专题3 植物的组织培养技术
知识系统构建
植物的组织培养技术
必背要语
1.植物组织培养的一般过程为：
外植体愈伤组织根、芽完整植株。
2.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。
3.影响植物组织培养的因素有：植物材料、营养物质、植物激素及pH、温度、光照等。
4.花药培养产生花粉植株有两种途径：一是胚状体途径，二是愈伤组织途径，这两种途径主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。
5.影响花药培养的主要因素是材料的选择与培养基的组成。
6.选择单核靠边期的花药培养成功率最高。
7.确定花粉发育时期的方法有醋酸洋红法(最常用)和焙花青－铬矾法(花粉细胞核不易着色时)。
8.对培养出来的植株作进一步鉴定和筛选的原因是在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，常常会出现染色体倍性的变化。
规律方法整合
整合一 细胞的全能性
1.概念
细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。
2.原因
构成生物体的所有体细胞都是由受精卵通过有丝分裂发育而来的，含有相同的遗传物质，都含有本物种的所有遗传信息，因此每个体细胞都有发育成完整个体的潜能。生物的生殖细胞在一定条件下也具有全能性，是因为生殖细胞中含有本物种生长发育的全部遗传信息，尽管其遗传物质是体细胞的一半。
3.表达的条件
由于基因的选择性表达，细胞的全能性在植株上受到限制不能表达，只有在离体条件下，在营养、激素和其他条件适宜的情况下，细胞才能表达其全能性。动物细胞难以表达其全能性，但是通过核移植后，细胞核仍可表达其全能性。
4.表达的难易程度
植物细胞全能性易表达，而动物细胞的全能性不易表达，但动物细胞核的全能性可以表达。在所有细胞中，受精卵可直接发育为个体，有的生殖细胞也可在一定条件下表达其全能性。
5.意义
细胞全能性是植物组织培养和体细胞杂交的理论基础，也是现代动物体细胞克隆技术的理论基础。
例1 下列实例中能体现细胞全能性的是( )
①用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成可育的植株 ②植物用种子繁殖后代 ③用烟草组织培养的单个细胞形成了可育的完整植株
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
答案 B
解析 细胞的全能性是指已经分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。其中①和③都属于由已经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。用植物种子繁殖后代，实际上是个体发育的过程，不能体现出细胞的全能性。
整合二 菊花的组织培养和月季花药离体培养的比较
项目 菊花的组织培养 月季花药离体培养
理论依据 植物细胞的全能性
材料选取 未开花植株茎上部新萌生的侧枝 完全未开放的花蕾
光照状况 每日用日光灯照射12 h 开始不需要光照，幼小植株形成后需要光照
操作流程 制备MS固体培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培 选材→材料消毒→接种和培养→筛选和诱导→移栽→栽培、选育
影响因素 选材、营养、激素、pH、温度、光照等
基本过程 脱分化、再分化
例2 植物组织培养和花药离体培养都是实验室条件下快速得到大量幼苗的两种方法。下列关于两者的比较中，错误的是( )
A.植物组织培养和花药离体培养的理论基础是细胞具有全能性
B.花药能诱导为单倍体植株的原因是花药细胞中含有本物种生长发育的全部遗传信息，尽管遗传物质是体细胞的一半，但仍具有全能性。
C.植物组织培养获得的试管苗必须经过移栽、炼苗后才能在大田栽培，而花药培养不需要
D.植物组织培养中若发生突变，则其后代不一定表现其突变性状，但是花药培养中的突变一定表现相应突变性状
答案 C
解析 花药培养和植物组织培养的理论依据都是细胞的全能性。尽管花药细胞中的遗传物质是体细胞的一半，但仍含有本物种生长发育所需的全部基因(或遗传信息)，因此仍具有全能性。在组织培养过程中，若发生隐性的基因突变，由于基因成对存在，所以不一定表现其突变性状，仍能保持亲代的性状；而花药中基因单个存在，若有突变，则性状就发生变化。两种方法所得到的试管苗，都必须通过移栽、炼苗后方可进行大田栽培。
整合三 微生物的培养技术、植物组织培养技术、无土栽培技术在设计思路和具体操作上的异同
1.无土栽培是利用溶液培养法的原理，把植物生长发育过程中所需的各种矿质元素，按照一定比例配成营养液，并利用这种营养液栽培植物的技术。在培养过程中，需用基质垫底并固定幼苗，先放在阴凉处，再根据植物习性，放置在光照和温度适宜的地方发育成完整的植株。培养液只含植物生长发育所需要的必需矿质元素，无有机质。
2.植物组织培养，是在无菌条件下，把植物体的器官或组织切下来，接种在适当的培养基上进行离体培养，这些器官或组织的细胞就会经脱分化和再分化过程，逐步产生出植物的各种组织和器官进而发育成完整的植株，其过程包括培养基的配制、灭菌、接种(外植体)、培养。培养基中包括矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加物，需灭菌。消毒包括接种室、接种箱、操作箱、外植体等的消毒。培养过程中更换培养基，调节细胞分裂素和生长素的比例，先诱导生芽，再诱导生根，最后移栽发育成植株。
3.微生物培养也需要配制培养基，培养基含碳源、氮源、生长因子、无机盐和水，不含植物激素，培养基需灭菌、搁置斜面、接种、培养。在整个培养过程中无需更换培养基，接种过程中需分离纯化。
例3 用于植物组织培养的培养基和无土栽培时所用的培养液相比，最大的差别是( )
A.必须含植物必需的矿质元素
B.必须含有机物
C.浓度必须小于细胞液浓度
D.不一定含有植物激素
答案 B
解析 在植物组织培养初期，需经过一段时间的异养阶段，所以必须在培养基中加入有机营养；而无土栽培所用的培养液中主要成分为植物生长发育所必需的各种矿质元素，不需加入有机营养。
热点考题集训
1.以下不能说明植物细胞全能性的实验是( )
A.胡萝卜韧皮部细胞培养出植株
B.紫色糯性玉米种子培育出植株
C.转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株
D.小麦花药离体培育出植株
答案 B
解析 种子发育成植株是个体发育的过程，因为种子不是一个细胞而是具有胚芽、胚根等器官的幼体。
2.下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是( )
A.培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
B.培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化
C.离体的组织或细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织
D.同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织核基因数目相同
答案 D
解析 培养基中加入蔗糖的目的一方面可以提供营养，另一方面可以调节渗透压；在整个组织培养过程中影响再分化的关键因素是生长素和细胞分裂素的使用比例和使用顺序；组织培养过程中的关键环节是脱分化，从而形成愈伤组织；组织培养的对象既可以是体细胞也可以是生殖细胞，因此获得的愈伤组织的基因数目不一定相同。
3.植物组织培养是依据细胞的全能性，在体外将植物组织细胞培养成一个完整植株的过程，如下图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.甲和丙分别是脱分化和再分化
B.乙是愈伤组织，是通过离体的植物组织或细胞经过细胞增殖与分化形成的
C.离体的植物细胞之所以能培养成完整植株，因为植物细胞具有全能性
D.丙过程的实质是基因的选择性表达
答案 B
解析 植物组织培养的基本过程包括脱分化和再分化，分别是图中的甲和丙，A正确；愈伤组织的形成过程是脱分化，脱分化过程只进行细胞增殖不进行细胞分化，B错误；植物组织培养的理论基础是细胞的全能性，C正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，D正确。
4.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，发现有的瓶中外植体正常生长，有的瓶中外植体死亡，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.培养时每日用日光灯照12 h
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
答案 C
解析 菊花的组织培养过程中需每日用日光灯照12 h，这不会造成外植体死亡。
5.菊花的组织培养需要严格的无菌操作，下列说法不正确的是( )
A.对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，一旦感染杂菌则前功尽弃
D.将菊花茎段插入时应注意方向，不应倒插，是为了防止杂菌污染
答案 D
解析 将菊花茎段插入时，要注意形态学上端朝上，而不应倒插，是因为生长素的运输为极性运输，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。
6.选择花药时，一般要通过镜检来确定花粉的发育时期，以下说法正确的是( )
A.确定花粉发育时期最常用的方法是焙花青－铬矾法
B.对某些植物的花粉细胞核不易着色时采用醋酸洋红法
C.焙花青－铬矾法能将细胞核染成蓝黑色
D.醋酸洋红法和焙花青－铬矾法染色过程完全一样
答案 C
解析 在选择花药时，镜检确定花粉的发育时期，最常用的方法是醋酸洋红法；对于某些植物的花粉细胞，因细胞核不易着色，可采用焙花青－铬矾法；焙花青－铬矾法可将花粉细胞核染成蓝黑色，醋酸洋红法与焙花青－铬矾法过程不同，前者需用镊柄将花粉捣碎，后者在染色前需用卡诺氏固定液固定。
7.下列关于花药培养过程中的注意事项的叙述，正确的是( )
A.花药培养成功与否与材料选择无关
B.花药培养成幼苗后，一定不能分瓶培养
C.花药培养成幼苗的过程中，除了维持适宜的温度、pH等，还要注意给予光照
D.一般来说，选用单核期的花药培养成功率较高
答案 D
解析 一般来说，单核期的花药离体培养的成功率最高。花药培养初期要在黑暗中培养，幼小植株形成后再进行适当的光照培养。
8.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，下列关于两者的叙述中，正确的是( )
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
答案 D
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。
9.辣椒素作为一种生物碱广泛应用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如图，据图回答下列问题：
(1)图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的____________和____________过程。
(2)图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是____________。培养基中的生长素用量和细胞分裂素用量的比值________(填“高”或“低”)时，有利于芽的分化。对培养基彻底灭菌时，应采取的灭菌方法是______________。
(3)图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是__________________________________。
答案 (1)脱分化(或去分化) 再分化 (2)琼脂 低 高压蒸汽灭菌 (3)70%
解析 (1)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，或者叫作去分化。对脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，其又可重新分化成根或芽等器官，这个过程叫作再分化。(2)培养基中常用的凝固剂是琼脂。使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比值影响植物细胞的发育方向。生长素用量和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；比值适中时，促进愈伤组织的形成。培养基应用高压蒸汽灭菌法灭菌。(3)外植体消毒所用酒精的体积分数是70%。
10.将基因型为AaBb的月季(14条染色体)的花粉细胞通过无菌操作接入对应的培养基中，在一定条件下诱导形成幼苗。其过程如下：
月季的花粉细胞①―→愈伤组织②―→丛芽③―→植株④
(1)①―→②过程需要的条件有________(多选)。
A.营养 B.激素 C.光照 D.pH
(2)愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得________、________和小分子有机物等营养物质。
(3)形成花粉细胞的分裂方式是______，花粉发育成植物体细胞的分裂方式是______。
(4)植株④叫做________幼苗。若要得到可育植株，需要用________对________(填序号)进行处理，所得的植株基因型为_______________，细胞核中含________条脱氧核苷酸链。
(5)AaBb的月季的花药产生的植株的基因型有哪些？
________________________________________________________________________。
(6)①―→②过程为什么不需要光照？
________________________________________________________________________。
答案 (1)A、B、D (2)水 无机盐 (3)减数分裂 有丝分裂 (4)单倍体 秋水仙素 ③ AABB或aabb或AAbb或aaBB 28 (5)AaBb的月季能够产生AB、ab、Ab、aB四种花粉，经组织培养能够长成AB、ab、Ab、aB四种单倍体植株 (6)因为该过程还没有分裂分化形成叶绿体，不需要光照进行光合作用
解析 (1)图中①―→②过程为脱分化过程，该过程不需要光照，但是需要一定的营养物质、激素和适宜的pH。(2)在愈伤组织形成过程中，植物细胞需要从外界吸收水、无机盐(或矿质元素)和小分子有机物等。(3)花粉是单倍体细胞，所以形成过程为减数分裂；花粉植株的形成过程为有丝分裂。(4)植株④称为单倍体或花粉植株，为高度不育植株，若要得到可育植株，需要用秋水仙素处理幼苗，即处理丛芽③，所获得的植株基因型为AABB或aabb或AAbb或aaBB；细胞核中含有14条染色体，14个DNA分子，28条脱氧核苷酸链。(共38张PPT)
专题整合提升
专题3 植物的组织培养技术
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规律方法整合
内容索引
知识系统构建
理论基础——①_____________
影响因素
实验操作：MS固体培养基的制备→④ →
接种→⑤ →移栽→⑥_____
植物的
组织培
养技术
菊花的组
织培养
② 的选择
无菌条件
营养
③ 和其他环境条件
细胞的全能性
材料
激素
外植体消毒
培养
栽培
基础知识
实验操作
植物的
组织培
养技术
月季的花
药培养
被子植物⑦ 的发育
产生⑧ 的两种途径
影响⑨ 培养的因素
⑩ 的选择
材料的消毒
和培养
花粉
花粉植株
花药
材料
接种
必背要语
1.植物组织培养的一般过程为：
2.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。
3.影响植物组织培养的因素有：植物材料、营养物质、植物激素及pH、温度、光照等。
4.花药培养产生花粉植株有两种途径：一是胚状体途径，二是愈伤组织途径，这两种途径主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。
5.影响花药培养的主要因素是材料的选择与培养基的组成。
6.选择单核靠边期的花药培养成功率最高。
7.确定花粉发育时期的方法有醋酸洋红法(最常用)和焙花青－铬矾法(花粉细胞核不易着色时)。
8.对培养出来的植株作进一步鉴定和筛选的原因是在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，常常会出现染色体倍性的变化。
规律方法整合
整合一 细胞的全能性
1.概念
细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。
2.原因
构成生物体的所有体细胞都是由受精卵通过有丝分裂发育而来的，含有相同的遗传物质，都含有本物种的所有遗传信息，因此每个体细胞都有发育成完整个体的潜能。生物的生殖细胞在一定条件下也具有全能性，是因为生殖细胞中含有本物种生长发育的全部遗传信息，尽管其遗传物质是体细胞的一半。
3.表达的条件
由于基因的选择性表达，细胞的全能性在植株上受到限制不能表达，只有在离体条件下，在营养、激素和其他条件适宜的情况下，细胞才能表达其全能性。动物细胞难以表达其全能性，但是通过核移植后，细胞核仍可表达其全能性。
4.表达的难易程度
植物细胞全能性易表达，而动物细胞的全能性不易表达，但动物细胞核的全能性可以表达。在所有细胞中，受精卵可直接发育为个体，有的生殖细胞也可在一定条件下表达其全能性。
5.意义
细胞全能性是植物组织培养和体细胞杂交的理论基础，也是现代动物体细胞克隆技术的理论基础。
例1 下列实例中能体现细胞全能性的是
①用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成可育的植株 ②植物用种子繁殖后代 ③用烟草组织培养的单个细胞形成了可育的完整植株
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
答案
解析
解析 细胞的全能性是指已经分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。其中①和③都属于由已经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。用植物种子繁殖后代，实际上是个体发育的过程，不能体现出细胞的全能性。
整合二 菊花的组织培养和月季花药离体培养的比较
项目 菊花的组织培养 月季花药离体培养
理论依据 植物细胞的全能性
材料选取 未开花植株茎上部新萌生的侧枝 完全未开放的花蕾
光照状况 每日用日光灯照射12 h 开始不需要光照，幼小植株形成后需要光照
操作流程 制备MS固体培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培 选材→材料消毒→接种和培养→筛选和诱导→移栽→栽培、选育
影响因素 选材、营养、激素、pH、温度、光照等
基本过程 脱分化、再分化
例2 植物组织培养和花药离体培养都是实验室条件下快速得到大量幼苗的两种方法。下列关于两者的比较中，错误的是
A.植物组织培养和花药离体培养的理论基础是细胞具有全能性
B.花药能诱导为单倍体植株的原因是花药细胞中含有本物种生长发育的
全部遗传信息，尽管遗传物质是体细胞的一半，但仍具有全能性。
C.植物组织培养获得的试管苗必须经过移栽、炼苗后才能在大田栽培，
而花药培养不需要
D.植物组织培养中若发生突变，则其后代不一定表现其突变性状，但是
花药培养中的突变一定表现相应突变性状
答案
解析
解析 花药培养和植物组织培养的理论依据都是细胞的全能性。尽管花药细胞中的遗传物质是体细胞的一半，但仍含有本物种生长发育所需的全部基因(或遗传信息)，因此仍具有全能性。在组织培养过程中，若发生隐性的基因突变，由于基因成对存在，所以不一定表现其突变性状，仍能保持亲代的性状；而花药中基因单个存在，若有突变，则性状就发生变化。两种方法所得到的试管苗，都必须通过移栽、炼苗后方可进行大田栽培。
整合三 微生物的培养技术、植物组织培养技术、无土栽培技术在设计
思路和具体操作上的异同
1.无土栽培是利用溶液培养法的原理，把植物生长发育过程中所需的各种矿质元素，按照一定比例配成营养液，并利用这种营养液栽培植物的技术。在培养过程中，需用基质垫底并固定幼苗，先放在阴凉处，再根据植物习性，放置在光照和温度适宜的地方发育成完整的植株。培养液只含植物生长发育所需要的必需矿质元素，无有机质。
2.植物组织培养，是在无菌条件下，把植物体的器官或组织切下来，接种在适当的培养基上进行离体培养，这些器官或组织的细胞就会经脱分化和再分化过程，逐步产生出植物的各种组织和器官进而发育成完整的植株，其过程包括培养基的配制、灭菌、接种(外植体)、培养。培养基中包括矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加物，需灭菌。消毒包括接种室、接种箱、操作箱、外植体等的消毒。培养过程中更换培养基，调节细胞分裂素和生长素的比例，先诱导生芽，再诱导生根，最后移栽发育成植株。
3.微生物培养也需要配制培养基，培养基含碳源、氮源、生长因子、无机盐和水，不含植物激素，培养基需灭菌、搁置斜面、接种、培养。在整个培养过程中无需更换培养基，接种过程中需分离纯化。
例3 用于植物组织培养的培养基和无土栽培时所用的培养液相比，最大的差别是
A.必须含植物必需的矿质元素
B.必须含有机物
C.浓度必须小于细胞液浓度
D.不一定含有植物激素
解析 在植物组织培养初期，需经过一段时间的异养阶段，所以必须在培养基中加入有机营养；而无土栽培所用的培养液中主要成分为植物生长发育所必需的各种矿质元素，不需加入有机营养。
答案
解析
热点考题集训
1.以下不能说明植物细胞全能性的实验是
A.胡萝卜韧皮部细胞培养出植株
B.紫色糯性玉米种子培育出植株
C.转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株
D.小麦花药离体培育出植株
√
解析 种子发育成植株是个体发育的过程，因为种子不是一个细胞而是具有胚芽、胚根等器官的幼体。
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答案
解析
2.下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是
A.培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
B.培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化
C.离体的组织或细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织
D.同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织核基因数
目相同
答案
解析
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解析 培养基中加入蔗糖的目的一方面可以提供营养，另一方面可以调节渗透压；在整个组织培养过程中影响再分化的关键因素是生长素和细胞分裂素的使用比例和使用顺序；组织培养过程中的关键环节是脱分化，从而形成愈伤组织；组织培养的对象既可以是体细胞也可以是生殖细胞，因此获得的愈伤组织的基因数目不一定相同。
3.植物组织培养是依据细胞的全能性，在体外将植物组织细胞培养成一个完整植株的过程，如下图所示。下列相关叙述错误的是
A.甲和丙分别是脱分化和再分化
B.乙是愈伤组织，是通过离体的植物组织或细胞经过细胞增殖与分化形
成的
C.离体的植物细胞之所以能培养成完整植株，因为植物细胞具有全能性
D.丙过程的实质是基因的选择性表达
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答案
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解析 植物组织培养的基本过程包括脱分化和再分化，分别是图中的甲和丙，A正确；
愈伤组织的形成过程是脱分化，脱分化过程只进行细胞增殖不进行细胞分化，B错误；
植物组织培养的理论基础是细胞的全能性，C正确；
细胞分化的实质是基因的选择性表达，D正确。
4.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，发现有的瓶中外植体正常生长，有的瓶中外植体死亡，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.培养时每日用日光灯照12 h
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 菊花的组织培养过程中需每日用日光灯照12 h，这不会造成外植体死亡。
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5.菊花的组织培养需要严格的无菌操作，下列说法不正确的是
A.对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，一旦感染
杂菌则前功尽弃
D.将菊花茎段插入时应注意方向，不应倒插，是为了防止杂菌污染
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解析 将菊花茎段插入时，要注意形态学上端朝上，而不应倒插，是因为生长素的运输为极性运输，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。
解析
6.选择花药时，一般要通过镜检来确定花粉的发育时期，以下说法正确的是
A.确定花粉发育时期最常用的方法是焙花青－铬矾法
B.对某些植物的花粉细胞核不易着色时采用醋酸洋红法
C.焙花青－铬矾法能将细胞核染成蓝黑色
D.醋酸洋红法和焙花青－铬矾法染色过程完全一样
答案
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解析 在选择花药时，镜检确定花粉的发育时期，最常用的方法是醋酸洋红法；对于某些植物的花粉细胞，因细胞核不易着色，可采用焙花青－铬矾法；焙花青－铬矾法可将花粉细胞核染成蓝黑色，醋酸洋红法与焙花青－铬矾法过程不同，前者需用镊柄将花粉捣碎，后者在染色前需用卡诺氏固定液固定。
7.下列关于花药培养过程中的注意事项的叙述，正确的是
A.花药培养成功与否与材料选择无关
B.花药培养成幼苗后，一定不能分瓶培养
C.花药培养成幼苗的过程中，除了维持适宜的温度、pH等，还要注意给
予光照
D.一般来说，选用单核期的花药培养成功率较高
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解析 一般来说，单核期的花药离体培养的成功率最高。花药培养初期要在黑暗中培养，幼小植株形成后再进行适当的光照培养。
解析
8.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，下列关于两者的叙述中，正确的是
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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
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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。
9.辣椒素作为一种生物碱广泛应用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如图，据图回答下列问题：
(1)图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的_________________和_______过程。
2
3
4
1
5
7
8
9
6
10
脱分化(或去分化)
再分化
答案
解析
2
3
4
1
5
7
8
9
6
10
解析 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，或者叫作去分化。对脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，其又可重新分化成根或芽等器官，这个过程叫作再分化。
(2)图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是______。培养基中的生长素用量和细胞分裂素用量的比值____(填“高”或“低”)时，有利于芽的分化。对培养基彻底灭菌时，应采取的灭菌方法是_____________。
琼脂
低
解析 培养基中常用的凝固剂是琼脂。使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比值影响植物细胞的发育方向。生长素用量和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；比值适中时，促进愈伤组织的形成。培养基应用高压蒸汽灭菌法灭菌。
高压蒸汽灭菌
2
3
4
1
5
7
8
9
6
10
答案
解析
(3)图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是_____。
70%
解析 外植体消毒所用酒精的体积分数是70%。
2
3
4
1
5
7
8
9
6
10
答案
解析
10.将基因型为AaBb的月季(14条染色体)的花粉细胞通过无菌操作接入对应的培养基中，在一定条件下诱导形成幼苗。其过程如下：
月季的花粉细胞①―→愈伤组织②―→丛芽③―→植株④
(1)①―→②过程需要的条件有_____(多选)。
A.营养 B.激素 C.光照 D.pH
2
3
4
1
5
7
8
9
6
10
√
答案
解析 图中①―→②过程为脱分化过程，该过程不需要光照，但是需要一定的营养物质、激素和适宜的pH。
解析
√
√
(2)愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得___、_______和小分子有机物等营养物质。
水
无机盐
2
3
4
1
5
7
8
9
6
10
答案
解析 在愈伤组织形成过程中，植物细胞需要从外界吸收水、无机盐(或矿质元素)和小分子有机物等。
解析
(3)形成花粉细胞的分裂方式是_________，花粉发育成植物体细胞的分裂方式是_________。
减数分裂
有丝分裂
解析 花粉是单倍体细胞，所以形成过程为减数分裂；花粉植株的形成过程为有丝分裂。
(4)植株④叫做_______幼苗。若要得到可育植株，需要用_________对___(填序号)进行处理，所得的植株基因型为_________________________，细胞核中含___条脱氧核苷酸链。
单倍体
秋水仙素
2
3
4
1
5
7
8
9
6
10
答案
解析 植株④称为单倍体或花粉植株，为高度不育植株，若要得到可育植株，需要用秋水仙素处理幼苗，即处理丛芽③，所获得的植株基因型为AABB或aabb或AAbb或aaBB；细胞核中含有14条染色体，14个DNA分子，28条脱氧核苷酸链。
解析
③
AABB或aabb或AAbb或aaBB
28
(5)AaBb的月季的花药产生的植株的基因型有哪些？
______________________________________________________________________________________________。
(6)①―→②过程为什么不需要光照？
___________________________________________________________。
2
3
4
1
5
7
8
9
6
10
答案
AaBb的月季能够产生AB、ab、Ab、aB四种花粉，经组织培养能够长成AB、ab、Ab、aB四种单倍体植株
因为该过程还没有分裂分化形成叶绿体，不需要光照进行光合作用第8课时 菊花的组织培养
[学习导航] 1.阅读教材P32“基础知识”，掌握植物组织培养的基本过程及影响因素。2.阅读教材P34～35“实验操作”，掌握植物组织培养的过程及注意事项。3.结合教材P36“课题延伸”及左侧培养基配方，理解植物激素对实验结果的影响。
[重难点击] 1.熟悉植物组织培养的基本过程。2.理解细胞分化的概念及离体植物细胞的脱分化和再分化。3.归纳MS培养基的配制方法，并设计表格比较微生物培养基与MS培养基的配方的异同。
一、植物组织培养的基本过程和影响因素
1.原理
理论基础：细胞的全能性。
(1)概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。
(2)原因：具有该种生物全套遗传信息。
2.植物组织培养的过程
(1)过程
外植体愈伤组织根或芽―→完整植株。
(2)相关概念
①外植体：用于离体培养的植物器官或组织片段。
②脱分化：又叫去分化，是由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程。
③再分化：愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程。
④愈伤组织的特点：细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。
3.影响植物组织培养的因素
(1)内因
①不同的植物组织：培养的难易程度差别很大。
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实验结果。
③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。
(2)外因
1.植物组织培养的理论基础。
(1)为什么高度分化的植物细胞还具有全能性？
答案 因为高度分化的植物细胞中含有该物种的全套遗传物质。
(2)高度分化的植物细胞发育成完整的植株需要哪些条件？
答案 ①离体条件；②充足的营养条件；③恰当的激素种类及浓度配比；④适宜的环境条件；⑤无菌条件。
2.植物组织培养的一般过程分析。
(1)你认为植物组织培养的核心环节是什么？
答案 植物组织培养的核心环节为脱分化和再分化。
(2)你认为菊花的组织培养的再分化应先诱导生芽还是先诱导生根？
答案 应先诱导生芽，再诱导生根。
(3)植物组织培养的实验操作主要有哪几个步骤？
答案 主要有6个步骤：①制备MS固体培养基；②外植体消毒；③接种；④培养；⑤移栽；⑥栽培。
(4)在配制培养基的过程中，pH的调节是在分瓶前还是分瓶后？
答案 在分瓶前调节pH。
3.外植体的选择
(1)植物组织培养中应尽量选择什么样的材料作为外植体？为什么？
答案 应尽量选择幼嫩的植物组织或器官作为外植体。因为外植体的年龄越小，分化程度越低，组织培养的成功率就越高。
(2)为什么选择茎尖分生组织可培育出脱毒苗？
答案 植物茎尖分生组织，细胞分裂速度快，其病毒极少，甚至无病毒。
归纳总结 植物组织培养的过程分析
过程 主要变化 特点
脱分化 由外植体形成愈伤组织 由高度分化的细胞恢复为具有分裂能力的细胞
再分化 由愈伤组织形成根、芽等器官 重新分化出不同的组织、器官
生长 发育成完整植物体 包括营养生长和生殖生长
1.关于植物组织培养技术的叙述正确的是( )
A.用于培养的材料不一定需要离体
B.植物可通过光合作用合成有机物，培养基中不需要加入含碳有机物
C.愈伤组织可制造成人工种子
D.脱分化和再分化都需要培养基中生长素和细胞分裂素刺激、诱导
答案 D
解析 用于培养的材料一定需要离体，否则基因选择性表达形成组织和器官，A项错误；植物组织培养基中需加入含碳有机物，提供碳源和能源，而完整植株才能进行光合作用，B项错误；胚状体可制成人工种子，C项错误；不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同，可诱导培养物进行分裂和分化，D项正确。
2.如图是基因型为AaBb的菊花茎尖离体培养示意图，据图回答下列问题：
―→
(1)图中A和B分别表示________和________。菊花茎尖培养成植物体的根本原因是________________________________________________________________________。
(2)菊花的组织培养形成试管苗的过程中，其中应大量供给的元素是________________。试管苗形成过程中要给予一定光照，其原因是_____________________________________。
(3)脱分化是指____________________________________________________________。脱分化和再分化这两个过程的进行，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，还要保证________，否则植物组织培养就不能成功。
(4)这样培养成的试管苗的基因型为________。
答案 (1)脱分化 再分化 植物细胞具有全能性
(2)N、S、P、K、Ca、Mg 试管苗形成过程中要进行光合作用合成有机物
(3)高度分化的植物组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程 无菌
(4)AaBb
解析 (1)离体的植物组织或细胞，在培养了一段时间以后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织。脱分化产生的愈伤组织继续培养，又可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。菊花茎尖能培养成植物体的根本原因是植物细胞具有全能性。(2)离体的植物组织和细胞，常用MS培养基培养，其主要成分包括：大量元素，如N、P、K、Ca、Mg、S；微量元素，如Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Co、I；有机物以及蔗糖等。在试管苗形成过程中要每日给予日照12 h，其原因是试管苗形成过程中要进行光合作用合成有机物。(3)脱分化和再分化这两个过程的进行除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，还要保证无菌，原因是杂菌产生的毒素等物质会影响或阻碍植物组织脱分化形成愈伤组织或再分化为根和芽，且杂菌的繁殖能力很强，会与植物组织争夺培养基中的营养物质，使植物得不到营养，同时杂菌还会侵染植株，使之受到伤害。(4)由于植物组织培养过程中细胞进行有丝分裂，所以培养成的试管苗的基因型为AaBb。
特别提醒 植物组织培养的两点误区警示
(1)细胞全能性表达的理解
①细胞全能性的表达是由单个细胞发育成完整个体，发育的终点是完整个体，若发育为某个器官或组织不属于细胞全能性的表达。
②细胞全能性的大小是自然条件下的，在适宜外界条件下，植物的体细胞培养比生殖细胞的培养更容易。
(2)对愈伤组织特点的理解：愈伤组织的细胞是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞，具有旺盛的分裂能力，无中央大液泡。
二、进行菊花的组织培养
1.制备MS固体培养基
(1)配制各种母液。
浓缩倍数
(2)配制培养基：向称好的琼脂中加入蒸馏水―→加热使琼脂熔化―→加入蔗糖和配制好的各种母液―→加蒸馏水定容―→调节pH―→分装。
(3)灭菌：高压蒸汽灭菌法。
2.外植体消毒
(1)方法：用流水冲净―→吸干表面水分―→体积分数为70%的酒精消毒―→无菌水清洗→吸干表面水分―→质量分数为0.1%的氯化汞溶液消毒―→无菌水清洗。
(2)原则：既要考虑药剂的消毒效果，又要考虑植物的耐受能力。
3.接种
(1)前期准备：用体积分数为70%的酒精对工作台消毒，点燃酒精灯。
(2)接种操作：外植体形态学上端朝上插入培养基中，每瓶接种6～8块外植体。
(3)注意事项：接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，器械使用后用火焰灼烧灭菌。
4.培养
培养过程应该放在无菌箱中进行，并定期进行消毒，保持适宜的温度和光照。
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。最后将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境下生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中。
6.栽培
将幼苗移栽后，每天观察并记录幼苗生长情况，适时浇水、施肥，直到开花。
1.营养物质对组织培养的作用
(1)探讨MS培养基中各种营养物质的作用
①大量元素和微量元素：提供植物细胞生活所必需的无机盐。
②蔗糖：提供碳源，同时能够维持细胞的渗透压。
③甘氨酸、维生素等有机物：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。
(2)植物是自养生物，为什么用于植物组织培养的MS培养基中需要加入有机物作为碳源？
答案 通常植物体本身进行光合作用产生糖类，不需要外部供给糖，但植物组织培养利用的是离体组织或细胞，在其脱分化过程中不能进行光合作用合成糖类，因此必须在培养基中添加糖类，作为碳源和能源物质，同时维持培养基的渗透压。
(3)同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？
答案 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必需的大量元素和微量元素两大类。
2.植物激素在植物组织培养中的作用
(1)试说出植物激素在植物组织培养中的作用
调节剂 主要作用
生长素 促进细胞的伸长，促进愈伤组织和根的形成
细胞分裂素 促进细胞的分裂，促进芽的分化和形成
(2)生长素和细胞分裂素使用顺序及比例对植物组织培养的影响
①按照不同的顺序使用这两类激素，实验结果不同
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，两者用量的比值不同，植物细胞的发育方向不同
生长素与细胞分裂素用量比值与结果
比值高时 促进的根分化，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 有利于愈伤组织的形成
3.植物组织培养中的无菌技术
在植物组织培养过程中是如何实现无菌操作的？
(1)对于培养基：用高压蒸汽灭菌法灭菌。
(2)对于外植体：用酒精和氯化汞溶液消毒，放到无菌箱中培养，移栽到消过毒的环境中生活一段时间。
3.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和叶片、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.这种技术叫做植物组织培养，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材料
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
问题导析 (1)植物组织培养过程中，细胞中的遗传物质一般不会(填“会”或“不会”)发生改变，所以该项技术属于一种克隆技术。
(2)通过基因工程将目的基因导入植物细胞后，必须采用植物组织培养技术将植物细胞培养成植株。
答案 C
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(类似胚胎细胞)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材料。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。
4.植物组织培养的培养基中加有植物激素。下表是培养基中两种植物激素在不同比例时的实验结果(其中6－BA是细胞分裂素，IAA是生长素)。请分析完成下列问题：
实验组别 1 2 3 4
激素种类及激素浓度关系 6－BA 6－BA＞IAA 6－BA＝IAA 6－BA＜IAA
结果 组织块产生愈伤组织 组织块分化出芽 愈伤组织不断生长 愈伤组织有生根趋势
(1)促进愈伤组织产生的条件是_______________________________________________，
愈伤组织生长的条件是_____________________________________________________。
(2)芽的分化条件是_________________________________________________________，
根的分化条件是___________________________________________________________。
(3)在植物组织培养中，脱分化可用的激素组合是实验__________和实验__________中的激素浓度关系，再分化时可用的激素组合是实验__________和实验____________中的激素浓度关系。整个实验表明，植物的生根、发芽等生命活动是______________________的结果。
(4)植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有__________________，它的成分至少应该含有________、________等。
(5)判断愈伤组织是否产生的依据是看是否产生了_________________________的细胞。
答案 (1)必须有细胞分裂素 细胞分裂素与生长素含量相等 (2)细胞分裂素的含量大于生长素的含量 生长素的含量大于细胞分裂素的含量 (3)1 3 2 4 多种激素共同作用 (4)营养物质 矿质元素 有机物
(5)排列疏松而无规则、高度液泡化的呈无定形状态
解析 (1)由表中实验1和实验3的数据显示，促进愈伤组织产生的条件是必须有细胞分裂素，愈伤组织生长的条件是细胞分裂素与生长素含量相等。(2)由实验2和4可知，细胞分裂素的含量大于生长素的含量，促进芽的分化，生长素的含量大于细胞分裂素的含量促进根的分化。(3)表中1、3组激素的使用利于愈伤组织的形成与生长，即为脱分化。2、4组激素的使用利于根或芽的分化，即为再分化。(4)植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有营养物质，它的成分至少应该含有矿质元素、有机物等。(5)愈伤组织是一种分化程度较低的细胞，是排列疏松而无规则、高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。
1.影响植物组织培养的因素包括( )
①培养基的配制 ②外植体的选取 ③激素的使用 ④消毒 ⑤温度、pH、光照
A.①②③④⑤ B.①②③ C.①②③④ D.①②③⑤
答案 A
解析 植物组织培养过程受多种外界因素的影响，其中包括温度、光照、pH等，而培养基的成分、外植体的选取和消毒是否严格等也影响组织培养。
2.下面为植物组织培养过程图解，以下相关叙述错误的是( )
A.b过程发生了脱分化，在此过程中植物激素不发挥作用
B.c过程发生了再分化，是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程
C.d过程是在胚状结构外包裹人工胚乳和人工种皮制成人工种子
D.人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题
答案 A
解析 在植物脱分化的b过程中，利用植物生长素、细胞分裂素等植物激素可以诱导植物细胞脱分化，因此在此过程中植物激素发挥重要作用。
3.下列哪组符合菊花组织培养的基本步骤( )
A.制备MS固体培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培
B.制备MS固体培养基→外植体消毒→接种→培养→栽培→移栽
C.制备MS固体培养基→外植体消毒→接种→栽培→培养→移栽
D.制备MS固体培养基→外植体消毒→接种→移栽→培养→栽培
答案 A
解析 移栽是指将培养基上培养的幼苗长壮后移栽到土壤中，栽培是对移栽后的幼苗进行精细管理培养的过程，应先移栽后栽培。
4.1958年，美国科学家斯图尔德应用植物组织培养技术，将二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养，最终发育成完整的新植株。下列关于这一科学事实的叙述中，错误的是( )
①该实验证明了植物细胞具有全能性 ②此种生殖产生的后代有广泛的变异 ③韧皮部细胞通过减数分裂增加细胞数目 ④此种生殖产生的后代能保持亲本的性状
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
答案 B
解析 体细胞组织培养属于无性繁殖，其后代能保持亲本的性状，变异性小；体细胞不能进行减数分裂。
5.下图表示菊花的茎尖细胞通过无菌操作接种到试管培养基上后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题：
(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括________和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和________两类植物激素。
(2)此过程依据的原理是_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
A和B阶段主要进行的分裂方式是___________________________________________，
B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞_______________________________________等。
(3)此过程要无菌操作，主要是指对________进行灭菌消毒。B阶段需要光照，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因______的结果。
答案 (1)无机物 生长素 (2)细胞的全能性 有丝分裂 分化 (3)培养基 芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件 (4)选择性表达
解析 植物组织培养是用离体的植物组织、器官或细胞接种到经消毒灭菌的培养基中，培养基含有供组织细胞生长发育所需要的无机物和小分子有机物，还有调节细胞脱分化和再分化的细胞分裂素和生长素。由外植体发育成试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织细胞经有丝分裂和细胞分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。
课时作业
[学考达标]
1.植物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分别是( )
A.细胞分裂和细胞工程
B.细胞的分化和基因工程
C.植物细胞的全能性和植物组织培养
D.花药离体培养和单倍体育种
答案 C
2.植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导使用的植物激素分别是( )
①细胞的全能性 ②离体植物器官、组织或细胞 ③根、芽 ④生长素和细胞分裂素 ⑤生长素和乙烯 ⑥愈伤组织 ⑦再分化 ⑧脱分化 ⑨植物体
A.①、②⑦⑥⑧③⑨、④ B.①、②⑧⑥⑦③⑨、④
C.①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤ D.①、②⑨⑧⑥⑦③、⑤
答案 B
解析 植物组织培养依据的原理为植物细胞的全能性；培养过程的顺序是离体植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，再分化形成根、芽等进而形成新的植物体；诱导使用的植物激素是生长素和细胞分裂素。
3.植物材料的选择直接关系到实验的成败，菊花选材一般选择的是( )
A.未开花植株的茎上部新萌生的侧枝
B.开花植株的茎上部枝条
C.开花植株上的花药
D.未开花植株的茎下部的枝条
答案 A
解析 进行组织培养一般选用幼嫩部分。
4.植物细胞表现出全能性的必要条件是( )
A.给予适宜的营养和外界条件
B.导入其他植物的基因
C.脱离母体并给予适宜的营养和外界条件
D.将成熟的筛管的细胞移到去核的卵细胞中
答案 C
5.植物组织培养的基本过程：外植体脱分化,愈伤组织再分化,形成根和芽。下列相关叙述中，错误的是( )
A.该过程的理论基础是植物细胞的全能性
B.脱分化依赖有丝分裂完成
C.愈伤组织中的细胞形态、结构相似
D.再分化的实质是某些基因缺失，某些基因表达
答案 D
解析 植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性，A正确；脱分化过程中进行的增殖方式是有丝分裂，该过程还没有进行细胞分化，所以愈伤组织中的细胞形态、结构相似，B、C正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，该过程中没有基因的缺失，D错误。
6.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 ⑥适宜的pH
A.①③④⑤ B.②③⑤⑥
C.①②③④⑤⑥ D.①②③⑤⑥
答案 D
解析 整个植物组织培养过程中需要无菌环境、激素的调节、适宜温度和pH。形成愈伤组织的过程中，细胞中叶绿体还没有形成，不需要光照进行光合作用；不能制造有机物，需要外界给予。
[高考提能]
7.在植物组织培养再分化阶段中，逐渐改变培养基中植物激素X和植物激素Y的浓度比，细胞群的变化情况如图所示。若培养基中植物激素X的浓度为a、植物激素Y的浓度为a＋0.2，则细胞群分化的结果最可能是试管( )
答案 C
解析 从图中可以看出，植物激素比例适中时有利于愈伤组织的形成，而当植物激素X多于植物激素Y时有利于芽的分化，反之则有利于根的分化，所以当植物激素X浓度为a，而植物激素Y比X多0.2时的培养结果应为C。
8.下列关于植物组织培养中植物激素使用的说法，不正确的是( )
A.植物组织培养中的关键性激素是生长素和细胞分裂素
B.先使用生长素，后使用细胞分裂素，有利于细胞分裂和分化
C.先使用细胞分裂素，后使用生长素，细胞既分裂也分化
D.同时使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向
答案 B
解析 在植物组织培养中，培养基中除营养成分外还须添加植物激素，一般包括生长素和细胞分裂素；外植体脱分化、再分化的诱导方向取决于二者的比例。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，对细胞的分裂和分化均有利。
9.下列关于植物组织培养条件控制的叙述中，不正确的是( )
A.选择培养的植物组织最好是分裂能力强的分生组织
B.培养细菌所用的蛋白胨培养基可以用于植物组织培养
C.可以控制生长素和细胞分裂素的使用顺序和用量控制培养的结果
D.菊花组织培养需要光照
答案 B
解析 植物组织培养的第一步就是脱分化，脱分化的实质是有丝分裂，所以用于植物组织培养的组织应是分裂能力强的组织，如分生组织，A正确；用于植物组织培养的培养基是MS培养基，其成分不同于培养微生物的培养基，所以培养微生物的培养基不能用于植物组织培养，B错误；菊花组织培养后期需要光照条件，D正确。
10.某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉，其技术路线为“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”。下列有关叙述，错误的是( )
A.消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害
B.在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞
C.出芽是细胞再分化的结果，受基因选择性表达的调控
D.生根时，培养基通常应含α－萘乙酸等生长素类调节剂
答案 B
解析 组织培养时应确保无菌操作，消毒剂的使用原则是既能杀死材料表面的微生物，又能防止伤害组织细胞，A正确；植物细胞融合是指经纤维素酶和果胶酶处理后得到的原生质体的诱导融合，具有细胞壁的愈伤组织细胞不能诱导融合形成染色体加倍的细胞，B错误；出芽和生根都是细胞再分化的结果，其实质是基因的选择性表达，C正确；α－萘乙酸为生长素类似物，可诱导愈伤组织生根，D正确。
11.在植物组织培养过程中，愈伤组织的成功诱导是至关重要的步骤。科学家以食用稗的成熟胚作为外植体，在基本培养基上研究植物生长调节剂对食用稗愈伤组织诱导的影响。实验结果如下表。请回答相关问题：
培养基代号 2,4－D/mg·L－1 6－BA /mg·L－1 愈伤组织诱导率/%
L1 1.0 0 65.41
L2 2.0 0 68.76
L3 3.0 0 91.01
L4 3.0 0.2 54.48
L5 3.0 0.5 57.35
L6 3.0 1.0 51.71
注：愈伤组织诱导率(%)＝产生愈伤组织的外植体数/接种外植体总数×100%。
(1)从上表可以知道，在基本培养基中添加较高浓度的____________________有利于食用稗胚形成愈伤组织，而添加______________则不利于食用稗愈伤组织的形成。
(2)影响愈伤组织成功诱导的因素除植物生长调节剂外，培养的环境条件也是重要的因素。现给你提供200个已经消毒过的食用稗的成熟胚，在上述研究的基础上，探究光照对愈伤组织形成的影响。
实验步骤：
①将200个已经消毒过的食用稗的成熟胚平均分为甲、乙两组，分别接种到____培养基上；
②______________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
③______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
预期实验结果和结论：____________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)2,4－D 6－BA (2)①L3 ②甲组置于光照条件下培养，乙组置于黑暗条件下培养，其他条件相同且适宜 ③培养一段时间后，分别计数甲、乙两组中形成愈伤组织的个数并计算愈伤组织诱导率 预期实验结果和结论：①如甲组的愈伤组织诱导率大于乙组的愈伤组织诱导率，则光照有利于愈伤组织的形成；②如甲组的愈伤组织诱导率小于乙组的愈伤组织诱导率，则黑暗有利于愈伤组织的形成；③如甲组的愈伤组织诱导率和乙组的愈伤组织诱导率相当，则光照、黑暗对愈伤组织的形成没有影响
12.斯图尔德将胡萝卜韧皮部细胞进行培养，最终获得发育完整的新个体，实验过程如下：
细胞团胚状体―→植株
(1)A过程称为______________，诱导这一过程的物质是__________。这一实验的原理是______________。
(2)植物组织培养过程中多次强调一系列的消毒、灭菌及无菌操作，原因是__________
________________________________________________________________________。
(3)愈伤组织的培养是很重要的一步，一般从接种到出现愈伤组织需要14 d，到时可以看到外植体长出__________色或__________色的__________状的愈伤组织。
(4)培养时注意恒温箱要关闭光源，因为在__________条件下愈伤组织长得更快，两周以后，由于培养基中的营养几乎耗尽，必须______________进行继续培养。
(5)试管苗的培养可分为_________培养和_________培养，必须先进行_____________培养，二者的区别在于___________________________________________________________。
答案 (1)脱分化 植物激素(或生长素与细胞分裂素) 植物细胞具有全能性 (2)外植体材料体积小，抗性差，如果不小心引起污染，将可能造成培养工作的前功尽弃 (3)乳白 黄 瘤 (4)无光 更换培养基 (5)生芽 生根 生芽 培养基中的生长素和细胞分裂素的比例不同
解析 (1)A过程表示由离体的细胞发育成细胞团，所以为脱分化过程，诱导脱分化过程需要有植物激素，主要为生长素和细胞分裂素，该过程的原理是植物细胞的全能性。(2)同植物体相比较，离体的植物组织抗性差，所以在组织培养整个过程中都要执行严格的消毒程序。(3)愈伤组织为外植体经脱分化形成的乳白色或黄色的瘤状物。(4)进行组织培养过程脱分化阶段不需要光照，但在再分化阶段，由于叶片中叶绿素的形成需要光照，当营养耗尽时，需更换有丰富营养成分的培养基。(5)试管苗的培养分为生根和生芽培养，但是先生芽，才有利于生根，生根培养基与生芽培养基的区别就在于生长素和细胞分裂素的比例不同。
[真题体验]
13.(2014·江苏，29)为了获得植物次生代谢产物，先用植物外植体获得愈伤组织，然后在液体培养基中悬浮培养。请回答下列问题：
(1)外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为________________。
(2)在愈伤组织悬浮培养时，细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如图所示。细胞干重在12 d后下降的原因有___________；培养液中蔗糖的作用是________________、__________。
答案 (1)脱分化 (2)蔗糖浓度下降，pH降低 提供能源 调节渗透压
解析 (1)外植体在人工、无菌条件下，经脱分化可形成愈伤组织。 (2)由图蔗糖浓度下降，可知外植体离体培养过程中需要消耗蔗糖，12 d后蔗糖浓度变化不大；pH下降会影响酶的活性，愈伤组织细胞对物质的合成小于分解，细胞干重下降。植物组织培养过程中，蔗糖既能维持一定的渗透压，又能提供植物细胞生命活动必需的营养物质(能量)。
14.(2012·新课标全国，39)为了探究6－BA和IAA对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响，某研究小组在MS培养基中加入6－BA和IAA，配制成四种培养基(见下表)，灭菌后分别接种数量相同、生长状态一致、消毒后的茎尖外植体，在适宜条件下培养一段时间后，统计再生丛芽外植体的比率(m)，以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n)，结果如表所示。
培养基编号 浓度/mg·L－1 m/% n/个
6－BA IAA
1 0.5 0 76.7 3.1
2 0.1 77.4 6.1
3 0.2 66.7 5.3
4 0.5 60.0 5.0
回答下列问题：
(1)按照植物的需求量，培养基中无机盐的元素可分为__________和__________两类。上述培养基中，6－BA属于__________类生长调节剂。
(2)在该实验中，自变量是______，因变量是_______，自变量的取值范围是________。
(3)从实验结果可知，诱导丛芽总数最少的培养基是__________号培养基。
(4)为了诱导该菊花试管苗生根，培养基中一般不加入______(填“6－BA”或“IAA”)。
答案 (1)大量元素 微量元素 细胞分裂素 (2)IAA浓度 再生丛芽外植体的比率(m)和再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n) 0～0.5 mg·L－1 (3)1 (4)6－BA
解析 (1)根据植物的需求量，组成生物体的元素可以分为大量元素和微量元素，6－BA属于细胞分裂素类生长调节剂。(2)根据实验目的和实验步骤中的数据，可以得出IAA的浓度是自变量，菊花再生丛芽外植体的比率和外植体上的丛芽平均数是因变量。由表中数据可以看出IAA的浓度范围是0～0.5 mg·L－1。(3)再生丛芽的外植体数乘以外植体上丛芽平均数即为丛芽总数，诱导丛芽总数最少的培养基是1号培养基。(4)当生长素用量与细胞分裂素用量的比值较高时，容易诱导试管苗生根，所以培养基中一般加入IAA，而不加入6－BA。(共45张PPT)
第8课时 菊花的组织培养
专题3 植物的组织培养技术
学习导航
1.阅读教材P32“基础知识”，掌握植物组织培养的基本过程及影响因素。
2.阅读教材P34～35“实验操作”，掌握植物组织培养的过程及注意事项。
3.结合教材P36“课题延伸”及左侧培养基配方，理解植物激素对实验
结果的影响。
重难点击
1.熟悉植物组织培养的基本过程。
2.理解细胞分化的概念及离体植物细胞的脱分化和再分化。
3.归纳MS培养基的配制方法，并设计表格比较微生物培养基与MS培
养基的配方的异同。
一、植物组织培养的基本过程和影响因素
当堂检测
二、进行菊花的组织培养
内容索引
一、植物组织培养的基本过程和影响因素
基础梳理
1.原理
理论基础：细胞的全能性。
(1)概念：已经 的细胞，仍然具有发育成 的潜能。
(2)原因：具有该种生物全套 。
2.植物组织培养的过程
(1)过程
(2)相关概念
①外植体：用于 的植物器官或 。
分化
完整个体
遗传信息
离体培养
组织片段
②脱分化：又叫去分化，是由 的植物组织或细胞产生_________的过程。
③再分化： 继续培养，重新分化成 等器官的过程。
④愈伤组织的特点：细胞排列 而无规则，是一种高度 的呈无定形状态的薄壁细胞。
3.影响植物组织培养的因素
(1)内因
①不同的植物组织：培养的难易程度差别很大。
②同一种植物材料：材料的 、保存时间的 等也会影响实验结果。
③菊花的组织培养：一般选择 植株的茎上部新萌生的 。
高度分化
愈伤组织
愈伤组织
根或芽
疏松
液泡化
年龄
长短
未开花
侧枝
(2)外因
培养基
植物激素
环境因素(进行菊花的组织培养)
类型： 培养基
营养物质
大量元素：______________________
微量元素：B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I
有机物：甘氨酸、烟酸、肌醇、 ，以及 等
种类： 和___________
使用：二者的浓度、使用顺序、用量比例等都影响实验结果
pH： 左右
温度：_________
光照：每日 h
MS
N、P、K、Ca、Mg、S等
维生素
蔗糖
生长素
细胞分裂素
5.8
18～22 ℃
12
问题探究
答案 因为高度分化的植物细胞中含有该物种的全套遗传物质。
1.植物组织培养的理论基础。
(1)为什么高度分化的植物细胞还具有全能性？
答案 ①离体条件；
②充足的营养条件；
③恰当的激素种类及浓度配比；
④适宜的环境条件；
⑤无菌条件。
(2)高度分化的植物细胞发育成完整的植株需要哪些条件？
答案
答案 植物组织培养的核心环节为脱分化和再分化。
2.植物组织培养的一般过程分析。
(1)你认为植物组织培养的核心环节是什么？
答案 应先诱导生芽，再诱导生根。
(2)你认为菊花的组织培养的再分化应先诱导生芽还是先诱导生根？
答案
答案 主要有6个步骤：
①制备MS固体培养基；
②外植体消毒；
③接种；
④培养；
⑤移栽；
⑥栽培。
(3)植物组织培养的实验操作主要有哪几个步骤？
答案 在分瓶前调节pH。
(4)在配制培养基的过程中，pH的调节是在分瓶前还是分瓶后？
答案
答案 应尽量选择幼嫩的植物组织或器官作为外植体。因为外植体的年龄越小，分化程度越低，组织培养的成功率就越高。
3.外植体的选择
(1)植物组织培养中应尽量选择什么样的材料作为外植体？为什么？
答案 植物茎尖分生组织，细胞分裂速度快，其病毒极少，甚至无病毒。
(2)为什么选择茎尖分生组织可培育出脱毒苗？
答案
归纳总结
植物组织培养的过程分析
过程 主要变化 特点
脱分化 由外植体形成愈伤组织 由高度分化的细胞恢复为具有分裂能力的细胞
再分化 由愈伤组织形成根、芽等器官 重新分化出不同的组织、器官
生长 发育成完整植物体 包括营养生长和生殖生长
拓展应用
1.关于植物组织培养技术的叙述正确的是
A.用于培养的材料不一定需要离体
B.植物可通过光合作用合成有机物，培养基中不需要加入含碳有机物
C.愈伤组织可制造成人工种子
D.脱分化和再分化都需要培养基中生长素和细胞分裂素刺激、诱导
答案
解析
解析 用于培养的材料一定需要离体，否则基因选择性表达形成组织和器官，A项错误；
植物组织培养基中需加入含碳有机物，提供碳源和能源，而完整植株才能进行光合作用，B项错误；
胚状体可制成人工种子，C项错误；
不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同，可诱导培养物进行分裂和分化，D项正确。
2.如图是基因型为AaBb的菊花茎尖离体培养示意图，据图回答下列问题：
(1)图中A和B分别表示_______和_______。菊花茎尖培养成植物体的根本原因是___________________。
解析 离体的植物组织或细胞，在培养了一段时间以后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织。脱分化产生的愈伤组织继续培养，又可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。菊花茎尖能培养成植物体的根本原因是植物细胞具有全能性。
脱分化
再分化
植物细胞具有全能性
答案
解析
(2)菊花的组织培养形成试管苗的过程中，其中应大量供给的元素是______________________。试管苗形成过程中要给予一定光照，其原因是_________________________________________。
解析 离体的植物组织和细胞，常用MS培养基培养，其主要成分包括：大量元素，如N、P、K、Ca、Mg、S；微量元素，如Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Co、I；有机物以及蔗糖等。在试管苗形成过程中要每日给予日照12 h，其原因是试管苗形成过程中要进行光合作用合成有机物。
N、S、P、K、Ca、Mg
试管苗形成过程中要进行光合作用合成有机物
答案
解析
(3)脱分化是指__________________________________________________
_______。脱分化和再分化这两个过程的进行，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，还要保证_____，否则植物组织培养就不能成功。
解析 脱分化和再分化这两个过程的进行除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，还要保证无菌，原因是杂菌产生的毒素等物质会影响或阻碍植物组织脱分化形成愈伤组织或再分化为根和芽，且杂菌的繁殖能力很强，会与植物组织争夺培养基中的营养物质，使植物得不到营养，同时杂菌还会侵染植株，使之受到伤害。
高度分化的植物组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织
无菌
答案
解析
的过程
(4)这样培养成的试管苗的基因型为______。
解析 由于植物组织培养过程中细胞进行有丝分裂，所以培养成的试管苗的基因型为AaBb。
AaBb
答案
解析
特别提醒
植物组织培养的两点误区警示
(1)细胞全能性表达的理解
①细胞全能性的表达是由单个细胞发育成完整个体，发育的终点是完整个体，若发育为某个器官或组织不属于细胞全能性的表达。
②细胞全能性的大小是自然条件下的，在适宜外界条件下，植物的体细胞培养比生殖细胞的培养更容易。
(2)对愈伤组织特点的理解：愈伤组织的细胞是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞，具有旺盛的分裂能力，无中央大液泡。
二、进行菊花的组织培养
基础梳理
1.制备MS固体培养基
(1)配制各种母液。
浓缩倍数
(2)配制培养基：向称好的琼脂中加入蒸馏水―→加热使琼脂熔化―→加入 和配制好的各种母液―→加蒸馏水定容―→调节 ―→分装。
(3)灭菌： 法。
大量元素：浓缩 倍
微量元素：浓缩 倍
各种有机物：按1 mg/mL的质量浓度单独配制成母液
母液用量：根据各种母液的浓缩倍数，计算用量
10
100
蔗糖
pH
高压蒸汽灭菌
2.外植体消毒
(1)方法：用流水冲净―→吸干表面水分―→体积分数为 的酒精消毒―→无菌水清洗→吸干表面水分―→质量分数为0.1%的 消毒―→无菌水清洗。
(2)原则：既要考虑药剂的消毒效果，又要考虑植物的耐受能力。
3.接种
(1)前期准备：用体积分数为70%的酒精对工作台消毒，点燃酒精灯。
(2)接种操作：外植体 上端朝上插入培养基中，每瓶接种6～8块外植体。
(3)注意事项：接种操作必须在 旁进行，器械使用后_______
灭菌。
70%
氯化汞溶液
形态学
酒精灯火焰
用火焰
灼烧
4.培养
培养过程应该放在 中进行，并定期进行 ，保持适宜的 和
。
5.移栽
移栽前应先打开培养瓶的 ，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。最后将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境下生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到 中。
6.栽培
将幼苗移栽后，每天观察并记录幼苗 情况，适时浇水、施肥，直到
。
无菌箱
消毒
温度
光照
封口膜
土壤
生长
开花
问题探究
1.营养物质对组织培养的作用
(1)探讨MS培养基中各种营养物质的作用
①大量元素和微量元素： 。
②蔗糖： 。
③甘氨酸、维生素等有机物：____________________________________
。
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
提供植物细胞生活所必需的无机盐
提供碳源，同时能够维持细胞的渗透压
答案 通常植物体本身进行光合作用产生糖类，不需要外部供给糖，但植物组织培养利用的是离体组织或细胞，在其脱分化过程中不能进行光合作用合成糖类，因此必须在培养基中添加糖类，作为碳源和能源物质，同时维持培养基的渗透压。
(2)植物是自养生物，为什么用于植物组织培养的MS培养基中需要加入有机物作为碳源？
答案 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必需的大量元素和微量元素两大类。
(3)同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？
答案
2.植物激素在植物组织培养中的作用
(1)试说出植物激素在植物组织培养中的作用
调节剂 主要作用
生长素 _______________________________________
细胞分裂素 ___________________________________
促进细胞的伸长，促进愈伤组织和根的形成
促进细胞的分裂，促进芽的分化和形成
(2)生长素和细胞分裂素使用顺序及比例对植物组织培养的影响
①按照不同的顺序使用这两类激素，实验结果不同
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 _________________
同时使用 _____________
细胞既分裂也分化
分化频率提高
②当同时使用这两类激素时，两者用量的比值不同，植物细胞的发育方向不同
生长素与细胞分裂素用量比值与结果
比值高时 促进的根分化，抑制芽的形成
比值低时 ____________________________
比值适中 _____________________
有利于芽的分化，抑制根的形成
有利于愈伤组织的形成
3.植物组织培养中的无菌技术
在植物组织培养过程中是如何实现无菌操作的？
(1)对于培养基： 。
(2)对于外植体：________________________________________________
。
用酒精和氯化汞溶液消毒，放到无菌箱中培养，移栽到消过毒的环境中生活一段时间
用高压蒸汽灭菌法灭菌
拓展应用
3.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和叶片、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.这种技术叫做植物组织培养，
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材料
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
答案
解析
问题导析
问题导析 (1)植物组织培养过程中，细胞中的遗传物质一般 (填“会”或“不会”)发生改变，所以该项技术属于一种克隆技术。
(2)通过基因工程将目的基因导入植物细胞后，必须采用 技术将植物细胞培养成植株。
答案
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植物组织培养
不会
返回上页
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(类似胚胎细胞)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材料。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。
4.植物组织培养的培养基中加有植物激素。下表是培养基中两种植物激素在不同比例时的实验结果(其中6－BA是细胞分裂素，IAA是生长素)。请分析完成下列问题：
实验组别 1 2 3 4
激素种类及激素浓度关系 6－BA 6－BA＞IAA 6－BA＝IAA 6－BA＜IAA
结果 组织块产生愈伤组织 组织块分化出芽 愈伤组织不断生长 愈伤组织有生根趋势
(1)促进愈伤组织产生的条件是__________________，愈伤组织生长的条件是___________________________。
必须有细胞分裂素
解析 由表中实验1和实验3的数据显示，促进愈伤组织产生的条件是必须有细胞分裂素，愈伤组织生长的条件是细胞分裂素与生长素含量相等。
细胞分裂素与生长素含量相等
答案
解析
(2)芽的分化条件是_________________________________，根的分化条件是_________________________________。
细胞分裂素的含量大于生长素的含量
生长素的含量大于细胞分裂素的含量
解析 由实验2和4可知，细胞分裂素的含量大于生长素的含量，促进芽的分化，生长素的含量大于细胞分裂素的含量促进根的分化。
(3)在植物组织培养中，脱分化可用的激素组合是实验___和实验___中的激素浓度关系，再分化时可用的激素组合是实验___和实验___中的激素浓度关系。整个实验表明，植物的生根、发芽等生命活动是____________
_______的结果。
1
解析 表中1、3组激素的使用利于愈伤组织的形成与生长，即为脱分化。2、4组激素的使用利于根或芽的分化，即为再分化。
3
答案
解析
2
4
多种激素共
同作用
(4)植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有__________，它的成分至少应该含有_________、_______等。
营养物质
解析 植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有营养物质，它的成分至少应该含有矿质元素、有机物等。
矿质元素
答案
解析
(5)判断愈伤组织是否产生的依据是看是否产生了______________________
_____________________的细胞。
排列疏松而无规则、高度
液泡化的呈无定形状态
解析 愈伤组织是一种分化程度较低的细胞，是排列疏松而无规则、高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。
有机物
课堂小结
全能性
脱分化
再分化
植物激素
MS固体
消毒
接种
当堂检测
2
3
4
5
1
1.影响植物组织培养的因素包括
①培养基的配制 ②外植体的选取 ③激素的使用 ④消毒 ⑤温度、pH、光照
A.①②③④⑤ B.①②③ C.①②③④ D.①②③⑤
√
答案
解析 植物组织培养过程受多种外界因素的影响，其中包括温度、光照、pH等，而培养基的成分、外植体的选取和消毒是否严格等也影响组织培养。
解析
2.下面为植物组织培养过程图解，以下相关叙述错误的是
解析 在植物脱分化的b过程中，利用植物生长素、细胞分裂素等植物激素可以诱导植物细胞脱分化，因此在此过程中植物激素发挥重要作用。
A.b过程发生了脱分化，在此过程中植物激素不发挥作用
B.c过程发生了再分化，是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程
C.d过程是在胚状结构外包裹人工胚乳和人工种皮制成人工种子
D.人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题
2
3
4
1
5
答案
解析
√
3.下列哪组符合菊花组织培养的基本步骤
A.制备MS固体培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培
B.制备MS固体培养基→外植体消毒→接种→培养→栽培→移栽
C.制备MS固体培养基→外植体消毒→接种→栽培→培养→移栽
D.制备MS固体培养基→外植体消毒→接种→移栽→培养→栽培
√
2
3
4
1
5
答案
解析 移栽是指将培养基上培养的幼苗长壮后移栽到土壤中，栽培是对移栽后的幼苗进行精细管理培养的过程，应先移栽后栽培。
解析
4.1958年，美国科学家斯图尔德应用植物组织培养技术，将二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养，最终发育成完整的新植株。下列关于这一科学事实的叙述中，错误的是
①该实验证明了植物细胞具有全能性 ②此种生殖产生的后代有广泛的变异 ③韧皮部细胞通过减数分裂增加细胞数目 ④此种生殖产生的后代能保持亲本的性状
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
√
解析 体细胞组织培养属于无性繁殖，其后代能保持亲本的性状，变异性小；体细胞不能进行减数分裂。
2
3
4
1
5
答案
解析
5.下图表示菊花的茎尖细胞通过无菌操作接种到试管培养基上后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题：
2
3
4
1
5
(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有
营养物质和激素。营养物质包括_______
和小分子有机物，激素包括细胞分裂素
和_______两类植物激素。
(2)此过程依据的原理是_____________。A和B阶段主要进行的分裂方式是_________，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞_____等。
(3)此过程要无菌操作，主要是指对________进行灭菌消毒。B阶段需要光照，原因是_______________________________________________。
(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因___________的结果。
无机物
生长素
细胞的全能性
有丝分裂
分化
培养基
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件
选择性表达
2
3
4
1
5
答案
解析
2
3
4
1
5
解析 植物组织培养是用离体的植物组织、器官或细胞接种到经消毒灭菌的培养基中，培养基含有供组织细胞生长发育所需要的无机物和小分子有机物，还有调节细胞脱分化和再分化的细胞分裂素和生长素。由外植体发育成试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织细胞经有丝分裂和细胞分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。第9课时 月季的花药培养
[学习导航] 1.阅读教材P37“(一)被子植物的花粉发育”，理解被子植物花粉发育的过程。2.阅读教材P38“(二)产生花粉植株的两种途径和(三)影响花药培养的因素”，掌握产生花粉植株的两种途径及影响因素。3.通过阅读教材P39“实验操作”，掌握花药培养的选材方法、材料的消毒及接种和培养。
[重难点击] 1.说出被子植物花粉发育的过程及花药培养产生花粉植株的两种途径。2.说出影响花药培养的因素，学习花药培养的基本技术。3.尝试用月季或其他植物的花药进行培养。
一、影响花药培养的因素
1.被子植物的花粉发育
(1)花粉的概念：由花粉母细胞经过减数分裂形成的单倍体的生殖细胞。
(2)花粉发育的基本过程
花粉母细胞(小孢子母细胞)
↓减数分裂
小孢子四分体时期：4个单倍体细胞连在一起
↓
单核期
↓有丝分裂
双核期
2.产生花粉植株的两种途径及影响因素
(1)产生花粉植株的两种途径
(2)影响两种途径的因素
①培养基中激素的种类。
②培养基中激素的浓度配比。
3.影响花药培养的因素
(1)内因：材料的选择。
①从花期来看，应当选择初花期的植株。
②从花药来看，应当选择单核期的花药。
③从花蕾来看，应当选择完全未开放的花蕾。
(2)外因
①培养基的组成。
②亲本植株的生长条件、材料的低温预处理以及接种密度等。
1.被子植物的花粉发育
观察被子植物的花粉发育过程图，并阅读教材P37(一)相关内容，归纳并回答下列问题：
(1)运用文字和箭头表示出被子植物花粉发育的过程。
答案 小孢子母细胞小孢子四分体时期―→单核居中期―→单核靠边期―→双核期(花粉管细胞核、生殖细胞核)。
(2)花粉发育过程中的四分体时期与减数分裂过程中的四分体是同一个概念吗？有什么不同？
答案 不是。减数分裂过程中的四分体是指配对的一对同源染色体含有四条染色单体；花粉发育过程中的四分体时期是指小孢子母细胞经减数分裂后形成的连在一起的4个小孢子。
(3)每个小孢子细胞内的染色体数与小孢子母细胞内的染色体数有何差异？
答案 小孢子是由小孢子母细胞经过减数分裂而形成的，所以小孢子细胞内的染色体数是小孢子母细胞内的染色体数目的一半。
(4)花粉发育时期的单核期细胞具有什么特征？
答案 细胞含有浓厚的原生质，核位于细胞的中央；随着细胞不断长大，细胞核由中央移向细胞一侧，并分裂成1个生殖细胞核和1个花粉管细胞核，进而形成两个细胞——营养细胞和生殖细胞。
(5)结合上图，分析一个小孢子母细胞产生的花粉粒、花粉管细胞核、生殖细胞核和精子的数目分别是________。
答案 4、4、4、8
(6)营养细胞在花粉萌发过程中的作用是控制花粉的萌发并提供营养。
2.花粉植株形成的过程
阅读教材P38(二)产生花粉植株的两种途径的相关内容，回答下列问题：
(1)产生花粉植株的两种途径都需要经过的过程是脱分化。
(2)产生花粉植株的两种途径是否完全不同？其原因是什么？
答案 两种途径之间并没有严格的界限，主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。
(3)进行花粉植株培养时要配制3种培养基，说出每种培养基中激素的比例和目的。
①诱导愈伤组织培养基：生长素与细胞分裂素比例适中，促进愈伤组织的形成。
②生芽培养基：生长素与细胞分裂素比值较低，促进芽的分化，抑制根的形成。
③生根培养基：生长素与细胞分裂素比值较高，促进根的分化，抑制芽的形成。
(4)愈伤组织与胚状体有何差异？
答案 愈伤组织的细胞是未分化的细胞，需经再分化生根发芽，胚状体的细胞已经经过了再分化，具有了生根发芽的能力，可以直接通过分化形成根、芽结构。
3.培养材料的选择
(1)影响花粉植株诱导成功率的主要因素有哪些？
答案 ①植物种类；②亲本植株的生理状况；③合适的花粉发育时期；④亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种密度等。
(2)为提高花粉植株的诱导成功率，应选择哪个时期的花粉最适宜？
答案 初花期的、发育到单核期的花药中的花粉。
1.如图是花药培养产生花粉植株的两种途径。下列相关判断错误的是( )
生根―→移栽
A.图中的A和B分别是胚状体和愈伤组织
B.C和D过程的实质相同
C.选择的花药在花粉发育过程中越早越好
D.整个培养过程中的细胞增殖方式只有有丝分裂
问题导析 (1)两种途径中，脱分化的结果不同，一个是形成愈伤组织，一个是形成胚状体。
(2)细胞分化的实质是基因的选择性表达。
(3)选择的培养材料处于单核期最好，尤其是处于单核靠边期的花药最好。
答案 C
解析 图中A和B分别是胚状体和愈伤组织，C和D表示分化和再分化。无论是再分化还是分化，它们的实质都是基因的选择性表达。选择的花药太早或太晚都不利于培养，处于单核期的最好，尤其是单核靠边期，故C错误。整个培养过程中无减数分裂，所以细胞增殖方式只有有丝分裂。
一题多变
(1)图中用于培养的“花药中的花粉”选择单核期以前或单核期以后，均不利于培养，为什么？
答案 选择单核期以前的花药质地幼嫩，极易破碎；选择单核期以后的花药花瓣有些松动，给消毒带来困难。
(2)两种形成花粉植株的途径基本相同，主要区别在于脱分化的结果不同，决定两种途径的决定性因素是什么？
答案 培养基中植物激素的种类及其浓度配比。
2.选择合适的花粉发育时期是提高诱导成功率的重要因素之一，下列说法正确的是( )
A.任何时期的花粉都可经过培养产生愈伤组织或胚状体
B.对所有植物来说，在单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养成功率最高
C.对一般植物而言，单核期花药培养成功率最高
D.为挑选到单核期的花药，通常选择部分开放的花朵
答案 C
解析 花粉的发育时期对花药培养的成功率有重要的影响，一般在单核期，细胞核由中央移向一侧的时期，花药的培养成功率最高，但并不是所有的植物都是这样的，A、B项错误，C项正确；为挑选到单核期的花药，通常选用完全未开放的花蕾，D项错误。
二、尝试用月季的花药进行培养
1.材料的选取
(1)花粉发育时期的确定：一般通过镜检来确定花粉是否处于适宜的发育期。
(2)花粉染色法
①醋酸洋红法：最常用的方法，能将花粉细胞核染成红色。
②焙花青－铬矾法：当花粉细胞不易着色时采用此法，能将花粉细胞核染成蓝黑色。
2.材料的消毒
选取花蕾
↓
初步消毒：通常先将花蕾用体积分数为70%的酒精浸泡约30 s
↓
冲洗：在无菌水中清洗，并用无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分
↓
彻底消毒：放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中2～4 min(也可用质量分数为1%的
次氯酸钙溶液或饱和漂白粉溶液)
↓
再冲洗：再用无菌水冲洗3～5次
3.接种
(1)剥离花药
(2)接种花药：立即将花药接种到培养基上。
4.培养
(1)培养条件：温度为25 ℃，前期不需要光照，幼小植株形成后需要光照。
(2)培养过程：先进行脱分化培养，当花药开裂长出愈伤组织后及时转移到分化培养基上；若花药开裂释放出胚状体则要尽快将幼小植株分开。
5.鉴定和筛选
通过愈伤组织形成的花粉植株，染色体组的数目常常会发生变化。
1.培养材料的选择方法
(1)醋酸洋红法和焙花青－铬矾法染色的目的是使细胞核着色，以便观察细胞核的位置，以确定花粉发育的适宜时期。
(2)月季花蕾的消毒与菊花外植体的消毒相比较，二者有何不同？
答案 在酒精消毒前，花药不需要预先用流水冲洗、洗衣粉洗涤和软刷刷洗。
(3)用于培养的花药，只要将整个花蕾或幼穗消毒即可，原因是完全未开放的花蕾中，花药实际上多数未成熟，由于它的外面有花萼、花瓣或颖片保护，通常处于无菌状态。
(4)在菊花的组织培养和月季的花药培养过程中，对光照的要求是否相同？
答案 不相同。在菊花的组织培养过程中每日用日光灯光照12 h，但是月季的花药培养过程中，初期不需要光照，幼小植株形成后才需要光照。
2.花药离体培养在育种上的应用
(1)在花药离体培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，为什么常常会出现染色体加倍的变化？
答案 主要是由花粉管细胞核和生殖细胞核融合造成的，有些是由花粉壁细胞发育形成的二倍体花粉壁植株。
(2)植物花药离体培养得到的单倍体植株是不可育的，如何能使其具有正常的繁殖能力呢？此育种方法有哪些优点？
答案 花粉粒发育为单倍体植株，再经过人工诱导使染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。这样得到的植株能够正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交的后代不会发生性状分离。单倍体育种不仅缩短了育种周期，也为新品种的培育开辟了新途径。
3.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。
请据此回答下面的问题：
选取水稻花药―→对花药消毒―→接种和培养―→植物体
(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。
答案 (1)材料的选择 培养基的组成 花粉发育时期
(2)小孢子四分体时期 单核期 双核期 单核靠边
(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
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小孢子四分体时期、单核期、双核期等阶段，选取的水稻花药应为单核靠边期的花药；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。
一题多变
(1)选择材料时，需要使用显微镜对花药进行观察，对花药进行染色的方法有哪些？
答案 醋酸洋红法和焙花青－铬矾法。
(2)是否整个培养过程都需要光照？
答案 不是，在幼小植株形成以后才需要光照。
(3)使用细胞分裂素和生长素时，哪些方面会影响培养的结果？
答案 使用的顺序和用量的比例。
1.花药培养与植物组织培养的主要不同之处在于( )
A.培养基配制方法 B.无菌技术
C.接种操作 D.选材
答案 D
解析 花药培养技术选取的材料为植物体细胞减数分裂形成的花药；而植物组织培养技术利用的材料为植物的体细胞。
2.月季的花药培养过程中的难点之一是材料的选择，下列有关材料选择的叙述，正确的是( )
A.从花药来看，应当选择盛花期的花药
B.从花粉来看，应当选择小孢子四分体时期的花粉
C.从花蕾来看，应当选择略微开放的花蕾
D.从检测花粉的实验方法看，应该用显微镜观察已染色的花粉样品临时装片
答案 D
解析 从花药来看，应当选择初花期的花药；从花粉来看，应当选择单核期的花粉；从花蕾来看，应当选择完全未开放的花蕾；用已染色的花粉样品作临时装片，才能观察到细胞核的位置，以确定花粉发育的时期。
3.接种和培养花药时应注意的事项全对的一组是( )
①不损伤花药 ②彻底去除花丝 ③幼小植株形成后需要光照 ④花药开裂释放出的幼小植株会分别发育成单倍体，无需分开
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
答案 A
解析 本题中若花药受损，易从受损部位产生愈伤组织；与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成，因此要彻底去除花丝；幼小植株形成后需要光照，由异养转化为自养；花药开裂释放出的胚状体要尽快分开，分别移植到新培养基上，否则这些植株将难以分开。
4.植物的花药培养在育种上有特殊的意义。植物组织培养可用于无病毒植株及细胞产物的工厂化生产等方面。请回答相关问题：
(1)利用月季的花药离体培养产生单倍体时，选材非常重要。一般来说，选择________期的花药进行培养的成功率最高。为了选择该期的花药，通常选择__________的花蕾。确定花粉发育时期最常用的方法有__________，但是对于花粉细胞核不易着色的植物，需采用____________法，该法能将花粉细胞核染成________色。
(2)进行组织培养需配制MS培养基，在该培养基中常需要添加_________、________等激素。欲利于根的分化，植物激素的用量比例应为_______________________。
(3)无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素，下列各项中属于使用化学药剂进行消毒的是________，属于采用灼烧方法进行灭菌的是________。(填序号)
①培养皿 ②培养基 ③实验操作者的双手 ④三角锥形瓶 ⑤接种环 ⑥花蕾
答案 (1)单核 完全未开放 醋酸洋红法 焙花青－铬矾 蓝黑 (2)生长素 细胞分裂素 生长素多于细胞分裂素 (3)③⑥ ⑤
解析 (1)花期早期时的花药比后期的更容易产生花粉植株。一般来说，在单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养成功率最高。该时期的花药通常存在于完全未开放的花蕾中。(2)生长素与细胞分裂素等植物激素可调节脱分化和再分化。当生长素含量多于细胞分裂素时，利于先形成根。(3)对实验器具进行灭菌处理，对实验过程中的具有生物活性的材料或用具进行消毒处理。
课时作业
[学考达标]
1.被子植物花粉发育经历的阶段顺序正确的是( )
A.小孢子四分体时期→双核期→单核居中期→单核靠边期→花粉粒
B.小孢子母细胞→单核靠边期→单核居中期→双核期→花粉粒
C.小孢子母细胞→小孢子四分体时期→单核居中期→单核靠边期→花粉粒
D.小孢子四分体时期→小孢子母细胞→双核期→单核期→花粉粒
答案 C
解析 小孢子母细胞经减数分裂形成四个小孢子，经历小孢子四分体时期、单核居中期、单核靠边期、双核期发育成花粉粒。
2.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小孢子四分体时期、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
答案 B
解析 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。
3.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，培养成功率更高
答案 C
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。
4.产生花粉植株的两种途径中，得到胚状体和愈伤组织都是通过下列选项中的哪个过程( )
A.分化 B.脱分化 C.再分化 D.诱导
答案 B
解析 产生花粉植株的两种途径中，胚状体和愈伤组织都是经过花粉脱分化产生的，两种途径之间没有绝对界限，主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。
5.下列关于月季花药培养的叙述中，错误的是( )
A.材料的选择与培养基的组成影响花药培养的成功率
B.通常选择完全未开放的花蕾
C.选取材料时一定要进行消毒
D.培养形成的胚状体可继续在原培养基中分化形成植株
答案 D
解析 培养基的组成和材料的选择是影响花药培养能否成功的主要因素，为了检测花粉是否处于适宜的发育期，常选择完全未开放的花蕾以便找到单核期花粉。为了避免微生物使花药腐烂，需对材料进行消毒。在培养过程中，若花药开裂释放出胚状体，则一个花药内就会产生大量幼小植株，因此，必须在花药开裂后尽快将幼小植株分开，分别移植到新的培养基上，否则这些植株将很难分开。
6.单倍体育种的常用方法是花药离体培养，为了促进花粉迅速生长发育为单倍体植株，培养基中除必需的营养物质外，还需加入( )
A.秋水仙素 B.三磷酸腺苷
C.植物激素 D.纤维素酶
答案 C
[高考提能]
7.四倍体水稻的花药通过无菌操作接入试管，经培养形成试管苗，下列叙述中不正确的是( )
A.用花药离体培养法获得的植株是二倍体
B.诱导产生愈伤组织的分裂方式为有丝分裂
C.培养基中应有无机养料、有机养料以及生长素和细胞分裂素
D.试管苗的生长发育需要光照
答案 A
解析 四倍体水稻的花药离体培养获得的是含有2个染色体组的单倍体植株，不能叫做二倍体；花药通过培养诱导产生愈伤组织的分裂方式是有丝分裂，同时，培养过程中要加入无机营养、有机营养、生长素和细胞分裂素等物质。培育成试管苗需通过光照进行光合作用，产生糖类，以满足自身生长需求。
8.下图表示应用植物组织培养技术培育优质玉米的过程。对此过程的描述错误的是( )
A.试管苗培养过程必须在无菌条件下进行
B.D试管中组织分化的调控与激素配比有关
C.培养成的试管苗即可用于推广种植
D.在培养基中加入病原体的致病毒素，可筛选出抗病突变体
答案 C
解析 由于外植体和愈伤组织的生活能力较弱，微生物的生活能力较强，不灭菌处理容易导致组织培养失败。组织培养中激素种类和比例不同会导致愈伤组织产生不同的分化结果；培养成的试管苗需要经过一定浓度的秋水仙素处理之后才可以用于推广种植；要筛选出抗病突变体，就要制作对应的选择培养基。
9.下图是水稻的花药通过无菌操作，培养产生花粉植株的两种途径的示意图。下列相关叙述中错误的是( )
A.无论哪条途径都要经过脱分化和再分化过程
B.A是胚状体，C是诱导，B是生根
C.两种培养途径的理论基础都是植物细胞的全能性
D.A和种子的结构相同，都具有种皮、胚芽、胚根、胚轴等结构
答案 D
解析 图中的A是胚状体，C是诱导，B是生根。两种途径都要经过脱分化和再分化过程。植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性。胚状体中有胚轴、胚根和胚芽，但无种皮，故答案选D。
10.有关月季花药培养的叙述，正确的是( )
A.月季花粉是由花粉母细胞经过减数分裂而形成的单倍体生殖细胞
B.被子植物花粉形成过程中的四分体与高等动物精子形成过程中的四分体概念相同
C.被子植物一个小孢子母细胞经过减数分裂共形成了4个精子
D.花药培养成幼苗后，不需分瓶培养
答案 A
解析 月季花粉是由花粉母细胞经过减数分裂而形成的单倍体生殖细胞，A正确；被子植物花粉形成过程中的四分体表示4个小孢子，高等动物精子形成过程中的四分体是一对同源染色体联会形成的，二者是不同的概念，B错误；被子植物一个小孢子母细胞经过减数分裂形成4个小孢子，每个小孢子发育成一个花粉粒，每个花粉粒中能够形成2个精子，因此每个小孢子母细胞经过减数分裂共形成了8个精子，C错误；在获得愈伤组织或幼小植株时，要及时分瓶，以便于诱导愈伤组织再分化或幼苗分开，D项错误。
11.下图表示菊花的嫩枝和月季的花药离体培养的过程，请据图回答下面的问题：
(1)对菊花来说，要选择生长旺盛的嫩枝来进行组织培养，其原因是________________
_______________________________________________；对月季来说，适宜花药培养的时期是__________期，为确定花粉是否处于该时期，最常用的镜检方法是______________。
(2)在培养嫩枝组织和花药的培养基中都要加入一定的植物激素，常用的植物激素有________________________________________________________________________。
(3)两种植物材料的培养在进行接种时应注意：
①接种室要消毒；②材料可用____________________进行浸泡，取出用无菌水冲洗后，再用质量分数为0.1%的氯化汞溶液消毒；③接种操作要在________________进行；④接种完毕后立即盖好瓶盖。
(4)月季的花药培养过程中，花粉植株的形成除图中所示途径外，还可以通过__________阶段发育而来，这两种途径的差别主要取决于____________________________________。
(5)图中花粉植株属于_________倍体，要使其能繁殖后代可采取措施是___________。
答案 (1)生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化 单核 醋酸洋红法
(2)生长素和细胞分裂素
(3)体积分数为70%的酒精 酒精灯火焰旁
(4)胚状体 培养基中激素的种类及其浓度配比
(5)单 用一定浓度的秋水仙素处理幼苗
解析 菊花的组织培养，一般选取未开花植株的茎上部新萌生的侧枝，主要是因为其分裂能力强。被子植物花粉的发育要经历小孢子四分体时期、单核期和双核期等阶段，其中单核期是绝大多数植物花药培养的适宜时期。在组织培养中常要加入一些植物激素如生长素和细胞分裂素，在培养的不同时期加入激素的比例不同。组织培养过程中要求进行严格的无菌操作，因为一旦出现细菌和真菌污染，就会导致实验失败。花粉植株也可以通过胚状体诱导而成。
12.如图表示花药离体培养及单倍体育种的大致过程，请据图回答下列问题：
(1)过程①是把幼小的花药分离出来，并在无菌条件下将其放在MS培养基上进行培养，配制该培养基时，需要的物质应该有__________________________(至少答三种)。
(2)过程②是花药在MS培养基所提供的特定条件下经脱分化形成________________，此过程细胞分裂的方式是________________________。
(3)经过过程③产生的植株(不考虑核与核之间融合)是__________植株，其特点是植株弱小，高度不育，在生产上无推广应用的价值，若要使其正常结果，可在移栽后在幼苗__________滴加适宜浓度的__________。
(4)过程②与过程③所用培养基有差异，主要是__________方面的差异。
答案 (1)水、大量元素、微量元素、有机物、琼脂、植物激素等(任答三种即可)
(2)愈伤组织或胚状体 有丝分裂
(3)单倍体 茎尖 秋水仙素
(4)植物激素
解析 (1)植物组织培养需要的物质主要包括大量元素、微量元素、有机物(如甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等)等。(2)脱分化是由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程，此过程细胞进行有丝分裂。(3)经过花药培养得到的植株为单倍体，表现为高度不育，可对其幼苗的茎尖用秋水仙素处理，使染色体加倍后，才能恢复育性。(4)生长素和细胞分裂素的用量比值高时，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，促进愈伤组织的形成。
13.下图表示植物组织培养过程，请据图回答下列问题：
(1)①表示________________，它能培养成为④的原因是________________________。
(2)②表示的是__________。
(3)若①是花药，则④是__________幼苗，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
答案 (1)外植体(离体的器官、组织或细胞) 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
解析 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。
[真题体验]
14.(2013·江苏，11)某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植，可应用多种技术获得大量优质苗，下列技术中不能选用的是( )
A.利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗
B.采用花粉粒组织培养获得单倍体苗
C.采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上
D.采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养
答案 B
解析 A和C属于无性繁殖技术，能生产出大量的优质苗。D中属于利用体细胞进行的无性繁殖，也能生产出大量的优质苗。B中由于是培养的花粉粒组织，花粉粒形成于减数分裂，所以会发生性状分离。
15.(2011·上海，22)下列关于植物组织培养的表述，错误的是( )
A.外植体可以来自于植物的任何细胞
B.培养应在无菌条件下进行
C.以花粉作为外植体可得到单倍体植株
D.不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同
答案 A(共42张PPT)
第9课时 月季的花药培养
专题3 植物的组织培养技术
学习导航
1.阅读教材P37“(一)被子植物的花粉发育”，理解被子植物花粉发育的过程。
2.阅读教材P38“(二)产生花粉植株的两种途径和(三)影响花药培养的因素”，
掌握产生花粉植株的两种途径及影响因素。
3.通过阅读教材P39“实验操作”，掌握花药培养的选材方法、材料的消
毒及接种和培养。
重难点击
1.说出被子植物花粉发育的过程及花药培养产生花粉植株的两种途径。
2.说出影响花药培养的因素，学习花药培养的基本技术。
3.尝试用月季或其他植物的花药进行培养。
一、影响花药培养的因素
当堂检测
二、尝试用月季的花药进行培养
内容索引
一、影响花药培养的因素
基础梳理
1.被子植物的花粉发育
(1)花粉的概念：由 细胞经过 分裂形成的单倍体的生殖细胞。
(2)花粉发育的基本过程
花粉母细胞(小孢子母细胞)
↓ 分裂
小孢子 时期：4个 细胞连在一起
↓
单倍体
花粉母
减数
减数
四分体
单核期
↓ 分裂
期
单核 期：细胞含浓厚的 ，核位于细胞的_____
↓
单核 期：细胞核由中央移向细胞一侧
1个 核→1个生殖细胞 两个_____
1个 核→1个营养细胞
花粉管细胞
居中
原生质
中央
靠边
有丝
双核
生殖细胞
有丝
精子
2.产生花粉植株的两种途径及影响因素
(1)产生花粉植株的两种途径
(2)影响两种途径的因素
①培养基中激素的 。
②培养基中激素的 。
脱分化
胚状体
愈伤组织
种类
浓度配比
3.影响花药培养的因素
(1)内因：材料的选择。
①从花期来看，应当选择 的植株。
②从花药来看，应当选择 的花药。
③从花蕾来看，应当选择 的花蕾。
(2)外因
① 的组成。
②亲本植株的 、材料的低温预处理以及接种密度等。
初花期
单核期
完全未开放
培养基
生长条件
问题探究
1.被子植物的花粉发育
观察被子植物的花粉发育过程图，并阅读教材P37(一)相关内容，归纳并回答下列问题：
(1)运用文字和箭头表示出被子植物花粉发育的过程。
答案
答案 小孢子母细胞 小孢子四分体时期―→单核居中期―→单核靠边期―→双核期(花粉管细胞核、生殖细胞核)。
答案 不是。减数分裂过程中的四分体是指配对的一对同源染色体含有四条染色单体；花粉发育过程中的四分体时期是指小孢子母细胞经减数分裂后形成的连在一起的4个小孢子。
(2)花粉发育过程中的四分体时期与减数分裂过程中的四分体是同一个概念吗？有什么不同？
答案 小孢子是由小孢子母细胞经过减数分裂而形成的，所以小孢子细胞内的染色体数是小孢子母细胞内的染色体数目的一半。
(3)每个小孢子细胞内的染色体数与小孢子母细胞内的染色体数有何差异？
答案
答案 细胞含有浓厚的原生质，核位于细胞的中央；随着细胞不断长大，细胞核由中央移向细胞一侧，并分裂成1个生殖细胞核和1个花粉管细胞核，进而形成两个细胞——营养细胞和生殖细胞。
(4)花粉发育时期的单核期细胞具有什么特征？
答案
(5)结合上图，分析一个小孢子母细胞产生的花粉粒、花粉管细胞核、生殖细胞核和精子的数目分别是___________。
(6)营养细胞在花粉萌发过程中的作用是 。
4、4、4、8
控制花粉的萌发并提供营养
答案 两种途径之间并没有严格的界限，主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。
2.花粉植株形成的过程
阅读教材P38(二)产生花粉植株的两种途径的相关内容，回答下列问题：
(1)产生花粉植株的两种途径都需要经过的过程是 。
(2)产生花粉植株的两种途径是否完全不同？其原因是什么？
答案
脱分化
(3)进行花粉植株培养时要配制3种培养基，说出每种培养基中激素的比例和目的。
①诱导愈伤组织培养基：________________________________________
。
②生芽培养基：________________________________________________
。
③生根培养基：________________________________________________
。
生长素与细胞分裂素比例适中，促进愈伤组织
的形成
生长素与细胞分裂素比值较低，促进芽的分化，抑制根
的形成
生长素与细胞分裂素比值较高，促进根的分化，抑制芽
的形成
答案 愈伤组织的细胞是未分化的细胞，需经再分化生根发芽，胚状体的细胞已经经过了再分化，具有了生根发芽的能力，可以直接通过分化形成根、芽结构。
(4)愈伤组织与胚状体有何差异？
答案
答案 ①植物种类；
②亲本植株的生理状况；
③合适的花粉发育时期；
④亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种密度等。
3.培养材料的选择
(1)影响花粉植株诱导成功率的主要因素有哪些？
答案 初花期的、发育到单核期的花药中的花粉。
(2)为提高花粉植株的诱导成功率，应选择哪个时期的花粉最适宜？
答案
拓展应用
1.如图是花药培养产生花粉植株的两种途径。下列相关判断错误的是
答案
解析
A.图中的A和B分别是胚状体和愈伤组织
B.C和D过程的实质相同
C.选择的花药在花粉发育过程中越早越好
D.整个培养过程中的细胞增殖方式只有有丝分裂
问题导析
问题导析 (1)两种途径中，脱分化的结果不同，一个是形成 ，一个是形成 。
(2)细胞分化的实质是 。
(3)选择的培养材料处于单核期最好，尤其是处于单核靠边期的花药最好。
答案
返回上页
胚状体
愈伤组织
基因的选择性表达
返回上页
解析 图中A和B分别是胚状体和愈伤组织，C和D表示分化和再分化。无论是再分化还是分化，它们的实质都是基因的选择性表达。
选择的花药太早或太晚都不利于培养，处于单核期的最好，尤其是单核靠边期，故C错误。
整个培养过程中无减数分裂，所以细胞增殖方式只有有丝分裂。
答案 选择单核期以前的花药质地幼嫩，极易破碎；选择单核期以后的花药花瓣有些松动，给消毒带来困难。
一题多变
(1)图中用于培养的“花药中的花粉”选择单核期以前或单核期以后，均不利于培养，为什么？
答案 培养基中植物激素的种类及其浓度配比。
(2)两种形成花粉植株的途径基本相同，主要区别在于脱分化的结果不同，决定两种途径的决定性因素是什么？
答案
2.选择合适的花粉发育时期是提高诱导成功率的重要因素之一，下列说法正确的是
A.任何时期的花粉都可经过培养产生愈伤组织或胚状体
B.对所有植物来说，在单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花
药培养成功率最高
C.对一般植物而言，单核期花药培养成功率最高
D.为挑选到单核期的花药，通常选择部分开放的花朵
解析 花粉的发育时期对花药培养的成功率有重要的影响，一般在单核期，细胞核由中央移向一侧的时期，花药的培养成功率最高，但并不是所有的植物都是这样的，A、B项错误，C项正确；
为挑选到单核期的花药，通常选用完全未开放的花蕾，D项错误。
答案
解析
二、尝试用月季的花药进行培养
基础梳理
1.材料的选取
(1)花粉发育时期的确定：一般通过 来确定花粉是否处于适宜的发育期。
(2)花粉染色法
① 法：最常用的方法，能将花粉细胞核染成 。
②焙花青－铬矾法：当花粉细胞不易着色时采用此法，能将花粉细胞核染成 。
蓝黑色
镜检
醋酸洋红
红色
2.材料的消毒
选取花蕾
↓
初步消毒：通常先将花蕾用体积分数为 的酒精浸泡约30 s
↓
冲洗：在 水中清洗，并用无菌吸水纸吸干 的水分
↓
彻底消毒：放入质量分数为0.1%的 溶液中2～4 min(也可用质量分
数为1%的 溶液或饱和漂白粉溶液)
↓
再冲洗：再用无菌水冲洗3～5次
70%
无菌
花蕾表面
氯化汞
次氯酸钙
3.接种
(1)剥离花药
(2)接种花药：立即将花药接种到培养基上。
①尽量不要损伤花药，否则接种后容易从受伤部位产生
_________
②彻底去除花丝，因为与花丝相连的花药不利于_________
的形成
愈伤组织
愈伤组织
或胚状体
4.培养
(1)培养条件：温度为25 ℃，前期不需要光照，幼小植株形成后需要光照。
(2)培养过程：先进行脱分化培养，当花药开裂长出 后及时转移到分化培养基上；若花药开裂释放出 则要尽快将幼小植株分开。
5.鉴定和筛选
通过愈伤组织形成的花粉植株， 常常会发生变化。
愈伤组织
胚状体
染色体组的数目
问题探究
1.培养材料的选择方法
(1)醋酸洋红法和焙花青－铬矾法染色的目的是______________________
。
(2)月季花蕾的消毒与菊花外植体的消毒相比较，二者有何不同？
答案 在酒精消毒前，花药不需要预先用流水冲洗、洗衣粉洗涤和软刷刷洗。
答案
使细胞核着色，以便观察
细胞核的位置，以确定花粉发育的适宜时期
(3)用于培养的花药，只要将整个花蕾或幼穗消毒即可，原因是_________
_______________________________________________________________________________________。
(4)在菊花的组织培养和月季的花药培养过程中，对光照的要求是否相同？
答案 不相同。在菊花的组织培养过程中每日用日光灯光照12 h，但是月季的花药培养过程中，初期不需要光照，幼小植株形成后才需要光照。
答案
完全未开
放的花蕾中，花药实际上多数未成熟，由于它的外面有花萼、花瓣或颖片保护，通常处于无菌状态
答案 主要是由花粉管细胞核和生殖细胞核融合造成的，有些是由花粉壁细胞发育形成的二倍体花粉壁植株。
2.花药离体培养在育种上的应用
(1)在花药离体培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，为什么常常会出现染色体加倍的变化？
答案 花粉粒发育为单倍体植株，再经过人工诱导使染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。这样得到的植株能够正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交的后代不会发生性状分离。单倍体育种不仅缩短了育种周期，也为新品种的培育开辟了新途径。
(2)植物花药离体培养得到的单倍体植株是不可育的，如何能使其具有正常的繁殖能力呢？此育种方法有哪些优点？
答案
拓展应用
3.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。
请据此回答下面的问题：
选取水稻花药―→对花药消毒―→接种和培养―→植物体
(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。
答案
解析
材料的选择
培养基的组成
花粉发
育时期
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小孢子四分体时期、单核期、双核期等阶段，选取的水稻花药应为单核靠边期的花药；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。
(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。
小孢子四分体时期
单核期
双核期
单核靠边
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
胚状体
愈伤组织
答案
(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。
答案
细胞分
生长素
裂素
答案 醋酸洋红法和焙花青－铬矾法。
一题多变
(1)选择材料时，需要使用显微镜对花药进行观察，对花药进行染色的方法有哪些？
答案 不是，在幼小植株形成以后才需要光照。
(2)是否整个培养过程都需要光照？
答案
答案 使用的顺序和用量的比例。
(3)使用细胞分裂素和生长素时，哪些方面会影响培养的结果？
课堂小结
四分体
单核
双核
愈伤组织
材料
培养基
单核
消毒
当堂检测
2
3
4
1
1.花药培养与植物组织培养的主要不同之处在于
A.培养基配制方法 B.无菌技术
C.接种操作 D.选材
答案
解析 花药培养技术选取的材料为植物体细胞减数分裂形成的花药；而植物组织培养技术利用的材料为植物的体细胞。
解析
√
2
3
4
1
2.月季的花药培养过程中的难点之一是材料的选择，下列有关材料选择的叙述，正确的是
A.从花药来看，应当选择盛花期的花药
B.从花粉来看，应当选择小孢子四分体时期的花粉
C.从花蕾来看，应当选择略微开放的花蕾
D.从检测花粉的实验方法看，应该用显微镜观察已染色的花粉样品临时装片
答案
解析 从花药来看，应当选择初花期的花药；从花粉来看，应当选择单核期的花粉；从花蕾来看，应当选择完全未开放的花蕾；用已染色的花粉样品作临时装片，才能观察到细胞核的位置，以确定花粉发育的时期。
解析
√
3.接种和培养花药时应注意的事项全对的一组是
①不损伤花药 ②彻底去除花丝 ③幼小植株形成后需要光照 ④花药开裂释放出的幼小植株会分别发育成单倍体，无需分开
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
√
2
3
4
1
答案
解析 本题中若花药受损，易从受损部位产生愈伤组织；与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成，因此要彻底去除花丝；幼小植株形成后需要光照，由异养转化为自养；花药开裂释放出的胚状体要尽快分开，分别移植到新培养基上，否则这些植株将难以分开。
解析
4.植物的花药培养在育种上有特殊的意义。植物组织培养可用于无病毒植株及细胞产物的工厂化生产等方面。请回答相关问题：
(1)利用月季的花药离体培养产生单倍体时，选材非常重要。一般来说，选择_____期的花药进行培养的成功率最高。为了选择该期的花药，通常选择___________的花蕾。确定花粉发育时期最常用的方法有___________，但是对于花粉细胞核不易着色的植物，需采用_____________法，该法能将花粉细胞核染成_____色。
解析 花期早期时的花药比后期的更容易产生花粉植株。一般来说，在单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养成功率最高。该时期的花药通常存在于完全未开放的花蕾中。
单核
完全未开放
醋酸洋红法
焙花青－铬矾
蓝黑
2
3
4
1
答案
解析
(2)进行组织培养需配制MS培养基，在该培养基中常需要添加_________、___________等激素。欲利于根的分化，植物激素的用量比例应为________
_______________。
解析 生长素与细胞分裂素等植物激素可调节脱分化和再分化。当生长素含量多于细胞分裂素时，利于先形成根。
生长素
细胞分裂素
生长素
(3)无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素，下列各项中属于使用化学药剂进行消毒的是_____，属于采用灼烧方法进行灭菌的是___。(填序号)
①培养皿 ②培养基 ③实验操作者的双手 ④三角锥形瓶 ⑤接种环 ⑥花蕾
③⑥
⑤
解析 对实验器具进行灭菌处理，对实验过程中的具有生物活性的材料或用具进行消毒处理。
多于细胞分裂素
2
3
4
1
答案
解析
