第三节 植物组织培养技术
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明目标、知重点难点
理解植物组织培养的原理。(重点)
明确植物组织培养的一般过程。(重、难点)
[学生用书P20]
一、阅读教材P26～27分析植物组织培养技术
1．含义：在无菌和人工控制的条件下，诱导离体的植物器官、组织等，在适宜的培养条件下发育成完整植株的技术。
2．原理：植物细胞的全能性。植物细胞的全能性是指植物体的每个体细胞都携带来自受精卵的完整基因组，并具有发育成完整植株的潜在能力。
3．过程
4．激素与愈伤组织的再分化
(1)愈伤组织的细胞是一种具有分生能力的薄壁细胞。
(2)脱分化：已经分化的植物细胞或组织产生愈伤组织的过程。
(3)再分化：在一定条件下继续培养脱分化的愈伤组织，又可以重新诱导根、芽等器官的分化。
(4)生长素、细胞分裂素是启动生长、细胞分裂、脱分化、再分化的关键激素。使用比例对分化结果的影响如表：
使用的量
实验结果
用量相当
促进愈伤组织的生长
生长素＞细胞分裂素
有利于根的形成
生长素＜细胞分裂素
有利于芽的形成
二、阅读教材P28～30完成天竺葵的组织培养
1．组织培养
准备(器具准备、试剂准备)→配制培养基→灭菌→取材与接种→观察与记录→转接培养。
2．露地栽培
组织培养得到的试管苗在移栽至露天大田之前，一般要经过炼苗，使其更好地进行光合作用，并逐渐适应自然环境下的生长条件。其基本步骤为：培育壮苗→选择合适的移植基质→移栽试管苗→移栽后条件控制→栽培。
判一判
(1)在植物组织培养过程中，一般要添加生长素和细胞分裂素等激素。(√)
(2)当生长素的用量与细胞分裂素用量的比值高时，有利于愈伤组织的形成。(×)
(3)植物虽然能够进行光合作用，但植物组织培养过程中却不需要光照。(×)
(4)向MS基本培养基中加入等量的2，4-D和6-BA，可诱导芽的分化。(×)
连一连
植物组织培养的基本过程和激素的影响[学生用书P20]
植物组织培养是指在无菌和人工控制的条件下，诱导离体的植物器官、组织等在适宜的培养条件下发育成完整植株的技术。结合教材P26～27内容完成以下探究。
(1)植物组织培养过程证实了植物细胞具有全能性，这个特性是植物组织培养的理论基础。该过程需要在无菌条件下进行，并需控制温度、pH和光照等条件。
(2)培养过程中，为诱导愈伤组织形成根或芽等器官，培养基中要添加植物激素，主要是生长素、细胞分裂素等，主要调节细胞的分裂和分化。
(3)植物组织培养中脱分化和再分化的比较
比较内容
脱分化
再分化
过程
细胞→愈伤组织
愈伤组织→胚状体
特点
排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞
有根、芽
同一株植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因组成一定相同吗？
提示：不一定相同，如取的是花粉，是通过减数分裂形成的，获得的愈伤组织染色体数是体细胞的一半，所以与体细胞形成的愈伤组织基因组成不同。
1．植物组织培养过程
2．脱分化和再分化的分析
(1)先后顺序：植物组织培养过程中，先进行脱分化再进行再分化，脱分化是再分化的基础；
(2)结果：脱分化形成的是愈伤组织，再分化形成的是根或芽等器官；
(3)细胞活动不同：脱分化进行的是有丝分裂，而再分化是基因选择性表达的过程；
(4)激素的使用量不同：脱分化需要生长素和细胞分裂素比例适中，再分化过程中生长素多于细胞分裂素有利于根的分化，生长素少于细胞分裂素有利于芽的分化。
3．植物细胞全能性
(1)植物细胞全能性表达的条件
①离体条件；
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)；
④种类齐全、比例合适的营养物质；
⑤温度、pH、光照等条件的控制。
(2)植物细胞全能性大小的比较
①受精卵＞生殖细胞＞体细胞。
②体细胞中：幼嫩组织细胞(芽尖)＞成熟组织细胞。
突破1 植物组织培养的过程
1．植物组织培养的过程可以归纳为：①②③―→④，对此叙述有误的是( )
A．②→③的再分化过程中，当细胞分裂素与生长素的浓度比低时，有利于根的发生
B．植物组织培养所依据的原理是细胞的全能性
C．③→④过程指植物的营养生长和生殖生长阶段
D．③为愈伤组织
解析：选D。②为愈伤组织，③为胚状体，故D项错误。
突破2 激素对组织培养过程的影响
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)在再分化阶段所用的培养基中，含有植物激素X和植物激素Y，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X与植物激素Y的浓度比等于1时，
________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)生产上用试管苗保留植物的优良性状，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)用于植物组织培养的材料叫外植体。(2)植物组织培养的核心过程是脱分化与再分化，脱分化指由分化状态变为未分化状态，再分化指由未分化状态变为分化状态。(3)仔细分析所给示意图，可知植物激素X与植物激素Y浓度比为1时，利于愈伤组织的形成，大于1时利于细胞群分化出芽，小于1时利于细胞群分化出根。(4)植物组织培养是一种无性繁殖技术，利于保持亲本的优良性状。
答案：(1)外植体 (2)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X与植物激素Y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X与植物激素Y的浓度比小于1时，未分化细胞群分化形成根
(4)组织培养形成试管苗的过程属于无性繁殖，后代不发生性状分离
生长素和细胞分裂素使用顺序和比例对结果的影响
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
用量相当
促进愈伤组织的生长
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
天竺葵的组织培养过程[学生用书P22]
植物细胞具有全能性，利用天竺葵的组织或者细胞能获得完整的幼苗。结合教材P28～30内容理解植物组织培养的过程。
1．准备：包括实验器材和试剂。
2．MS培养基的配制
(1)无机营养
①大量元素：氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)等元素。
②微量元素：铁(Fe)、铜(Cu)、钼(Mo)、锌(Zn)、锰(Mn)、钴(Co)、硼(B)和碘(I)等。
(2)有机营养：甘氨酸、维生素、肌醇、烟酸、蔗糖等有机物质；添加琼脂作凝固剂。
(3)植物生长调节物质
植物生长调节物质起关键作用的是生长素、细胞分裂素；二者的比例与使用先后顺序均影响细胞的分裂和分化。分别向MS基本培养基中添加所需的激素，配制诱导愈伤组织形成的培养基、诱导分化芽的培养基、诱导生根的培养基，搅拌均匀，再一次定容，按要求调节pH。
3．灭菌：将培养基在121_℃温度下湿热灭菌20 min。灭菌彻底的培养基用于天竺葵的组织培养。
4．取材与接种
(1)植物组织培养的各项操作均需在无菌室中或超净工作台上进行。
(2)取天竺葵幼嫩的叶，用流水冲净后，消毒并切成约0.5 cm2的小块。
(3)接种在已经配制好的诱导愈伤组织形成的培养基上，做好标记放在适宜条件下培养。
5．观察与记录：每天观察外植体的生长情况，并记录其变化情况。
6．转接幼苗
将增长至一定体积的愈伤组织转接到诱导分化芽的培养基上，在15～25 ℃、光照强度为1_000～2_000_lx的光照培养箱内继续培养。分化出幼芽后，再转接至诱导生根的培养基上。
7．露地栽培
(1)一般要经过炼苗驯化的原因
组织培养得到的试管苗植株特点是非常嫩弱，所处的环境是恒温、高湿、弱光、无菌和有完全营养的条件，植株表面没有蜡质和角质层等保护组织，气孔没有关闭功能，有叶绿体但光合能力差，在自然条件下会很快萎蔫甚至死亡。
(2)露地栽培的步骤
培育壮苗→选用合适的移植基质→洗净琼脂培养基→移栽试管苗→移栽后条件控制→栽培。
1．植物组织培养中的无菌技术
(1)无菌技术的对象：包括对培养基、器械和植物材料(外植体)的灭菌或消毒。
(2)无菌技术的原则：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能力。
(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。
2．试管苗培养过程中应注意的问题
(1)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。
(2)试管苗应该进行见光培养。
(3)试管苗一般在高湿、弱光、恒温下异养生长，出瓶后一定要保温、保湿。
(4)试管苗光合作用能力低，在移栽前给予较强光照闭瓶炼苗，以促进小苗向自养转化。
突破1 MS培养基的配方
1．下列关于MS培养基与微生物培养基的配方相比的说法，错误的是( )
A．MS培养基中常常添加植物激素，微生物培养基中不需要
B．MS培养基中的碳源和能源是蔗糖，微生物培养基中的碳源和能源主要是葡萄糖
C．MS培养基中需提供植物生长必需的大量元素和微量元素
D．MS培养基中不需加维生素，微生物培养基中要加维生素作生长因子
解析：选D。MS培养基中需要加入甘氨酸、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。
突破2 天竺葵的组织培养过程
2．某班同学在学完天竺葵的组织培养内容之后，决定利用课余时间去实践这项技术，培养出美丽的天竺葵来美化教室的环境。
(1)在制备MS固体培养基时先根据________________进行计算。MS培养基含有20多种营养成分。其中________________等元素属大量元素；________________等元素属微量元素，能源物质是________。此外还需要添加________________类生长调节剂。
(2)将分装好的培养基连同培养器械一起进行________灭菌。
(3)选取天竺葵的________部分进行外植体消毒，消毒时间不宜过长。
(4)接种时要特别注意________________，每瓶接种6～8块外植体。将接完种的锥形瓶放在________中培养，培养期间定期消毒。
解析：
答案：(1)植物组织对各物质的需求量 N、P、K、Ca、Mg、S B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co 蔗糖 生长素和细胞分裂素
(2)高压蒸汽
(3)生长旺盛的嫩枝
(4)插入时的方向，不要倒插 无菌箱
核心知识小结
[网络构建]
[关键语句]
植物组织培养的基本过程：外植体愈伤组织胚状体试管苗。
生长素、细胞分裂素是启动生长、细胞分裂、脱分化、再分化的关键激素。进行组织培养时要配备三种培养基，分别是愈伤组织形成培养基、诱导生根培养基和诱导生芽培养基。
天竺葵的组织培养过程：准备(器具准备、试剂准备)→配制培养基→灭菌→取材与接种→观察与记录→转接培养。
[随堂检测] [学生用书P23]
知识点一 植物组织培养基本过程及激素影响
1．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
解析：选C。脱分化是已经分化的组织、细胞重新回到原始的未分化状态，所以离体的组织、器官或细胞培养产生愈伤组织的过程属于脱分化。
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．离体器官或组织的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：选D。植物组织培养将离体的组织、器官或细胞在体外经过脱分化和再分化形成完整植株的过程，培养过程中需要调节激素的比例、无菌等条件。植物组织培养时在培养基中添加蔗糖的目的是为了提供营养和调节渗透压，A正确；植物组织培养的培养基中的生长素和细胞分裂素的含量和比例会影响愈伤组织的生长和分化，在脱分化形成愈伤组织的过程中要求生长素和细胞分裂素的比例相当，而在再分化过程中生长素和细胞分裂素比例高有利于根的分化，比例低有利于芽的分化，B正确；离体器官或组织的细胞是已经高度分化了的组织细胞，丧失了分裂能力，所以都必须通过脱分化才能形成愈伤组织，C正确；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不一定相同，如二倍体的花药离体培养得到的个体是单倍体植株，而体细胞组织培养形成的个体是二倍体，D错误。
3．在改变培养基中IAA(生长素)与KT(一种人工合成的细胞分裂素)的比例时，可改变烟草愈伤组织的分化方向，如下表所示。下列相关叙述正确的是( )
激素添加量(mg·L－1)
IAA
3
3
0.03
－
KT
0.2
0.02
1
0.2
生长状况
愈伤组织
生根
茎叶分化
无生长
A.愈伤组织分化成为根、茎和叶的过程叫脱分化
B．培养基中添加IAA可以促进生长和生根
C．只要培养基中添加KT，细胞就能分裂生长
D．培养基中添加的IAA与KT的比值较高时，有利于茎叶的形成
解析：选B。愈伤组织分化成为根、茎和叶的过程叫再分化，故A错误；IAA的作用是诱导细胞的分裂、促进根的分化，所以培养基中添加IAA可以促进生长和生根，故B正确；由表中数据可知：IAA不添加，KT添加量为0.2时，愈伤组织不生长，可见向培养基中添加KT，细胞不一定能生长，故C错误；IAA添加量为0.03，KT添加量为1时，愈伤组织向茎叶分化，即培养基中添加的IAA与KT的比值较低时，有利于茎叶的形成，故D错误。 知识点二 MS培养基与植物组织培养过程
4．MS培养基与微生物培养基相比，需要提供大量的( )
A．无机营养 B．有机营养
C．甘氨酸和维生素 D．激素
解析：选A。植物组织培养与微生物的培养不同，用于植物组织培养的MS培养基需提供大量的无机营养，微生物培养基以有机营养为主。
5．关于植物组织培养的下列说法中，错误的是( )
A．在进行植物组织培养时，需要适宜的温度、营养、氧气和pH
B．由外植体形成胚状体的过程中不需要光，但由胚状体发育成植株的过程中却需要光
C．不同植物进行组织培养时，所需的温度有所不同
D．由外植体形成幼苗的过程中，培养基中有机物的总量会减少
解析：选B。植物组织培养需要一定的条件，如营养物质，适宜的温度、pH、渗透压、光照等，光不仅是进行光合作用必需的条件，同时也是影响细胞分裂和分化的重要条件。植物的胚状体已分化，需要光照。
6．分析有关科学探究的资料，回答下列问题：
我国科学家屠呦呦因在青蒿素方面的研究获2015年诺贝尔生理医学奖。菊科植物青蒿中所含的青蒿素是目前治疗疟疾的新型特效药。研究者做了相关的实验研究如下。
实验一：从青蒿中提取青蒿素
实验结果：相关实验数据如表1和表2所示。
表1
生长期
采集时间
青蒿素含量(mg/g)
成苗期
05/13
1.611
06/13
2.933
生长盛期
07/13
4.572
08/13
5.821
花期
09/13
3.821
果期
09/13
3.198
表2
采收日期
组织
青蒿素含量(mg/g)
7月13日
7月23日
8月13日
根部
0.699(晒干)
1.048(晒干)
1.487(晒干)
0.340(烘干)
0.719(烘干)
0.993(烘干)
茎部
未测得
0.108(晒干)
0.096(晒干)
0.086(烘干)
0.022(烘干)
老叶(叶龄21天)
3.609(晒干)
4.018(晒干)
4.269(晒干)
2.256(烘干)
2.705(烘干)
3.951(烘干)
新叶(叶龄7天)
4.572(晒干)
4.654(晒干)
5.821(晒干)
3.486(烘干)
3.692(烘干)
4.585(烘干)
实验二：生物工程合成青蒿素
为避免青蒿被过度采集，研究者采用生物工程的方法生产青蒿素。但直接从愈伤组织和细胞培养提取青蒿素的效果很不理想，因而采取如下图中①～④所示实验流程合成青蒿素。其中发根农杆菌具有Ri质粒，可促进青蒿愈伤组织生根。
(1)提取青蒿素应选取的最佳青蒿材料是____________。据表1和表2分析，实验一的实验目的不包括( )
A．不同生长期青蒿中的青蒿素含量
B．不同青蒿组织中的青蒿素含量
C．不同干燥方式对青蒿素提取的影响
D．不同日照时长对青蒿素含量的影响
(2)实验二图中青蒿组织培养通常用的培养基名称是________培养基。步骤③青蒿叶片组织加入抗生素的作用是____________________。
(3)根据实验二分析，下列相关叙述正确的是________(多选)。
A．未分化的青蒿组织中青蒿素含量高
B．该实验是从青蒿根中提取青蒿素
C．Ri质粒转化青蒿属于微生物基因工程
D．利用此生物工程方法可大量生产青蒿素
实验三：植物激素对青蒿素含量的影响
萘乙酸 (NAA)是最常用来调控发根生长及代谢中间产物形成的一种激素。研究者假设NAA能促进青蒿愈伤组织发根，并能提高青蒿发根后产生青蒿素的含量。实验结果见表3。
表3: NAA对青蒿组织发根和产生青蒿素的影响
组别
NAA浓度
(mg/L)
发根生长比
青蒿素含量
(mg/g)
A
0.025
34.457
0.080
B
0.050
33.500
0.166
C
0.100
29.400
0.128
D
0.250
15.813
0.000
E
0.500
13.059
0.000
F
0.750
8.706
0.000
G
①
27.101
1.480
注：发根生长比指的是：收获时鲜重/接种量。
(4)实验三培养时影响青蒿素含量的可能因素有_________________ (写出2种即可)。表3中①表示的数值是________。
(5)根据实验三结果，请画出发根生长比与NAA浓度的关系曲线图。
(6)由实验三可得出的结论是：
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
解析：(1)生长盛期的新叶中含青蒿素多，试验一中，没有反映出不同日照时长对青蒿素含量的影响，故D错误。
(2)植物的组织培养，常用MS培养基。抗生素可以杀死细菌，对真菌没有影响，因此加抗生素可以杀死发根农杆菌及其他细菌。
(3)发根农杆菌具有Ri质粒，可促进青蒿愈伤组织生根，可以从根中提取青蒿素，B正确；利用此生物工程方法可大量生产青蒿素，D正确。
(4)MS培养基的营养成分都会影响青蒿素含量，因此可能因素有无机盐浓度、蔗糖浓度、植物激素的种类和含量等。NAA浓度越高，青蒿素的含量越低，因此表6中G为对照组，①表示的数值是不加NAA。
(5)NAA浓度在一定范围内，发根生长比增加，超过一定浓度范围，发根生长比减少。
(6)由实验三可得出：低浓度的萘乙酸能促进愈伤组织发根，超过一定浓度抑制发根，萘乙酸减少了青蒿发根后产生青蒿素的含量。
答案：(1)生长盛期的新叶 D
(2)MS 杀死发根农杆菌及其他细菌
(3)BD
(4)光照强度、光照时间长度、pH、无机盐浓度、蔗糖浓度、植物激素的种类和含量等 0
(5)如图
(6)①低浓度的萘乙酸能促进愈伤组织发根，超过一定浓度抑制发根；②萘乙酸减少了青蒿发根后产生青蒿素的含量
[课时作业] [学生用书P67(单独成册)]
一、选择题
1．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
解析：选C。植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植物体的过程，C项正确，A、B、D项错误。
2．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，下列哪一项条件不是都需要的( )
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：选C。离体的植物器官、组织或细胞脱分化的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，但一般不需要光照，愈伤组织再分化时才需要光照。
3．目前组织培养已经获得成功的植物，几乎包括了植物体的各个部分，在提供了适宜条件时，下列植物组织细胞最易表达的是( )
A．筛管细胞 B．薄壁细胞
C．茎尖分生区细胞 D．表皮细胞
解析：选C。筛管细胞、薄壁细胞、表皮细胞均为成熟细胞，由分生组织衍生的细胞发展而成，脱分化比较难，不易表达；茎尖分生区细胞分裂能力强，脱分化比较容易，易表达。
4．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
解析：选B。在植物组织培养中，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。
5．下列关于植物组织培养所需营养的叙述，不正确的是( )
A．MS培养基既含硝态氮又含铵态氮
B．维生素以辅酶的形式参与生物催化剂酶系活动
C．植物生长调节物质包括生长素、细胞分裂素等
D．植物组织培养过程中无需从外部添加糖类
解析：选D。通常植物本身能进行光合作用，产生糖类，不需从外部供给糖，但是植物组织培养在进行异养的状况下，大多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，作为碳素来源和能量来源。
6．草莓主要利用其植株的茎进行无性繁殖，种植的世代多了往往会因病毒的积累而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。在最短的时间内获得大量无病毒幼苗的最佳方法是( )
A．花药离体培养
B．选取成熟组织进行培养
C．利用茎尖进行组织培养
D．人工诱导基因突变
解析：选C。进行植物微型繁殖时常采用茎尖或根尖作为外植体，原因是茎尖或根尖病毒极少，因此切取一定大小的茎尖或根尖进行组织培养，再生的植株就可能不带病毒。
7．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：选B。细胞分裂素和生长素可以促进植物的生芽和生根，此题中虽然培养基中没有植物激素，但是植物幼苗叶片本身可以产生生长素，而细胞分裂素的产生部位主要在根尖，所以细胞分裂素不能产生，所以植物能够在一段时间后长出少量的根而没有生芽。
8．在植物组织培养过程中，生长素和细胞分裂素的使用会影响实验结果。下列说法正确的是( )
A．两种激素用量的比例影响实验结果
B．两种激素使用的先后顺序影响实验结果
C．两种激素使用时的浓度影响实验结果
D．以上说法全部正确
解析：选D。在植物组织培养过程中，生长素和细胞分裂素用量的比例、使用的先后顺序、使用时的浓度都会影响实验结果。
9．下面关于植物组织培养的叙述，正确的是( )
A．叶肉细胞脱分化后可形成呈无定形状态的薄壁细胞
B．叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织
C．通过植物组织培养，可培育出性状更优良的品种
D．植物体的任何一个体细胞经离体培养都表现出全能性
解析：选A。叶肉细胞脱分化后可形成具有无定形状态的薄壁细胞的愈伤组织，再分化后可形成根、芽或胚状体。植物组织培养可保持亲本优良性状。没有细胞核的细胞不能表现全能性。
10．某生物兴趣小组用芦荟新鲜茎的一部分作为材料进行组织培养，愈伤组织能正常形成且继续长大，正常根和芽却迟迟不能长成。导致上述现象最可能的原因是( )
A．葡萄糖、氨基酸等有机营养供应不足
B．培养环境、光照、温度、pH或氧气浓度不适宜
C．生长素和细胞分裂素比例不协调
D．无菌条件没有控制好
解析：选C。因为“愈伤组织能正常形成且继续长大”，说明培养基营养充足、环境条件适宜且没有受到杂菌污染；当生长素和细胞分裂素的比例达到一定值的时候，才能使愈伤组织分化出根和芽。
11．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．植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性
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
解析：选B。消毒主要是为了杀死材料表面的微生物，同时要注意减少消毒剂对植物细胞的伤害，A项正确；植物细胞只有在离体、一定营养和植物激素等条件下才能表现出全能性，B项错误；出芽从细胞水平上看，是细胞分化的结果，从分子水平上看，是基因选择性表达的结果，C项正确；生长素类调节剂可促进愈伤组织生根，因此生根时，培养基中应含有生长素类调节剂，D项正确。
12．有关植物组织培养的基本过程，下列表述正确的是( )
A.―→
B.―→
C.―→
D.―→
解析：选A。植物组织培养的基本过程是离体植物组织脱分化形成愈伤组织，愈伤组织经再分化形成丛芽，再由丛芽生根，A正确。
二、非选择题
13．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)，结果如下表。
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”)。
解析：(1)根据植物的需求量，培养基中的元素分为大量元素和微量元素，6-BA属于细胞分裂素类的植物生长调节剂。(2)实验中的自变量是IAA的浓度，因变量是再生丛芽外植体的比率和再生丛芽外植体上的丛芽平均数。自变量的取值范围在0～0.5 mg/L之间。(3)诱导丛芽的总数量为m与n的乘积，所以1号培养基最少。(4)6-BA属于细胞分裂素，有利于芽的分化，抑制根的形成。
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
14．草莓在生产上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：
请回答下列问题：
(1)微型繁殖培育无病毒草莓时，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)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。
(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)生长素与细胞分裂素的比例低时有利于芽的分化，生长素与细胞分裂素的比例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
15．如图表示花药离体培养及单倍体育种的大致过程。据图回答下列问题：
(1)过程①是把幼小的花药分离出来，在无菌条件下放在MS培养基上进行离体培养，配制该培养基时，需要的物质有________________________(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脱分化，发生多次细胞分裂，形成__________，此过程进行细胞分裂的方式是________。
(3)过程③是诱导再分化出芽和根，最后长成植株，长成的植株(不考虑核与核的融合)是________植株，特点是植株弱小且高度不育，生产上没有推广的价值，若要使其结子、结果，可在移栽后在幼苗________滴加适宜浓度的B物质，通常用到的B物质是________________。
(4)过程②与过程③所用培养基有差异，主要是__________________的差异。
解析：配制MS培养基需要水、大量元素、微量元素、蔗糖、琼脂、植物激素、有机物等。花药离体培养脱分化形成愈伤组织，在此过程中细胞进行有丝分裂。花药离体培养长成的植株是单倍体，植株弱小且高度不育，若要使其能应用于生产，还需在幼苗期用秋水仙素处理。在组织培养的脱分化和再分化阶段培养基中植物激素的浓度、配比不同。
答案：(1)水、大量元素、微量元素、蔗糖、琼脂、植物激素、有机物等
(2)愈伤组织 有丝分裂
(3)单倍体 茎尖 秋水仙素
(4)植物激素浓度和配比
16．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：
愈伤组织胚状体植物体
图甲 植物组织培养过程
表乙：植物的花芽分别在含有不同比例的吲哚乙酸和细胞分裂素的培养基中的生长状况
A组
B组
C组
D组
E组
吲哚乙
酸/ppm
0
3
3
0.03
0
细胞
分裂
素/ppm
0
0.2
0.002
1.0
0.2
花芽
生长
状况
仍是组
织切块
形成愈
伤组织
愈伤组
织分化
出根
愈伤组织分化出嫩芽
稍生
长
(1)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________________________________________________________________________。
(2)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胚状体结构，若包裹上人造种皮，制成人工种子，可能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。胚状体来源于离体的植物体细胞，其形成过程中要经过的生理变化大体上是图甲中[ ]__________和[ ]__________过程，在此过程中被培养的细胞始终受________的调节([ ]内填序号)。
(3)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________________________________________________________________________
____________________。
(4)从表乙的实验结果可看出：吲哚乙酸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
________________________________________________________________________
____________________。
解析：植物组织培养依据的是细胞全能性，应用于快速繁殖、作物脱毒、制备神奇的人工种子等方面。茎尖或根尖组织很少被病毒感染，甚至无病毒，常作为培养脱毒苗的材料。胚状体来源于离体细胞脱分化和再分化，在这些过程中被培养的细胞始终受植物激素的调控，当细胞分裂素的浓度大于吲哚乙酸的浓度时有助于诱导植物组织再分化和芽原基的形成。
答案：(1)植物细胞的全能性
(2)① 脱分化 ② 再分化 植物激素
(3)植物的茎尖或根尖很少被病毒感染，甚至无病毒
(4)细胞分裂素的浓度大于吲哚乙酸的浓度 适当调控好不同培养期的培养基中细胞分裂素与吲哚乙酸的浓度和它们的比例
[随堂检测] [学生用书P23]
知识点一 植物组织培养基本过程及激素影响
1．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
解析：选C。脱分化是已经分化的组织、细胞重新回到原始的未分化状态，所以离体的组织、器官或细胞培养产生愈伤组织的过程属于脱分化。
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．离体器官或组织的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：选D。植物组织培养将离体的组织、器官或细胞在体外经过脱分化和再分化形成完整植株的过程，培养过程中需要调节激素的比例、无菌等条件。植物组织培养时在培养基中添加蔗糖的目的是为了提供营养和调节渗透压，A正确；植物组织培养的培养基中的生长素和细胞分裂素的含量和比例会影响愈伤组织的生长和分化，在脱分化形成愈伤组织的过程中要求生长素和细胞分裂素的比例相当，而在再分化过程中生长素和细胞分裂素比例高有利于根的分化，比例低有利于芽的分化，B正确；离体器官或组织的细胞是已经高度分化了的组织细胞，丧失了分裂能力，所以都必须通过脱分化才能形成愈伤组织，C正确；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不一定相同，如二倍体的花药离体培养得到的个体是单倍体植株，而体细胞组织培养形成的个体是二倍体，D错误。
3．在改变培养基中IAA(生长素)与KT(一种人工合成的细胞分裂素)的比例时，可改变烟草愈伤组织的分化方向，如下表所示。下列相关叙述正确的是( )
激素添加量(mg·L－1)
IAA
3
3
0.03
－
KT
0.2
0.02
1
0.2
生长状况
愈伤组织
生根
茎叶分化
无生长
A.愈伤组织分化成为根、茎和叶的过程叫脱分化
B．培养基中添加IAA可以促进生长和生根
C．只要培养基中添加KT，细胞就能分裂生长
D．培养基中添加的IAA与KT的比值较高时，有利于茎叶的形成
解析：选B。愈伤组织分化成为根、茎和叶的过程叫再分化，故A错误；IAA的作用是诱导细胞的分裂、促进根的分化，所以培养基中添加IAA可以促进生长和生根，故B正确；由表中数据可知：IAA不添加，KT添加量为0.2时，愈伤组织不生长，可见向培养基中添加KT，细胞不一定能生长，故C错误；IAA添加量为0.03，KT添加量为1时，愈伤组织向茎叶分化，即培养基中添加的IAA与KT的比值较低时，有利于茎叶的形成，故D错误。
知识点二 MS培养基与植物组织培养过程
4．MS培养基与微生物培养基相比，需要提供大量的( )
A．无机营养 B．有机营养
C．甘氨酸和维生素 D．激素
解析：选A。植物组织培养与微生物的培养不同，用于植物组织培养的MS培养基需提供大量的无机营养，微生物培养基以有机营养为主。
5．关于植物组织培养的下列说法中，错误的是( )
A．在进行植物组织培养时，需要适宜的温度、营养、氧气和pH
B．由外植体形成胚状体的过程中不需要光，但由胚状体发育成植株的过程中却需要光
C．不同植物进行组织培养时，所需的温度有所不同
D．由外植体形成幼苗的过程中，培养基中有机物的总量会减少
解析：选B。植物组织培养需要一定的条件，如营养物质，适宜的温度、pH、渗透压、光照等，光不仅是进行光合作用必需的条件，同时也是影响细胞分裂和分化的重要条件。植物的胚状体已分化，需要光照。
6．分析有关科学探究的资料，回答下列问题：
我国科学家屠呦呦因在青蒿素方面的研究获2015年诺贝尔生理医学奖。菊科植物青蒿中所含的青蒿素是目前治疗疟疾的新型特效药。研究者做了相关的实验研究如下。
实验一：从青蒿中提取青蒿素
实验结果：相关实验数据如表1和表2所示。
表1
生长期
采集时间
青蒿素含量(mg/g)
成苗期
05/13
1.611
06/13
2.933
生长盛期
07/13
4.572
08/13
5.821
花期
09/13
3.821
果期
09/13
3.198
表2
采收日期
组织
青蒿素含量(mg/g)
7月13日
7月23日
8月13日
根部
0.699(晒干)
1.048(晒干)
1.487(晒干)
0.340(烘干)
0.719(烘干)
0.993(烘干)
茎部
未测得
0.108(晒干)
0.096(晒干)
0.086(烘干)
0.022(烘干)
老叶(叶龄21天)
3.609(晒干)
4.018(晒干)
4.269(晒干)
2.256(烘干)
2.705(烘干)
3.951(烘干)
新叶(叶龄7天)
4.572(晒干)
4.654(晒干)
5.821(晒干)
3.486(烘干)
3.692(烘干)
4.585(烘干)
实验二：生物工程合成青蒿素
为避免青蒿被过度采集，研究者采用生物工程的方法生产青蒿素。但直接从愈伤组织和细胞培养提取青蒿素的效果很不理想，因而采取如下图中①～④所示实验流程合成青蒿素。其中发根农杆菌具有Ri质粒，可促进青蒿愈伤组织生根。
(1)提取青蒿素应选取的最佳青蒿材料是____________。据表1和表2分析，实验一的实验目的不包括( )
A．不同生长期青蒿中的青蒿素含量
B．不同青蒿组织中的青蒿素含量
C．不同干燥方式对青蒿素提取的影响
D．不同日照时长对青蒿素含量的影响
(2)实验二图中青蒿组织培养通常用的培养基名称是________培养基。步骤③青蒿叶片组织加入抗生素的作用是____________________。
(3)根据实验二分析，下列相关叙述正确的是________(多选)。
A．未分化的青蒿组织中青蒿素含量高
B．该实验是从青蒿根中提取青蒿素
C．Ri质粒转化青蒿属于微生物基因工程
D．利用此生物工程方法可大量生产青蒿素
实验三：植物激素对青蒿素含量的影响
萘乙酸 (NAA)是最常用来调控发根生长及代谢中间产物形成的一种激素。研究者假设NAA能促进青蒿愈伤组织发根，并能提高青蒿发根后产生青蒿素的含量。实验结果见表3。
表3: NAA对青蒿组织发根和产生青蒿素的影响
组别
NAA浓度
(mg/L)
发根生长比
青蒿素含量
(mg/g)
A
0.025
34.457
0.080
B
0.050
33.500
0.166
C
0.100
29.400
0.128
D
0.250
15.813
0.000
E
0.500
13.059
0.000
F
0.750
8.706
0.000
G
①
27.101
1.480
注：发根生长比指的是：收获时鲜重/接种量。
(4)实验三培养时影响青蒿素含量的可能因素有_________________ (写出2种即可)。表3中①表示的数值是________。
(5)根据实验三结果，请画出发根生长比与NAA浓度的关系曲线图。
(6)由实验三可得出的结论是：
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
解析：(1)生长盛期的新叶中含青蒿素多，试验一中，没有反映出不同日照时长对青蒿素含量的影响，故D错误。
(2)植物的组织培养，常用MS培养基。抗生素可以杀死细菌，对真菌没有影响，因此加抗生素可以杀死发根农杆菌及其他细菌。
(3)发根农杆菌具有Ri质粒，可促进青蒿愈伤组织生根，可以从根中提取青蒿素，B正确；利用此生物工程方法可大量生产青蒿素，D正确。
(4)MS培养基的营养成分都会影响青蒿素含量，因此可能因素有无机盐浓度、蔗糖浓度、植物激素的种类和含量等。NAA浓度越高，青蒿素的含量越低，因此表6中G为对照组，①表示的数值是不加NAA。
(5)NAA浓度在一定范围内，发根生长比增加，超过一定浓度范围，发根生长比减少。
(6)由实验三可得出：低浓度的萘乙酸能促进愈伤组织发根，超过一定浓度抑制发根，萘乙酸减少了青蒿发根后产生青蒿素的含量。
答案：(1)生长盛期的新叶 D
(2)MS 杀死发根农杆菌及其他细菌
(3)BD
(4)光照强度、光照时间长度、pH、无机盐浓度、蔗糖浓度、植物激素的种类和含量等 0
(5)如图
(6)①低浓度的萘乙酸能促进愈伤组织发根，超过一定浓度抑制发根；②萘乙酸减少了青蒿发根后产生青蒿素的含量
[课时作业] [学生用书P67(单独成册)]
一、选择题
1．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
解析：选C。植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植物体的过程，C项正确，A、B、D项错误。
2．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，下列哪一项条件不是都需要的( )
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：选C。离体的植物器官、组织或细胞脱分化的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，但一般不需要光照，愈伤组织再分化时才需要光照。
3．目前组织培养已经获得成功的植物，几乎包括了植物体的各个部分，在提供了适宜条件时，下列植物组织细胞最易表达的是( )
A．筛管细胞 B．薄壁细胞
C．茎尖分生区细胞 D．表皮细胞
解析：选C。筛管细胞、薄壁细胞、表皮细胞均为成熟细胞，由分生组织衍生的细胞发展而成，脱分化比较难，不易表达；茎尖分生区细胞分裂能力强，脱分化比较容易，易表达。
4．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
解析：选B。在植物组织培养中，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。
5．下列关于植物组织培养所需营养的叙述，不正确的是( )
A．MS培养基既含硝态氮又含铵态氮
B．维生素以辅酶的形式参与生物催化剂酶系活动
C．植物生长调节物质包括生长素、细胞分裂素等
D．植物组织培养过程中无需从外部添加糖类
解析：选D。通常植物本身能进行光合作用，产生糖类，不需从外部供给糖，但是植物组织培养在进行异养的状况下，大多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，作为碳素来源和能量来源。
6．草莓主要利用其植株的茎进行无性繁殖，种植的世代多了往往会因病毒的积累而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。在最短的时间内获得大量无病毒幼苗的最佳方法是( )
A．花药离体培养
B．选取成熟组织进行培养
C．利用茎尖进行组织培养
D．人工诱导基因突变
解析：选C。进行植物微型繁殖时常采用茎尖或根尖作为外植体，原因是茎尖或根尖病毒极少，因此切取一定大小的茎尖或根尖进行组织培养，再生的植株就可能不带病毒。
7．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：选B。细胞分裂素和生长素可以促进植物的生芽和生根，此题中虽然培养基中没有植物激素，但是植物幼苗叶片本身可以产生生长素，而细胞分裂素的产生部位主要在根尖，所以细胞分裂素不能产生，所以植物能够在一段时间后长出少量的根而没有生芽。
8．在植物组织培养过程中，生长素和细胞分裂素的使用会影响实验结果。下列说法正确的是( )
A．两种激素用量的比例影响实验结果
B．两种激素使用的先后顺序影响实验结果
C．两种激素使用时的浓度影响实验结果
D．以上说法全部正确
解析：选D。在植物组织培养过程中，生长素和细胞分裂素用量的比例、使用的先后顺序、使用时的浓度都会影响实验结果。
9．下面关于植物组织培养的叙述，正确的是( )
A．叶肉细胞脱分化后可形成呈无定形状态的薄壁细胞
B．叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织
C．通过植物组织培养，可培育出性状更优良的品种
D．植物体的任何一个体细胞经离体培养都表现出全能性
解析：选A。叶肉细胞脱分化后可形成具有无定形状态的薄壁细胞的愈伤组织，再分化后可形成根、芽或胚状体。植物组织培养可保持亲本优良性状。没有细胞核的细胞不能表现全能性。
10．某生物兴趣小组用芦荟新鲜茎的一部分作为材料进行组织培养，愈伤组织能正常形成且继续长大，正常根和芽却迟迟不能长成。导致上述现象最可能的原因是( )
A．葡萄糖、氨基酸等有机营养供应不足
B．培养环境、光照、温度、pH或氧气浓度不适宜
C．生长素和细胞分裂素比例不协调
D．无菌条件没有控制好
解析：选C。因为“愈伤组织能正常形成且继续长大”，说明培养基营养充足、环境条件适宜且没有受到杂菌污染；当生长素和细胞分裂素的比例达到一定值的时候，才能使愈伤组织分化出根和芽。
11．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．植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性
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
解析：选B。消毒主要是为了杀死材料表面的微生物，同时要注意减少消毒剂对植物细胞的伤害，A项正确；植物细胞只有在离体、一定营养和植物激素等条件下才能表现出全能性，B项错误；出芽从细胞水平上看，是细胞分化的结果，从分子水平上看，是基因选择性表达的结果，C项正确；生长素类调节剂可促进愈伤组织生根，因此生根时，培养基中应含有生长素类调节剂，D项正确。
12．有关植物组织培养的基本过程，下列表述正确的是( )
A.―→
B.―→
C.―→
D.―→
解析：选A。植物组织培养的基本过程是离体植物组织脱分化形成愈伤组织，愈伤组织经再分化形成丛芽，再由丛芽生根，A正确。
二、非选择题
13．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)，结果如下表。
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”)。
解析：(1)根据植物的需求量，培养基中的元素分为大量元素和微量元素，6-BA属于细胞分裂素类的植物生长调节剂。(2)实验中的自变量是IAA的浓度，因变量是再生丛芽外植体的比率和再生丛芽外植体上的丛芽平均数。自变量的取值范围在0～0.5 mg/L之间。(3)诱导丛芽的总数量为m与n的乘积，所以1号培养基最少。(4)6-BA属于细胞分裂素，有利于芽的分化，抑制根的形成。
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
14．草莓在生产上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：
请回答下列问题：
(1)微型繁殖培育无病毒草莓时，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)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。
(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)生长素与细胞分裂素的比例低时有利于芽的分化，生长素与细胞分裂素的比例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
15．如图表示花药离体培养及单倍体育种的大致过程。据图回答下列问题：
(1)过程①是把幼小的花药分离出来，在无菌条件下放在MS培养基上进行离体培养，配制该培养基时，需要的物质有________________________(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脱分化，发生多次细胞分裂，形成__________，此过程进行细胞分裂的方式是________。
(3)过程③是诱导再分化出芽和根，最后长成植株，长成的植株(不考虑核与核的融合)是________植株，特点是植株弱小且高度不育，生产上没有推广的价值，若要使其结子、结果，可在移栽后在幼苗________滴加适宜浓度的B物质，通常用到的B物质是________________。
(4)过程②与过程③所用培养基有差异，主要是__________________的差异。
解析：配制MS培养基需要水、大量元素、微量元素、蔗糖、琼脂、植物激素、有机物等。花药离体培养脱分化形成愈伤组织，在此过程中细胞进行有丝分裂。花药离体培养长成的植株是单倍体，植株弱小且高度不育，若要使其能应用于生产，还需在幼苗期用秋水仙素处理。在组织培养的脱分化和再分化阶段培养基中植物激素的浓度、配比不同。
答案：(1)水、大量元素、微量元素、蔗糖、琼脂、植物激素、有机物等
(2)愈伤组织 有丝分裂
(3)单倍体 茎尖 秋水仙素
(4)植物激素浓度和配比
16．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：
愈伤组织胚状体植物体
图甲 植物组织培养过程
表乙：植物的花芽分别在含有不同比例的吲哚乙酸和细胞分裂素的培养基中的生长状况
A组
B组
C组
D组
E组
吲哚乙
酸/ppm
0
3
3
0.03
0
细胞
分裂
素/ppm
0
0.2
0.002
1.0
0.2
花芽
生长
状况
仍是组
织切块
形成愈
伤组织
愈伤组
织分化
出根
愈伤组织分化出嫩芽
稍生
长
(1)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________________________________________________________________________。
(2)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胚状体结构，若包裹上人造种皮，制成人工种子，可能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。胚状体来源于离体的植物体细胞，其形成过程中要经过的生理变化大体上是图甲中[ ]__________和[ ]__________过程，在此过程中被培养的细胞始终受________的调节([ ]内填序号)。
(3)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________________________________________________________________________
____________________。
(4)从表乙的实验结果可看出：吲哚乙酸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
________________________________________________________________________
____________________。
解析：植物组织培养依据的是细胞全能性，应用于快速繁殖、作物脱毒、制备神奇的人工种子等方面。茎尖或根尖组织很少被病毒感染，甚至无病毒，常作为培养脱毒苗的材料。胚状体来源于离体细胞脱分化和再分化，在这些过程中被培养的细胞始终受植物激素的调控，当细胞分裂素的浓度大于吲哚乙酸的浓度时有助于诱导植物组织再分化和芽原基的形成。
答案：(1)植物细胞的全能性
(2)① 脱分化 ② 再分化 植物激素
(3)植物的茎尖或根尖很少被病毒感染，甚至无病毒
(4)细胞分裂素的浓度大于吲哚乙酸的浓度 适当调控好不同培养期的培养基中细胞分裂素与吲哚乙酸的浓度和它们的比例
课件43张PPT。第一章 无菌操作技术实践第一章 无菌操作技术实践无菌离体全能性完整基因组完整植株分生能力的薄壁已经分化愈伤组织愈伤组织生长素、细胞分裂素愈伤组织根芽灭菌取材与接种炼苗移栽后条件控制√×××全能性无菌生长素、细胞分裂素分裂和分化愈伤组织薄壁细胞根、芽氮(N)微量分化芽生根121℃无菌室幼嫩愈伤组织外植体愈伤组织分化芽1000～2000lx生根非常嫩弱恒温、高湿、弱光、无菌角质层关闭光合能力差琼脂条件控制本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放
