高中生物 第四章 实验七 植物的组织培养教学案 浙科版选修1浙科版高中选修1生物教学案.docx

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高中生物第四章实验七植物的组织培养教学案浙科版选修1浙科版高中选修1生物教学案

实验七植物的组织培养

1.植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性。

2.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。

3.植物组织培养的一般过程为：

丛状苗生根植株

4.发芽培养基中细胞分裂素相对较多而生长素相对较少；生根培养基中生长素较多而细胞分裂素较少。

一、植物组织培养

1．概念：

取一部分植物组织，在无菌的条件下接种在培养基上，给予一定的温度和光照，使之产生愈伤组织，或进而生根发芽，培养为成熟植株的技术。

2．理论基础：

植物细胞的全能性。

3．培养基

（1）发芽培养基：

细胞分裂素浓度大于生长素浓度的培养基。

（2）生根培养基：

生长素浓度大于细胞分裂素浓度的培养基。

4．培养过程

愈伤组织

幼苗

植株

二、菊花的组织培养

1．材料

MS培养基、发芽培养基、生根培养基、萘乙酸（NAA）、苄基腺嘌呤（BA）、菊花幼苗。

2．操作流程

1．不同植物、不同组织的生根和生芽是否都要使用相同的生长素和细胞分裂素浓度？

提示：

不相同。

2．本实验用人工合成的激素，而不用植物中存在的天然激素，为什么？

提示：

天然激素都有相应的使之分解的酶，所以使用时间短，而人工合成的，没有分解酶，作用时间长，效果显著。

3．植物组织培养过程中，产生污染的途径有哪些？

提示：

①外植体带菌；②培养基及接种器具灭菌不彻底；③接种操作时带入；④环境不清洁。

1．细胞的全能性

（1）概念：

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：

生物体的每一个体细胞都是由受精卵经有丝分裂而来的，含有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的全套基因。

（3）植物细胞表达全能性的条件：

①离体状态；②一定的营养物质；③植物激素；④其他适宜的外界条件（温度、pH、氧气、光照、无菌等）。

2．激素用量比例产生的影响

生长素与细胞分裂素比值

结果

比值高时

促根分化，抑芽形成

比值低时

促芽分化，抑根形成

比值适中

促进愈伤组织的形成

简记为“高根、低芽、中愈伤”

[题组冲关]

1．下列有关植物组织培养的叙述，正确的是（　　）

A．培养基中生长素和细胞分裂素的比例不会影响脱分化和再分化

B．植物组织培养的原理是植物细胞的全能性

C．植物组织培养就是将离体的细胞、组织、器官等培育成愈伤组织

D．植物组织培养过程不需要严格的无菌操作

解析：

选B　植物组织培养包括脱分化和再分化两个关键过程，愈伤组织的形成只是脱分化过程，还有愈伤组织再分化的过程。

2．下列需要采用植物组织培养技术的是（　　）

①利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株　②获取大量的脱毒苗　③利用基因工程培育抗棉铃虫的植株　④单倍体育种　⑤无子西瓜的快速大量繁殖

A．①②③　　　　　　　　B．②③④⑤

C．①②④⑤D．②③④

解析：

选B　多倍体育种是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使其染色体加倍，此过程不涉及组织培养技术。

3．下列不是植物组织培养过程中分化出根、芽之前必需的物质的是（　　）

A．无机盐B．CO2

C．O2D．有机小分子

解析：

选B　植物组织培养中必须有无机盐，细胞呼吸需要氧气，最初阶段植物组织细胞的同化作用类型是异养型，所以也需要有机物。

组织培养中分化出根、芽之前植物不会进行光合作用，所以CO2不是必需的。

1．操作流程及注意事项

2．造成培养物污染的原因与处理污染的预防措施

污染种类

细菌污染

真菌污染

污染原因

可能是由操作人员造成的，如超净台使用不当、接种时说话、手未消毒或器械灭菌不彻底等

可能是由植物材料消毒不当引起的

处理措施

将被污染的培养瓶统一放在高压蒸汽锅内进行高压蒸汽灭菌，然后再打开培养瓶进行清洗

[题组冲关]

4．把菊花单个细胞放入配制的培养基上培养，获得了许多完整的植株。

这些植株（　　）

A．变异频率较高　　　　　B．都是单倍体

C．都是纯合子D．彼此性状极相似

解析：

选D　单个细胞经组织培养发育成的植物体，彼此性状相似，此植物体是纯合子还是杂合子由母本基因型决定。

5．启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性植物激素是（　　）

A．乙烯和细胞分裂素B．生长素和细胞分裂素

C．生长素和脱落酸D．乙烯和脱落酸

解析：

选B　植物组织培养要通过脱分化和再分化两个重要的过程。

在这两个过程中，植物激素起到了很好的诱导作用。

常用的植物激素是细胞分裂素和生长素。

6．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。

辣椒素的获得途径如图。

（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乙醇的体积分数是_____。

用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是________和纤维素酶。

解析：

（1）由植物组织培养的过程可知，①为脱分化形成愈伤组织，②为愈伤组织再分化为根、芽。

（2）培养外植体需要用固体培养基，固体培养基的凝固剂为琼脂；生长素和细胞分裂素的比例低时利于发芽，高时利于生根；固体培养基要用高压蒸汽灭菌。

（3）外植体消毒一般用70%的乙醇；由于植物细胞有细胞壁，所以将愈伤组织分离成单个细胞需要用纤维素酶和果胶酶。

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%　果胶酶

[随堂基础巩固]

1．实验中对已长出的健壮丛状苗，紧接着应该进行的处理是（　　）

A．移入日光灯下，在发芽培养基中培养

B．移入日光灯下，在生根培养基中培养

C．转入遮阳环境中，在草炭土或蛭石中继续培养

D．转入遮阳环境中，土中栽种

解析：

选B　发芽培养获得的丛状苗应在无菌条件下转入日光灯下的生根培养基中进行生根培养。

2．影响植物组织培养的因素包括（　　）

①培养基的营养组成　②外植体的选取　③植物激素的使用　④消毒　⑤温度、pH、光照

A．①②③④⑤　　　　　　B．①②③

C．①②③④D．①②③⑤

解析：

选A　培养基的营养组成、外植体的种类和生长发育状况、植物激素的浓度和使用顺序以及温度、光照、pH都是影响植物组织培养的因素，并且植物组织培养在离体、无菌条件下才能完成。

3．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，出现了愈伤组织能正常形成且继续长大，但正常根和芽却迟迟不能形成的情况。

你认为导致该情况出现的最可能的原因是（　　）

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。

4．下列关于植物组织培养所需营养的叙述，错误的是（　　）

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、细胞分裂素及赤霉素等

D．植物组织培养过程中无需从外部供糖

解析：

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，但在植物组织培养初期，不能进行光合作用来合成糖类，因此必须在培养基中添加糖，作为碳素来源和能量来源。

[课时跟踪检测]

1．培养获得丛状苗的培养基是（　　）

A．MS培养基B．发芽培养基

C．生根培养基D．普通培养基

解析：

选B　丛状苗是植物组织趋向芽分化后所形成的，因此培养基应为发芽培养基。

2．下列关于植物组织培养中灭菌操作的叙述，错误的是（　　）

A．外植体可以用乙醇消毒

B．镊子等器械需乙醇消毒

C．操作前手需乙醇消毒

D．培养基需高压蒸汽灭菌

解析：

选B　植物组织培养需严格的无菌操作，包括：

培养基需用高压蒸汽锅灭菌；操作前手需乙醇消毒；外植体应浸泡在乙醇中消毒；整个操作过程在酒精灯火焰旁进行，同时对镊子等器械灼烧灭菌。

3．下列关于植物组织培养的叙述，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

解析：

选A　外植体必须是活的有细胞核的细胞，而木质部、导管都是死细胞，成熟的筛管细胞无细胞核，都不能取其作为外植体。

4．菊花的组织培养操作完成3～4d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．培养条件，比如光照、温度等不适宜

B．接种时外植体未消毒

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：

选A　若光照、温度等不适宜，则同一温室中的外植体都会死亡。

5．下图是植物组织培养的一般过程，相关说法错误的是（　　）

―→

A．过程a指的是脱分化，过程c指的是再分化

B．此技术依据的原理是植物细胞的全能性

C．若用此技术进行细胞产物的工厂化生产，须将细胞培养到d阶段才行

D．生长素含量高时，有利于根原基的形成

解析：

选C　植物组织培养依据的原理是植物细胞的全能性。

从图中可以看出，过程a、c分别是脱分化和再分化，b、d是愈伤组织和具有生根发芽能力的胚状体。

若用此技术进行细胞产物的工厂化生产，须将细胞培养到愈伤组织阶段即可。

生长素与细胞分裂素的协同调控作用在植物组织培养中非常重要，当生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导根原基的形成。

6．某组织培养实验室的愈伤组织被真菌严重感染，为查找污染原因设计了4个实验，实验条件除图示以外其他均相同。

下列各图表示实验结果，据图可得出的初步结论是（　　）

A．污染主要是由培养基灭菌时间长短造成的

B．污染主要来源于组织培养所用的离体组织

C．调节培养基pH能解决污染问题

D．调节培养温度能解决污染问题

解析：

选B　通过4个实验结果可以看出，培养基灭菌时间、培养基pH、培养温度对污染率没有太大的影响，由离体组织消毒时间越长污染率越低可知，污染主要来源于组织培养所用的离体组织。

7．以野生菊花为材料进行的组织培养步骤如下图所示：

请回答：

（1）按照菊花的需求量，MS培养基由大量元素、微量元素和____________组成。

MS培养基含有十几种化合物，配制不方便也难以称量准确，可将培养基中的各种成分扩大5～10倍分别称量，配成________，用于稀释。

（2）步骤X中的野生菊花一般选择_________。

（填编号）

A．开过花的老枝

B．未开花植株的茎上部新萌生的侧枝

C．正在开花的枝条

D．任何枝条均可

（3）野生菊花外植体在接种前要用70%________和5%______________溶液进行表面消毒。

（4）过程A在无菌的条件下把消毒后的野生菊花外植体接种在三角瓶的琼脂培养基上，给予一定的温度和________，使之产生愈伤组织。

过程B要在________培养基上进行培养，使之长出较多的丛状苗。

植物组织培养实验用人工合成的植物生长调节剂，而不用植物中存在的天然激素的原因是_________________________________________________________

_______________________________________________________________。

（5）步骤Y表示______________，再移植到土中培养（定植），即可长成植株并开花。

答案：

（1）有机成分　母液　

（2）B　（3）乙醇　次氯酸钠　（4）光照　发芽（或细胞分裂素多于生长素的）　人工合成的植物生长调节剂在植物中没有相应分解的酶，作用时间长，作用效果明显（意思合理即可）

（5）移栽锻炼

8．组织培养是近几年发展起来的一种植物无性繁殖技术，在繁殖名贵经济作物、珍稀濒危植物方面具有重要意义。

以下是实验室进行植物组织培养的一般过程，请回答下列问题：

―→

―→

―→

―→

（1）实验过程中涉及的培养基有：

__________、发芽培养基、生根培养基。

与微生物培养基相比，植物组织培养一般要添加生长素、______________作为生长调节剂。

（2）以下不属于植物组织培养使用到的设备和器材的是__________。

（填序号）

①酒精灯　②灭菌锅　③接种环　④恒温培养箱　

⑤CO2培养箱　⑥封口膜和橡皮圈

（3）实验过程中，对自然生长的茎段进行消毒，常用的试剂是70%的乙醇和_________

____________________。

（4）外植体接种后形成愈伤组织，在不同配比的激素诱导下，依次经历了__________和生根两个阶段，形成试管苗。

其中较高的BA/NAA配比有利于诱导愈伤组织形成________（填“根”或“芽”）。

（5）在定植前需要对组培苗移栽至草炭土或蛭石中继续培养，其目的是_____________

____________________________________________________________________________。

解析：

（1）植物组织培养中涉及多种培养基，它们是MS培养基、发芽培养基、生根培养基，这些培养基和微生物培养基不同的是要添加生长素、细胞分裂素作为生长调节剂。

（2）植物组织培养中用到的器材有：

①酒精灯、②灭菌锅、④恒温培养箱、⑥封口膜和橡皮圈。

（3）外植体消毒时常用70%的乙醇和5%次氯酸钠溶液。

（4）愈伤组织在植物激素的调节下，要依次经过发芽和生根两个阶段，才能形成试管苗；当BA/NAA配比高时诱导愈伤组织发芽，当BA/NAA配比低时诱导愈伤组织生根。

（5）定植前的移栽是对试管苗进行炼苗处理，使试管苗能更快地适应土壤环境。

答案：

（1）MS培养基　细胞分裂素　

（2）③⑤

（3）5%次氯酸钠　（4）发芽　芽

（5）经过炼苗处理后，试管苗才能适应土壤种植

9．下图是植物组织培养的简略表示图。

请据图回答：

（1）把组织培养的过程按正确顺序排列____________（用字母和箭头表示）。

（2）外植体发育成一个完整个体需经过__________和__________两个过程。

（3）外植体若是菊花的根尖组织，则在正常环境下培养成的新菊花植株叶片的颜色是______，这一过程体现了植物细胞具有__________的特点。

解析：

植物组织培养的基本过程：

外植体脱分化形成愈伤组织，愈伤组织经再分化，形成根和芽。

根据图中的植物发育情况可以看出组织培养的顺序为B→D→C→A。

由根尖细胞培养成的新植株的叶片之所以是绿色的，是因为由愈伤组织分化而来植株的叶片细胞中，控制叶片绿色性状的基因选择性表达，这一过程体现了植物细胞的全能性。

答案：

（1）B→D→C→A　

（2）脱分化　再分化

（3）绿色　全能性

10．某某是全国最适宜生产水果的生态区之一，生产的苹果浓缩果汁酸度优于其他地区的苹果，深受欧美市场欢迎，发展无病毒苗木成为建立高产优质商品苹果基地的重要措施。

（1）下面是某某农林科学院进行苹果试管苗培养的一般过程：

―→

请填写图中a～c所表示的内容。

a．__________；b.__________；c.__________。

（2）实验室一般使用保存的培养基母液来制备MS固体培养基，配制母液时，__________、__________和有机物要浓缩5～10倍。

（3）该过程中a、c的启动关键在于培养基中所加生长素和细胞分裂素的浓度、________________以及__________________。

（4）离体的植物细胞能发育成完整植株的原因是__________________________________

________________________________________________________。

解析：

（1）离体的植物组织或细胞，在一定条件下培养，细胞会脱分化，形成愈伤组织。

愈伤组织经植物激素诱导，再分化形成胚状体或丛芽。

（2）为便于保存，MS培养基的母液中，大量元素、微量元素和有机成分分别配成浓度为配方5～10倍的母液。

（3）植物组织培养时，用植物激素诱导脱分化或再分化。

生长素和细胞分裂素的浓度、使用顺序以及用量比例，是决定脱分化和再分化的关键。

二者用量比例大体相同时，有利于诱导愈伤组织的形成。

生长素所占比例大时，有利于生根；细胞分裂素所占比例大时，有利于生芽。

（4）植物细胞具有本物种生物的全套遗传信息，因此可发育成一个完整的植物个体。

答案：

（1）脱分化　愈伤组织　再分化

（2）大量元素　微量元素

（3）使用的先后顺序　用量比例

（4）植物细胞具有全能性

11．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）再分化阶段所用培养基中，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的浓度比值等于1时，

_________________________________________________________________________；

②_______________________________________________________________________；

③_______________________________________________________________________。

（4）若植物激素Y是生长素，在植物组织培养中其主要作用是_____________________；则植物激素X的名称是________________。

（5）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离体植物器官、组织或细胞称为外植体。

（2）脱分化是让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能转变成未分化细胞的过程。

（3）分析图得出，植物激素X与植物激素Y浓度比值等于1时，未分化的细胞群形成愈伤组织；大于1则形成芽，小于1时形成根。

（4）植物组织培养中常用生长素和细胞分裂素，生长素的作用是促进细胞生长（纵向伸长）、分裂和分化。

细胞分裂素（X）的作用是促进细胞分裂。

（5）植物组织培养形成试管苗属于无性生殖，后代的遗传物质全部来自母体，不发生性状分离，便于保存优良性状。

答案：

（1）外植体　

（2）去分化（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的浓度比值大于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的浓度比值小于1时，未分化细胞群分化形成根

（4）促进细胞的生长（伸长）、分裂和分化　细胞分裂素

（5）组织培养形成试管苗的过程属于无性生殖，后代不发生性状分离

12．如图为番茄组织培养过程的流程图解，请据图回答下列问题：

（1）图中的叶组织块要经过________（填“消毒”或“灭菌”）后才能接种。

在工作台上接种时，为了避免微生物污染，接种过程要在________________旁进行。

（2）该过程所用的MS培养基主要成分包括大量元素、微量元素和________，在配制好的MS培养基中，常常需要添加________，其中启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素是________________________。

用于植物组织培养的培养基必须彻底灭菌，常采用的灭菌方法是____________________。

（3）图中b表示番茄组织培养中的________过程。

在过程c中，若愈伤组织在培养基中未形成根，但分化出了芽，其原因可能是____________________________________________

____________________________________________________________________________。

（4）番茄叶组织块能够形成番茄幼苗所依据的原理是______________________________

________________________________________________。

解析：

（1）图中a表示获取外植体，要经过消毒后，才能接种。

接种过程要避免微生物污染，接种常在酒精灯火焰旁进行。

（2）组织培养培养基的主要成分包括大量元素、微量元素和有机成分，在配制好的MS培养基中，常常需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素。

用于植物组织培养的培养基常采用高压蒸汽灭菌。

（3）b表示脱分化，c表示再分化。

植物激素的浓度、使用先后顺序及用量比例都是影响植物组织培养的因素。

生长素与细胞分裂素的比值偏高有利于生根，生长素与细胞分裂素的比值偏低有利于生芽。

（4）植物组织培养所依据的原理是植物细胞的全能性。

答案：

（1）消毒　酒精灯火焰　

（2）有机成分　植物激素　生长素和细胞分裂素　高压蒸汽灭菌

（3）脱分化　培养基中生长素与细胞分裂素的比值偏低　（4）植物细胞的全能性