
1．在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。
2．使用顺序不同，结果不同，具体如下：
使用顺序
实验结果
先使用生长素，后使用细胞分裂素
先使用细胞分裂素，后使用生长素
同时使用
3.用量比例不同，结果也不同
的比值
四、实验操作中应注意的几个问题
1．材料的选取：
菊花的组织培养实验中，应选择未；月季花药的培养实验中，应选择。
2．外植体消毒：
所用消毒剂为，所使用的清洗液是。
3．培养过程：
在初期，需光照，不需光照，而在后期。
对应训练
1．下列有关菊花的组织培养的说法正确的是（ ）
A．需要有三种培养基，其营养成分中的碳源应该是无机碳源
B．要用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌，即在100℃下保持15分钟
C．在培养过程中要先让愈伤组织生根后再使其生芽
D．用酒精对外植体进行消毒时，持续的时间不能太长
2．植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是（ ）
①细胞的全能性 ②离体植物器官、组织或细胞
③根、芽 ④生长素和细胞分裂素 ⑤生长素和乙烯 ⑥愈伤组织 ⑦再分化 ⑧脱分化 ⑨植物体
A．①、②⑧⑥⑦③⑨、④B．①、②⑧⑥⑦③⑨、⑤
C．①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤D．①、②⑨⑧⑥⑦③、④
3．为提高玉米产量，科学家在育种和栽培中进行研究。
如图是关于玉米培养的过程，请回答：
（1）取茎尖进行组织培养，发育成植株D，取D的花药培养成幼苗，经秋水仙素处理后发育成为植株G。
从细胞分裂方式上分析，E→F过程中进行了________分裂；从育种方式上分析，D→G属于____________育种。
（2）D植株上的小孢子母细胞形成精子所经历的分裂方式是____________。
在该过程中，首先要经过“四分体时期”，这里的“四分体”是指________________________________；在其后某个时期对离体刺激最敏感，一般来说在________期，花药培养成功率最高。
（3）之所以选取茎尖放入A瓶中培养，是因为________、________，如果选取D植株的茎的切段放入A瓶培养，首先要进行________，一般是用流水冲洗________min，无菌吸水纸吸干后再放入体积分数为70%的酒精中摇动2～3次，持续________s，立即取出，在无菌水中冲洗并用无菌吸水纸吸干，再放入质量分数为0.1%氯化汞溶液中______min，取出后在________中清洗3次，以________。
（4）离体的植物组织和细胞，对营养、环境条件要求相对特殊，需要配置适宜的培养基，A瓶中常用的一种培养基是________，其主要成分包括________、________、________及蔗糖等，同时还要添加植物激素，________和________是启动细胞分裂、脱分化、再分化的关键性激素。
另外，________、________、________等条件也很重要。
（5）C和F试管苗不能直接栽培到大田中，移栽之前要_____________________________。
实验探究
下图是水稻的花药通过无菌操作，培养产生花粉植株的两种途径的示意图。
请据图回答下列问题：
（1）图中的花粉应选自________的时期，花药培养成功率最高。
（2）这两种途径之间没有绝对的界限，主要取决于_________________________________
____________________________________。
（3）配制培养基时加琼脂的目的是_________________________________________。
（4）组织培养要求无菌操作的原因是___________________________________。
（5）要促进花粉细胞分裂和生长，培养基中应有________和________两类植物激素；由花药诱导成为愈伤组织的过程称________，由愈伤组织重新长出根或芽等器官的过程称________。
限时训练
1.（2012·黄桥中学月考）下面是将四倍体兰花的叶片通过植物组织培养形成植株的示意图，相关叙述中正确的是（）
A．②阶段会发生减数分裂过程
B．①阶段需生长素而③阶段需细胞分裂素
C．此过程体现植物细胞具有全能性
D．此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体
2.（2012·江苏南京模拟）植物组织培养过程中，为扩大培养数量，促进愈伤组织的生长，生长素与细胞分裂素的比例应（）
A.较高B.适中
C.较低D.高中低皆可
3.下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是（ ）。
A．培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
B．培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化
C．离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织
D．同一株绿色开花植物不同部分的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同
4.（2012·陕西西安模拟）植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是（ ）
①体细胞的全能性②离体的植物器官、组织或细胞③根、芽④生长素和细胞分裂素⑤生长素和乙烯⑥愈伤组织⑦再分化⑧脱分化⑨植物体
A.①，②⑧⑥⑦③⑨，④
B.①，②⑦⑥⑧③⑨，⑤
C.①，⑥②⑨⑧③⑦，⑤
D.①，②⑨⑧⑥⑦③，④
5.（2012·广东梅州模拟）下列关于人工种子，不科学的叙述是（ ）
A．人工种皮不是选择透过性膜
B．利用种子进行繁殖属于有性生殖，所以利用人工种子繁殖也属于有性生殖
C．在人工胚乳中可加入菌肥、农药等，所以人工种子萌发率比自然种子萌发率高
D．人工种子的胚状体是经植物组织培养形成的
6.菊花的组织培养和月季的花药培养都是利用组织培养技术，关于两者的叙述下列说法中正确的选项有（ ）
序号
比较项目
菊花的组织培养
月季的花药培养
①
植物激素
不必添加
需要添加
②
染色体倍性的鉴定
不需要
需要
③
光照
每日日光灯照射12小时
最初不需要，幼小植株形成后需要
④
形成愈伤组织或胚状体后
不需更换培养基
需要更换培养基
A.①②③ B.②③④
C.①②④D.①②③④
7.（2012山东高考仿真冲刺卷）［生物——选修1生物技术实践］（8分）
将基因型为AaBb的月季的花粉细胞通过无菌操作接入对应的培养基中，在一定条件下诱导形成细菌，其过程如下：
月季的花粉细胞①→愈伤组织②→丛芽③→植株④
（1）①→②过程需要的条件有________（A.营养B.激素C.光照D.pH），选择花药时，一般要通过镜检来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期，最常用的方法为_______。
（2）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得__________、__________和小分子有机物等营养物质。
（3）形成花粉的细胞分裂方式是________，花粉发育成植物体的细胞分裂方式是________。
（4）植株④叫做_________。
若要得到可育植株，需要用________对③进行处理。
高考真题体验
1.2012山东34.（8分）【生物—生物技术实践】辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。
辣椒素的获得途径如图。
（1）图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的__________和__________过程。
（2）图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是__________。
培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值__________（填“高”或“低”）时，有利于芽的分化。
对培养基彻底灭菌时，应采用的灭菌方法是__________。
（3）图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是__________。
用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是__________和纤维素酶。
（4）提取辣椒素过程中，萃取加热时需安装冷凝回流装置，其目的是__________。
2.（2011`上海高考）下列关于植物组织培养的表述，错误的是（）
A.外植体可以来自于植物的任何细胞
B.培养应在无菌条件下进行
C.以花粉作为外植体可得到单倍体植株
D.不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同
3.（2011·江苏高考）下列有关植物组织培养的叙述，正确的是（）
A.愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞
B.二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株
C.用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子
D.植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得
4.（2010·安徽高考）草莓生产植方式易给后代。
导致产量降低、品质变化。
运用微型繁殖技术可以培育出无病毒出来。
草莓常见繁殖的基本过程如下：
请回答
（1）微型繁殖培育无病毒草莓时，一般选取 作为外植体，其依据是 。
（2）在过程①中，常用的MS培养基的主要成分包括大量元素、元素和 ，在配制好的培养基中，常常需要添加 ，有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织。
接种后2－5d，若发现外植体局部污染，原因可能是 。
（3）在过程②中，愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根，但分化出了芽，其原因可能是 。
学案59植物的组织培养技术
基础自查
一、植物组织培养技术
1．植物组织培养的基础知识
（1）植物细胞具有全能性。
（2）基本过程：
外植体―――→愈伤组织―――→试管苗―――→移栽
（3）①选材：
不同植物组织或同一植物组织的不同部分，培养的难易程度差别很大，菊花的组织培养，一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝。
②培养基：
植物组织培养需要适宜的培养基，常用的是MS培养基，在配制好的培养基中，常常需要添加细胞分裂素和生长素两种植物激素。
2．实验操作
（1）配制好的培养基要进行高压蒸汽灭菌。
（2）70%酒精消毒6～7s用无菌水清洗0.1%的氯化汞消毒用70%酒精清洗
（3）始终在酒精灯旁进行，对于接种工具要用火焰灼烧灭菌。
（4）无菌箱
二、月季的花药培养
1．被子植物花粉的发育过程：
花粉母细胞（小孢子母细胞）→四分体时期→单核期→双核期→精子。
2．产生花粉植株的两种途径
（1）花粉通过胚状体阶段分化发育为植株。
（2）花粉在诱导培养基上先形成愈伤组织，再将其诱导分化成单倍体植株。
3．影响花药培养的因素：
主要因素是材料的选择和培养基的组成。
一般月季的花药培养选在五月初到五月中旬，即月季的初花期。
课堂深化探究
一、植物组织培养的过程
1．菊花组织培养过程
菊花组织脱分化,Ｆ形成愈伤组织再分化,Ｆ长出丛芽―→生根移栽,Ｆ菊花植株。
2．月季的花药培养
二、影响植物组织培养的因素及成功的关键
1．影响因素
（1）内部因素：
材料的选取。
（2）外部因素：
营养成分的种类及配比；植物激素的用量及使用顺序；pH、温度、光照等。
2．获得成功的关键
（1）植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗逆性差，对培养条件要求较高。
（2）培养材料一旦被微生物污染，就会导致实验失败。
原因是微生物增殖快，生长迅速，消耗养分多，并产生代谢废物毒害培养材料。
（3）无菌技术主要包括对操作空间、实验用具、实验材料以及操作者的消毒灭菌。
三、生长素和细胞分裂素
1．在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。
2．
使用顺序
实验结果
有利于细胞分裂，但细胞不分化
细胞既分裂又分化
分化频率提高
3.
四、实验操作中应注意的几个问题
1．未开花植株的茎上部新萌生的侧枝；花粉发育过程中的单核靠边期的花粉进行培养。
2．体积分数为70%的酒精和质量分数为0.1%的氯化汞溶液无菌水。
3．菊花的组织培月季花药的培养均需光照。
对应训练
1．D [在该过程中，共要配制三种培养基，分别是脱分化培养基、生芽培养基和生根培养基，但这些培养基需要碳源是蔗糖，而不是无机碳；在对培养基进行高压蒸汽灭菌时，要在121℃下保持15分钟，以便于杀死所有微生物的细胞、芽孢和孢子等，100℃下不能杀死微生物的芽孢；在培养过程中要先让愈伤组织生芽后再使其生根；用酒精对外植体进行消毒时，持续的时间不能太长，否则容易杀死外植体细胞。
]
2．在植物组织培养中，生长素用于诱导细胞的分裂和根的分化，细胞分裂素的主要作用是促进组织细胞分裂或从愈伤组织和器官上分化出不定芽。
组织培养过程中，两者协同调控，当生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成；当生长素含量低于细胞分裂素时，则主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成。
]
3．
（1）有丝 单倍体
（2）减数分裂 连在一起的四个单倍体细胞 单核
（3）其分裂旺盛 更容易表达出全能性 外植体消毒 20 6～7 1～2 无菌水 漂净消毒液
（4）MS培养基 大量元素 微量元素 有机物 细胞分裂素 生长素 pH 温度 光照
（5）先打开培养瓶封口膜，让试管苗在培养间生长几天，然后用流水清洗掉培养基，移植到消过毒的蛭石珍珠岩环境下生活一段时间，等幼苗长成后再移栽到土壤中
实验探究
【解析】
（1）图中花粉应选择细胞核由中央移向一侧的单核期，此时细胞培养成功率高。
（2）图示第一种途径是再分化形成丛芽，第二种途径是再分化生根，两个途径的主要区别是培养基中激素的种类及比例不同。
（3）植物培养基中加入琼脂的目的是形成固体培养基，有利于植物的固定、生长。
（4）杂菌污染会影响植物体的培养，使培养失败。
（5）花粉的离体培养过程需添加细胞分裂素和生长素。
【答案】
（1）在单核期细胞核由中央移向细胞一侧
（2）培养基中激素的种类及其浓度配比
（3）使培养基呈固体状态，有利于外植体的生长
（4）如不无菌操作，微生物会在培养基上快速繁殖，与离体培养的植物组织竞争
（5）细胞分裂素 生长素 脱分化 再分化
限时训练
1.【解析】①为脱分化过程，②为再分化过程，③为个体发育。
再分化过程进行的是有丝分裂而不是减数分裂；脱分化和再分化过程需要生长素和细胞分裂素；植物组织培养技术体现了植物细胞的全能性；花药离体培养获得植株为单倍体。
【答案】C
2.解析：
当生长素与细胞分裂素的比例为较高、适中、较低时，分别促进根的分化、愈伤组织的生长和芽的分化。
答案：
B
3.解析 绿色开花植物的细胞有两种：
体细胞和生殖细胞，这两种细胞所含的核型（基因）是不同的，同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因可能不相同。
答案 D
4.解析：
植物组织培养依据的原理是细胞的全能性。
培养过程是：
离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，然后再分化成根、芽最终形成植物体。
影响植物细胞脱分化产生愈伤组织的一个重要因素是植物激素。
当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈地刺激愈伤组织的形成。
答案：
A
5.解析：
人工种子是利用植物组织培养获得的，若利用植物的体细胞进行植物组织培养得到人工种子，则该人工种子繁殖属于无性生殖；若利用花粉进行植物组织培养得到人工种子，则该人工种子繁殖属于有性生殖。
答案：
B
6.【解析】菊花的组织培养用茎段来培养，比较容易，不必添加植物激素；在菊花组织培养中不会发生染色体倍性的变化；需要每天日光灯照射12小时；形成愈伤组织或胚状体后不必更换培养基。
月季花药的离体培养需要添加细胞分裂素和生长素等植物激素；在花药培养中，通过愈伤组织形成的植株会出现染色体倍性的变化，所以需要染色体倍性的鉴定；最初不需要光照，幼小植株形成后需要光照；形成愈伤组织或胚状体后需要转移到分化培养基上进一步分化培养。
【答案】D
7.【解析】
（1）从月季花粉细胞到愈伤组织的细胞内没有叶绿体，不进行光合作用，所以不需要光照；选择花药时，一般要通过镜检来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期，最常用的方法为醋酸洋红。
（2）花粉细胞培养的过程中需要水、无机盐和小分子营养物质。
（3）花粉细胞是生殖细胞，生殖细胞的形成方式是减数分裂；花粉发育成植物体细胞的细胞分裂方式是有丝分裂。
（4）植株④的发育起点是花粉，属于配子，所以植株④是单倍体植株；若要得到可育植株，应该对其进行人工诱导染色体数目加倍，需要用秋水仙素对③进行处理。
【答案】
（1）ABD醋酸洋红
（2）水无机盐（3）减数分裂有丝分裂
（4）单倍体秋水仙素
高考真题体验
1.【答案】
（1）脱分化（或去分化）;再分化
（2）琼脂；低；高压蒸汽灭菌
（3）70%；果胶酶
（4）防止有机溶剂的挥发
【解析】
（1）由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程称为脱分化，脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。
（2）培养基中常用的凝固剂是琼脂。
同时使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向。
生长素和细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化；反之则利于根的分化。
培养基应用高压蒸汽灭菌锅灭菌。
（3）外植体消毒所用酒精的体积分数是70%。
酶解法将愈伤组织分离成单细胞所用的酶是果胶酶和纤维素酶。
（4）用萃取法提取植物有效成分时，应在加热瓶口安装冷凝回流装置，目的是防止加热时有机溶剂挥发。
2.解析：
外植体必须是有细胞核的活细胞，而不是植物的任何细胞，如植物的导管细胞无细胞核不能作为外植体。
答案：
A
3.解析：
愈伤组织是一团无特定结构和功能的薄壁细胞；二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到的是单倍体植株；用人工薄膜包装愈伤组织得不到人工种子。
答案：
D
4.解析：
植物微型繁殖时常采用茎尖或根尖作为外植体，原因是茎尖或根尖病毒极少，因此切取一定大小的茎尖或根尖进行组织培养，再生的植株就可能不带病毒。
MS培养基的成分主要包括水、无机盐、有机小分子物质以及植物激素等，植物激素的比例能够影响芽的分化和根的分化，如细胞分裂素的比例大于生长素的比例，则有利于芽的分化，反之则有利于根的分化。
接种前培养基一定要进行高温灭菌，接种时一定要在无菌条件下进行操作，以免引起杂菌污染。
答案：
（1）茎尖（或根尖） 茎尖（或根尖）病毒极少，甚至无病毒
（2）有机物 植物激素 外植体消毒不彻底
（3）培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比
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