生物学案：课堂探究专题课题菊花的组织培养

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精课堂探究探究点一植物的组织培养·问题导引·“黄帝手植柏”位于陕西省黄陵县黄帝陵景区内，相传为“人文始祖”轩辕黄帝所亲植，距今已有5000多年树龄。然而近年来，受树龄老化、生理机能下降、土壤板结等因素影响，古柏生长日趋衰弱。国家林业局、陕西省林业厅等单位联合启动实施了“黄帝手植柏”扩繁保护工程。实验一般通过“微型温室扦插”和“植物组织培养"两种方式进行,但由于“黄帝手植柏”树龄太大，各项生理机能严重不足，“微型温室扦插”的成活率十分低，只能通过“植物组织培养"方式实现其无性繁殖.你了解什么是植物的组织培养吗？提示:植物的组织培养是用离体的组织、器官培养成完整个体的过程。·名师精讲·植物的组织培养1．植物组织培养的概念:指植物的离体部分（包括任何器官、组织、细胞或原生质体)在人工控制的培养基及环境条件(温度及光照)下，得以生长和分化成完整植株的一种无菌培养技术.2．植物组织培养的理论基础：细胞的全能性，即已分化的细胞具有发育成完整个体的潜能。因为生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质.3．植物细胞全能性表达的条件(1）离体状态。(2）无菌操作（防止杂菌污染)。（3）适宜物质的诱导和调节（激素主要是生长素、细胞分裂素等)。【例题1】下列实例中能体现细胞全能性的是()①用培养基培养的胡萝卜单个细胞培养成了可育的植株②植物用种子进行繁殖③用单个烟草组织培育出了可育的完整植株A．①② B．①③ C．②③ D．①②③解析：①和③都属于已分化的细胞经过培养形成可育的植株，体现了细胞的全能性。植物用种子繁殖后代,实际上是由种子的胚，通过细胞的增殖和分化发育成新个体,种子的胚就是一个小植物体，因此不能体现细胞全能性。答案：B方法点拨细胞的全能性是已分化的细胞发育为完整个体，即细胞→个体。种子的胚发育为个体或营养器官的无性繁殖（如枝条扦插）不属于植物组织培养的范畴.变式训练1下列属于植物的微型繁殖技术(植物组织培养)的是（）A．兰花的茎尖组织培育成兰花幼苗B．水稻种子萌发并长成新个体C．扦插的葡萄枝长成新个体D．柳树芽发育成枝条解析:解答本题需要从两个方面入手，首先,水稻种子萌发并长成新个体、柳树芽发育成枝条均属于个体发育部分；其次，扦插的葡萄枝长成新个体属于无性生殖中的营养生殖。答案：A探究点二植物组织培养的过程及影响因素·问题导引·目前，“黄帝手植柏”完成了分裂增殖培养，无菌芽增殖正常，生长旺盛，与“黄帝手植柏"遗传品质、基因完全相同，即将进入生根培养阶段.在“黄帝手植柏"的组织培养过程中，生芽与生根是怎么回事？提示：生芽与生根是对愈伤组织诱导，先生芽,再生根。·名师精讲·1．植物组织培养的一般过程分析(见下表）过程名称过程形成体特点条件脱分化由外植体形成愈伤组织排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团①离体；②提供营养物质（有机物、无机物);③提供激素;④提供其他适宜条件再分化由愈伤组织形成幼苗或胚状体结构有根、芽或有生根发芽的能力营养生长、生殖生长发育成完整的植物体由根、茎、叶、花、果实、种子组成栽培2。影响植物组织培养的因素（1)内因：植物的种类，同一植物材料的年龄、保存时间的长短等。烟草和胡萝卜的组织培养较为容易，枸杞愈伤组织的芽诱导比较难；同一植物材料的年龄、保存时间的长短会影响实验结果;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。【例题2】在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中,需要下列哪些条件？（)①消毒灭菌②一定浓度的植物激素③适宜的温度④充足的光照⑤充足的养料A．①③④⑤ B．②③⑤ C．①②③ D．①②③⑤解析：暗处理有利于细胞脱分化产生愈伤组织，光照条件下不利于产生大量的愈伤组织。答案：D方法点拨能源和渗透压也是制约植物组织培养的重要因素。通常植物本身能进行光合作用，产生糖类，不需要从外部供给能源物质，但在植物组织培养进行异养的状况下,不能进行光合作用来合成糖类，因此需要在培养基中添加糖类（蔗糖)，作为碳源和能源物质，同时糖对保持培养基的渗透压（一般需在1。5×105～4。1×105Pa)也有重要作用。变式训练2下列关于影响植物组织培养的说法，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．在植物组织培养的培养基中必须添加植物激素C．生长素和细胞分裂素的作用是相互独立的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、保存时间的长短等而导致培养的难易程度不同；在植物组织培养中常常要添加植物激素，但不是都必须添加植物激素，如菊花的组织培养较容易,可不添加；各种植物激素的作用是相互联系的，而不是相互独立的。答案：D探究点三污染的预防措施·问题导引·“植物组织培养”需经过无菌系建立、分裂增殖培养、生根培养、瓶苗训化和出瓶移栽、钵苗培育五个阶段。大批“黄帝手植柏"材料由于抗体较弱，在无菌系建立的过程中受感染而死亡,课题攻关组经过上千次反复实验,终于突破了这一技术难题。你了解植物组织培养中有哪些无菌措施吗？提示：培养基的灭菌（高压蒸汽灭菌)；外植体的消毒（酒精、氯化汞）;接种的无菌操作(酒精、酒精灯--灼烧）；无菌箱中的培养；移栽到消过毒的环境中生存一段时间.·名师精讲·1．污染就是指在组织培养过程中,培养容器内滋生菌斑,使培养材料不能正常生长发育，从而导致培养失败的现象.2．污染有两种类型：一种是细菌污染，一般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;另一种是真菌污染，可能是由植物材料灭菌不当造成的.3．可以通过以下措施做好预防.(1）防止外植体带菌。①选择好外植体采集时期和采集部位。外植体采集以春秋为宜，优先选择地上部分作为外植体，阴雨天勿采，晴天下午采，采前喷杀虫剂、杀菌剂或套塑料袋.②在室内或无菌条件下进行预培养.③外植体严格消毒。做消毒效果实验,多次消毒和交替消毒。(2)保证培养基及接种器具彻底灭菌.①分装时,注射器勿与瓶接触，培养基勿粘瓶口.②检查封口膜是否有破损。③扎瓶口要位置适当、松紧适宜.④保证灭菌时间和高压锅内温度。⑤接种工具使用前彻底灭菌。⑥工作服、口罩、帽子等布质品定期进行湿热灭菌。(3）操作人员严格遵守无菌操作规程。如一定要规范着装、操作过程中不说话等。(4)保证接种与培养环境清洁。①污染瓶经高压灭菌后再清洁。②接种环境定期熏蒸消毒、紫外灯照射或用臭氧灭菌和消毒。③定期对培养室消毒、防止高温。【例题3】在菊花的组织培养操作完成了3~4天后，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．接种时培养基灭菌不彻底B．接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体C．愈伤组织形成初期没有给予充足的光照D．培养过程中保持温度、pH的适宜，但没有及时调整各种营养物质、激素的比例解析：由于植物组织培养所利用的植物材料体积小，抗性差，所以对培养条件的要求较高。用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长,如一些细菌、真菌等。培养基一旦受到微生物的污染,就会导致外植体无法正常生长。培养的不同阶段，对主要营养物质和激素的需求不同,所以培养过程中要及时调整营养物质、激素的比例.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