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，导致产量降低、品质变差。
运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。
草莓微型繁殖的基本过程如下：
外植体
愈伤组织
芽、根―→植株
请回答：
（1）微型繁殖培育无病毒草莓苗时，一般选取______作为外植体，其依据是________________________________________________________________________。
（2）在过程①中，常用的MS培养基主要成分包括大量元素、微量元素和________。
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，若发现外植体边缘局部污染，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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）茎尖（根尖）病毒少，甚至无病毒，所以常作为外植体。
（2）植物组织培养的培养基中，除添加矿质元素外，还含有有机物和植物激素。
（3）生长素与细胞分裂素的用量比值不同，诱导生根、发芽的结果不同。
答案：
（1）茎尖（或根尖） 茎尖（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值偏低
[课时跟踪检测]
（满分50分 时间25分钟）
一、选择题（每小题3分，共24分）
1．下列关于植物组织培养的叙述错误的是（ ）
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位的细胞经培养获得的愈伤组织基因型都相同
解析：
选D 植物细胞全能性要在离体、一定的营养物质、激素及其他适宜的条件下才能表现出来，基本过程是离体的植物器官、组织或细胞经脱分化形成愈伤组织，愈伤组织经过再分化形成根、芽，进而发育成新植株个体。
同一株绿色植物的体细胞与生殖细胞（精子或卵细胞）的染色体数目不同，因此基因型也就不相同，由它们经有丝分裂培养成的愈伤组织的基因型也是不同的。
2．下列哪组符合菊花组织培养的基本步骤（ ）
A．制备MS培养基―→外植体消毒―→接种―→培养―→移栽―→栽培
B．制备MS培养基―→外植体消毒―→接种―→培养―→栽培―→移栽
C．制备MS培养基―→外植体消毒―→接种―→栽培―→培养―→移栽
D．制备MS培养基―→外植体消毒―→接种―→移栽―→培养―→栽培
解析：
选A 移栽是指将培养基上培养的幼苗长壮后移栽到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境下，栽培是对移栽到土壤中的幼苗进行精细管理培养的过程，应先移栽后栽培。
3．下列关于植物组织培养中植物激素使用的说法，错误的是（ ）
A．植物组织培养中关键性激素是生长素和细胞分裂素
B．先使用生长素，后使用细胞分裂素，有利于细胞分裂和分化
C．先使用细胞分裂素，后使用生长素，细胞既分裂也分化
D．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
解析：
选B 在植物组织培养中，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，对细胞的分裂和分化均有利。
4．下列关于植物组织培养的说法错误的是（ ）
A．一般来说，容易进行无性繁殖的植物，也容易进行组织培养
B．对菊花茎段进行组织培养，不加植物激素也能成功
C．接种后的锥形瓶放入无菌箱中，给予适宜的温度和光照即可
D．移栽生根的试管苗之前，先打开瓶口，让试管苗在培养间生长几日
解析：
选C 在植物组织培养过程中，分化程度越低的材料，越容易脱分化形成愈伤组织，接种后的锥形瓶放入无菌箱中，给予适宜的温度和光照进行培养，培养期间应定期消毒，防止细菌等微生物污染。
5．在下列选项中，需要采用植物组织培养技术的是（ ）
①利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株 ②获取大量的脱毒苗 ③利用基因工程培育抗棉铃虫的植株 ④单倍体育种
⑤无子西瓜的快速大量繁殖
A．①②③ B．②③④⑤
C．①②④⑤D．②③④
解析：
选B 植物组织培养是指从植物体分离出符合需要的组织、器官或细胞、原生质体等，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产品的技术，主要用于获取脱毒苗、培育转基因的植株、单倍体育种、快速大量繁殖植株等方面。
利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株属于多倍体育种，不需要植物组织培养技术。
6．在菊花的组织培养操作完成3～4d后，观察同一温室中的外植体，发现有的瓶内外植体正常生长，有的瓶内外植体死亡，你认为外植体死亡的原因不可能是（ ）
A．外植体来自衰老的植物组织，其中细胞活性低或结构不完整
B．接种时培养基灭菌不彻底，接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体
C．培养过程中保持温度、pH的适宜，没有及时调整各种营养物质、激素的比例
D．愈伤组织形成初期没有给予充足的光照
解析：
选D 愈伤组织形成过程中，细胞还没有开始再分化，没有叶绿素和叶绿体的形成，也不可能进行光合作用，所以愈伤组织形成初期不需要充足的光照。
7．下面为植物组织培养过程的流程图，以下相关叙述错误的是（ ）
A．上述过程中脱分化发生在步骤b，在此过程中植物激素发挥了重要作用
B．再分化发生在步骤d，是愈伤组织重新分化形成根或芽等器官的过程
C．从叶组织块到种苗形成的过程利用的原理是植物叶片细胞具有全能性
D．人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题
解析：
选B 植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性；再分化发生在步骤c，为愈伤组织重新分化形成根或芽等器官的过程；植物激素在启动细胞分裂、脱分化和再分化中发挥重要作用。
8．某组织培养实验室的愈伤组织被真菌严重污染，为查找污染原因设计了四个实验，实验条件除图示外其他均相同。
下列各图表示实验结果，据图不能得出的初步结论是（ ）
A．污染的主要原因不是培养基灭菌时间短
B．污染不可能来源于组织培养所用的离体组织
C．调节培养基pH不能解决污染问题
D．调节培养温度不能解决污染问题
解析：
选B A、C、D图解所示的信息是随培养基灭菌时间、培养基pH和培养温度的增加，污染率在90%上下波动，说明污染源不是这三方面的原因；而B图解中随离体组织消毒时间的增加污染率急剧下降，因而，该曲线表明组织培养所用的离体组织是污染的主要因素。
二、非选择题（共26分）
9．（14分）利用植物组织培养技术的有关知识回答以下问题：
（1）植物组织培养所用到的培养基为固体培养基，原因是培养基中添加了________，培养基的主要成分是________、________和有机物。
（2）培养基中添加有机物，说明外植体的“代谢”是______（填“自养”或“异养”）型。
（3）培养基中常要添加____________________，且这两种激素的________影响植物细胞的分化方向。
如果外植体是菊花的茎段，则________（填“要”或“不必”）添加植物激素。
（4）除以上因素外，__________等外界因素对植物细胞的正常发育也起到很重要的作用。
（5）外植体要经过________（填“消毒”或“灭菌”）后，才能接种。
（6）在工作台上接种时，为了避免细菌等污染，接种过程要在________旁进行。
解析：
植物组织培养常用MS培养基，其主要成分包括大量元素、微量元素、有机物和植物激素等。
外植体在培养到愈伤组织的过程中其代谢类型为异养需氧型。
培养基中生长素和细胞分裂素的配比决定培养物的分化方向。
菊花的茎段培养可以不添加植物激素，因为菊花茎段组织培养比较容易。
pH、温度、光照等外界因素对培养的植物组织的生长情况有很重要的作用。
无菌操作是植物组织培养成功的关键。
整个操作过程中所使用的材料（除植物组织）、用具和试剂都要进行灭菌处理。
但不同的材料用不同的方法进行灭菌，如培养基用高压蒸汽灭菌，同时在接种时，要在酒精灯火焰旁进行，以防细菌污染。
答案：
（1）琼脂（凝固剂） 大量元素 微量元素
（2）异养
（3）生长素和细胞分裂素 用量比例 不必
（4）pH、温度、光照
（5）消毒
（6）酒精灯火焰
10．（12分）植物组织培养的培养基中加有激素。
下表是培养基中两种植物激素在不同比例时的实验结果。
请分析回答：
（其中6BA是一种细胞分裂素，IAA是一种生长素）
实验组别
1
2
3
4
激素种类及含量关系
6BA
6BA＞IAA
6BA＝IAA
6BA＜IAA
结果
组织块产生愈伤组织
组织块分化出芽
愈伤组织不断生长
愈伤组织有生根趋势
（1）促进愈伤组织产生的条件是____________，愈伤组织不断生长的条件是________。
（2）芽的分化条件是__________________，根的分化条件是____________________。
（3）在植物组织培养中，脱分化可用的激素组合是实验________和实验________中的激素含量关系，再分化时可用的激素组合是实验________和实验________中的激素含量关系。
整个实验表明，植物的生根、发芽等生命活动是________的结果。
（4）植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有__________，它的成分至少应该含有______________________________________________、____________等。
（5）判断愈伤组织的依据是___________________________________________________
__________________。
解析：
从表中数据可以看出，只有靠细胞分裂素和生长素的共同作用及适当的比例，才能使组织培养过程顺利进行。
培养基中必须具备植物激素、无机物（矿质元素）、有机物等营养物质。
而愈伤组织的特点是细胞排列疏松而无规则，高度液泡化，呈无定形状态。
答案：
（1）必须有细胞分裂素 细胞分裂素和生长素含量相等
（2）细胞分裂素的含量大于生长素 生长素的含量大于细胞分裂素 （3）1 3 2 4 多种激素共同作用 （4）营养物质 无机物（矿质元素） 有机物 （5）细胞排列疏松而无规则，呈无定形状态
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