(统编版)2020学年高中生物专题3植物的组织培养技术第8课时菊花的组织培养同步备课教学案新人教版

第8课时 菊花的组织培养[学习导航] 1.阅读教材P 32“基础知识”，掌握植物组织培养的基本过程及影响因素。

2.阅读教材P 34～35“实验操作”，掌握植物组织培养的过程及注意事项。

3.结合教材P 36“课题延伸”及左侧培养基配方，理解植物激素对实验结果的影响。

[重难点击] 1.熟悉植物组织培养的基本过程。

2.理解细胞分化的概念及离体植物细胞的脱分化和再分化。

3.归纳MS 培养基的配制方法，并设计表格比较微生物培养基与MS 培养基的配方的异同。

一、植物组织培养的基本过程和影响因素1.原理理论基础：细胞的全能性。

(1)概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。

(2)原因：具有该种生物全套遗传信息。

2.植物组织培养的过程 (1)过程 外植体――――→脱分化愈伤组织――――→再分化根或芽―→完整植株。

(2)相关概念①外植体：用于离体培养的植物器官或组织片段。

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。

④愈伤组织的特点：细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。

3.影响植物组织培养的因素(1)内因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、保存时间的长短等也会影响实验结果。

③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)外因错误!1.植物组织培养的理论基础。

(1)为什么高度分化的植物细胞还具有全能性？答案因为高度分化的植物细胞中含有该物种的全套遗传物质。

(2)高度分化的植物细胞发育成完整的植株需要哪些条件？答案①离体条件；②充足的营养条件；③恰当的激素种类及浓度配比；④适宜的环境条件；⑤无菌条件。

2.植物组织培养的一般过程分析。

(1)你认为植物组织培养的核心环节是什么？答案植物组织培养的核心环节为脱分化和再分化。

(2)你认为菊花的组织培养的再分化应先诱导生芽还是先诱导生根？答案应先诱导生芽，再诱导生根。

(3)植物组织培养的实验操作主要有哪几个步骤？答案主要有6个步骤：①制备MS固体培养基；②外植体消毒；③接种；④培养；⑤移栽；⑥栽培。

(4)在配制培养基的过程中，pH的调节是在分瓶前还是分瓶后？答案在分瓶前调节pH。

3.外植体的选择(1)植物组织培养中应尽量选择什么样的材料作为外植体？为什么？答案应尽量选择幼嫩的植物组织或器官作为外植体。

因为外植体的年龄越小，分化程度越低，组织培养的成功率就越高。

(2)为什么选择茎尖分生组织可培育出脱毒苗？答案植物茎尖分生组织，细胞分裂速度快，其病毒极少，甚至无病毒。

归纳总结植物组织培养的过程分析过程主要变化特点脱分化由外植体形成愈伤组织由高度分化的细胞恢复为具有分裂能力的细胞再分化由愈伤组织形成根、芽等器官重新分化出不同的组织、器官生长发育成完整植物体包括营养生长和生殖生长1.关于植物组织培养技术的叙述正确的是( )A.用于培养的材料不一定需要离体B.植物可通过光合作用合成有机物，培养基中不需要加入含碳有机物C.愈伤组织可制造成人工种子D.脱分化和再分化都需要培养基中生长素和细胞分裂素刺激、诱导答案 D解析 用于培养的材料一定需要离体，否则基因选择性表达形成组织和器官，A 项错误；植物组织培养基中需加入含碳有机物，提供碳源和能源，而完整植株才能进行光合作用，B 项错误；胚状体可制成人工种子，C 项错误；不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同，可诱导培养物进行分裂和分化，D 项正确。

2.如图是基因型为AaBb 的菊花茎尖离体培养示意图，据图回答下列问题： 菊花茎尖――――→取下并放入培养基中培养――→A 愈伤组织――→B 根和芽―→植物体(幼苗) (1)图中A 和B 分别表示________和________。

菊花茎尖培养成植物体的根本原因是________________________________________________________________________。

(2)菊花的组织培养形成试管苗的过程中，其中应大量供给的元素是________________。

试管苗形成过程中要给予一定光照，其原因是_____________________________________。

(3)脱分化是指____________________________________________________________。

脱分化和再分化这两个过程的进行，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，还要保证________，否则植物组织培养就不能成功。

(4)这样培养成的试管苗的基因型为________。

答案 (1)脱分化 再分化 植物细胞具有全能性(2)N 、S 、P 、K 、Ca 、Mg 试管苗形成过程中要进行光合作用合成有机物(3)高度分化的植物组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程 无菌(4)AaBb解析 (1)离体的植物组织或细胞，在培养了一段时间以后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织。

脱分化产生的愈伤组织继续培养，又可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。

菊花茎尖能培养成植物体的根本原因是植物细胞具有全能性。

(2)离体的植物组织和细胞，常用MS 培养基培养，其主要成分包括：大量元素，如N 、P 、K 、Ca 、Mg 、S ；微量元素，如Fe 、Mn 、B 、Zn 、Cu 、Mo 、Co 、I ；有机物以及蔗糖等。

在试管苗形成过程中要每日给予日照12 h ，其原因是试管苗形成过程中要进行光合作用合成有机物。

(3)脱分化和再分化这两个过程的进行除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，还要保证无菌，原因是杂菌产生的毒素等物质会影响或阻碍植物组织脱分化形成愈伤组织或再分化为根和芽，且杂菌的繁殖能力很强，会与植物组织争夺培养基中的营养物质，使植物得不到营养，同时杂菌还会侵染植株，使之受到伤害。

(4)由于植物组织培养过程中细胞进行有丝分裂，所以培养成的试管苗的基因型为AaBb 。

特别提醒 植物组织培养的两点误区警示(1)细胞全能性表达的理解①细胞全能性的表达是由单个细胞发育成完整个体，发育的终点是完整个体，若发育为某个器官或组织不属于细胞全能性的表达。

②细胞全能性的大小是自然条件下的，在适宜外界条件下，植物的体细胞培养比生殖细胞的培养更容易。

(2)对愈伤组织特点的理解：愈伤组织的细胞是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞，具有旺盛的分裂能力，无中央大液泡。

二、进行菊花的组织培养1.制备MS 固体培养基(1)配制各种母液。

浓缩倍数⎩⎪⎨⎪⎧ 大量元素：浓缩10倍微量元素：浓缩100倍各种有机物：按1 mg/mL 的质量浓度单独配制成母液母液用量：根据各种母液的浓缩倍数，计算用量(2)配制培养基：向称好的琼脂中加入蒸馏水―→加热使琼脂熔化―→加入蔗糖和配制好的各种母液―→加蒸馏水定容―→调节pH ―→分装。

(3)灭菌：高压蒸汽灭菌法。

2.外植体消毒(1)方法：用流水冲净―→吸干表面水分―→体积分数为70%的酒精消毒―→无菌水清洗→吸干表面水分―→质量分数为0.1%的氯化汞溶液消毒―→无菌水清洗。

(2)原则：既要考虑药剂的消毒效果，又要考虑植物的耐受能力。

3.接种(1)前期准备：用体积分数为70%的酒精对工作台消毒，点燃酒精灯。

(2)接种操作：外植体形态学上端朝上插入培养基中，每瓶接种6～8块外植体。

(3)注意事项：接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，器械使用后用火焰灼烧灭菌。

4.培养培养过程应该放在无菌箱中进行，并定期进行消毒，保持适宜的温度和光照。

5.移栽 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。

最后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。

6.栽培将幼苗移栽后，每天观察并记录幼苗生长情况，适时浇水、施肥，直到开花。

1.营养物质对组织培养的作用(1)探讨MS培养基中各种营养物质的作用①大量元素和微量元素：提供植物细胞生活所必需的无机盐。

②蔗糖：提供碳源，同时能够维持细胞的渗透压。

③甘氨酸、维生素等有机物：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。

(2)植物是自养生物，为什么用于植物组织培养的MS培养基中需要加入有机物作为碳源？答案通常植物体本身进行光合作用产生糖类，不需要外部供给糖，但植物组织培养利用的是离体组织或细胞，在其脱分化过程中不能进行光合作用合成糖类，因此必须在培养基中添加糖类，作为碳源和能源物质，同时维持培养基的渗透压。

(3)同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？答案微生物培养基以有机营养为主。

与微生物的培养不同，MS培养基则需提供大量无机营养、无机盐混合物包括植物生长必需的大量元素和微量元素两大类。

2.植物激素在植物组织培养中的作用(1)试说出植物激素在植物组织培养中的作用调节剂主要作用生长素促进细胞的伸长，促进愈伤组织和根的形成细胞分裂素促进细胞的分裂，促进芽的分化和形成(2)生长素和细胞分裂素使用顺序及比例对植物组织培养的影响①按照不同的顺序使用这两类激素，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当同时使用这两类激素时，两者用量的比值不同，植物细胞的发育方向不同生长素与细胞分裂素用量比值与结果比值高时促进的根分化，抑制芽的形成比值低时有利于芽的分化，抑制根的形成比值适中有利于愈伤组织的形成3.植物组织培养中的无菌技术在植物组织培养过程中是如何实现无菌操作的？(1)对于培养基：用高压蒸汽灭菌法灭菌。

(2)对于外植体：用酒精和氯化汞溶液消毒，放到无菌箱中培养，移栽到消过毒的环境中生活一段时间。

3.生物工程的研究成果已经广泛应用于各个领域，目前科学家利用植物的茎尖和叶片、茎段等，在无菌条件下，培养在玻璃器皿中人工配制的培养基上，使之发育成完整的植株。

下图是运用该技术培养兰花植株的示意图。

下列关于这种生物工程技术的叙述，错误的是( )A.这种技术叫做植物组织培养，可以克隆生物体B.④过程的单细胞细胞质丰富，液泡小而细胞核大C.用此方法克隆植物要尽量选择优良、细胞全能性表达不充分的材料D.这种技术可与基因工程、航天工程结合培育高产、优质的作物品种问题导析(1)植物组织培养过程中，细胞中的遗传物质一般不会(填“会”或“不会”)发生改变，所以该项技术属于一种克隆技术。

(2)通过基因工程将目的基因导入植物细胞后，必须采用植物组织培养技术将植物细胞培养成植株。

答案 C解析④过程的单细胞细胞质丰富，液泡小而细胞核大，这是胚性细胞(类似胚胎细胞)的特征，在适宜的培养基中，这种单细胞可发育成胚状体。