2024-2025学年高中生物专题3植物的组织培养技术课题1菊花的组织培养学案新人教版选修1

PAGE10-课题1菊花的组织培育学问点一植物组织培育的基本过程1．理论基础：细胞的全能性。(1)概念：指已经分化的细胞，仍旧具有发育成完整个体的潜能。(2)缘由：每个植物细胞都含有该物种所特有的全部遗传信息或携带着该生物体的一套完整基因。(3)体现条件：①离体状态；②肯定的养分物质；③植物激素；④其他相宜的外界条件(温度、pH、氧气、光照、无菌等)。2．植物组织培育的基本过程(1)基本概念①细胞分化：在植物的个体发育过程中，细胞在形态、结构和生理功能上都会出现稳定性的差异，形成这些差异的过程叫做细胞分化。②愈伤组织：离体的植物组织或细胞，在培育了一段时间以后，会通过细胞分裂形成愈伤组织，其细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形态态的薄壁细胞。③脱分化：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，或者叫做去分化。④再分化：对经脱分化产生的愈伤组织接着进行培育，其可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。(2)过程1．不同植物细胞全能性表达的难易程度不同最易表达全能性的是受精卵；其次是生殖细胞(未受精的卵细胞和花粉细胞)；第三是各种分生组织等薄壁细胞；然后是其他已经分化的组织。总之，分化程度越低的植物细胞越易表达全能性，分化程度越高的植物细胞越难表达全能性。2．植物组织培育与花药离体培育植物组织培育过程一般是用离体的体细胞培育得到完整植株，体现的是植物体细胞的全能性，属于无性生殖。但花药离体培育是用离体的生殖细胞培育得到完整植株，体现的是植物生殖细胞的全能性，属于有性生殖。【典题精练1】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，下列哪一项条件不是都须要的()A．消毒灭菌 B．相宜的温度C．足够的光照 D．相宜的养料和激素【答案】C【解析】离体的植物器官、组织或细胞脱分化的过程是在无菌条件下进行的，在愈伤组织形成过程中，须要相宜的温度、肯定的养分物质和植物激素的诱导，但一般不须要光照，愈伤组织再分化时才须要光照。解题归纳做该类题目要明确植物组织培育过程中既须要内部因素如材料的选取，又须要外部因素如养分成分的种类及配比；植物激素的用量及运用依次，pH、温度、光照等。【典题精练2】某爱好小组设计如下技术路途繁殖一种珍贵花卉：“取材→消毒→愈伤组织培育→出芽→生根→移栽”。下列有关叙述，错误的是()A．用酒精灯的火焰给外植体消毒B．愈伤组织再分化成芽，是基因选择性表达的结果C．加入相宜浓度的α­萘乙酸可促进生根D．该技术具有快速繁殖并保持亲本遗传特性的优点【答案】A【解析】对外植体进行消毒时用的是体积分数为70%的酒精和质量分数为0.1%的氯化汞溶液。学问点二影响植物组织培育的因素1．材料因素的影响(1)不同的植物组织，培育的难易程度差别很大，简单进行无性繁殖的植物也简单进行组织培育。(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试验结果。幼龄、保存时间短的植物材料简单培育胜利。菊花的组织培育，一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝。2．严格的无菌条件培育基上的细菌等微生物比植物细胞生长、繁殖得更快，而且它们会产生毒素，使培育的植物细胞很快中毒死亡。因此在培育过程中要求进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作。3．完全的养分条件植物组织培育须要配制相宜的培育基，常用MS培育基，其主要成分包括：(1)大量元素：如C、H、O、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、蔗糖等。归纳总结：MS培育基中各成分的作用成分作用微量和大量元素供应植物细胞生活所必需的无机盐蔗糖供应碳源，维持细胞渗透压甘氨酸、维生素、烟酸、肌醇等满意离体植物细胞在正常代谢途径受肯定影响后所产生的特殊养分需求微生物培育基与MS培育基的配方不同。微生物培育基以有机养分为主，而MS培育基则要供应大量无机养分，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。4．激素的影响(1)常用激素：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。植物激素的浓度、运用的先后依次以及用量的比例等，都会影响试验结果。(2)运用依次不同，结果不同运用依次试验结果先运用生长素，后运用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化先运用细胞分裂素，后运用生长素细胞既分裂也分化同时运用分化频率提高(3)两者用量的比例不同，结果不同用量的比例试验结果比例适中促进愈伤组织的生长生长素>细胞分裂素有利于根的分化、抑制芽的形成生长素<细胞分裂素有利于芽的分化、抑制根的形成5.pH、温度、光照等条件的影响不同的植物对各种条件的要求往往不同。进行菊花的组织培育，一般将pH限制在5.8左右，温度限制在18～22℃，并且每日用日光灯照耀12h。影响植物组织培育的因素及胜利的关键1．影响因素(1)内部因素：材料的选取。(2)外部因素：养分成分的种类及配比；植物激素的用量及运用依次；pH、温度、光照等。2．获得胜利的关键(1)植物组织培育所利用的植物材料体积小、抗逆性差、对培育条件要求较高。(2)培育材料一旦被微生物污染，就会导致试验失败。缘由是微生物繁殖快，生长快速，消耗养分多，并产生代谢废物毒害培育材料。(3)无菌技术主要包括对操作空间、试验用具、试验材料以及操作者的消毒或灭菌。【典题精练3】下列关于植物组织培育中植物激素运用的说法，不正确的是()A．植物组织培育中的关键性激素是生长素和细胞分裂素B．先运用生长素，后运用细胞分裂素，有利于细胞分裂和分化C．先运用细胞分裂素，后运用生长素，细胞既分裂也分化D．同时运用生长素和细胞分裂素时，细胞的分化频率提高，但两者用量的比例影响植物的发育方向【答案】B【解析】在植物组织培育过程中，先运用生长素，后运用细胞分裂素，有利于细胞分裂，但细胞不分化；先运用细胞分裂素，后运用生长素，对细胞的分裂和分化均有利。解题归纳在植物组织培育过程中，植物激素的运用比例及运用依次是植物组织培育成败的关键因素。【典题精练4】下列关于影响植物组织培育的因素的说法，正确的是()A．不同的植物组织，培育的难易程度不同，同一种植物材料，培育的难易程度相同B．在植物组织培育过程中，培育基中必需添加植物激素C．植物激素中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育也特殊重要【答案】D【解析】对于同一种植物的材料，材料的年龄、保存时间的长短等也会影响试验结果。在植物组织培育过程中，培育基中有时可不添加植物激素。例如胡萝卜、烟草等植物的脱分化比较简单，进行组织培育时，培育基中可不添加植物激素。生长素和细胞分裂素同时运用，分化效率明显提高，它们之间的作用不是相互独立的。学问点三菊花的组织培育1．试验操作流程(1)制备MS固体培育基①配制各种母液：包括无机盐母液、激素类母液、维生素类母液等。②配制培育基：琼脂和水加热熔化→加入蔗糖→加入各种母液→加蒸馏水定容→调整pH→分装。说明：菊花的茎段的组织培育比较简单，因此不必添加植物激素。③灭菌：对分装好的培育基连同其他器械一起进行高压蒸汽灭菌。(2)外植体消毒取菊花嫩枝→加洗衣粉刷洗→流水冲洗20min→体积分数为70%酒精消毒6～7s→无菌水清洗→质量分数为0.1%的氯化汞溶液消毒1～2min→无菌水冲洗(至少3次)。(3)接种①接种室消毒：污染的主要来源是空气中的细菌和孢子，因此接种室消毒是至关重要的。用体积分数为70%的酒精喷雾消毒空气，用酒精擦拭工作台并用紫外线照耀20分钟进行消毒。②无菌操作：全部的接种操作要在酒精灯火焰旁完成，每次运用器械后，都须要用火焰灼烧灭菌，接种后马上盖好瓶盖。(4)培育接种后的锥形瓶应放在无菌箱中培育，并定期消毒。温度限制在18～22℃，每日用日光灯光照12h。外植体上长出乳白色或黄白色的瘤状愈伤组织后，待其长到直径为1～1.5cm时，可进行试管苗培育。(5)移栽打开封口膜，让试管苗在培育间生长几日。用流水清洗根部的培育基，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍宝岩等环境下生活一段时间，待幼苗长壮后再移栽到土壤中。(6)栽培将幼苗移栽后，每天视察并记录幼苗的生长状况，适时浇水、施肥，直至开花。2．试验结果分析与评价(1)选材是否恰当：一般选取生长旺盛的嫩枝。(2)无菌技术是否过关：假如出现了污染现象，说明某些操作步骤，如培育基灭菌、花蕾消毒或接种等的无菌操作有问题。(3)接种是否胜利：假如接种的外植体长出愈伤组织或释放出胚状体，组织培育的第一步就胜利了。要适时转换培育基，以便愈伤组织或胚状体进一步分化成再生植株。(4)是否设置比照组和重复组①通过设置重复组和比照组可以选出最佳的试验材料、最好的培育基配方、找出试验失败的缘由。如设置比照试验可以取一个经过灭菌的装有培育基的锥形瓶，与接种后的锥形瓶一同培育，用以说明培育基制作是否合格，有没有被杂菌污染。②不同组的同学设置不同的激素浓度，相互比较植物生长的速度。无菌技术是植物组织培育胜利的关键植物组织培育不同于扦插、分根、叶插等常规无性繁殖。由于植物组织培育所利用的植物材料体积小、抗性差，所以对培育条件的要求较高。用于植物组织培育的培育基同样适合于某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。培育材料一旦被微生物(如细菌)污染，这些微生物就会争夺培育基中的养分，还会产生代谢废物毒害培育材料，导致试验失败。因此要进行严格的无菌操作。【典题精练5】下列哪组符合菊花组织培育的基本步骤()A．制备MS培育基→外植体消毒→接种→培育→移栽→栽培B．制备MS培育基→外植体消毒→接种→培育→栽培→移栽C．制备MS培育基→外植体消毒→接种→栽培→培育→移栽D．制备MS培育基→外植体消毒→接种→移栽→培育→栽培【答案】A【解析】植物组织培育的操作程序“制备MS培育基→外植体消毒→接种→培育→移栽→栽培”。对植物组织培育的基本操作程序要记牢。接种后先培育再移栽，最终是栽培。解题归纳生根苗的移栽技术移栽的关键：既要充分清洗根系表面的培育基，又不能伤及根系。一般先进行无土栽培，培育基要提前消毒，苗壮后再移植到土壤中。可通过统计成活率来衡量移栽水平。【典题精练6】试管苗在移栽前进行一系列操作，使幼苗生长健壮，耐环境变更实力增加，这一过程叫炼苗。下列关于移栽的叙述，正确的是()A．培育的试管苗，打开封口膜后，可干脆移栽至大田B．试管苗在移栽时不须要在培育间进一步培育C．试管苗在培育间培育一段时间后，用无菌水清洗掉根部培育基后，移栽入大田D．试管苗在培育间培育一段时间后，最好用无菌水清洗根部培育基，再移入消过毒的蛭石、珍宝岩等环境中炼苗【答案】D【解析】试管苗光合作用实力低，对不良环境的耐受实力差，肯定要保温、保湿。在培育一段时间后，渐渐由异养苗向自养苗转化，并且要在蛭石、珍宝岩等无毒的环境中培育一段时间，待适应外界环境后，再移栽至大田。一、选择题1．下列关于植物组织培育中灭菌操作，错误的是(B)A．外植体可以用酒精灭菌 B．镊子等器械需酒精灭菌C．操作前手需酒精消毒 D．培育基需高压蒸汽灭菌解析：植物组织培育需严格的无菌操作，包括：培育基需用高压蒸汽灭菌锅灭菌；操作前手需酒精消毒；外植体应用酒精消毒；整个操作过程在酒精灯火焰旁进行，同时对镊子等器械灼烧灭菌。2．下列对植物组织培育过程中的脱分化的叙述，正确的是(C)A．植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞的过程B．体内分化的细胞形态、结构和功能发生变更的过程C．高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程D．愈伤组织分裂产生大量相同细胞的过程解析：脱分化是指高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程。3．下列有关植物组织培育所需养分的叙述，错误的是(D)A．MS培育基既含硝态氮又含铵态氮B．维生素以辅酶的形式参加生物催化剂酶系活动C．植物生长调整物质包括生长素、细胞分裂素及赤霉素等D．植物组织培育过程中无须从外部供糖解析：通常植物本身能进行光合作用，产生糖类，不需从外部供应糖，但在植物组织培育进行异养的状况下，大多不能进行光合作用来合成糖类，因此必需在培育基中添加糖，作为碳素来源和能量来源。4．下列关于植物组织培育条件限制的叙述，不正确的是(B)A．选择培育的植物组织最好是分裂实力强的分生组织B．培育大肠杆菌所用的牛肉膏蛋白胨培育基可以用于植物组织培育C．可以通过限制生长素和细胞分裂素的运用依次和用量的比例限制培育的结果D．菊花组织培育须要光照解析：植物组织培育时宜选用分裂实力较强的组织，如分生组织。用于植物组织培育的培育基是MS培育基，其成分不同于培育微生物所用的培育基，所以用于培育大肠杆菌的牛肉膏蛋白胨培育基不能用于植物组织培育。根据不同的依次和用量运用生长素和细胞分裂素，得到的试验结果不同。菊花组织培育须要光照。5．菊花的组织培育须要严格的无菌操作，下列说法不正确的是(D)A．对培育基连同其他器械一起进行高压蒸汽灭菌B．幼苗要先移植到消过毒的蛭石或者珍宝岩等环境下生活一段时间C．用于植物组织培育的培育基一旦感染杂菌则前功尽弃D．将菊花茎段插入培育基中时应留意方向，不应倒插，是为了防止杂菌污染解析：将菊花茎段插入培育基中时，要留意形态学上端朝上，而不应倒插，是因为生长素为极性运输，倒插的菊花茎段不能形成愈伤组织，而不是为了防止杂菌污染。二、非选择题6．如图是基因型为AaBb的菊花茎尖离体培育示意图，据图回答下列问题。菊花茎尖eq\o(→,\s\up17(离体、消毒))培育基中培育eq\o(→,\s\up17(脱分化))eq\x(甲)eq\o(→,\s\up17(乙))长出丛芽并生根→试管苗(1)图中甲是愈伤组织，乙过程是再分化。菊花茎尖可培育成植物体的原理是植物细胞具有全能性。(2)菊花的组织培育过程中，细胞增殖通过有丝分裂来完成。试管苗形成过程中要赐予肯定光照，其目的是使试管苗产生叶绿素并进行光合作用合成有机物。在配制好的MS培育基中，经常须要添加植物激素，细胞分裂素和生长素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。(3)脱分化是指由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程。植物组织培育过程中须要维持肯定的外界条件，一是要有相宜的温度、pH等，二是必需保证无菌环境。否则植物组织培育就不能胜利。(4)如图所示培育成的试管苗的基因型是AaBb，这种繁殖方式属于无性生殖。解析：(1)图中甲为脱分化的结果即愈伤组织，由愈伤组织形成根及丛芽的过程称为再分化。植物组织培育的理论基础是植物细胞的全能性。(2)用于植物组织培育的培育基中包括大量元素(如N、P、S、K、Ca、Mg等)、微量元素(如B、Cu、Zn、Fe等)、有机物及植物激素等。细胞分裂素和生长素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。(3)进行植物组织培育必需保证无菌环境。(4)经组织培育形成的试管苗，其基因型不变，仍为AaBb，题图所示的繁殖方式属于无性生殖。7．植物组织培育的培育基中加有激素。下表是培育基中两种植物激素在不同比例时的试验结果。请分析回答：(其中6­BA是一种细胞分裂素，IAA是一种生长素)(1)促进愈伤组织产生的条件是必需有细胞分裂素，愈伤组织生长的条件是细胞分裂素和生长素含量相等。(2)芽的分化条件是细胞分裂素的含量大于生长素，根的分化条件是生长素的含量大于细胞分裂素。(3)在植物组织培育中，脱分化可用的激素组合是试验1和试验3中的激素含量关系，再分化时可用激素组合是试验2和试验4中的激素含量关系