（4）通过植物组织培养可获得完整植株——高二生物学浙科版（2019）选择性必修三课堂速测

（4）通过植物组织培养可获得完整植株
——高二生物学浙科版（2019）选择性必修三课堂速测
基础检测
一、植物细胞的全能性使离体组织发育成完整植株成为可能
1．植物组织培养：指在 和人工控制条件下，将离体的植物体器官、组织或细胞等培养在人工配制的培养基上，使其生成完整植株或使其细胞增殖并产生细胞代谢产物的技术。
2．离体培养：由于植物组织培养是植物材料在 的条件下进行的，所以也称为离体培养。
3．外植体：用于培养的植物的 等称为外植体。
4．植物细胞的全能性：已分化的细胞中遗传物质一般不发生改变，植物体的每个生活细胞都具有该植物所包含的 的遗传信息，因而具有发育成完整植株的潜能，这就是植物细胞的全能性。
5．植物组织培养的理论基础： 因脱离了母体的影响，一定条件下能实现其全能性。
6．离体培养条件下，植物细胞全能性的表达是通过细胞的 和 实现的。
(1)脱分化：离体条件下已分化的细胞经过诱导， 特有的结构和功能，重新获得分裂能力，称为脱分化。
(2)愈伤组织：脱分化的细胞不断分裂增殖，产生 结构、松散的 ，称为愈伤组织(callus)。
(3)再分化：愈伤组织细胞在一定条件下，可重新分化为各种类型的细胞，进而形成
或根等，再生出新的植株，这个过程称为再分化。
7．愈伤组织再分化为完整植株的途径
(1)图示
(2)器官发生途径
首先在一种培养基上诱导形成芽，再在另一种培养基上形成根，因为芽和根都是植物的器官，所以这一途径称为器官发生途径。
(3)体细胞胚发生途径
由愈伤组织表面形成类似种子胚的结构，这种在离体培养条件下不经过受精过程由体细胞发育成的类似胚的结构称为 ， 继续发育成完整的植株。
二、离体植物器官、组织和细胞在适宜条件下方可发育成完整的植株
1．植物组织培养是在严格的无菌条件下进行的。
(1)保证培养过程中植物材料不被污染是成功的基础。
(2)接种器具和培养基一般用 。
(3)接种室和操作台常利用 照射灭菌。
2．培养基能为离体植物材料提供适宜的营养条件。
(1)植物组织培养的培养基中通常含有水、无机盐、 成分、琼脂、植物激素等物质。
(2)无机盐为植物提供必需的矿质元素。
(3)有机营养成分中含有 、氨基酸、维生素等物质。
①糖类既可作为碳源和能源物质，又参与维持培养基的渗透压。
②维生素往往以辅酶的形式参与细胞的蛋白质、脂质、糖代谢等重要活动。
(4)植物激素调控细胞的脱分化和再分化过程
①植物生长调节物质包括 和 的激素类似物。
②植物生长素类和细胞分裂素类物质是植物组织培养不可缺少的两类调节物质，两者的浓度和配比在脱分化和再分化中起着关键作用。
③生长素类和细胞分裂素类物质的比值 时，有利于根的形成；比值 时，则促进芽的形成。
(5)尽管植物生长所需营养物质具有高度的一致性，但不同植物对这些营养成分的需要量有较大差异，同一种植物不同部位的营养要求也不相同
①根据不同的培养类型、植物不同的营养需求，可设计不同的培养基配方。
②在设计植物培养基时，最常改动的成分就是植物激素类物质的 。
三、植物组织培养通过多种途径有效地提高生产效率
1．组织培养技术可快速繁殖植物
(1)根据培养过程，植物组织培养可分为 培养和 培养。
①初代培养：指从植物体上分离下来的外植体的 培养。
②继代培养：将初代培养获得的培养物转移到新的培养基上继续进行 。
(2)离体繁殖主要以营养器官为外植体，再生个体的遗传性与母体一致，因此快速繁殖的过程就是植物克隆的过程。组织培养再生的个体被称为 植物，可以很好地保持品种的优良性状。
2．组织培养技术可用于植物脱毒
(1)选材部位：植物生长点附近(茎尖、芽尖等)。
(2)操作过程：利用组织培养方法，取一定大小的茎尖进行培养，再生的植株有可能不带病毒，从而获得脱病毒苗，再用脱病毒苗进行繁殖。
(3)优点：种植的作物不会或极少发生病毒。
3．组织培养技术可用于生产人工种子
(1)人工种子：是将植物离体培养产生的 等包埋在含有营养成分和保护功能的物质中而制成的。在条件适宜时，它同普通种子一样可以发芽成苗。
(2)人工种子通常包括体细胞胚、 和人工种皮三部分。
(3)优点：①生产过程不受季节限制。
②可以大量、快速繁殖优良品种。
4．组织培养技术可用于细胞代谢产物的工业化生产
5．组织培养技术可用于作物新品种的培育
(1)细胞突变体的筛选
①产生原因：在组织培养过程中，培养物的细胞处于 状态，易受培养条件和外界压力(如射线和化学物质等)的影响而发生变异。
②优点：在细胞和原生质体培养时进行 ，诱变频率大于个体或器官水平，而且在较小的空间内一次可处理大量材料。
(2)单倍体育种
①过程：花药离体培养―→单倍体植株纯合子植株。
②优点
a．后代是纯合子，能稳定遗传。
b．明显缩短了育种的年限。
(3)离体的器官、组织、 、原生质体常作为外源基因的受体。
小试牛刀
1.植物组织培养过程中，一般在培养基中添加的植物激素分别是( )
A.生长素和细胞分裂素 B.生长素和乙烯
C.乙烯和脱落酸 D.赤霉素和生长素
2.植物克隆的基本操作技术是( )
A.植物细胞全能性 B.植物组织培养
C.植物体细胞杂交 D.消毒灭菌
3.烟草组织培养基中生长素和细胞分裂素的比值高时( )
A.有利于愈伤组织的形成 B.有利于根的形成
C.有利于芽的形成 D.有利于脱分化
4.下列植物组织细胞中不适合进行组织培养的是( )
A.成熟筛管细胞 B.叶肉细胞 C.茎尖分生区细胞 D.表皮细胞
5.下列属于影响植物组织培养的因素的是( )
A.植物种类 B.培养基组成成分
C.激素和环境因素 D.以上全部
6.植物组织培养的脱分化阶段,下列各项可不必考虑的是( )
A.大量元素要充足 B.微量元素不可少 C.不能被杂菌污染 D.要有一定光照
7.下图表示植物组织培养的过程。下列叙述错误的是( )
A.若①是根尖组织，则得到的植株的叶片为绿色
B.若①是花粉，则得到的植株是单倍体
C.若提取药物紫杉醇，可从②阶段提取
D. ③是由薄壁细胞团组成的新生组织
8.下图为植物组织培养过程的示意图，下列叙述错误的是( )
①②③→④
A.④植上人造种皮可获得人工种子
B.植物组织培养所依据的原理是细胞的全能性
C.如果①为花药，则培养成的④是单倍体
D.②→③的再分化过程中，细胞内的基因选择性表达
答案以及解析
1.答案：A
解析：在植物组培中，需要使用生长素和细胞分裂素，两种激素的使用比例、顺序均能影响植物组培的结果，A正确，BCD错误。故选A。
2.答案：B
解析：植物克隆的基本操作技术是植物组织培养，利用植物细胞具有全能性这个特点，在无菌和人工控制的条件下，将离体的植物组织最终形成完整的植株，B正确，ACD错误。故选B。
3.答案：B
解析：生长素和细胞分裂素的比值高时有利于根的形成，比值低时有利于芽的形成，生长素和细胞分裂素都较少时有利于愈伤组织的形成或有利于脱分化。故选B。
4.答案：A
解析：叶肉细胞、茎尖分生区细胞和表皮细胞都可进行组织培养，而成熟筛管细胞无细胞核，不适合进行组织培养。即A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
5.答案：D
解析：影响植物组织培养的因素主要有植物种类、培养基的成分和培养的环境条件，故ABC均符合题意，故选D。
6.答案：D
解析：ABC、配制植物组织培养的培养基时要考虑大量元素充足、微量元素不可少，水、无机盐、碳源和氮源中含有足量的大量元素和微量元素，另外防止杂菌污染是制备培养基必须的，ABC不符合题意；D、脱分化过程应该避光，否则就会形成维管组织，不易形成愈伤组织，故植物组织培养的脱分化阶段，光照不是必须的，D符合题意。故选D。
7.答案：D
解析：A、若①是根尖细胞，则培养得到的植株的叶片的颜色是绿色，这说明与叶绿体形成有关的基因表达了，A正确；
B、若①是花药，花药经减数分裂产生，染色体数目减半，经组织培养后得到的是单倍体植株，B正确；
C、紫杉醇是细胞代谢产物，提取该物质可从②愈伤组织阶段提取，C正确；
D、③应为分化后得到的器官或组织，最后形成植株，题中所描述的由薄壁细胞团组成的新生组织应为②愈伤组织，D错误。
故选D。
8.答案：A
解析：A、②是愈伤组织，③胚状体，④为新植物体，其中胚状体包裹上人造种皮可获得人工种子，A错误；
B、植物组织培养依据的原理为植物体细胞的全能性，即已经分化的细胞仍然具有发育成完整植株的潜能，B正确；
C、如果①为花药，则培养成的④是单倍体，C正确；
D、②→③的再分化过程中，需向培养基中添加细胞分裂素与生长素，细胞内的基因选择性表达，D正确。
故选A。
2