2016_2017学年高中生物专题3植物的组织培养技术3.1菊花的组织培养讲提升版含解析

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专题3 植物的组织培养技术 3.1 菊花的组织培养(讲)

一、植物的组织培养的基本过程

【知识点讲解】

1.植物组织培养的原理

(1)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。

根本原因:在特定的时间和空间条件下,基因的选择性表达。

(2)细胞全能性:生物体的细胞,具有使后代细胞形成完整个体的能力。

植物细胞表现全能性条件:离体、营养物质、激素和其他外界条件。

2.植物组织培养的基本过程

试管苗

外植体:离体的植物器官或组织片段。

脱分化(去分化):高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程。

愈伤组织: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。

再分化:愈伤组织继续进行培养重新分化成根或芽等器官的过程。

【典型例题】

辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得有 I、II途径如下图。有关说法正确的是( )

A.对外植体先后使用70%的酒精和1%的氯化汞溶液严格消毒

B.图中①过程细胞进行的分裂一定是有丝分

C.图中获得愈伤组织、脱毒苗和高产细胞群不需要更换培养基

D.I和II途径均表现了植物细胞的全能性

【答案】B

【变式训练】

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. 导入其他植物细胞的基因

C. 脱离母体后,给予适宜的营养和外界条件

D. 将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内

【答案】C

二、影响植物组织培养的主要因素

【知识点讲解】

(1)培养材料

①不同植物的影响:不同的植物组织,培养的难易程度差别很大,容易进行无性繁殖的植物也容易进行组织培养。

②同一植物发育状况、保存状况的影响:同一种植物材料的年龄、保存时间的长短等对培养也有影响,幼龄、保存时间短的植物材料容易培养成功。

(2)无菌条件:培养基上有细菌等微生物存在时,它们比植物细胞生长、繁殖得更快,而且它们会产生毒素,使培养的植物细胞很快中毒腐烂,因此在培养过程中要求进行一系列的消毒、灭菌,并且要求无菌操作。

(3)植物激素:在配制好的MS培养基中,常常需要添加植物激素。其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。

【方法点拨】植物组织培养过程中生长素和细胞分裂素的重要作用

(1)使用先后顺序与细胞分裂和分化的关系

使用顺序

实验结果

生长素,后细胞分裂素

有利于分裂但不分化

先细胞分裂素,后生长素

细胞既分裂也分化

同时使用

分化频率提高

(2)用量比例与根、芽的分化

生长素和细胞分裂素比值

结果

比值高时

促进根的分化,抑制芽的形成

比值低时

促进芽的分化,抑制根的形成

比值适中

促进愈伤组织的形成

【典型例题】

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.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.愈伤组织形成初期没有给予充足的光照

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

【方法点拨】

1.愈伤组织形成过程中,细胞还没有开始再分化,没有叶绿素和叶绿体的形成,不可能进行光合作用,因此愈伤组织形成初期不需要充足的光照。

2.培养的不同阶段,对主要营养物质和激素的需求不同,所以培养过程中要及时调整各种营养物质、激素的比例。

【变式训练】

下列有关植物组织培养技术的叙述,正确的是(  )

A.经脱分化和再分化过程形成的幼芽细胞不具有细胞全能性

B.在愈伤组织培养过程中加入聚乙二醇,可获得染色体加倍的细胞

C.利用纤维素酶和果胶酶去除外植体的细胞壁有利于脱分化的发生

D.培养基中生长素和细胞分裂素的比例将影响愈伤组织分化的方向

【答案】D

三、实验操作过程

【知识点讲解】

制备MS固体培养基:配制好的培养基进行高压蒸汽灭菌

 ↓

外植体消毒:

 ↓

接种:始终在酒精灯火焰旁进行,对接种工具要用火焰灼烧灭菌,将菊花茎段插入培养基中时注意不要倒插

 ↓

培养与移栽:在18~22 ℃的无菌箱中培养,得到试管苗后进行移栽

【误区警示】

1.实验操作中易错的几个问题

(1)材料的选取:菊花的组织培养实验中,应选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝;月季花药的培养实验中,应选择花粉发育过程中的单核靠边期的花粉进行培养。

(2)外植体消毒:所用消毒剂为体积分数为70%的酒精和质量分数为0.1%的氯化汞溶液,所使用的清洗液是无菌水。

(3)培养过程:在初期,菊花的组织培养需光照,月季花药的培养不需光照;而在后期均需光照。

(4)月季花药培养得到的并不都是单倍体植株,其中花粉壁发育成二倍体,花药发育成单倍体。

(5)花药开裂长出愈伤组织或释放出胚状体时,应及时转移到分化培养基上。

【典型例题】

(重庆,5)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

【方法点拨】1.消毒剂的使用既要杀死材料表面的微生物,又要防止伤害组织细胞,影响组织培养。

2.带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。

【变式训练】

下列选项中,符合菊花组织培养的基本步骤的是

A.制备MS培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培

B.制备MS培养基→外植体消毒→接种→培养→栽培→移栽

C.制备MS培养基→外植体消毒→接种→栽培→培养→移栽

D.制备MS培养基→外植体消毒→接种→移栽→培养→栽培

【答案】A

【解析】菊花组织培养时,先制备MS培养基,菊花组织分裂分化的环境条件,再对外植体进行消毒,以

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专题 3 植物的组织培养技术 3.1 菊花的组织培养(讲)

一、植物的组织培养的基本过程 【知识点讲解】 1.植物组织培养的原理 (1)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。 根本原因:在特定的时间和空 间条件下,基因的选择性表达。 (2)细胞全能性:生物体的细胞,具有使后代细胞形成完整个体的能力。 植物细胞表现全能性条件:离体、营养物质、激素和其他外界条件。 2.植物组织培养的基本过程 脱分化 再分化 移栽 离体的植物细胞、组织、器官 ― ― ― → 愈伤组织 ― ― ― →试管苗― ― → 植物体

外植体:离体的植物器官或组织片段。 脱分化(去分化) :高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程。 愈伤组织: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。 再分化:愈伤组织继续进行培养重新分化成根或芽等器官的过程。 【典型例题】 辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得有 I、 II 途径如下图。有关 说法正确的是( )

A.对外植体先后使用 70%的酒精和 1%的氯化汞溶液严格消毒 B.图中①过程细胞进行的分裂一定是有丝分 裂 C.图中获得愈伤组织、脱毒苗和高产细胞群不需要更换培养基 D.I 和 II 途径均表现了植物细胞的全能性 【答案】B

1

【变式训 练】 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. 导入其他植物细胞的基因 C. 脱离母体后,给予适宜的营养和外界条件 D. 将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内 【答案】C )

二、影响植物组织培养的主要因素 【知识点讲解】 (1)培养材料 ①不同植物的影响:不同的植物组织,培养的难易程度差别很大,容易进行无性繁殖的植物也容易进行 组织培养。 ②同一植物发育状况、保存状况的影响:同一种植物材料的年龄、保存时间的长短等对培养也有影响, 幼龄、保存时间短的植物材料容易培养成功。 (2)无 菌条件:培养基上有细菌等微生物存在时,它们比植物细胞生长、繁殖得更快,而且它们会产生毒 素,使培养的植物细胞很快中毒腐烂,因此在培养过程中要求进行一系列的消毒、灭菌,并且要求无菌操 作。 (3)植物激素:在配制好的 MS 培养基中,常常需要添加植物激素。其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。 【方法点拨】植物组织培养过程中生长素和细胞分裂素的重要作用 (1)使用先后顺序与细胞分 裂和分化的关系 使用顺序 实验结果

2

先 生长素,后细胞分裂素 先细胞分裂素,后生长素 同时使用 (2)用量比例与根、芽的分化 生长素和细胞分裂素比值 比值高时 比值低时 比值适中 【典型例题】

有利于分裂但不分化 细胞既分裂也分化 分化频率提高

结果 促进根的分化,抑制芽的形成 促进芽的分化,抑制根的形成 促进愈伤组织的形成

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.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.愈伤组织形成初期没有给予充足的光照 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 【方法点拨】 1.愈伤组织形成过程中,细胞还没有开 始再分化,没有叶绿素和叶绿体的形成,不可能进行光合作用, 因此愈伤组织形成初期不需要充足的光照。 2.培养的不同阶段,对主要营养物质和激素的需求不同,所以培养过程中要及时调整各种营养物质、激 素的比例。 【变式训练】 下列有关植物组织培养技术的叙述,正确的是( )

A.经脱分化和再分化过程形成的幼芽细胞不具有细胞全能性 B.在愈伤组织培养过程中加入聚乙二醇,可获得染色体加倍的细胞 C.利用纤维素酶和果胶酶去除外植体的细胞壁有利于脱分化的发生 D.培养基中生长素和细胞分裂素的比例将影响愈伤组织分化的方向 【答案】D

三、实验操作过程 【知识点讲解】

3

制备 MS 固体培养基:配制好的培养基进行高压蒸汽灭菌 ↓ 外植体消毒: 70%酒精消毒 → 无菌水清洗 → 0.1%的氯化汞溶液消毒 → 无菌水清洗 ↓ 接种:始终在酒精灯火焰旁进行,对接种工具要用火焰灼烧灭菌,将菊花茎段插入培养基中时注意不要倒 插 ↓ 培养与移栽:在 18~22 ℃的无菌箱中培养,得到试管苗后进行移栽 【误区警示】 1.实验操作中易错的几个问题 (1)材料的选取:菊花的组织培养实验中,应选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝;月季花药的培养实 验中,应选择花粉发育过程中的单核靠边期的花粉进行培养。 (2)外植体消毒:所用消毒剂为体积分数为 70%的酒精和质量分数为 0.1%的氯化汞溶液,所使用的清洗液 是无菌水。 (3)培养过程:在初期,菊花的组织培养需光照,月季花药的培养不需光照;而在后期均需光照。 (4)月季花药培养得到的并不都是单倍体植株,其中花粉壁发育成二倍体,花药发育成单倍体。 (5)花药开裂长出愈伤组织或释放出胚状体 时,应及时转移到分化培养基上。 【典型例题】 (重庆,5)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 【方法点拨】1.消毒剂的使用既 要杀死材料表面的微生物,又要防止伤害组织细胞,影响组织培养。 2.带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。 【变式训练】 下列选项中,符合菊花组织培养的基本步骤的是 A.制备 MS 培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培

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B.制备 MS 培养基→外植体消毒→接种→培养→栽培→移栽 C.制备 MS 培养基→外植体消毒→接种→栽培→培养→移栽 D.制备 MS 培养基→外植体消毒→接种→移栽→培养→栽培 【答案】A 【解析】菊花 组织培养时,先制备 MS 培养基,菊花组织分裂分化的环境条件,再对外植体进行消毒,以

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