专题3 植物的组织培养技术
课题1 菊花的组织培养
课时训练7 菊花的组织培养
1.下列有关植物细胞与组织培养的叙述,错误的是( )。
A.花药、胚不能作为组织培养的材料
B.植物细胞具有全能性
C.外植体指用于离体培养的植物组织或器官
D.外植体可诱导出愈伤组织
解析:在进行植物组织培养的过程中,从供体植株上取下来用于培养的细胞、组织和器官都叫做外植体。外植体可用于繁殖植株个体;花药、胚细胞也具有全能性,在特定条件下也可发育为完整的植株个体。
答案:A
2.某名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止发生性状分离并快速繁殖,可以利用该植物体的一部分器官或组织进行离体培养,发育成完整植株。进行离体培养时不应采用该植株的( )。
A.茎尖 B.子房壁
C.叶片 D.花粉粒
解析:茎尖、子房壁、叶片等结构的细胞属于体细胞,进行组织培养,可保持亲本的优良性状;而花粉粒是生殖细胞,由它发育成的植物体为单倍体,基因型与亲本不同。
答案:D
3.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株,不需要的是( )。
A.具有完整细胞核的细胞
B.离体状态
C.导入外源基因
D.一定的营养物质和激素
解析:考查已分化的细胞表现全能性的条件。要表现全能性,细胞应具备的内因是要有本物种生长发育所需要的全套遗传物质(要有完整的细胞核);应具备的外因即外部条件是离体、一定的营养物质、激素诱导等。
答案:C
4.在菊花的组织培养操作完成3~4 d后,观察同一无菌箱中的外植体,发现有的瓶内外植体正常生长,有的瓶内外植体死亡,你认为外植体死亡的原因不可能是( )。
A.培养条件,比如光照、温度等不适宜
B.接种时外植体未灭菌
C.接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体
D.将外植体倒插入培养基中
解析:同一无菌箱提供了相同的光照和温度,但有的瓶内外植体正常生长,有的瓶内外植体却死亡,说明外植体死亡的原因不可能是光照、温度等培养条件不适宜。
答案:A
5.植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是( )。
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
解析:植物组织培养的原理为植物体细胞具有全能性;离体的组织经过脱分化形成愈伤组织,再分化形成根、芽,进一步培养形成植物体,该过程需要细胞分裂素和生长素的调节。
答案:B
6.用菊花的茎尖进行植物组织培养可培育出试管苗。下面关于这一过程的说法正确的是( )。
A.进行培养时,一次性加足营养物质以防止污染
B.整个培养过程应在光下进行,有利于长叶
C.要根据培养过程的实际情况,更换培养基
D.整个培养过程都应在密闭条件下进行,以免杂菌的污染
解析:进行植物组织培养时,外植体不能进行光合作用,因此培养基中要加入有机物。一般来说,从接种外植体到出现愈伤组织,需要经过2周时间。2周以后,由于培养基中的营养成分已接近耗尽,必须更换培养基,进行继代培养。首次培养愈伤组织时,恒温箱的门应该关闭,不必见光,因为在无光条件下愈伤组织长得更快。在愈伤组织进行继代培养期间,可将恒温箱的门打开,让愈伤组织见光。愈伤组织见光后,颜色可以转为绿色。试管苗应该进行见光培养。
答案:C
7.在制备MS固体培养基的过程中,错误的是( )。
①在使用提前配制的母液时,可直接用移液管从母液中取 ②配制母液时,无机物中大量元素浓缩10倍,微量元素浓缩100倍 ③配制培养基时,琼脂要及早加热熔化 ④MS培养基的pH要求不太严格,可控制在5~7之间
A.①② B.③④
C.①④ D.②③
解析:在使用提前配制的母液时,应在量取各种母液之前轻轻摇动盛放的瓶子,如发现瓶中有沉淀、悬浮物或被微生物污染,立即淘汰,重新配制。MS培养基的pH直接影响到对离子的吸收,过酸或过碱都对植物材料有很大的影响,所以pH应控制在5.8左右。
答案:C
8.关于菊花组织培养的操作,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,一旦感染杂菌则前功尽弃
D.接种时用镊子夹取菊花茎段插入培养基中即可
解析:菊花的组织培养中为防止杂菌污染,需要进行严格的无菌操作,外植体要消毒,培养基及其他器械要灭菌。接种时要注意茎段的形态学上下端,不应倒插;幼苗要先移植到消过毒的环境中生活一段时间,然后再栽培到土壤中。
答案:D
9.下列关于植物组织培养的叙述,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.离体器官或组织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基因相同
解析:植物组织培养过程中用的是固体培养基,添加蔗糖可提供营养和调节渗透压;添加不同比例的生长素和细胞分裂素可促进愈伤组织进行再分化;组织培养过程中愈伤组织的形成需经过脱分化(或称去分化);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或植株的基因(遗传物质)不一定相同,如花粉和其他体细胞。
答案:D
10.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗,以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的( )。
A.有丝分裂 B.分化
C.减数分裂 D.全能性
解析:离体的植物器官、组织或细胞,在培养一段时间后脱分化,通过细胞分裂,形成愈伤组织;脱分化后的愈伤组织继续培养,又可重新分化成根或芽等器官;再分化形成的试管苗,移栽到地里,可以发育成完整的植物体。由愈伤组织发育为完整的植物体体现了细胞的全能性。植物组织培养的过程是无性繁殖的过程,不涉及减数分裂,减数分裂是生物在进行有性生殖过程中的一种分裂方式。解答本题的关键是要了解植物的组织培养过程。
答案:C
11.胡萝卜的韧皮部细胞通过组织培养,能发育成新的植株。下列有关的叙述,正确的是( )。
A.说明高度分化的植物细胞具有全能性
B.植物细胞的全能性得以表达不需要离开母体
C.新植株的形成只是细胞分化的结果
D.高度分化的动物细胞也具有全能性
解析:离体的植物组织能培养成一个完整个体,这说明高度分化的植物细胞具有全能性,而不能说明动物细胞具有全能性,且高度分化的动物细胞的细胞核才具有全能性,A正确,B、D错误;新植株的形成是细胞分裂和细胞分化的结果,C错误。
答案:A
12.草莓生产采用传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代,导致产量降低、品质变差。运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本过程如下:
外植体/愈伤组织/芽、根/植株
请回答下列问题。
(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?
。?
解析:(1)因为茎尖和根尖病毒极少,甚至无病毒,所以常选用茎尖或根尖作为外植体培育无毒苗。(2)①有机物可以为植物提供能源。②植物激素促进植物的生长发育和分化。③消毒不彻底,导致杂菌残留,在适宜环境下,杂菌繁殖污染外植体。(3)生长素与细胞分裂素的比值高时,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。
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
13.下图是基因型为AaBb的菊花茎尖离体培养示意图,据图回答下列问题。
菊花茎尖/培养基中培养/A/B/植物体(幼苗)
(1)图中B是 。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,其目的是 。要促进茎尖细胞分裂、分化和生长,培养基中应含 。?
(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是 。?
解析:(1)脱分化产生的愈伤组织继续培养,又可以再分化成根或芽等器官,进而形成试管苗,移栽到地里,可以发育成完整的植物体。菊花茎尖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,对营养、环境等条件的要求相对特殊,需要配制适宜的培养基。常用的一种培养基是MS培养基,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;植物激素等。试管苗形成过程中要每日给予日照时间12 h,其目的是试管苗形成过程中要促进叶绿体的形成并进行光合作用合成有机物。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。(3)由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称为植物细胞的脱分化。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,同时还会侵染植株,使之受到损害。(4)由于植物组织培养过程细胞进行有丝分裂,这样培养成的试管苗的基因型不变。
答案:(1)具根、芽的胚状体(丛芽、根和芽) 植物细胞具有全能性
(2)N、S、P、K、Ca、Mg 促进叶绿体的形成并进行光合作用合成有机物 细胞分裂素和生长素
(3)高度分化的植物器官、组织或细胞,通过离体培养产生愈伤组织的过程 无菌
(4)AaBb
14.下图所示为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接入试管后,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)所用技术叫 ,依据的理论基础是 。①过程为 ,②过程为 。?
(2)通过①产生的愈伤组织细胞与根的韧皮部细胞相比,在染色体的数目上 ,所含基因 ;细胞的形态结构 ,其原因是 。?
(3)①和②过程主要进行的细胞分裂方式为 ,②过程除进行分裂外,还主要进行的生理活动是 。?
(4)要使愈伤组织正常分化为植物体,除营养物质培养条件外,还必须注意植物生长素与 的比例。?
(5)此过程要无菌操作,主要对 进行灭菌,②过程需要光照的原因是 。?
解析:植物组织培养的理论基础为植物细胞的全能性,需经过脱分化、再分化过程;整个技术过程植物细胞进行有丝分裂和细胞分化,因此形成的愈伤组织与韧皮部细胞中染色体数目、基因均相同,但细胞形态、结构不同,是基因选择性表达的结果。此技术应无菌操作,主要对外植体接种的固体培养基灭菌消毒。在培养基中除营养物质外,还应注意植物激素的种类及比例;由于愈伤组织再分化后,细胞形成叶绿素,故需要光照。
答案:(1)植物组织培养 植物细胞的全能性 脱分化 再分化
(2)相同 相同 不同 基因的选择性表达
(3)有丝分裂 细胞分化
(4)细胞分裂素
(5)培养基 芽发育成叶,叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
专题3 植物的组织培养技术
课题3.1 菊花的组织培养
一、【课题目标】
（一）知识与技能
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、通过联系农业生产实际，培养学生活学活用，理论联系实际的能力
???（二）过程与方法
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。
（三）情感、态度与价值观
通过阅读植物组织培养技术的发展史，课下查阅植物组织培养技术在生产实践中应用的资料，关注学生科学态度的教育，拓展学生视野，感受科学技术在生产实践中的重要价值。
二、【课题重点】
植物组织培养过程中使用的无菌技术
三、【课题难点】
植物组织培养过程中使用的无菌技术
四、【教学方法】
启发式教学
五、【教学工具】
多媒体课件
六、【教学过程】
（一）引入新课
上节课我们探讨学习了如何从土壤中分离出尿素分解菌和纤维素分解微生物及其计数方法。这节课我们来学习研究植物的组织培养技术。
（二）进行新课
1．基础知识
知识回顾：联系“植物细胞工程”，回答下列问题：
1．1具有某种生物全套遗传信息的任何一个活细胞，都具有发育成完整个体的能力，即每个生物细胞都具有全能性。但在生物体的生长发育过程中并不表现出来，这是因为在特定的时间和空间条件下，通过基因的选择性表达，构成不同组织和器官。
1．2植物组织培养技术的应用有：实现优良品种的快速繁殖；培育脱毒作物；制作人工种子；培育作物新品种以及细胞产物的工厂化生产等。
活动1：阅读“植物组织培养的基本过程”，讨论并完成以下问题：
1．3细胞分化：个体发育中细胞在形态、结构和生理功能上出现稳定性差异的过程。
〖思考1〗细胞分化是一种持久性的变化，它有什么生理意义？
使多细胞生物体中细胞结构和功能趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
1．4愈伤组织是通过细胞分裂形成的，其细胞排列疏松而无规则，高度液泡化呈无定形状态的薄壁细胞。
〖思考2〗填表比较根尖分生组织和愈伤组织的异同：
1．5植物组织培养的过程可简单表示为：
活动2：阅读“影响植物组织培养的条件”，讨论并完成以下问题：
1．6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。菊花组织培养一般选择未开化植物的茎上部新萌生的侧枝作材料。
〖思考3〗一般来说，容易进行无性繁殖的植物容易进行组织培养。
〖思考4〗选取生长旺盛嫩枝进行组培的原因是嫩枝生理状态好，容易诱导脱分化和再分化。
1．7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、Cl、Ni、I、Co，有机物有甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等。
1．8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结果。
〖思考5〗填表：激素使用的先后顺序及其用量比例对细胞分裂和分化的影响。
1.9环境条件：PH、温度、光等环境条件。菊花组培所需PH为5.8，温度为18-22℃，光照条件为每日用日光灯照射12小时。
2．实验设计
活动3：阅读“制备MS固体培养基”，回答下列问题：21
2．1配制各种母液：将各种成分按配方比例配制成的浓缩液。使用时根据母液的浓缩倍数，计算用量，并加蒸馏水稀释。
2．2配制培养基：应加入的物质有琼脂、蔗糖、大量元素、微量元素、有机物和植物激素的母液，并用蒸馏水定容到1000毫升。在菊花组织培养中，可以不添加植物激素，原因是菊花茎段组织培养比较容易。
2．3灭菌：采取的灭菌方法是高压蒸汽灭菌。
［思考6］MS培养基中各种营养物质的作用是什么？肉汤培养基相比，MS培养基有哪些特点？
大量元素和微量元素提供植物细胞所必需的无机盐；蔗糖提供碳源，维持细胞渗透压；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，MS培养基则需提供大量无机营养。
活动4：阅读“外植体消毒”，填写下列流程图：
［思考7］在此消毒过程中，是不是强度越大越好，为什么？
不是。对外植体进行表面消毒时，既要考虑到药剂的消毒效果，又要考虑到植物的耐受力。
3．发酵操作
活动5：阅读“接种、培养、移栽和栽培”，填写：
3．1前期准备：用70％的酒精消毒工作台，点燃酒精灯。注意所有接种工作都必须在酒精灯旁进行，器械使用前后都要用火焰灼烧灭菌。
3．2接种操作：接种过程中插入外植体时形态学上端朝上，每个锥形瓶接种7～8个外植体。
〖思考8〗外植体接种与细菌接种相似之处是操作步骤相同，而且都要求无菌操作。
3．3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。
3．4移栽前应先打开培养瓶的封口膜，让其在培养间生长几日，然后用流水清洗根部培养基。然后将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中生活一段时间，进行壮苗。最后进行露天栽培。
［思考9］外植体在培养过程中可能会被污染，你认为造成污染的原因有哪些？
外植体消毒不彻底；培养基灭菌不彻底；接种中被杂菌污染；锥形瓶密封性差等。
（三）课堂总结、点评
（四）实例探究
例1 甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的
A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性
解析：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间后，脱分化，通过细胞分裂，形成愈伤组织；脱分化的愈伤组织继续培养，又可重新分化成根或芽等器官；再分化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的植物体。由愈伤组织发育为完整的植物体体现了细胞的全能性。植物组织培养的过程是无性繁殖的过程，不涉及减数分裂，减数分裂是生物在进行有性生殖的过程中的一种分裂方式。本题解决的关键是要了解植物的组织培养过程。
答案：C
例2植物细胞表现出全能性的必要条件是
A.导入其他植物细胞的基因
B.将成熟的细胞核移植到去核的卵细胞中
C.用适当浓度的秋水仙素处理
D.脱离母体后，给予适宜的营养和适宜的温度等外界条件
解析：植物细胞只有脱离了植物体，在一定的外部因素作用下，经过细胞分裂形成愈伤组织，才能表现出全能性，由愈伤组织细胞发育、分化出新的植物体。
答案：D
☆综合应用
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，下列哪一项条件是不需要的
A.消毒灭菌 B.适宜的温度
C.充足的光照 D.适宜的养料和激素
解析：离体的植物器官、组织或细胞脱分化过程是在无菌条件下进行的，在愈伤组织形成过程中，需要适宜的温度、一定的营养物质和植物激素的诱导，但不需要阳光。
答案：C
（五）巩固练习
1.植物组织培养技术的理论基础之一是：
A.植物细胞的完整性 B.植物细胞的多样性
C.植物细胞的全能性 D.植物细胞杂交
2.要大量繁殖用植物体细胞杂交方法获得的植物，应该采用哪种繁殖方式？
A.种子繁殖 B.分裂生殖 C.出芽生殖 D.营养生殖
3.下列关于愈伤组织的说法中不正确的是
A.愈伤组织的细胞能够进行细胞分裂
B.用叶培养形成的愈伤组织细胞能够进行光合作用
C.培养愈伤组织的培养基中应含有有机养料
D.人们可以从愈伤组织中提取所需物质
4.在一个多细胞生物体内，存在形态、结构和生理功能上具有稳定性差异的细胞，是因为
A.细胞失去全能性 B．不同的细胞，基因是不同的
C.不同细胞中基因选择性表达的结果 D．变异一般是不定向的
5.细胞具有全能性的原因是
A.生物体细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能
B.生物体的每一个细胞都具有全能性
C.生物体的每一个细胞都含有个体发育的全部基因
D.生物体的每一个细胞都是由受精卵发育来的
6.植物组织培养过程中的脱分化是指
A.植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞
B.未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程
C.植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程
D.取植物的枝芽培育成一株新植物的过程
7.下列植物细胞全能性最高的是
A.形成层细胞 B.韧皮部细胞 C.木质部细胞 D.叶肉细胞
8．植物组织培养是指
A．离体的植物器官或细胞培育成愈伤组织
B．愈伤组织培育成植株
C．离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植物体
D．愈伤组织形成高度液泡化组织
9．某园艺场经过长期精心选育，培养出一株形态优美的兰花，如果要保持母本的优良性状，并尽快大规模繁殖，最适合的繁殖方式是 （ ）
A．分裂生殖 B．有性生殖 C．孢子生殖 D．组织培养
10．胡萝卜的韧皮部细胞通过组织培养，能发育成新的植株。下列有关的叙述中，不正确的是 （ ）
A．说明高度分化的植物细胞具有全能性
B．植物细胞的全能性得以表达要离开母体
C．新植株的形成是细胞分裂和分化的结果
D．高度分化的动物细胞也具有全能
答案：1～5 C DBCC 6～10 CACDD
七、【课余作业】
1、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植株？
2、植物组织培养与花药培养技术有何相同点与不同点？
八、【教学体会】
课题背景介绍了植物细胞的全能性，说明离体的植物器官或组织在一定的条件下能够发育成完整的植株。在教学过程中，教师可以从植物组织培养的发展历史导入，激发学生的学习兴趣。
九、【资料袋】
克隆羊多利
2003年2月14日苏格兰罗斯林研究所证实世界上首只成年体细胞克隆动物多利已经死亡。多利的尸体将被制成标本，存放在苏格兰国家博物馆。
多利于1996年7月5日出生，于1997年2月23日被介绍给公众，它是用一只6岁母羊的体细胞进行克隆，由罗斯林研究所与英国PPL医疗公司共同培育而成的。罗斯林研究所所长哈里·格里芬说，绵羊通常能活11到12年。但2002年1月科学家发现多利羊的左后腿患上了关节炎这种典型的“高龄病症”，现在，多利羊壮年死于老年羊常得的肺部感染疾病。研究人员对它实施了“安乐死”。世界第一只体细胞克隆动物多利羊的诞生曾震惊了世界，它的死也引起了人们对克隆动物的关注、以及对克隆技术发展前景的再思考。
课件33张PPT。专题3 植物的组织培养技术 课题1 菊花的组织培养“春种一粒粟，秋收万颗子。”我们的祖祖辈辈都是这样利用种子来繁殖作物的。但是，许多名贵的花卉林木，如果用种子繁殖，后代难以保持亲本的优良性状；还有一些植物繁殖能力低下，很难通过种子大量繁殖后代。利用植物组织培养的方法就能够让这些植物快速繁殖。
请思考：
1．用组织培养技术繁殖菊花的基本原理和过程分别是什么？
2．影响菊花组织培养的因素有哪些？具体的实验操作步骤包括哪些？
1．原理
(1)细胞全能性：细胞具有________。生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套________，都有发育成为完整个体所必需的全部________。
(2)细胞分化：植物的_______________过程中，细胞在_______________________________上出现____________的过程。
一、植物组织培养的基本过程
全能性 遗传信息 遗传物质 个体发育 稳定性差异 形态、结构和生理功能 2．过程
________的植物组织或细胞―→________―→__________―→________―→根、芽―→完整植株。
(1)愈伤组织的特点：细胞排列________________，是高度液泡化的呈________状态的________细胞。
(2)脱分化：又叫________，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。
离体 脱分化 愈伤组织 再分化 疏松而无规则 无定形 薄壁 去分化 高度分化 愈伤组织 愈伤组织 根或芽 二、影响植物组织培养的因素
1．内因
不同的植物组织，培养的难易程度________；同一种植物材料，材料的______、保存时间的______等也会影响实验结果。
2．外因
(1)营养成分：常用的一种培养基是____________，主要成分包括：__________，如N、P、K、Ca、Mg、S；__________，如B、Mn等；________，如甘氨酸、维生素、蔗糖等。
差别很大 年龄 长短 MS培养基 大量元素 微量元素 有机物 (2)植物激素：启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素是________和____________，二者的________、使用的__________及____________等都会影响实验结果。
(3)其他因素：________________等。不同的植物对各种条件的要求往往不同。
生长素 细胞分裂素 浓度 先后顺序 用量的比例 pH、温度、光照 3．生长素和细胞分裂素与植物细胞分裂、分化的关系
生长素和细胞分裂素同时使用，用量的比例对植物细胞发育方向的影响：
生长素______细胞分裂素：有利于根的分化。
生长素______细胞分裂素：有利于芽的分化，抑制根的分化。
生长素______细胞分裂素：促进愈伤组织生长。(填“＞”、“＜”或“＝”)
＞ ＜ ＝ 三、实验操作
1．制备MS固体培养基
MS培养基含有20多种营养成分，实验室一般使用4 ℃保存的制备好的培养基母液来制备。具体操作分为____________、__________和__________三步。
配制各种母液 配制培养基 灭菌 2．外植体消毒
将菊花嫩枝茎段用流水冲洗后，用无菌吸水纸吸干外植体表面的水分，先用__________消毒6～7 s，再用________清洗，然后用0.1%的________溶液消毒1～2 min，最后再用________至少清洗3次，漂净消毒液。
3．接种
接种操作都必须在________旁进行。将菊花茎段插入________时应注意方向，不要________。
70%酒精 无菌水 氯化汞 无菌水 酒精灯 培养基 倒插 4．培养
最好在__________中培养。培养期间应定期________。培养温度控制在________，且每日用________光照12 h。
5．移栽和栽培
移栽前用流水清洗根部的________，将幼苗移植到________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。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，直至开花。
无菌箱 消毒 18～22 ℃ 日光灯 培养基 消过毒 土壤 一、植物组织培养的理解
1．植物组织培养的基本过程
(1)植物组织培养的基本过程：(2)植物组织培养的一般过程分析：
(3)愈伤组织：
①来源：离体的植物组织或细胞，培养一段时间后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织。
②根尖分生组织和愈伤组织的异同点：
2.植物激素在组织培养过程中的重要作用
(1)在配制好的MS培养基中，常常需要添加植物激素。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。
(2)激素使用的先后顺序及其用量比例对细胞分裂和分化的影响。
3．植物组织培养的意义
一般来讲，容易进行组织培养的植物，往往是能够进行无性生殖的生物。植物组织培养技术有广泛的应用，和普通繁殖方式相比具有很多优点。例如，实现优良品种的快速繁殖、培养脱毒植株、培养细胞产品、培养人工种子以及转基因植物等。
在进行组织培养时，需配制三种培养基，期间进行两次转接。三种培养基的顺序及作用分别是：①诱导愈伤组织的形成；②诱导生芽；③诱导生根。
特 别
提 醒解析：图中①表示离体的细胞、组织、器官，②表示愈伤组织，③表示根、芽，④表示植株。植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。
答案：(1)离体的细胞、组织、器官 细胞的全能性 (2)愈伤组织 排列疏松而无规则、高度液泡化、呈无定形状态、薄壁 (3)绿色 含有控制叶绿素形成的基因
变式
训练1．用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，下列说法错误的是( )
A．该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的
B．该愈伤组织的细胞没有全能性
C．该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成的
D．该愈伤组织可经培养再分化为完整植株
变式
训练解析：植物组织培养的原理是植物细胞的全能性。植物细胞只有在脱离了植物体，在一定的外部因素的作用下，经细胞分裂形成愈伤组织，才能表现出全能性，由愈伤组织经细胞发育、分化形成新的植物体。
答案：B
二、无菌操作的分析
1．无菌技术是植物组织培养获得成功的关键
(1)严格的无菌操作：由于植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，所以对培养条件的要求高。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)无菌技术包括对培养基、器械和植物材料(外植体)的消毒。对培养材料进行表面消毒时，一方面要考虑药剂的效果，另一方面要考虑植物材料的耐受性。
(3)妥善处理被污染的培养物：一旦发现培养材料被污染，特别是真菌污染，一定要先灭菌然后再打开清洗。
(4)有毒物质用后要妥善处理，以免造成环境污染。
2．污染原因与处理
例2 在制备MS固体培养基的过程中，不正确的是( )
A．激素类、维生素类以及用量较小的有机物一般可按1 mg/mL的质量浓度单独配制成母液
B．制备1 L MS培养基时，先将母液加入800 mL的蒸馏水中加热灭菌，再加琼脂凝固
C．分装好的培养基连同其他器械一起进行高压蒸汽灭菌
D．可配制一定量的HCl和一定量的NaOH来调节溶液的pH解析：配制培养基时，应按严格的顺序进行操作，否则就会影响实验结果。如各种物质按配方加入后才进行灭菌。
答案：B
变式
训练2．关于消毒效果的论述中，正确的是( )
A．70%酒精对外植体消毒效果好，但用时长，去除易
B．用0.1%氯化汞对外植体消毒效果最好，用时较短，去除易
C．10%过氧化氢对外植体消毒效果最好，但易挥发、用时长，去除最易
D．抗菌素对外植体消毒效果较好，消毒时间较长，去除难易程度适中
变式
训练解析：70%酒精对外植体消毒效果好，外植体放入其中摇动2～3次，6～7 s，去除易；0.1%氯化汞有剧毒，消毒效果最好，时间短，但消毒后难以去除残余的汞；10%过氧化氢消毒效果好，且易分解成无毒化合物，用时5～15 min；抗菌素对外植体消毒效果好，用时30～60 min，去除难易程度适中。
答案：D
专题三 课题1
一、选择题
1．在生物体内，细胞不表现出全能性，这是因为 ( )
A．细胞丧失了全能性
B．基因表达有选择性
C．不同的细胞内基因不完全相同
D．在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化
[答案] B
[解析] 在生物体的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质。
2．将一粒花粉培育成幼苗，将它的茎尖用秋水仙素处理，长大后该植株正常开花并结果。与该幼苗植株其他部分染色体数目不相同的是 ( )
A．根细胞 B．叶细胞
C．茎细胞 D．子房壁细胞
[答案] A
[解析] 秋水仙素处理后，会使染色体数目加倍。用秋水仙素处理茎尖，则茎尖发育成的新生组织染色体均加倍，只有根部细胞仍是未处理前的染色体数。
3．可以成为植物组织培养条件的是 ( )
①二氧化碳 ②有机物 ③生长素
④细胞分裂素 ⑤水 ⑥矿质元素
A．①③⑤⑥ B．②③⑤⑥
C．②③④⑤⑥ D．①②⑤⑥
[答案] C
4．用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误的是 ( )
A．该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的
B．该愈伤组织的细胞没有全能性
C．该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成的
D．该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构
[答案] B
[解析] 愈伤组织的细胞全能性很高。
二、非选择题
5．下图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下，形成试管苗的培育过程，请根据图回答下列问题：
(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________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)无机盐 生长素 细胞分裂素
(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
一、选择题
1．用高倍显微镜观察月季花粉粒细胞比用低倍显微镜观察到的细胞数目、大小和视野的明暗情况依次为 ( )
A．多、大、亮 B．少、大、暗
C．多、小、亮 D．多、小、暗
[答案] B
2．在对外植体消毒时以下说法正确的是 ( )
A．菊花茎段用流水冲洗后可加少许洗衣粉用软刷子轻轻刷洗，刷洗后在流水下冲洗20min
B．用95%的酒精冲刷
C．放入0.1%的氯化汞中10min
D．用蒸馏水清洗若干次
[答案] A
3．在离体的植物器官中，组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的 ( )
A．消毒灭菌 B．适宜的温度
C．充足的光照 D．适宜的养料和激素
[答案] C
[解析] 脱分化过程不需要充足的光照。
4．组织培养出来的植物一般很少有植物病毒危害，其原因在于 ( )
A．在组织培养过程中细胞进行的是快速分裂和分化
B．人工配制的培养基上，植物病毒根本无法生存
C．组织培养出来的动植物内水分太少，无机盐含量太高
D．进行组织培养的过程都是在无菌条件下进行的
[答案] D
[解析] 植物组织培养过程是在无菌条件下进行的，因此培育成功的植物很少被植物病毒危害。
二、非选择题
5．1958年，美国科学家斯图尔德将萝卜韧皮部的一些细胞放进培养基进行培养，最终发育完整的新植株。下图是细胞培养形成胡萝卜的示意图，请据图回答：(附；胚状体即等同于植物种子的胚的结构)。
(1)过程④由细胞团形成的胚状体要经过________和________的过程，其结果是________。
(2)过程③、④、⑤在生物技术中称为________。
(3)生长发育离不开细胞的分裂和分化。新陈代谢基础上的个体发育过程中，细胞核和细胞质中的遗传物质起着重要作用。
①从代谢方面看，生物体的生长是________的结果。
②根据所给的生物学名词进行类推：
细胞分化：细胞产生稳定性差异的过程。细胞脱分化：______________________________________________________________________。
植物体内由同一受精卵发育而来的叶肉细胞和导管细胞，它们的形态和功能有极大的差异，其根本原因是____________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[答案] (1)细胞分裂 细胞分化 形成不同的组织器官(或可逐渐发展为完整的植物体)
(2)植物组织培养
(3)①同化作用大于异化作用 ②高度分化的组织或细胞产生愈伤组织的过程 基因的选择性表达
6．下图是用胡萝卜根细胞进行组织培养的某些过程示意图。请据图回答下面的问题。
(1)把组织培养的过程按正确顺序排列：________(以字母表示)。
(2)实验前试管和培养基应经________处理。
(3)培养基中除加入各种营养物质外，还应加入________、________等植物激素。
(4)图D上的细胞团是________。
(5)从理论上讲，植物细胞有形成再生植株的可能性，这是________的表现。
[答案] (1)BDCA (2)灭菌 (3)生长素 细胞分裂素 (4)愈伤组织 (5)细胞全能性
[解析] (1)植物组织培养技术可用下图表示：
外植体愈伤组织生芽、生根―→植株
(2)实验前所用器具和材料都应灭菌。
(3)在进行植物组织培养中，生长素和细胞分裂素在脱分化、再分化中起关键性作用。
(4)脱分化后形成的细胞团是愈伤组织。
(5)植物细胞发育成完整植株，是细胞全能性的表现。
