实验04菊花的组织培养

专题04菊花的组织培养实验原理：植物细胞的全能性1.细胞的全能性①概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能，即细胞具有全能性。②分化的细胞不能表现全能性的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。2.细胞全能性大小的比较①植物细胞>动物细胞(动物细胞只有细胞核表现全能性)。②受精卵>生殖细胞(精子、卵细胞)>体细胞。③体细胞：分化程度低的>分化程度高的，细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的，幼嫩的细胞>衰老的细胞。3.植物细胞表现全能性的条件①离体状态：器官、组织或细胞。②营养物质：种类齐全、比例合适。③植物激素：生长素、细胞分裂素。④外界条件：适宜的温度、pH和光照(愈伤组织的形成和生长需避光培养，再分化培养需照光)等。⑤无菌操作。4.全能性表达过程①脱分化：让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能，转变成未分化细胞的过程。②再分化：脱分化产生的愈伤组织，在一定的培养条件下，再分化出芽、根等器官，进而形成完整的小植株。③激素的作用：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激素。操作步骤：1.外植体的消毒：将流水冲洗后的外植体用酒精消毒30s，用无菌水清洗2～3次后，再用次氯酸钠处理30min，用无菌水清洗2～3次。2.外植体的分割：用无菌滤纸吸去表面的水分，用解剖刀将外植体切成0.5～1cm长的小段。3.接种：在酒精灯旁，将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。4.培养：将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18～22℃的培养箱中培养。定期观察和记录愈伤组织的生长情况。5.转移培养：将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。长出芽后，再将其转接到的培养基上，进一步诱导形成试管苗。6.移栽：将试管苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩上，壮苗后再移栽入土。1.植物激素对组织培养的影响(1)由愈伤组织进行细胞分化时，一般要先诱导其生芽，然后诱导其生根，可通过控制培养基中生长素和细胞分裂素用量的比例来实现。(2)生长素和细胞分裂素用量的比例影响植物细胞的发育方向。生长素用量/细胞分裂素用量结果比值高有利于根的分化，抑制芽的形成比值低有利于芽的分化，抑制根的形成比值适中促进愈伤组织的形成2.植物组织培养过程中应注意的问题(1)接种时注意外植体的方向，应将外植体的形态学下端插入培养基，不能倒插。(2)培养一株完整的试管苗，必须先进行生芽培养，再进行生根培养。如果顺序颠倒，先诱导生根，就不好诱导生芽了。(3)菊花的组织培养中，愈伤组织的形成一般不需要光照，而在再分化的培养过程中，需要一定的光照。(4)试管苗一般在高湿、弱光、恒温等条件下培养生长，出瓶后一定要注意保温、保湿。(5)试管苗的光合作用能力弱，在移栽前应给予较强光照闭瓶炼苗，以促进幼苗向自养苗转化。3.脱分化与再分化的比较名称脱分化再分化过程外植体→愈伤组织愈伤组织→胚状体(长出芽和根)形成体特点不定形的薄壁组织团块有根和芽条件离体、适宜的营养、无菌无毒生长素/细胞分裂素比例适中比例高时，诱导根的形成；比例低时，诱导芽的形成光照不需要需要1．（2023·河北·统考高考真题）植物细胞悬浮培养是将单个细胞或细胞团进行液体培养增殖的技术。下列叙述错误的是（

）A．植物细胞悬浮培养的培养基须经无菌处理B．经纤维素酶和果胶酶充分处理后，植物细胞团分散为单个完整的悬浮细胞C．为使悬浮细胞正常生长，培养基须保持适当的温度、pH和渗透压D．利用悬浮培养技术生产次生代谢物，可减少植物资源的消耗【答案】B【分析】植物细胞培养需要在无菌条件下进行人工操作：保证水、无机盐、碳源（常用蔗糖）、氮源（含氮有机物）、生长因子（维生素）等营养物质的供应；需要添加一些植物生长调节物质，主要是生长素和细胞分裂素；愈伤组织再分化到一定阶段，形成叶绿体，能进行光合作用，故需光照。【详解】A、为了避免杂菌污染，植物细胞悬浮培养的培养基须经无菌处理，A正确；B、纤维素酶和果胶酶处理植物细胞获得的是原生质体，不能获得单个完整的悬浮细胞，B错误；C、细胞的正常生长需要适宜的条件，因此，为使悬浮细胞正常生长，培养基须保持适当的温度、pH和渗透压，C正确；D、利用悬浮培养技术生产次生代谢物，可减少植物资源的消耗，同样也不受季节和天气得限制，D正确。故选B。2．（2022·浙江·高考真题）下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是（

）A．用自然生长的茎进行组培须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒B．培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换C．组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富D．不带叶片的菊花幼茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株【答案】D【分析】植物组织培养技术：1、过程：离体的植物组织，器官或细胞（外植体）→愈伤组织→胚状体→植株（新植体）．2、原理：植物细胞的全能性．3、条件：①细胞离体和适宜的外界条件（如适宜温度、适时的光照、pH和无菌环境等）；②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素（生长素和细胞分裂素）。【详解】A、自然生长茎段的消毒属于外植体消毒，先用70%酒精，再用无菌水清洗，再用5%次氯酸钠消毒处理，最后再用无菌水清洗，A错误；B、培养瓶用专用封口膜封口的目的是防止杂菌污染，并不影响气体交换，B错误；C、组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石比较松软，持水性也较好，有利于幼苗的生根和叶片的生长，C错误；D、不带叶片的菊花茎的切段可通过植物组织培养分化出芽和根这种器官发生的途径形成完整的菊花植株，D正确。3．（2022·辽宁·统考高考真题）蓝莓细胞富含花青素等多酚类化合物。在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变。褐变会引起细胞生长停滞甚至死亡，导致蓝莓组织培养失败。下列叙述错误的是（

）A．花青素通常存在于蓝莓细胞的液泡中B．适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率以减少褐变C．在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变D．宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体【答案】D【分析】根据题干信息：在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变。减少褐变的措施有：减少氧化剂的浓度，如勤换培养基，或添加抗氧化剂。在植物组织培养的过程中，一般选用代谢旺盛、再生能力强的器官或组织为材料制备外植体。【详解】A、液泡中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等，其中的色素是指水溶性色素，如花青素，A正确；B、适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率可减少代谢积累的氧化剂的浓度，从而减少褐变，B正确；C、根据题干信息：在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变，可知在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变，C正确；D、一般选用代谢旺盛、再生能力强的器官或组织为材料制备外植体，D错误。4．（2021·江苏·高考真题）植物组织培养技术常用于商业化生产：其过程一般为:无菌培养物的建立→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述错误的是（

）A．为获得无菌培养物，外植体要消毒处理后才可接种培养B．组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构C．提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根D．用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异【答案】D【分析】1、离体的植物组织或细胞，在培养一段时间后，会通过细胞分裂形成愈伤组织。愈伤组织的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。由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化。脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。再分化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的植株体。2、植物组织培养中生长素和细胞分裂素使用比例对植物细胞发育的影响：生长素用量比细胞分裂素用量，比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成。比值适中时，促进愈伤组织的形成。【详解】A、植物组织培养过程中应注意无菌操作，为获得无菌培养物，外植体要经过表面消毒处理后，才能进行培养，所用的培养基必须彻底灭菌，A正确；B、组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构，胚状体若包裹上人工种皮，可制作成人工种子，B正确；C、生长素和细胞分裂素的比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成，因此提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根，C正确；D、用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗会出现变异，如在愈伤组织的培养过程中可能发生基因突变等变异，D错误。故选D。5．（2021·湖北·统考高考真题）月季在我国享有“花中皇后”的美誉。为了建立月季某新品种的快速繁殖体系，以芽体为外植体，在MS培养基中添加不同浓度的6BA和IBA进行芽体增殖实验，芽分化率（%）结果如表。6BA/（mg·L1）IBA/（mg·L1）0．10．20．30．40．51．031635849412．040957669503．037756454414．025353130255．08211284关于上述实验，下列叙述错误的是（

）A．6BA浓度大于4．0mg·L1时，芽分化率明显降低B．6BA与IBA的比例为10：1时芽分化率均高于其他比例C．在培养基中同时添加适量的6BA和IBA，可促进芽分化D．2．0mg·L16BA和0．2mg·L1IBA是实验处理中芽分化的最佳组合【答案】B【分析】本实验目的为以芽体为外植体，在MS培养基中添加不同浓度的6BA和IBA进行芽体增殖实验，自变量为不同浓度的6BA和IBA，因变量为芽分化率，据表分析可知，随着6BA浓度增加，芽分化率先增加后减少，随着IBA浓度增加，芽分化率先增加后减少，据此作答。【详解】A、据表可知，6BA浓度为从4.0mg·L1到5.0mg·L1时，芽分化率降低非常明显，故6BA浓度大于4．0mg·L1时，芽分化率明显降低，A正确；B、据表可知，当6BA与IBA的比例为10：1时，芽分化率为31%、95%、64%、30%、4%，因此6BA与IBA的比例为10：1时，芽分化率不一定都高于其他比例，B错误；C、据表可知，6BA与IBA的比例会影响芽的分化率，因此在培养基中同时添加适量的6BA和IBA，可促进芽分化，C正确；D、据表可知，芽分化率为95%是最高的，此时6BA和IBA分别为2.0mg·L1、0.2mg·L1，是实验处理中芽分化的最佳组合，D正确。故选B。1．下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是（

）A．用自然生长的茎段进行组培须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒B．可取菊花芽尖进行培养获得不带病毒的抗病毒苗C．组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富D．不带叶片的菊花幼茎切段可通过器官发生途径形成完整的菊花植株【答案】D【分析】植物组织培养技术：1、过程：离体的植物组织，器官或细胞（外植体）→愈伤组织→胚状体→植株（新植体）．2、原理：植物细胞的全能性．3、条件：①细胞离体和适宜的外界条件（如适宜温度、适时的光照、pH和无菌环境等）；②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素（生长素和细胞分裂素）。【详解】A、自然生长茎段的消毒属于外植体消毒，先用70%酒精，再用无菌水清洗，再用5%次氯酸钠消毒处理，最后再用无菌水清洗，A错误；B、可取菊花芽尖进行培养获得不带病毒的脱毒苗而非抗毒苗，B错误；C、组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石比较松软，持水性也较好，有利于幼苗的生根和叶片的生长，C错误；D、不带叶片的菊花茎的切段可通过植物组织培养分化出芽和根这种器官发生的途径形成完整的菊花植株，D正确。2．下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是（

）A．菊花茎段培养前需用次氯酸钠消毒后接种到培养基中B．菊花组织培养的全过程无菌操作至关重要，所用到的材料、仪器均需灭菌处理C．培养基中的蔗糖既能调节渗透压，也能提供能量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相同【答案】C【分析】植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术，利用的原理是植物细胞的全能性。【详解】A、菊花茎段培养前需用次氯酸钠消毒后再用无菌水清洗2－3次后，用无菌滤纸吸去表面的水分，经解剖刀切取适量的外植体接种到培养基中，A错误；B、植物组织培养需进行无菌操作，故外植体要消毒而非灭菌，培养基及其他器械要灭菌，B错误；C、蔗糖作为碳源物质为植物细胞提供能量来源，蔗糖较葡萄糖能更好地调节培养基内的渗透压，C正确；D、采用绿色开花植物的生殖器官部位（如花药）进行培养获得的愈伤组织的基因型不一定相同，D错误。3．下列关于菊花组织培养的叙述，错误的是（

）A．经过脱分化和再分化过程B．要控制好培养基中生长素和细胞分裂素的浓度及比例C．需对外植体进行灭菌处理D．接种外植体到培养基时，需要注意形态学方向，不可倒插【答案】C【分析】植物组织培养的条件：①细胞离体和适宜的外界条件（如适宜温度、适时的光照、pH和无菌环境等）；②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素（生长素和细胞分裂素）。决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，特别是生长素和细胞分裂素的协同作用在组织培养过程中非常重要，被称为“激素杠杆”。【详解】A、植物组织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，然后再分化生成根、芽，最终形成植物体，故菊花的组织培养需要经过细胞的脱分化和再分化过程，A正确；B、培养基中生长素和细胞分裂素的浓度及比例影响愈伤组织的生长和分化，故要控制好培养基中生长素和细胞分裂素的浓度及比例，B正确；C、植物组织培养时需要对外植体消毒，既要杀死材料表面的微生物，又要减少消毒剂对细胞的伤害，不能对其进行灭菌处理，C错误；D、有些植物激素是极性运输的，即从形态学的上端运到形态学的下端，故接种外植体到培养基时，需要注意形态学方向，不可倒插，D正确。4．下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是（

）A．用自然生长的茎进行组培须用适宜浓度的酒精和次氯酸钠的混合液消毒B．培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换C．组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富D．再生植株需去除根部残留的培养基进行锻炼后才能移种大田【答案】D【分析】植物组织培养技术：过程：离体的植物组织，器官或细胞（外植体）→愈伤组织→胚状体→植株（新植体）；原理：植物细胞的全能性；条件：①细胞离体和适宜的外界条件（如适宜温度、适时的光照、pH和无菌环境等）；②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素（生长素和细胞分裂素）。【详解】A、自然生长茎段的消毒属于外植体消毒，先用体积分数为70%的酒精消毒，用无菌水清洗，再用质量分数为5%左右的次氯酸钠处理，最后再用无菌水清洗，A错误；B、培养瓶用专用封口膜封口的目的是防止杂菌污染，并不影响气体交换，B错误；C、组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石比较松软，持水性也较好，有利于幼苗的生根和叶片的生长，C错误；D、再生植株移种大田前，需去除根部残留的培养基，并进行锻炼，以使其能够适应移栽后的环境，提高成活率，D正确。5．下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是（

）A．用自然生长的茎进行组培须用70%酒精和次氯酸钠的混合液消毒B．培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换C．组培苗采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石营养丰富D．诱导形成愈伤组织期间一般不需要光照【答案】D【分析】植物组织培养技术：过程：离体的植物组织，器官或细胞（外植体）→愈伤组织→胚状体→植株（新植体）；原理：植物细胞的全能性；条件：①细胞离体和适宜的外界条件（如适宜温度、适时的光照、pH和无菌环境等）；②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素（生长素和细胞分裂素）。【详解】A、自然生长茎段的消毒属于外植体消毒，先用70%乙醇，再用无菌水清洗，再用5%次氯酸钠消毒处理，最后再用无菌水清洗，A错误；B、培养瓶用专用封口膜封口的目的是防止杂菌污染，并不影响气体交换，B错误；C、组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石比较松软，持水性也较好，有利于幼苗的生根和叶片的生长，C错误；D、避光有利于愈伤组织形成，因此诱导愈伤组织期间一般不需要光照，D正确。6．为了培育菊花新品种，科学家利用二倍体野生夏菊和六倍体栽培秋菊进行杂交，培育过程如图所示。下列有关叙述正确的是（

）A．d植株含有夏菊和秋菊的遗传物质B．与②过程有关的细胞器只有高尔基体C．①过程常选择酶解法去壁，一般在低渗溶液中进行D．野生夏菊和栽培秋菊自然杂交后是四倍体，属于同一物种【答案】A【分析】题图分析：过程①是通过酶解法去除细胞壁获得原生质体a和b，过程②融合原生质体再生细胞壁的过程，过程③是脱分化过程形成愈伤组织，过程④是再分化生成完整植株d。【详解】A、形成d植株的过程采用了植物体细胞杂交，属于无性生殖，d植株含有夏菊和秋菊的遗传物质，A正确；B、过程②融合原生质体再生细胞壁的过程，与②过程有关的细胞器有高尔基体、线粒体等，B错误；C、过程①是通过酶解法去除细胞壁获得原生质体a和b，为了防止原生质体变形，一般在等渗溶液中进行，C错误；D、野生夏菊是二倍体，栽培秋菊是六倍体，两者通过自然杂交得到的是四倍体植株，其中一个染色体组来自野生夏菊，三个染色体组来自栽培秋菊，杂交子代不育，二倍体野生夏菊和六倍体栽培秋菊不属于同一物种，D错误。7．如图表示菊花的嫩枝和月季的花药离体培养过程，据图回答下面的问题：(1)菊花的组织培养与月季的花药培养都需要制备专用的固体培养基。(2)用于培养的菊花嫩枝和月季花药都需要消毒，要严格控制杂菌污染的原因是。通常消毒所用的药剂是和。(3)为大量获得菊花和月季的愈伤组织，适宜采取（填“黑暗”或“光照”）培养。之后将愈伤组织转移到含有一定浓度的培养基中进行再分化。(4)菊花长期营养繁殖易造成病毒积累，导致菊花花色劣变。某研究小组比较了3种脱毒方法对菊花体内菊花B病毒（CVB）和菊花矮化类病毒（CSVd）脱除的效果，结果见下表；下图是对不同试管苗进行RTPCR（逆转录PCR）后的电泳示意图（引物根据CVB的基因序列设计），根据下图表回答问题：不同脱毒方法对“滁菊”茎尖脱毒率的影响脱毒方法样本数脱除CSVd率脱除CVB率脱除（CSVd+CVB）率茎尖分生组织培养7720.7844.1616.88热处理结合茎尖培养7136.6263.3835.21病毒唑结合茎尖培养7146.4849.3036.62试管苗号已成功脱去CVB病毒。只脱除CSVd病毒时，可选择结合茎尖分生组织培养，效果相对更好。热处理和病毒唑处理对试管苗同时脱去两种病毒的脱毒率（有或无）显著作用。【答案】(1)MS(2)杂菌可在培养基上生长，与植物组织争夺营养，同时杂菌产生的物质会影响植物组织生长70%的酒精5%的次氯酸钠溶液(3)黑暗植物激素(4)3、4病毒唑有【分析】1、植物的组织培养指指将离体的植物器官、组织或细胞（称为外植体）等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。2、植物组织培养条件为：离体、无菌、营养物质、激素(生长素、细胞分裂素等)、适宜温度和pH等。3、植物组织培养基本过程为：外植体脱分化形成愈伤组织，再分化形成胚状体，进一步形成幼苗。其中脱分化指在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变为未分化的细胞，进而形成愈伤组织的过程；愈伤组织是通过细胞分裂形成的，细胞排列疏松且无规则，高度液泡化呈无定形状态的薄壁细胞；再分化指愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。4、植物组织培养包括脱分化和再分化两个重要的过程，决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，特别是生长素和细胞分裂素的协同作用在组织培养过程中非常重要。脱分化过程要避光，否则会形成维管组织，不形成愈伤组织，而再分化过程需要光照。【详解】（1）植物的组织培养过程中都需要制备专用的MS固体培养基，其营养成分适合植物细胞利用。（2）植物的组织培养要严格控制杂菌污染，杂菌可在培养基上生长，与植物组织争夺营养，同时杂菌产生的物质会影响植物组织生长，方法是流水充分冲洗后的外植体(幼嫩的茎段)用70%的酒精消毒30s，然后立即用无菌水清洗2~3次，再用5%的次氯酸钠溶液处理30min后，立即用无菌水清洗2~3次。（3）为大量获得菊花和月季的愈伤组织，适宜采取黑暗培养，脱分化过程要避光，否则会形成维管组织，不形成愈伤组织。之后将愈伤组织转移到含有一定浓度植物激素（生长素和细胞分裂素）的培养基中进行再分化。（4）由电泳图可知，2、5电泳结果显示标准片段之外的阳性结果，1，3，4则没有，1为阴性对照组，说明3、4成功脱去CVB病毒。观察表格发现，病毒唑结合基尖培养时，CSVd病毒脱除率最高，适用于只脱除CSVd病毒。由表格数据可知，热处理和病毒唑处理后，相比于对照组，脱毒率有明显升高。8．经实验发现0.5mg/L6­BA和0.3mg/LIAA的配比能诱导某菊花品种茎尖外植体再生丛芽比率达70%，再生