(共40张PPT)
课题1 菊花的组织培养
课程标准
尝试进行植物的组织培养。
课标解读
1.了解植物组织培养在生产上的应用。
2.熟悉植物组织培养的过程。
3.理解植物细胞的脱分化和再分化。
1．植物组织培养的基本过程
(1)理论基础：细胞具有 。
(2)细胞分化的概念：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 ，形成这些差异的过程叫
分化。
植物组织培养的过程及影响因素
全能性
稳定性的差异
细胞
2．影响植物组织培养的因素
(1)植物组织的种类不同，培养的难易程度 。
(2)对同一种植物材料，材料的 、 等，也会影响实验结果，如菊花的组织培养，一般选择 植株的 。
(3)对营养、环境等条件有相对特殊的要求，一般用 培养基； 的种类及比例影响 的方向。
(4) 、 、 条件对组织培养也很重要。
差别很大
年龄
保存时间的长短
未开花
茎上部新萌生的侧枝
MS
植物激素
细胞发育
pH
温度
光照等
[思维激活1] 启动细胞分裂、脱分化、再分化的关键性植物激素是什么？
提示 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性激素。
1．植物组织培养的理论基础
(1)植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。
(2)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)。
2．植物组织培养的过程及影响因素
(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。
(3)无菌技术是组织培养获得成功的关键
①由于植物组织培养所利用的植物材料体积小，抗逆性差，所以对培养条件要求较高，对无菌操作的要求也非常严格。
②无菌技术包括对培养基和植物材料(外植体)的消毒灭菌。对培养材料进行表面消毒时，一方面要考虑药剂的消毒效果，另一方面要考虑植物材料的耐受性。
特别提醒 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，大多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1.5×105～4.1×105 Pa)也有重要作用。
【巩固1】 下列关于影响植物组织培养的因素，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实验结果不同；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；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
1．制备MS固体培养基
可分为配制 、配制 、灭菌。其中，灭菌常用的方法是 。
2．外植体消毒
将外植体用流水冲净后，先用 消毒，再用无菌水清洗，然后用 消毒，最后再用无菌水清洗。
菊花茎段培养的实验操作与评价
各种母液
培养基
高压蒸汽灭菌
70%的酒精
0.1%的氯化汞溶液
3．接种
接种时要始终在 旁进行，对接种工具要 。将外植体插入培养基中时应注意方向，不要 ，每瓶接种6～8块外植体。
4．培养
培养过程应该在 中进行，并定期进行 ，保持适宜的 和 。
点燃的酒精灯
灭菌
倒插
无菌箱
消毒
温度
光照
5．移栽
移栽前应先打开培养瓶的封口膜，让试管苗在培养间生长几日。然后用流水清洗根部的培养基，将幼苗移植到 等环境下生活一段时间，进行壮苗。最后移栽到土壤中。
[思维激活2] 植物组织培养中无菌技术是操作成功的关键，针对培养基和外植体应进行消毒还是灭菌？
提示 针对培养基应进行高压蒸汽灭菌，针对外植体应先后使用70%酒精及0.1%的氯化汞予以消毒。
消过毒
的蛭石或珍珠岩
3．接种
接种是将已消毒好的根、茎、叶等离体器官，经切割或剪裁成小段或小块，放入培养基的过程。
4．培养
培养是指把培养材料放在培养室里，使之生长、分裂、分化形成愈伤组织或进一步分化成再生植株的过程。此过程要在无菌箱中进行，温度条件为18～22 ℃，每日用日光灯光照12 h。
5．移栽
移栽前要经历一定的炼苗处理，使之逐步由无菌环境过渡到有菌环境，由人工培养环境过渡到自然环境。
6．栽培
将幼苗移栽后，每天观察幼苗生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。
特别提醒 培养过程中污染原因与处理：
污染类型 细菌污染 真菌污染
污染原因 可能是由操作人员造成的，如未戴口罩、接种时说话、手或器械消毒不彻底等 可能是由植物材料消毒灭菌不当引起的
处理措施 将所污染的培养瓶统一放在高压蒸汽锅内进行高压蒸汽灭菌，然后再打开培养瓶进行清理
【巩固2】 生物工程的研究成果已经广泛应用于各个领域，目前科学家利用植物的茎尖或叶片、茎段等，在无菌条件下，培养在玻璃器皿中人工配制的培养基上，使之发育成完整的植株。下图是运用该技术培养兰花植株的示意图。下列关于这种生物工程技术的叙述，错误的是 ( )。
A．这种技术叫做组织培养，可以克隆生物体
B．④过程的单细胞细胞质丰富，液泡小而细胞核大
C．用此方法克隆植物要尽量选择优良、细胞全能性表达不充分的基因型
D．这种技术可与基因工程、航天工程结合培育高产、优质的作物品种
解析 ④过程的单细胞细胞质丰富，液泡小而细胞核大，这是胚性细胞的特征，在适宜的培养基中，这种单细胞可发育成胚状体。要获得植物克隆的成功，要尽量选择优良、细胞全能性表达充分的基因型。随着科技的发展，植物组织培养可与基因工程、航天工程结合培育高产、优质的作物品种。
答案 C
【例1】 科学家将胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入特定的培养基中培养，获得了许多完整的植株，此过程依据的原理和技术是 ( )。
A．细胞的分裂和细胞工程 B．细胞的全能性和组织培养
C．细胞的分化和基因工程 D．花药离体和单倍体培养
思维导图：
植物组织培养的原理
深度剖析 由单个细胞发育成许多完整个体，尽管涉及细胞的分裂、细胞的脱分化和再分化等，但其原理仍然是细胞的全能性。要完成植物外植体的脱分化、再分化等，必须进行植物组织培养，当然从工程技术的分类范畴分析，组织培养技术属于细胞工程。
答案 B
植物组织培养的过程
(1)微型繁殖培育无病毒草莓苗时，一般选取______作为外植体，其依据是______________________________________________。
(2)在过程①中，常用的MS培养基主要成分包括大量元素、微量元素和______，在配制好的培养基中，常常需要添加______，有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织，接种后2～5 d，若发现外植体边缘局部污染，原因可能是__________________________。
(3)在过程②中，愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根，但分化出了芽，其原因可能是______________________________。
深度剖析 (1)植物组织培养时常采用根尖或茎尖部位，原因是该部位含病毒极少，甚至无病毒。
(2)MS培养基的成分包括大量元素、微量元素和有机物，在配制好的培养基中，常需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素。植物组织培养也应注意无菌操作。
(3)生长素用量比细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化，比值高时，有利于根的分化。
答案 (1)茎尖(或根尖) 茎尖(或根尖)病毒极少，甚至无病毒
(2)有机物 植物激素 外植体消毒不彻底
(3)培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比值偏低
[规律方法](1)容易进行营养繁殖的植物细胞，其全能性容易表达，易进行植物组织培养。
(2)培养一株完整的试管苗，必须先进行生芽培养，然后进行生根培养，如果顺序颠倒，先诱导生根，就不好诱导生芽了。
(3)试管苗应该进行见光培养。
(4)植物组织培养脱毒苗首先选用的是尚未被病毒感染的嫩茎尖端的分生区。经消毒后，在无菌条件下培养而成。整个过程中无细菌或病毒的感染。
【例3】 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，需要下列的条件是 ( )。
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
思维导图：
植物组织培养的影响因素
深度剖析 暗处理有利于细胞的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
[误区警示]应牢记无菌操作中各个需要消毒灭菌的具体对象及处理方法，如玻璃器皿、金属用具进行干热杀菌，操作中常需灼烧灭菌，操作者的手或外植体等进行消毒，而不进行灭菌，因灭菌所用强烈的理化方法会对操作者或外植体造成伤害。
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旁栏思考题
1．你能说出各种营养物质的作用吗？同专题2中微生物培养基的配方相比，MS培养基的配方有哪些明显的不同？
解析 由于培养对象的差异，培养基中的成分必然存在差异。
答案 微量元素和大量元素提供给植物细胞生活所必需的无机盐；蔗糖提供碳源，同时能够维持细胞的渗透压；甘氨酸、维生素等物质主要是为了满足离体植物细胞在正常代谢途径受到一定影响后所产生的特殊营养需求。微生物培养基以有机营养为主。与微生物的培养不同，MS培养基则需提供大量无机营养。无机盐混合物包括植物生长所必需的大量元素和微量元素两大类。
2．你打算做几个重复组？你打算设置对照实验吗？
解析 重复实验可以排除偶然因素对实验结果的影响。对照实验可以排除非实验因素对实验结果的影响。
答案 教师可以安排学生分组，做不同的材料或配方，最后分别汇报成果。但每种材料或配方至少要做一组以上的重复。设置对照实验可以取用一个经过灭菌的装有培养基的锥形瓶，与接种操作后的锥形瓶一同培养，用以说明培养基制作合格，没有被杂菌污染。
练习
1．提示 植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，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、真菌等的生长。而培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。
2．解析 实验材料的选择是实验成功的关键。选择生长旺盛的嫩枝有利于实验成功。
提示 外植体的生理状态是成功进行组织培养的重要条件之一。生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化。(共37张PPT)
课题2 月季的花药培养
课程标准
尝试植物的组织培养。
课标解读
1.识记被子植物花粉发育的过程。
2.掌握花药培养产生单倍体的两种途径。
3.学会花药培养的基本技术。
1．被子植物的花粉发育
(1)花粉是经过 分裂形成的，是 倍体的生殖细胞，花粉粒中生殖细胞形成精子是通过 分裂过程。
(2)被子植物花粉的发育过程：花粉母细胞(小孢子母细胞)→ 时期→单核期→ 期→花粉粒。
(3)其中单核期又分 期、 期两个时期，双核期细胞核包括花粉管细胞核和 两个核。
花药离体培养及其影响因素
减数
单
有丝
小孢子四分体
双核
单核居中
单核靠边
生殖细胞核
2．产生花粉植株的两种途径
(1)途径差异：一种是花粉通过 阶段发育为植株；另一种是花粉在诱导培养基上先形成 ，再将其 成植株。
(2)形成原因：主要取决于培养基中 的种类及其 。
3．影响花药培养的因素
(1)影响花药培养的主要因素是 和 。
(2)接种的花药时期：花期 的花药比 的更容易产生花粉植株，一般在 ，细胞核由中央移向细胞一侧，花药培养成功率最高。
胚状体
愈伤组织
诱导分化
激素
浓度配比
材料的选择
培养基的组成
早期
后期
单核期
(3)花药培养所采用的培养基可能因植物 不同而有所差异，花药供体植物的 和材料的 也是重要的影响因素。
[思维激活1] 为选择到适于花药培养的时期，应选择何种花蕾？
提示 为了挑选到单核期的花药，通常选择完全未开放的花蕾。
种类
生长条件
低温预处理
被子植物花粉发育经历：四分体时期、单核期、双核期。
2．产生花粉植株的两种途径
一种是花粉通过胚状体阶段发育为植株，另一种是花粉在诱导培养基上先形成愈伤组织，再将其诱导分化成植株。进行何种途径主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。
3．影响花药培养的因素
(1)材料的选择
①不同种类植物的诱导成功率不同。
②同一种植物，亲本植株的生理状况对诱导成功率有直接影响。
③合适的花粉发育时期：花期早期时的花药最佳。
④最合适的选择时期：单核居中期或单核靠边期。
a．不选择单核期以前花药的原因：质地幼嫩，极易破碎。
b．不选择单核期以后花药的原因：花瓣已有些松动，给材料的消毒带来困难。
(2)培养基的组成
花药培养所采用的培养基可能因植物不同而有所变化。培养基各成分中，植物生长调节剂的水平和配比，常对诱导细胞的分裂和分化起决定作用。如：小麦为N6培养基，马铃薯、月季为MS培养基，油菜为B5培养基。
(3)其他因素：材料的低温预处理及接种密度对诱导的成功率都有一定影响。
特别提醒 花药培养不仅对培养基配方的要求更为严格，而且花药裂开后释放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养基，以便愈伤组织或胚状体进一步分化成再生植株。
【巩固1】 下列有关花药培养的说法，正确的是
( )。
A．花期后期时的花药比前期更容易产生花粉植株
B．月季的花药培养一般选择在月季盛开期
C．选择合适的花粉发育时期是提高诱导成功率的重要因素
D．选择单核期以前的花药接种，培养成功率提高
解析 花粉植株的获取中选择合适的花粉发育时期是提高诱导成功率的重要因素，花药培养需选择花蕾期的花粉发育至单核期进行培养，过早或过晚都不易培养成功。
答案 C
1．取材
(1)材料的选取：对绝大多数植物而言，适宜花粉培养的时期是 。
(2)花药发育时期的确定：一般通过 来确定花粉是否处于适宜的发育期。
(3)镜检方法：最常用的是 法。但某些植物的花粉细胞核不易着色，需采用 .
花药培养的实验操作与结果评价
单核期
镜检
醋酸洋红
焙花青－铬矾法
2．消毒
常用消毒液为 ，消毒时间分别为 和 。
3．接种和培养
(1)接种要求：在无菌条件下除去 、 和 的花药立即接种到培养基上。
(2)培养条件：温度在 左右，幼小植株形成后需要 。
(3)鉴定和筛选：在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，常常会出现 的变化，因此需要对培养出的植株作进一步的鉴定和筛选。
体积分数为70%的酒精和质量分数为0.1%
氯化汞溶液
30 s
2～4 min
萼片
花瓣
花丝
25℃
光照
染色体倍性
[思维激活2] 剥离花药时，为何不能损伤花药？为何需彻底去除花丝？
提示 若花药受损，则易从受伤部位产生愈伤组织；若未彻底去除花丝，则与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。
1．花粉鉴定的两种方法
(1)最常用的方法——醋酸洋红法。
花药(载玻片上)→质量分数为1%的醋酸洋红→用镊柄将花药捣碎，盖上盖玻片→镜检
(2)某些植物的花粉细胞核不易着色—采用焙花青 铬矾法：
花药(在卡诺氏固定液中固定20 min)→取出，置于载玻片上→焙花青—铬矾溶液染色→盖上盖玻片→镜检(花粉细胞核染成蓝黑色)
2．培养流程
栽培选育：鉴定和筛选染色体的倍性变化
特别提醒 在花药培养中，尤其是通过胚状体形成的植株，常常会出现染色体倍性的变化，因此需对培养出来的植株作进一步的鉴定和筛选。
【巩固2】 育种工作者常采用花药培养的方法，使花粉粒发育为单倍体植株。下面过程是采用水稻的花药进行培养的步骤。
选取水稻花药→ 对花药消毒→ 接种和培养→ 植物体
请据此回答下面的问题。
(1)诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低，受多种因素的影响，其中________、________是主要的影响因素；选择合适的________也是提高诱导成功率的重要因素。
(2)花粉在发育过程中要经历________、________、________等阶段，选取的水稻花药应为________期的花药，此时细胞核由中央移向细胞一侧，花药培养成功率最高。
(3)在剥离花药时，要尽量不损伤花药，原因是__________；同时还要彻底去除花丝，原因是__________________________。
(4)通过花药培养产生单倍体植株一般有两种途径：一种是花粉通过________阶段发育为植株；另一种是在诱导培养基上先形成________，再将其诱导分化成植株。
(5)试管苗形成过程中，必须从培养基中获得无机盐或矿质元素和小分子有机物等营养物质。要促进花粉细胞分裂和生长，培养基中应有________和________两类激素。
解析 诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低，受多种因素的影响，其中材料的选择与培养基的组成是主要的影响因素；选择合适的花粉发育时期也是提高诱导成功率的重要因素。花粉在发育过程中要经历四分体时期、单核期、双核期等阶段，选取的水稻花药应为单核期的花药；在剥离花药时要尽量不损伤花药，否则接种后容易从受伤的部位产生愈伤组织；同时还要彻底去除花丝，因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成；通过花药培养产生单倍体植株一般有两种途径：一种是通过胚状体阶段发育为植株；一种是先形成愈伤组织再将其诱导分化成植株。
答案 (1)材料的选择 培养基的组成 花粉发育时期
(2)四分体时期 单核期 双核期 单核
(3)如果花药受损，接种后容易从受损伤的部位产生愈伤组织 与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成
(4)胚状体 愈伤组织
(5)细胞分裂素 生长素
【例1】 下列说法错误的是 ( )。
A．被子植物的花粉发育过程依次经历了四分体时期、单核期、双核期
B．被子植物的花粉是由花粉母细胞经有丝分裂而形成的，因而含有与体细胞中数目相同的染色体
C．花粉是单倍体的生殖细胞
D．花粉粒内有两个精子
被子植物花粉发育的过程
深度剖析 被子植物的花粉是由花粉母细胞经减数分裂而形成的，因而花粉是单倍体的生殖细胞，含有比体细胞中数目减半的染色体。
答案 B
[易错提醒]由于花粉粒中两个精子来源于同一生殖细胞核的有丝分裂，故它们的基因型应一致。
【例2】 (2011·北京东城模拟)下图表示植物组织培养过程，请据此回答下列问题。
(1)①表示______，它能培养成为④的根本原因是_________。
(2)②表示的是______。
花药离体培养
(3)若①是花药，则④是______幼苗，继续对其使用______处理可获得可育植株。
(4)若①是胡萝卜根尖细胞，则培养成的④的叶片的颜色是______色。
(5)对花药离体培养的说法错误的是
( )。
A．若接种的花药长出愈伤组织或释放出胚状体后，要适时转换培养基，以便进一步分化成植株
B．材料消毒时需先用酒精浸泡，在无菌水中清洗，然后用氯化汞或次氯酸钙溶液浸泡，最后再用无菌水冲洗
C．接种花药后一段时间内不需要光照，但幼小植株形成后需要光照
D．对材料的选择最常用的是焙花青－铬矾法，这种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色
深度剖析 图示为植物组织培养过程，①为外植体，②为愈伤组织，③为胚状结构，④为幼苗。若①是花药，则④是单倍体幼苗，继续对其使用秋水仙素处理可获得可育植株。无论用胡萝卜的哪一部分体细胞培育得到的幼苗，其叶片都是绿色的。
(5)该题是对花药离体培养的实验操作的考查，正确解答该题首先要回顾整个实验操作流程，然后根据选项作出正确判断。对材料的鉴定与选择方法是不同的。
答案 (1)外植体(离体的器官、离体的组织、离体的细胞) 植物细胞的全能性 (2)愈伤组织 (3)单倍体 秋水仙素
(4)绿 (5)D
[思维深化]界定花药培养与单倍体育种
(1)单倍体育种过程：
①在花药离体培养基础上，用秋水仙素继续处理单倍体幼苗。
②染色体加倍，重新恢复为二倍体。由于此二倍体是由单倍体的染色体加倍而来的，所以是纯系，不会发生性状分离(见下图)。
【例3】 下列关于影响花药培养的因素的说法，不正确的是
( )。
A．材料选取和消毒是花粉植株诱导成功的关键
B．选择花期早期的花蕾和单核期以前的花蕾
C．亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种密度
D．选择单核居中期或单核靠边期的花蕾
花药培养的影响因素
深度剖析 对花期而言，选择早期的花药培养更容易产生花粉植株。对花粉的发育时期而言，应选择单核期的花药，培养成功率最高，为选到单核期的花药，要选择完全未开放的花蕾。
答案 B
[易错提醒]与菊花茎段培养不同，花药培养时，在幼小植株形成前不需光照，幼小植株形成后方需光照(菊花茎段培养需每日用日光灯照射12 h)。
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旁栏思考题
为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？
答案 花瓣松动后，微生物就可能侵入到花药，给材料的消毒带来困难。
练习
1．提示 F2紫色甜玉米的基因型组成可能为Aasusu或AAsusuA。如果运用常规育种方法，将F2中的紫色甜玉米与白色甜玉米(aasusu)进行测交，可以选择出基因型为AAsusu纯种紫色甜玉米。但这种方法比较繁琐，耗时也较长，需要至少三年的选种和育种时间。如果利用花药离体培养的技术，在F1产生的花粉中就有可能有Asu组合，再将花粉植株进行染色体加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的纯合体(AAsusu)。这种方法可以大大缩短育种周期。
2．解析 植物组织培养技术与花药培养技术由于培养对象的不同导致二者差异。由于花药培养技术培养的是生殖细胞，因此对技术要求更高。
提示 植物组织培养技术与花药培养技术的相同之处是：培养基配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同。两者的不同之处在于：花药培养的选材非常重要，需事先摸索时期适宜的花蕾；花药裂开后释放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养基；花药培养对培养基配方的要求更为严格。这些都使花药培养的难度大大增加。(共28张PPT)
专题3 植物组织培养技术专题整合
植物组织培养所用的培养基营养丰富，加上培养的植物材料体积小、抗性差，所以对培养条件的要求较高，对无菌操作的要求非常严格。
植物组织培养过程中污染的预防
1．污染有两种类型
(1)细菌污染。菌斑呈黏液状，界限比较明显，一般接种后1～2 d即能发现。主要是大肠杆菌和链球菌。一般是由接种人员造成的。
(2)真菌污染。菌斑呈绒毛状、絮状，界限不明显，伴有不同颜色的孢子，接种后3～10 d才能发现。主要是霉菌污染，可能是植物材料灭菌不当造成的。
2．组织培养过程各环节的防污染措施
操作过程要求 注意事项
防止外植
体带菌 ①选择好外植体采集时期和采集部位。②在室内或无菌条件下进行预培养。③外植体严格灭菌。做灭菌效果试验，多次灭菌和交替灭菌。
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。
操作人员严
格遵守无菌
操作规程 要规范着装，操作过程中不说话等。
保证接种与培
养环境清洁 ①污染瓶经高压灭菌后再清理。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。
(1)微型繁殖
微型繁殖就是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫快速繁殖技术。繁殖过程中的分裂方式是有丝分裂，亲、子代细胞内DNA不变，所以能够保证亲、子代遗传特性不变。
(2)作物脱毒
作物脱毒是利用茎尖、根尖等无毒组织，进行微型繁殖，由于微型繁殖操作过程必须在无菌条件下操作，所以所获幼苗是无毒的。
植物组织培养技术的实践应用
(3)人工种子
①制作方法：人工种子是利用植物组织培养获得胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等，然后包上人工种皮就形成了人工种子，如图。
②优点：可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖；保持亲本的优良性状，因该过程为无性繁殖；节约粮食，减少种子的使用；可以控制添加一些物质，如除草剂、农药、促进生长的激素、有益菌等。
(4)细胞产物的工厂化生产：用人工培养的愈伤组织提取细胞中的某种成分，如紫草素、香料等。
菊花组织培养与月季花药培养比较
比较 菊花组织培养 月季花药培养
相同点 原理 细胞的全能性
环节 培养基配制方法、无菌技术及接种操作
条件 受激素、pH、温度、光照等条件影响
不同点 选材 未开花植株的茎上部新萌生的侧枝 单核期的花药
培养基 MS培养基 配方要求更严格
流程 制备培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培 选材→消毒→接种→培养→鉴定和筛选→移栽
【典例1】 菊花的组织培养和月季的花药培养都是利用组织培养技术，关于两者的叙述下列说法中正确的选项有 ( )。
序号 比较项目 菊花的组织培养 月季的花药培养
① 植物激素 不必添加 需要添加
② 染色体倍性的鉴定 不需要 需要
③ 光照 每日日光灯照射12 h 最初不需要，幼小植株形成后需要
④ 形成愈伤组织或胚状体后 不需更换培养基 需要更换培养基
A．①②③ B．②③④
C．①②④ D．①②③④
解析 菊花的组织培养用茎段来培养，比较容易，不必添加植物激素；在菊花组织培养中不会发生染色体倍性的变化；需要每天日光灯照射12 h；形成愈伤组织或胚状体后不必更换培养基。月季花药的离体培养需要添加细胞分裂素和生长素等植物激素；在花药培养中，通过愈伤组织形成的植株会出现染色体倍性的变化，所以需要染色体倍性的鉴定；最初不需要光照，幼小植株形成后需要光照；形成愈伤组织或胚状体后需要转移到分化培养基上进一步分化培养。
答案 D
植物激素使用的先后顺序以及用量的比例等，对实验结果的影响不同。
(1)按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果
植物激素对植物组织培养的影响
使用顺序 实验结果
先使用生长素，后使用细胞分裂素 有利于细胞分裂，但细胞不分化
先使用细胞分裂素，后使用生长素 细胞既分裂也分化
同时使用 分化频率提高
(2)当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向
生长素用量比
细胞分裂素用量 植物细胞的发育方向
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 促进愈伤组织的生长
【典例2】 回答下列有关植物组织培养的问题。
(1)用于植物组织培养的植物材料称为______。
(2)组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的过程称为______。
(3)在再分化阶段所用培养基中，含有植物激素a和植物激素b。逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如下图所示。据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系：
①当植物激素a与植物激素b的浓度比等于1时，
______________________________________________；
②______________________________________________；
③__________________________________________________。
(4)若植物激素b是生长素，在植物组织培养中其主要作用是_________________________________________，
则植物激素a的名称是______。
(5)生产上用试管苗保留植物的优良性状，其原因是__________
_____________________________________________。
解析 离体的植物组织、器官和细胞，即外植体，是用于植物组织培养的材料。外植体属于分化状态的细胞，经培养脱分化形成愈伤组织，愈伤组织是未分化的薄壁细胞。由图中信息可知，植物激素a与植物激素b的浓度比等于1时，看对角线，细胞群全部为愈伤组织；大于1时，看对角线的下部，分化成芽，小于1时，看对角线的上部，分化成根。植物组织培养中利用的是生长素和细胞分裂素，生长素促进生根，细胞分裂素促进分化成芽。植物组织培养使子代基本保持了亲代的性状，属于无性繁殖。
答案 (1)外植体 (2)去分化(脱分化)
(3)①未分化细胞群经分裂形成愈伤组织 ②当植物激素a与植物激素b的浓度比大于1时，未分化细胞群分化形成芽
③当植物激素a与植物激素b的浓度比小于1时，未分化细胞群分化形成根
(4)促进细胞的生长(伸长)、分裂和分化 细胞分裂素
(5)组织培养形成试管苗的过程属于无性生殖，后代不发生性状分离
【例1】 (2010·浙江理综，40)将无根的非洲菊幼苗转入无植物激素的培养基中，在适宜的温度和光照等条件下培养一段时间后，应出现的现象是 ( )。
解析 无根幼苗可自身产生植物激素，诱导分化出根部。不可能脱分化形成愈伤组织，也不会在下部分化出芽。
答案 B
【例2】 (2010·全国新课标，40)请回答：
(1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的________，繁殖种苗的速度__________。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部________。
(2)把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免________的污染。
(3)微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗________，而与________配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促使愈伤组织产生和生长，需要使用的生长调节剂是________(脱落酸、2,4D)。
(4)将某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。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是______，单株鲜重的变化趋势是__________。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______(能、不能)满足自身最佳生长的需要。
(5)据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应______(降低，增加)培养基中蔗糖浓度，以便提高试管的自养能力。
解析 (1)植物组织培养属于无性繁殖，后代能够保持亲本的遗传特性。植物微型繁殖技术能够实现快速繁殖。植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，即已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。(2)植物组织培养接种和试管苗转接过程中都需要无菌操作，以避免微生物(杂菌)污染。(3)微型繁殖培养基中使用的生长素与细胞分裂素比例不同，可以分别诱导根、芽的形成。使用高浓度的植物生长素类似物(如2,4D)可以抑制试管苗的生长。
(4)(5)分析图中曲线可知：光合作用强度随着培养基中蔗糖浓度的增大而下降，但单株鲜重的变化趋势是先增加后下降。培养基中不含蔗糖时，光合作用强度最大，但由于该时期光合作用产生的有机物积累量较少，不能满足自身最佳生长的需要。在蔗糖浓度为1%左右时，单株鲜重达到最大，此时有机物的量满足自身最佳生长需要。
答案 (1)遗传特性 快 遗传信息 (2)微生物 (3)生根
细胞分裂素 2,4D (4)逐渐减小 先增加后下降 不能
(5)降低
考情分析：本专题内容在高考中考查频度相对较低，但也往往进行穿插考查。题目多考查植物组织培养的原理、应用、培养流程，尤其对植物激素浓度配比、使用顺序、对组织培养结果的影响考查较多，对花粉植株形成的两种途径也多有考查。
