影响植物组织培养分化方向的因素高二下学期生物人教版选择性必修3

影响植物组织培养分化方向的因素先看一道试题：通过植物组织培养技术，可以把外植体培养成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株。下列叙述正确的是（

）A．发芽培养基中的生长素浓度高于细胞分裂素浓度B．生根培养基的营养物质浓度通常高于发芽培养基C．愈伤组织发育为完整植株必须先再分化为胚状体D．无菌栽培的试管苗茎段作为外植体时无需对其消毒解析：通常发芽培养基中的生长素浓度低于细胞分裂素浓度，A错误；生根培养基的生长素浓度高于细胞分裂素浓度，而生根培养基的营养物质浓度通常高于发芽培养基，B错误；愈伤组织发育为完整植株的过程中有两条途径，即需要经过再分化为胚状体和不经过胚状体的器官发生途径，C错误；无菌栽培的试管苗茎段因为几乎不带病毒，因此在作为外植体时无需对其消毒，而是直接由于诱导愈伤组织产生即可，D正确。故答案为D。此题考查植物组织培养的影响因素。2020版高中生物学选择性必修三说，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，它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向：但不可否认的是，营养物质的成分和培养基的理化性也会对植物组织培养中也有很重要的影响。那么，植物生长调节剂、营养物质和培养基的理化性质是如何影响植物组织培养的呢？1.植物生长调节剂在植物组织培养中的影响植物激素是植物体内合成的，对植物生长发育起到显著调节作用的微量生理活性物质，影响到植物的细胞分化、分裂、发育，及植物的形态建成、开花、结实、脱落、衰老和休眠等生理活动。植物激素是植物体内合成的，对植物生长发育起到显著调节作用的微量生理活性物质，影响到植物的细胞分化、分裂、发育，及植物的形态建成、开花、结实、脱落、衰老和休眠等生理活动。在植物组织培养过程中，由于外植体处于离体培养状态，内源激素再生能力停止而不足保障其正常生长分化，需要外源激素救济供给，要做培养基中添加植物生长调节剂达到培养物全能性正常生长、分化之需。在培养基的营养素各成分中，植物生长调节剂是培养基的关键物质，是人工调控组织培养的应激有效手段的“魔术棒”，在组织培养中具有无可动摇的核心地位，对植物组织培养起着决定性作用。植物生长调节剂的种类、浓度以及配比都会显著地影响愈伤组织的形成、不定根、不定芽的分化，胚状体的形成等。通常，不同植物或不同品种，甚至同一植物的不同位置及不同培养阶段和培养目的，对植物生长调节剂的要求有很大的变化。根据不同的培养材料和培养目的，通过试验确定植物生长调节剂的种类、浓度和配比是植物组织培养的关键所在。组织培养中使用的植物生长调节剂主要包括生长素类、细胞分裂素类、赤霉素和脱落酸等。（1）生长素类：在组织培养中，生长素主要的作用表现在诱导愈伤组织形成，促进细胞脱分化；促进细胞分裂和伸长生长；诱导根的分化；二氯苯氧乙酸（2，4D）可以诱导某些植物不定胚的形成。常用的生长素有吲哚乙酸（IAA）、吲哚丁酸（IBA）、萘乙酸（NAA）、二氯苯氧乙酸（2，4D）、奈氧乙酸（NOA）和对氯苯氧乙酸（PCPA）等。一般生长素浓度的使用为0.05～5mg/L。IAA是天然存在的生长素，可以人工合成，其活力较低，是生长素中活力最弱的激素，对器官形成的副作用小，高温灭菌会受到破坏，且见光易分解，应置于棕色玻璃瓶中保存。NAA为人工合成的植物生长调节剂，耐高温高压不易被分解破坏，应用较普遍。IAA、NAA和IBA广泛用于生根，并与细胞分裂素互作促进不定芽的增殖和生长。2，4D在促进愈伤组织的形成上活力最高，但它强烈抑制不定芽和不定根的形成，影响器官的发育。适宜的用量范围较狭窄，过量产生毒害效应。（2）细胞分裂素类：在组织培养中，细胞分裂素主要促进细胞分裂与扩大；诱导芽的分化，促进侧芽萌发生长；抑制根的分化。同时具有抑制顶端优势，促进茎的增殖，延缓离体组织和器官的衰老作用。细胞分裂素多用于诱导不定芽的分化和茎、苗的增殖，避免在生根时应用。一般细胞分裂的的使用浓度为0.05～10mg/L。细胞分裂素是腺嘌呤的衍生物。常用的细胞分裂素有6卞氨基嘌呤（6BA）、激动素（KT）、玉米素（ZT）、2异戊烯腺嘌呤（2IP）、噻苯隆（TDZ）、氯苯脲（CPPU）等。其中ZT活性最强，但价格昂贵，高温灭菌易受到破坏，需采用过滤灭菌方法，应用较少。6BA和KT性质稳定，可高温高压灭菌，且价格相对便宜，在生产和科研中广泛使用。在植物组织培养中，生长素与细胞分裂素的协同调控作用决定着器官发育的方向，细胞分裂素/生长素比值低时，有利于诱导植物脱分化和根原基的形成；细胞分裂素/生长素比值高时，有利于植物组织再分化和芽原基的形成。外植体启动生长的关键主要是培养基的激素配比与浓度，一般应使用较高浓度的细胞分裂素和生长素较低浓度的生长素，能够解除顶端优势的抑制作用，诱导产生丛芽。生长素浓度过高容易产生愈伤组织；激素配比适当，则茎尖向上生长成无根芽苗。一般顶芽和腋芽培养30～40天d可长成新梢。2.营养物质的成分对在植物组织培养中的影响除了植物激素，适当配比的营养物质也会影响植物组织的分化。生长素对维管组织分化所起的作用看来在很大程度上取决于糖的存在。当培养基中生长素含量低时，通过改变蔗糖含量，即可改变洋丁香和菜豆愈伤组织块中所形成的木质部和韧皮部的相对数量。在洋丁香中，如果灌入到愈伤组织顶面缺口里的琼脂含有0.05mg/LIAA和1%蔗糖，在愈伤组织中只能形成数量很少的木质部分子。若保持生长素浓度不变，而把蔗糖水平提高到2%，则有利于木质部的形成，但韧皮部却很少形成甚至不形成。在蔗糖含量为2.5%~3.5%时，木质部和韧皮部都能分化，而当蔗糖含量为4%时，所形成的维管组织中只是韧皮部，很少或没有木质部。与洋丁香不同，在爬山虎悬浮培养中，当蔗糖含量一直增加到8%时，木质部分也随之增加。不同的园艺植物影响木质部的形成所需的蔗糖含量不同。对于爬山虎木质部发生来说，蔗糖含量直到1.5%时仍然没有什么效果，而这一含量在洋丁香中却正处在最适含量的附近。试验证明，除了蔗糖之外，属于二糖的麦芽糖和海藻糖也能刺激某些植物愈伤组织导管的分化。葡萄糖、果糖和其他单糖则无刺激作用。在有生长素存在条件下的，蔗糖可能起着一种几乎像激素一样的作用。以蔗糖为碳源培养离体的双子叶植物，根会长的更好，而以葡萄糖为碳源时，单子叶植物的根生长的更好。生根培养中，低浓度的糖有利于根的形成和生长。维生素、肌醇、氨基酸

维生素B6会促进根的生长；维生素B1以焦磷酸盐形式存在，是碳水化合物代谢必需的辅助因子，直接涉及某些氨基酸的生物合成，大多数的植物组织生长都需要它，特别在继代培养时更是如此。有学者在玉米的悬浮培养时，如不添加维生素B1，在第二次继代时，生长效果就较差，第三代转接时如继续不添加维生素B1，组织就会死掉。其他类型的维生素添加，对一些植物种类的组织培养可以起到积极的作用。如泛酸（微生物B5）可以促进山楂茎段形成愈伤，维生素C一般可用于分离外植体时防褐化，它除了可以作为抗氧化剂，还与细胞分裂和伸长有关。叶酸在黑暗中可降缓组织增生，在光照下可增强。维生素B2可提高茎枝的生长质量。肌醇，中文别名:肌糖;环己六醇;纤维醇(肌糖)。肌醇广泛分布在动物和植物体内，是动物、植物、微生物的生长因子。会促进胚状体和芽的形成。肌醇是植物的一种天然组分，它在植物细胞膜功能方面有重要作用，一些学者把肌醇看作是碳水化合物的补充物。早在1951年，肌醇的功效在植物组培中的作用首次得到验证。学者在榆树组培培养中加入肌醇，发现其可以促进榆树的形成层组织形成芽，愈伤组织的坏死症状可以受到抑制和延迟。后续很多种植物的组培验证发现，肌醇可以促进愈伤组织的生长速度，对植株的形态发生也产生有益结果。肌醇，呈白色粉末状氨基酸不仅为细胞生长提供氮源，而且还会促进芽、根、胚状体的分化和生长。甘氨酸可以促进根的生长，丝氨酸和谷氨酰胺可以促进不定芽的分化。(摘自《植物组织培养技术》刘振祥)高中生物学教材中的MS培养基是植物组织培养的通用培养基，但在具体使用过程中根据培养的材料和目的，有时会适当调整营养物质，当然也是通过一系列实验后确定的。3.培养基的理化性质对植物组织培养的影响培养基的物理性质，如渗透压、pH、固态和液态对细胞形态也有影响。糖对培养基的渗透压起决定作用，这可以帮助理解蔗糖对植物组织培养的重要性，同样的碳源量，蔗糖的物质量的浓度是葡萄糖的近一半。植物离体条件下，推动了自行调节pH的能力，所适应的pH范围为5.6－6.0。培养基的固体、液体状态也影响形态发生，一般而言，固态培养基有利于器官分化。例1．植物组织培养的常见流程：外植体的消毒处理、接种→诱导愈伤组织→分化长芽与生根→试管苗过渡等。下列叙述正确的是（

）A．外植体和培养基需要消毒后再接种，接种时需注意外植体的方向，不要倒插B．在无菌水中用纤维素酶和果胶酶混合处理叶片悬浮组织可获得较多原生质体C．愈伤组织的诱导受植物激素配比的影响，不受营养物质和光照等因素的影响D．试管苗移栽到室外前需用自来水洗掉根部的琼脂，以免琼脂发霉引起烂根2．通过植物组织培养技术，可以把外植体培养成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株。下列叙述正确的是（

）A．发芽培养基中的生长素浓度高于细胞分裂素浓度B．生根培养基的营养物质浓度通常高于发芽培养基C．愈伤组织发育为完整植株必须先再分化为胚状体D．无菌栽培的试管苗茎段作为外植体时无需对其消毒答案：1．D解析：A、植物组织培养实验中外植体要消毒后再接种到经过高压灭菌的MS固体培养基中，A错误；B、在制备原生质体时，需在0.5~0.6mol·L1的甘露醇溶液环境（维持较高渗透压，防止原生质体吸水涨破）下用纤维素酶和果胶酶混合液处理实验材料，将细胞壁除去，获得球形的原生质体，B错误；C、愈伤组织的诱导分化受植物激素配比的影响，也受营养物质和光照等培养条件的影响，C错误；D、将无菌幼苗移栽到实验室外之前，先用自来水洗掉根部的琼脂，以免琼脂发霉引起烂根，幼苗需适应