专题31 浅尝现代生物技术 植物的组织培养(选修1)学生版

专题31 植物的组织培养

一、植物的组织培养

1、培养基

（1）成分：大量元素、微量元素、有机成分(其中包括         和         )。

（2）类型：              、发芽培养基和生根培养基。

（3）作用：为植物组织或器官生长和发育提供          。

（4）配置：称量、溶解、         、融化、分装(三角瓶)、加盖灭菌。

配制培养基

2、组织培养

（1）含义：组织培养就是取一部分植物组织，如叶、芽、根、花瓣或花粉等，在无菌的条件下接种在三角瓶中的琼脂培养基上，给予一定的             ，使之产生             ，进而生根发芽。

（2）原理：                     

①概念：生物体已经分化的细胞具有发育成完整个体的潜能。

②原因：生物体的每一个体细胞都是由受精卵经有丝分裂而来的，含有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的全套基因。

③植物体细胞表达全能性的条件：离体；适宜的外界条件(一定的营养物质、激素、温度等)。

（3）基本过程：

（4）操作过程：

[诊断与思考]

判断下列叙述的正误

(1)植物无性生殖的方法有扦插、嫁接和组织培养等。(　 　)

(2)在植物组织培养中，为了诱导菊花试管苗生根，在培养基中一般不加入NAA。(　 　)

(3)在植物组织培养中，二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株。(　 　)

(4)在植物组织培养中，以花粉作为外植体可得到单倍体植株。(　 　)

(5)LB培养基和MS培养基相同，都能用于微生物培养和植物组织培养。(　 　)

(6)MS培养基中加入酚红指示剂可鉴定分解尿素的微生物。(　 　)

(7)制备MS培养基和制备母液时，不同营养成分配置比例有所不同。(　 　)

(8)植物组织培养过程中无需从外部添加糖类。(　 　)

(9)每次配制MS培养基都需精确称量配方中的各种成分。(　 　)

(10)MS培养基中既含有大量元素又有微量元素。(　 　)

(11)MS培养基需要考虑植物激素用量。(　 　)

(12)感染杂菌的培养基和使用过的培养基都必须经灭菌处理才能丢弃。(　 　)

1.   菊花的组织培养需要进行严格的无菌操作，下列说法不正确的是(　　)

A．培养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珠岩等环境下生活一段时间

C．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，一旦污染杂菌则前功尽弃

D．接种时用镊子夹取菊花茎段插入培养基中即可

2.通过植物组织培养技术可以快速繁殖、生产药物及培育无病毒的植物等。据图甲、表乙回答问题：

表乙：植物的花芽分别在含有不同比例的生长素(吲哚乙酸)和细胞分裂素的培养基中的生长状况

(1)   植物细胞表现全能性的条件是_________、__________、一定的营养物质、激素、适宜的温度等。

(2)   离体的植物器官、组织或细胞能够被培养成新的植物体的原因是                               。

(3)   用植物组织培养方法诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的__________结构，若包裹上人造种皮，制成人工种子，可以解决有些作物品种                            等问题。丛状苗来源于离体的植物体细胞(人工种子制备过程)，其形成过程中关键步骤是图甲中[  ]______和[  ]______过程，在此过程中被培养的细胞始终受           的调节，制作人工种子实际是________繁殖的过程。([  ]内填序号)。

(4)   应用植物组织培养技术培养茎尖或根尖组织可获得无病毒植株，其原因是                      。

(5)   从表乙的实验结果可看出：生长素和细胞分裂素是实验中的两种重要物质。其中，新芽形成必须的条件是                                      ；而在培养形成完整新个体过程中，对它们的调控关键是                                                                                       。

3.某同学用组织培养方法快速繁殖百合，其流程如下。请回答：

（1）配好的培养基需经 __________灭菌后才能使用。用乙醇和次氯酸钠对百合鳞茎进行__________ ，然后在               中用无菌水冲洗，再用无菌滤纸吸干表面水分，切割后进行接种。

（2）诱导丛状苗时，培养基中应添加的植物激素及配比是（   ）

A.生长素浓度高于细胞分裂素浓度       B.生长素浓度低于细胞分裂素浓度

C.生长素浓度低于赤霉素浓度           D.生长素浓度高于赤霉素浓度

（3）诱导生根时，发现不同种类的百合生根能力差异很大，这是因为它们的__________不同。将生根后的百合直接定植于土壤中，死亡率很高。改进的措施是将其移至蛭石中，用塑料布罩2-3天后，逐步加大塑料布开口，使其生长环境中的__________逐步降低，这一过程即上述图中的            。

4.下面是有关“植物的组织培养”的实验。请回答：

（1）植物组织培养就是取离体植物组织，在           的条件下接种在三角瓶中的琼脂培养基上，给予一定的                等条件，使之产生                 ，进而生根发芽。

（2）植物组织培养时必须在培养基中加入生长素和细胞分裂素，两者的摩尔浓度比决定组织的分化方向。细胞分裂素/生长素的比值            时，诱导芽的生成；两者摩尔浓度大致相等时，愈伤组织继续生长而不分化；生长素浓度       细胞分裂素浓度时，才会趋于生根。

（3）若使用自然生长的茎进行组织培养，则可取一段茎在70%         中侵泡10min，再放入5%次氯酸钠溶液侵泡5min，最后在超净台中用           清洗，将茎的切段培养在           培养基中。2～3周后，将生长健壮的丛状苗转入           培养基中。

（4）本实验中使用人工合成的植物生长调节剂而不用植物中存在的天然激素，原因是               

                                                                                                                                                                                     。

二、菊花的组织培养

1、原理：植物细胞具有全能性

2、基本过程

(1)外植体消毒(自然茎段)   在              中侵泡10min→再放入               中侵泡5min→换用另一5%次氯酸钠溶液侵泡5min→在超净台中用          清洗。

(2)接种   前期处理：在超净台中，用         的镊子和解剖刀将菊花幼苗(或茎段)，切成几段，每段至少有      张叶片。接种操作：在酒精灯旁，将每段(也可放2～3段切段)放入1瓶           中，使茎的一部分插入培养基内，盖上          。

(3)培养   发芽培养：日光灯下保持          ℃培养，每天光照不少于        h。  生根培养：2～3周后，将健壮的        在无菌的条件下转入           ，在上述条件下继续培养。

(4)移栽   生根后移至草炭土或蛭石中，保持           ，2～3天打开玻璃罩                    ，直至将罩全部打开处于            下为止。

(5)定植   转移至土中，即可长成植株并开花。  

3、影响植物组织培养的条件

（1）材料：植物的种类、材料的年龄和保存时间的长短等都会影响实验结果。

①菊花组织培养一般选择已无菌培养过的菊花幼苗做材料。

②一般来说，容易进行无性繁殖的植物容易进行组织培养。

③选取生长旺盛的嫩枝进行组织培养的原因是嫩枝生理状态好，容易诱导脱分化和再分化。

（2）营养：常用的培养基是MS培养基，其中含有的大量元素是N、P、S、K、Ca、Mg，微量元素是Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、I、Co，有机成分有甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等。

（3）激素：在培养基中需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素，其浓度、使用的先后顺序、用量的比例等都影响实验结果。

①植物激素的使用顺序及结果

                                                      ；

                                                      ；

                                                      。

②生长素与细胞分裂素用量比例与结果

                                                      ；

                                                      ；

                                                      。

（4）环境条件：温度(大多数植物通常采用25±2℃)、pH(进行菊花组织培养时，pH值应控制在5.8左右)、光(对愈伤组织的生长和分化有很大的影响)等。

4、进行植物组织培养时应注意的问题

（1）所有实验用具应严格灭菌。

（2）接种过程要求严格的无菌操作。

（3）愈伤组织培养：最初避光培养，后期见光培养。

（4）试管苗培养：要先进行生芽培养，再进行生根培养，试管苗培养要在光照条件下进行。

(1)植物组织培养的初期，植物的组织细胞尚未形成叶绿体，不能进行光合作用，需在培养基中加入有机物(如蔗糖)维持其生命活动。

(2)植物组织培养时选取的材料为根或芽的尖端分生组织，一般这部分组织细胞内无病毒，同时组织培养是在严格的无菌、无毒条件下进行的，因此获得的再生植株为脱毒植株。

(3)植物组织培养过程中，需要无菌的原因：植物组织培养用的培养基，含有植物生长发育所需的各种营养物质，这些营养物质同样为细菌等微生物提供良好的营养。在这种培养基上，微生物比植物细胞具有更强的新陈代谢，生长繁殖快，而且还会产生毒素，使培养的植物细胞中毒死亡。因此，必须有效地防止细菌等的污染，保证培养材料、培养基、培养用具完全无菌。即全程要无菌操作。

(4)实验中不用天然激素而用人工合成的激素(如萘乙酸NAA、苄基腺嘌呤BA等)是因为植物中存在相应的分解天然激素的酶而没有分解人工合成激素的相应的酶，所以天然激素在植物体内作用和存在的时间短，人工合成的激素在植物体内作用和存在的时间长，作用效果明显。

1.近几年生物技术发展迅猛，和我们的生活越来越密切了。请回答下列问题：

（1）利用植物组织培养可实现农作物的大规模快速繁殖，植物组织培养培养基的类型有           、发芽培养基。下图中，由外植体通过植物组织培养技术培育成完整植物，这项技术利用了植物细胞具有全能性的原理。图中A代表         ；A→B过程表示          。

（2）在植物组织培养中关于消毒和灭菌操作的叙述，正确的是（    ）

A.操作者的双手可以不消毒      B.外植体可以用酒精消毒

C.镊子等器械需酒精灭菌        D.接种后培养基需用高压蒸汽灭菌

（3）通常用来分离菌种的方法有            和             。

（4）具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种，对野生酵母菌进行诱变后通过筛选可以得到具有这些特性的突变菌，诱变及筛选可以得到具有这些特性的突变菌，诱变及筛选过程如下：

第一步：野生菌液培养一段时间后接受紫外线照射诱变处理。

第二步：制备选择培养基。在基本培养基的基础上，还要添加                                ，加琼脂后灭菌，制成固体平板。

第三步：将紫外线照射后的菌液稀释涂布平板。

第四步：根据是否能在该培养基上生长筛选出突变菌。

（5）土壤中有些细菌含有脲酶，这些细菌能够将           分解成氨，从而使培养基中加入的        指示剂产生红色透明环。

2.科研人员拟用组织培养繁殖一种粮食作物，其基本过程为“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”。请回答：

(1)用于植物组织培养的离体材料都需要消毒，通常消毒所用的药剂是                 。植物组织培养实验中无需使用的设备及用品是                (A.封口膜 B.灭菌锅 C.酒精灯 D.玻璃刮刀）。

(2)植物组织培养过程中，发现培养基上长有多种细菌，若要从中分离出某种细菌，可用接种环挑取少量细菌，在LB培养基上                 ，形成单                 后，再进一步观察确认。

(3)在幼苗培养过程中，生根培养基的主要成分是             (A.MS培养基 B.MS培养基+蔗糖 C.MS培养基+NAA +蔗糖 D.MS培养基+BA+NAA+蔗糖）。若要诱导丛状苗，培养基中添加的生长素浓度       (填“大于”、“小于”或“等于”）细胞分裂素浓度。

(4)将该植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量     (填“能”或“不能”）满足自身最佳生长的需要。若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应将培养基中的蔗糖浓度      (填“降低”、“不变”或“提高”），以便提高试管苗的自养能力。粮食作物成熟后，取两份等质量同品种的玉米粉，一份经发酵做玉米馒头，另一份煮玉米粥，这两份食物中所含能量较少的是           。

(5)为了提高该粮食作物的产量，把一个抗虫基因成功整合到一条染色体上，因此可以把该转基因植株看作是杂合子。理论上，在该转基因植株自交产生F1代中，仍具有抗虫特性的植株占总数的            。将上述抗虫植株的后代种子种植下去后，后代往往有很多植株不再具有抗虫特性，该现象称为        。要想获得能稳定遗传的抗虫品种，常采用的杂交方法是            。

3.自20世纪60年代以来，花药离体培养的研究发展迅速，据记载，现在已经有250多种高等植物的花药培养成功。请回答下列问题：

（1）被子植物的花粉的发育要经历小孢子四分体时期、                     等阶段。诱导花粉植株能否成功受多种因素的影响，其中             与               是主要的影响因素。选择花药时，一般要通过      来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期。确定花粉发育时期的最常用方              。

（2）接种前，通常要将花蕾进行消毒，常用体积分数为              和质量分数为0.1%氯化汞溶液。

（3）细胞分裂素和生长素的使用顺序和用量会影响到植物细胞的发育方向。例如，为了有利于细胞分裂而不分化，两种激素的使用顺序为：                             。花粉植株产生的途径有两种：一种是花粉分化形成愈伤组织，另一种是形成              。