人教版生物选修一讲义：专题3 课题1 菊花的组织培养 含答案

课题1 菊花的组织培养学习目标：1.知道细胞分化、细胞的全能性、组织培养流程及影响组织培养的因素。

(重点) 2.识记MS培养基的营养要素及功能。

(重点) 3.尝试植物组织培养的实验操作过程。

(难点)1．植物组织培养的基本过程(1)理论基础：植物细胞的全能性。

(2)细胞分化：在植物的个体发育过程中，细胞在形态、结构和生理功能上出现稳定性差异的过程。

(3)基本过程离体的植物器官、组织或细胞――→脱分化愈伤组织――→再分化根、芽―→完整植株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)植物材料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。

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)营养物质 ①大量元素，如N 、P 、K 、Ca 、Mg 、S 。

②微量元素，如B 、Mn 、Cu 、Zn 、Fe 、Mo 、I 、Co 。

③有机物，如甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素，以及蔗糖等。

(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，二者的浓度、使用的顺序及用量的比例等都会影响实验结果。

(4)环境条件：如pH 、_温度、光照等，进行菊花的组织培养一般将pH 控制在5.8左右，温度控制在18～22 ℃，并且每日用日光灯照射12 h 。

3．菊花组织培养的实验操作制备MS 固体培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培 (1)制备MS 固体培养基：配制各种母液―→配制培养基―→灭菌。

(2)外植体消毒：取菊花嫩枝―→流水冲洗―→加洗衣粉刷洗―→流水冲洗20 min ――→吸干体积分数为70%的酒精消毒6～7 s ―→无菌水清洗――→吸干质量分数为0.1%的氯化汞溶液消毒1～2 min ―→无菌水清洗(至少3次)。

(3)接种：菊花茎段插入培养基时注意方向，不要倒插。

每瓶接种6～8块外植体。

(4)培养：最好放在无菌箱中培养，并定期消毒。

培养温度控制在18～22_℃，并且每日用日光灯照射12_h 。

(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，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的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。

1．判断对错(1)一般来说，容易进行无性繁殖的植物，也容易进行组织培养。

( )(2)对菊花茎段进行组织培养，不加植物激素也能成功。

()(3)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。

()(4)通过有丝分裂进行细胞增殖。

()提示：(1)√(2)√(3)×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。

(4)√2．在植物组织培养过程中，愈伤组织的形成和形态的发生是十分关键的。

这除需要必备的营养和一些刺激因素外，还需要有诱导作用的物质，它们是() A．铜、锌等微量元素B．细胞分裂素和生长素C．蔗糖和葡萄糖D．维生素和氨基酸B[愈伤组织的形成除了必备的营养和一些刺激因素外，还需加入植物激素，如细胞分裂素和生长素等，用以调节细胞分裂和分化。

]3．下列符合菊花组织培养的基本步骤的是()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A[植物组织培养的操作程序为“制备MS培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培”。

接种后先培养再移栽，最后是栽培。

]植物组织培养的基本过程及影响因素1．植物组织培养的基本过程是怎样的？提示：离体的植物器官、组织或细胞外植体――→脱分化愈伤组织――→再分化根、芽→完整植株2．在生物体内，细胞并不表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官的原因是什么？提示：细胞全能性表达的基本条件之一是离体状态。

例如：植株上的分生组织细胞在体内只能进行分裂分化，形成不同的组织，但不能表现出全能性，这是生物体内基因程序性表达的结果。

[归纳总结]1．细胞的全能性(1)概念：指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。

(2)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。

(3)体现条件：①离体状态；②一定的营养物质；③植物激素；④其他适宜的外界条件(温度、pH、氧气、光照、无菌等)。

(4)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．植物组织培养的过程(1)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。

(2)激素使用的先后顺序及其用量的比例对细胞分裂和分化的影响。

①激素使用的先后顺序产生的影响：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激素用量比例产生的影响：生长素/细胞分裂素比值结果 比值高时促根分化，抑芽形成 比值低时促芽分化，抑根形成 比值适中 促进愈伤组织的形成[典题通关]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――→①愈伤组织――→②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2～5 d ，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_______________________________________________________________________________________。

[技巧点拨] (1)无病毒植株的培育是植物组织培养技术在作物育种方面的重要应用，所选择的材料应不含有病毒。

(2)MS 培养基的配方中无植物激素，但植物组织培养过程需要植物激素的调节，所以在配制好MS培养基之后要加入植物激素。

(3)生长素/细胞分裂素的比值高时，有利于根的分化而抑制芽的形成，比值低时有利于芽的分化而抑制根的形成。

[[解析]](1)植物组织培养时常采用根尖或茎尖部位，原因是该部位含病毒极少，甚至无病毒。

(2)MS培养基的成分包括大量元素、微量元素和有机物，在配制好的培养基中，常需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素。

植物组织培养也应注意无菌操作。

(3)生长素用量比细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化，比值高时，有利于根的分化。

[[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值偏低(1)如果通过植物组织培养，要从愈伤组织中提取某种成分，则生长素和细胞分裂素的使用顺序该是怎样的？(2)为什么用于植物组织培养的材料一般是幼嫩的茎组织？提示：(1)先使用生长素后使用细胞分裂素，这样有利于细胞分裂但细胞不分化。

(2)因为幼嫩的茎组织中的细胞具有较强的细胞分裂与分化的能力。

1．科学家将胡萝卜根韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入特定的培养基中培养，获得了许多完整的植株，此过程依据的原理和技术是() A．细胞的分裂和细胞工程B．细胞的分化和基因工程C．细胞的全能性和组织培养D．花药离体培养和单倍体育种C[由单个细胞发育成许多完整个体，尽管涉及细胞的分裂、细胞的脱分化和再分化等，但其原理仍然是细胞的全能性。

要完成植物外植体的脱分化、再分化等，必须进行植物组织培养，当然从工程技术的分类范畴分析，组织培养技术属于细胞工程。

故选C。

]2．某植物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4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，据图可得出的初步结论是()A．污染主要是由培养基灭菌时间短造成的B．污染主要来源于组织培养所用的离体组织C．调节培养基pH能解决污染问题D．调节培养温度能解决污染问题B[通过4个曲线图可以看出培养基灭菌时间、培养基pH、培养温度对污染率没有太大影响。

由离体组织灭菌时间越长污染率越低可知，污染主要来源于组织培养所用的离体组织。

]菊花组织培养的实验操作1．MS培养基中各营养物质的作用是什么？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，同时维持细胞的渗透压；甘氨酸、维生素等物质，主要是满足离体植物细胞的特殊营养要求。

2．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。

[归纳总结]1．实验流程及注意事项2．造成培养物污染的原因与处理污染种类细菌污染真菌污染污染原因可能是由操作人员造成的，如未戴口罩、接种时说话、手未消毒或器械灭菌不彻底等可能是由植物材料消毒不当引起的处理措施将被污染的培养瓶统一放在高压蒸汽锅内进行高压蒸汽灭菌，然后再打开培养瓶进行清洗特别提醒：试管苗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。

如图是运用某种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．③、④过程需要生长素和细胞分裂素的调节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基因型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C[用此方法克隆植物要尽量选择优良、细胞全能性表达充分的基因型，C 错误。