高二生物學案：專題課題菊花的組織培養(yǎng)含解析

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精專題3植物的組織培養(yǎng)技術(shù)課題1菊花的組織培養(yǎng)知識點一植物組織培養(yǎng)的基本過程1．理論基礎(chǔ):細胞的全能性.（1）概念：指已經(jīng)分化的細胞,仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能.(2）原因：每個植物細胞都含有該物種所特有的全部遺傳信息或攜帶著該生物體的一套完整基因。（3）體現(xiàn)條件：①離體狀態(tài);②一定的營養(yǎng)物質(zhì)；③植物激素；④其他適宜的外界條件(溫度、pH、氧氣、光照、無菌等）。2．植物組織培養(yǎng)的基本過程(1）基本概念①細胞分化：在植物的個體發(fā)育過程中，細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上都會出現(xiàn)穩(wěn)定性的差異,形成這些差異的過程叫做細胞分化。②愈傷組織:離體的植物組織或細胞，在培養(yǎng)了一段時間以后，會通過細胞分裂形成愈傷組織，其細胞排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細胞.③脫分化：由高度分化的植物組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程,稱為植物細胞的脫分化，或者叫做去分化.④再分化:對經(jīng)脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進行培養(yǎng),其可以重新分化成根或芽等器官，這個過程叫做再分化.（2)過程1．不同植物細胞全能性表達的難易程度不同最易表達全能性的是受精卵；其次是生殖細胞(未受精的卵細胞和花粉細胞）；第三是各種分生組織等薄壁細胞；然后是其他已經(jīng)分化的組織.總之，分化程度越低的植物細胞越易表達全能性，分化程度越高的植物細胞越難表達全能性。2．植物組織培養(yǎng)與花藥離體培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)過程一般是用離體的體細胞培養(yǎng)得到完整植株，體現(xiàn)的是植物體細胞的全能性，屬于無性生殖。但花藥離體培養(yǎng)是用離體的生殖細胞培養(yǎng)得到完整植株，體現(xiàn)的是植物生殖細胞的全能性，屬于有性生殖。【典題精練1】在離體的植物器官、組織或細胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下列哪一項條件不是都需要的（）A．消毒滅菌 B．適宜的溫度C．充足的光照 D．適宜的養(yǎng)料和激素【答案】C【解析】離體的植物器官、組織或細胞脫分化的過程是在無菌條件下進行的,在愈傷組織形成過程中,需要適宜的溫度、一定的營養(yǎng)物質(zhì)和植物激素的誘導，但一般不需要光照，愈傷組織再分化時才需要光照。解題歸納做該類題目要明確植物組織培養(yǎng)過程中既需要內(nèi)部因素如材料的選取,又需要外部因素如營養(yǎng)成分的種類及配比；植物激素的用量及使用順序,pH、溫度、光照等.【典題精練2】某興趣小組設(shè)計如下技術(shù)路線繁殖一種名貴花卉：“取材→消毒→愈傷組織培養(yǎng)→出芽→生根→移栽”。下列有關(guān)敘述，錯誤的是(）A．用酒精燈的火焰給外植體消毒B．愈傷組織再分化成芽,是基因選擇性表達的結(jié)果C．加入適宜濃度的α。萘乙酸可促進生根D．該技術(shù)具有快速繁殖并保持親本遺傳特性的優(yōu)點【答案】A【解析】對外植體進行消毒時用的是體積分數(shù)為70％的酒精和質(zhì)量分數(shù)為0。1％的氯化汞溶液。知識點二影響植物組織培養(yǎng)的因素1．材料因素的影響（1）不同的植物組織，培養(yǎng)的難易程度差別很大,容易進行無性繁殖的植物也容易進行組織培養(yǎng).(2)同一種植物材料，材料的年齡、保存時間的長短等也會影響實驗結(jié)果。幼齡、保存時間短的植物材料容易培養(yǎng)成功。菊花的組織培養(yǎng)，一般選擇未開花植株的莖上部新萌生的側(cè)枝。2．嚴格的無菌條件培養(yǎng)基上的細菌等微生物比植物細胞生長、繁殖得更快，而且它們會產(chǎn)生毒素,使培養(yǎng)的植物細胞很快中毒死亡。因此在培養(yǎng)過程中要求進行一系列的消毒、滅菌，并且要求無菌操作.3．完全的營養(yǎng)條件植物組織培養(yǎng)需要配制適宜的培養(yǎng)基,常用MS培養(yǎng)基，其主要成分包括：(1)大量元素：如C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S.（2）微量元素：如B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co。(3）有機物:如甘氨酸、煙酸、肌醇、維生素、蔗糖等。歸納總結(jié)：MS培養(yǎng)基中各成分的作用成分作用微量和大量元素提供植物細胞生活所必需的無機鹽蔗糖提供碳源，維持細胞滲透壓甘氨酸、維生素、煙酸、肌醇等滿足離體植物細胞在正常代謝途徑受一定影響后所產(chǎn)生的特殊營養(yǎng)需求微生物培養(yǎng)基與MS培養(yǎng)基的配方不同。微生物培養(yǎng)基以有機營養(yǎng)為主,而MS培養(yǎng)基則要提供大量無機營養(yǎng),無機鹽混合物包括植物生長必需的大量元素和微量元素兩大類。4．激素的影響(1)常用激素:生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素.植物激素的濃度、使用的先后順序以及用量的比例等，都會影響實驗結(jié)果。(2）使用順序不同，結(jié)果不同使用順序?qū)嶒灲Y(jié)果先使用生長素，后使用細胞分裂素有利于細胞分裂，但細胞不分化先使用細胞分裂素，后使用生長素細胞既分裂也分化同時使用分化頻率提高(3)兩者用量的比例不同,結(jié)果不同用量的比例實驗結(jié)果比例適中促進愈傷組織的生長生長素〉細胞分裂素有利于根的分化、抑制芽的形成生長素〈細胞分裂素有利于芽的分化、抑制根的形成5。pH、溫度、光照等條件的影響不同的植物對各種條件的要求往往不同。進行菊花的組織培養(yǎng)，一般將pH控制在5.8左右，溫度控制在18～22℃，并且每日用日光燈照射12h。影響植物組織培養(yǎng)的因素及成功的關(guān)鍵1．影響因素（1）內(nèi)部因素:材料的選取。(2)外部因素：營養(yǎng)成分的種類及配比；植物激素的用量及使用順序;pH、溫度、光照等.2．獲得成功的關(guān)鍵（1)植物組織培養(yǎng)所利用的植物材料體積小、抗逆性差、對培養(yǎng)條件要求較高.(2）培養(yǎng)材料一旦被微生物污染，就會導致實驗失敗。原因是微生物繁殖快，生長迅速，消耗養(yǎng)分多,并產(chǎn)生代謝廢物毒害培養(yǎng)材料.(3）無菌技術(shù)主要包括對操作空間、實驗用具、實驗材料以及操作者的消毒或滅菌.【典題精練3】下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)中植物激素使用的說法，不正確的是（）A．植物組織培養(yǎng)中的關(guān)鍵性激素是生長素和細胞分裂素B．先使用生長素,后使用細胞分裂素,有利于細胞分裂和分化C．先使用細胞分裂素，后使用生長素，細胞既分裂也分化D．同時使用生長素和細胞分裂素時，細胞的分化頻率提高,但兩者用量的比例影響植物的發(fā)育方向【答案】B【解析】在植物組織培養(yǎng)過程中，先使用生長素，后使用細胞分裂素，有利于細胞分裂，但細胞不分化；先使用細胞分裂素,后使用生長素，對細胞的分裂和分化均有利.解題歸納在植物組織培養(yǎng)過程中,植物激素的使用比例及使用順序是植物組織培養(yǎng)成敗的關(guān)鍵因素?！镜漕}精練4】下列關(guān)于影響植物組織培養(yǎng)的因素的說法，正確的是（)A．不同的植物組織，培養(yǎng)的難易程度不同,同一種植物材料，培養(yǎng)的難易程度相同B．在植物組織培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)基中必須添加植物激素C．植物激素中生長素和細胞分裂素的作用是相互獨立的D．pH、溫度、光照條件等對植物組織培養(yǎng)也特別重要【答案】D【解析】對于同一種植物的材料，材料的年齡、保存時間的長短等也會影響實驗結(jié)果。在植物組織培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)基中有時可不添加植物激素.例如胡蘿卜、煙草等植物的脫分化比較容易，進行組織培養(yǎng)時，培養(yǎng)基中可不添加植物激素。生長素和細胞分裂素同時使用,分化效率明顯提高,它們之間的作用不是相互獨立的。知識點三菊花的組織培養(yǎng)1．實驗操作流程(1)制備MS固體培養(yǎng)基①配制各種母液：包括無機鹽母液、激素類母液、維生素類母液等。②配制培養(yǎng)基：瓊脂和水加熱熔化→加入蔗糖→加入各種母液→加蒸餾水定容→調(diào)節(jié)pH→分裝。說明：菊花的莖段的組織培養(yǎng)比較容易，因此不必添加植物激素.③滅菌：對分裝好的培養(yǎng)基連同其他器械一起進行高壓蒸汽滅菌。(2)外植體消毒取菊花嫩枝→加洗衣粉刷洗→流水沖洗20min→體積分數(shù)為70％酒精消毒6~7s→無菌水清洗→質(zhì)量分數(shù)為0.1％的氯化汞溶液消毒1～2min→無菌水沖洗（至少3次）。（3）接種①接種室消毒：污染的主要來源是空氣中的細菌和孢子，因此接種室消毒是至關(guān)重要的.用體積分數(shù)為70%的酒精噴霧消毒空氣,用酒精擦拭工作臺并用紫外線照射20分鐘進行消毒。②無菌操作:所有的接種操作要在酒精燈火焰旁完成，每次使用器械后,都需要用火焰灼燒滅菌，接種后立即蓋好瓶蓋。(4）培養(yǎng)接種后的錐形瓶應放在無菌箱中培養(yǎng),并定期消毒。溫度控制在18～22℃,每日用日光燈光照12h。外植體上長出乳白色或黃白色的瘤狀愈傷組織后，待其長到直徑為1～1。5cm時，可進行試管苗培養(yǎng).(5)移栽打開封口膜,讓試管苗在培養(yǎng)間生長幾日。用流水清洗根部的培養(yǎng)基，將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境下生活一段時間，待幼苗長壯后再移栽到土壤中。（6)栽培將幼苗移栽后,每天觀察并記錄幼苗的生長情況,適時澆水、施肥，直至開花。2．實驗結(jié)果分析與評價（1）選材是否恰當：一般選取生長旺盛的嫩枝.（2)無菌技術(shù)是否過關(guān)：如果出現(xiàn)了污染現(xiàn)象，說明某些操作步驟，如培養(yǎng)基滅菌、花蕾消毒或接種等的無菌操作有問題。（3）接種是否成功：如果接種的外植體長出愈傷組織或釋放出胚狀體，組織培養(yǎng)的第一步就成功了.要適時轉(zhuǎn)換培養(yǎng)基,以便愈傷組織或胚狀體進一步分化成再生植株。（4）是否設(shè)置對照組和重復組①通過設(shè)置重復組和對照組可以選出最佳的實驗材料、最好的培養(yǎng)基配方、找出實驗失敗的原因。如設(shè)置對照實驗可以取一個經(jīng)過滅菌的裝有培養(yǎng)基的錐形瓶，與接種后的錐形瓶一同培養(yǎng),用以說明培養(yǎng)基制作是否合格，有沒有被雜菌污染。②不同組的同學設(shè)置不同的激素濃度，相互比較植物生長的速度。無菌技術(shù)是植物組織培養(yǎng)成功的關(guān)鍵植物組織培養(yǎng)不同于扦插、分根、葉插等常規(guī)無性繁殖。由于植物組織培養(yǎng)所利用的植物材料體積小、抗性差，所以對培養(yǎng)條件的要求較高。用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基同樣適合于某些微生物的生長，如一些細菌、真菌等的生長。培養(yǎng)材料一旦被微生物(如細菌）污染，這些微生物就會爭奪培養(yǎng)基中的營養(yǎng),還會產(chǎn)生代謝廢物毒害培養(yǎng)材料，導致實驗失敗.因此要進行嚴格的無菌操作.【典題精練5】下列哪組符合菊花組織培養(yǎng)的基本步驟（)A．制備MS培養(yǎng)基→外植體消毒→接種→培養(yǎng)→移栽→栽培B．制備MS培養(yǎng)基→外植體消毒→接種→培養(yǎng)→栽培→移栽C．制備MS培養(yǎng)基→外植體消毒→接種→栽培→培養(yǎng)→移栽D．制備MS培養(yǎng)基→外植體消毒→接種→移栽→培養(yǎng)→栽培【答案】A【解析】植物組織培養(yǎng)的操作程序“制備MS培養(yǎng)基→外植體消毒→接種→培養(yǎng)→移栽→栽培"。對植物組織培養(yǎng)的基本操作程序要記牢。接種后先培養(yǎng)再移栽，最后是栽培。解題歸納生根苗的移栽技術(shù)移栽的關(guān)鍵:既要充分清洗根系表面的培養(yǎng)基,又不能傷及根系.一般先進行無土栽培，培養(yǎng)基要提前消毒，苗壯后再移植到土壤中?？赏ㄟ^統(tǒng)計成活率來衡量移栽水平。【典題精練6】試管苗在移栽前進行一系列操作，使幼苗生長健壯，耐環(huán)境變化能力增強，這一過程叫煉苗。下列關(guān)于移栽的敘述，正確的是（）A．培養(yǎng)的試管苗,打開封口膜后，可直接移栽至大田B．試管苗在移栽時不需要在培養(yǎng)間進一步培養(yǎng)C．試管苗在培養(yǎng)間培養(yǎng)一段時間后,用無菌水清洗掉根部培養(yǎng)基后,移栽入大田D．試管苗在培養(yǎng)間培養(yǎng)一段時間后，最好用無菌水清洗根部培養(yǎng)基，再移入消過毒的蛭石、珍珠巖等環(huán)境中煉苗【答案】D【解析】試管苗光合作用能力低，對不良環(huán)境的耐受能力差,一定要保溫、保濕。在培養(yǎng)一段時間后,逐漸由異養(yǎng)苗向自養(yǎng)苗轉(zhuǎn)化，并且要在蛭石、珍珠巖等無毒的環(huán)境中培養(yǎng)一段時間，待適應外界環(huán)境后，再移栽至大田。一、選擇題1．下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)中滅菌操作,錯誤的是(B）A．外植體可以用酒精滅菌 B．鑷子等器械需酒精滅菌C．操作前手需酒精消毒 D．培養(yǎng)基需高壓蒸汽滅菌解析：植物組織培養(yǎng)需嚴格的無菌操作，包括:培養(yǎng)基需用高壓蒸汽滅菌鍋滅菌；操作前手需酒精消毒;外植體應用酒精消毒;整個操作過程在酒精燈火焰旁進行,同時對鑷子等器械灼燒滅菌.2．下列對植物組織培養(yǎng)過程中的脫分化的敘述，正確的是(C）A．植物體的分生組織通過細胞分裂產(chǎn)生新細胞的過程B．體內(nèi)分化的細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變的過程C．高度分化的植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程D．愈傷組織分裂產(chǎn)生大量相同細胞的過程解析:脫分化是指高度分化的植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程.3．下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)所需營養(yǎng)的敘述，錯誤的是（D）A．MS培養(yǎng)基既含硝態(tài)氮又含銨態(tài)氮B．維生素以輔酶的形式參與生物催化劑酶系活動C．植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)包括生長素、細胞分裂素及赤霉素等D．植物組織培養(yǎng)過程中無須從外部供糖解析：通常植物本身能進行光合作用,產(chǎn)生糖類，不需從外部供給糖，但在植物組織培養(yǎng)進行異養(yǎng)的狀況下，大多不能進行光合作用來合成糖類,因此必須在培養(yǎng)基中添加糖,作為碳素來源和能量來源。4．下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)條件控制的敘述，不正確的是（B)A．選擇培養(yǎng)的植物組織最好是分裂能力強的分生組織B．培養(yǎng)大腸桿菌所用的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基可以用于植物組織培養(yǎng)C．可以通過控制生長素和細胞分裂素的使用順序和用量的比例控制培養(yǎng)的結(jié)果D．菊花組織培養(yǎng)需要光照解析:植物組織培養(yǎng)時宜選用分裂能力較強的組織，如分生組織.用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基是MS培養(yǎng)基,其成分不同于培養(yǎng)微生物所用的培養(yǎng)基，所以用于培養(yǎng)大腸桿菌的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基不能用于植物組織培養(yǎng)。按照不同的順序和用量使用生長素和細胞分裂素，得到的實驗結(jié)果不同。菊花組織培養(yǎng)需要光照.5．菊花的組織培養(yǎng)需要嚴格的無菌操作,下列說法不正確的是（D)A．對培養(yǎng)基連同其他器械一起進行高壓蒸汽滅菌B．幼苗要先移植到消過毒的蛭石或者珍珠巖等環(huán)境下生活一段時間C．用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基一旦感染雜菌則前功盡棄D．將菊花莖段插入培養(yǎng)基中時應注意方向，不應倒插，是為了防止雜菌污染解析:將菊花莖段插入培養(yǎng)基中時,要注意形態(tài)學上端朝上，而不應倒插，是因為生長素為極性運輸，倒插的菊花莖段不能形成愈傷組織，而不是為了防止雜菌污染.二、非選擇題6．如圖是基因型為AaBb的菊花莖尖離體培養(yǎng)示意圖，據(jù)圖回答下列問題.菊花莖尖eq\o(→,\s\up17(離體、消毒）)培養(yǎng)基中培養(yǎng)eq\o(→,\s\up17(脫分化））eq\x（甲）eq\o(→,\s\up17(乙))長出叢芽并生根→試管苗（1）圖中甲是愈傷組織，乙過程是再分化。菊花莖尖可培養(yǎng)成植物體的原理是植物細胞具有全能性。(2）菊花的組織培養(yǎng)過程中，細胞增殖通過有絲分裂來完成。試管苗形成過程中要給予一定光照，其目的是使試管苗產(chǎn)生葉綠素并進行光合作用合成有機物.在配制好的MS培養(yǎng)基中，常常需要添加植物激素，細胞分裂素和生長素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素.(3）脫分化是指由高度分化的植物組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程.植物組織培養(yǎng)過程中需要維持一定的外界條件，一是要有適宜的溫度、pH等，二是必須保證無菌環(huán)境。否則植物組織培養(yǎng)就不能成功。(4）如圖所示培養(yǎng)成的試管苗的基因型是AaBb,這種繁殖方式屬于無性生殖。解析：（1)圖中甲為脫分化的結(jié)果即愈傷組織,由愈傷組織形成根及叢芽的過程稱為再分化.植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)是植物細胞的全能性。(2）用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中包括大量元素（如N、P、S、K、Ca、Mg等)、微量元素（如B、Cu、Zn、Fe等)、有機物及植物激素等。細胞分裂素和生長素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素。(3）進行植物組織培養(yǎng)必須保證無菌環(huán)境。(4）經(jīng)組織培養(yǎng)形成的試管苗，其基因型不變，仍為AaBb,題圖所示的繁殖方式屬于無性生殖。7．植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中加有激素。下表是培養(yǎng)基中兩種植物激素在不同比例時的實驗結(jié)果。請分析回答：(其中6。BA是一種細胞分裂素，IAA是一種生長素）(1)促進愈傷組織產(chǎn)生的條件是必須有細胞分裂素，愈傷組織生長的條件是細胞分裂素和生長素含量相等。(2)芽的分化條件是細胞分裂素的含量大于生長素,根的分化條件是生長素的含量大于細胞分裂素。(3）在植物組織培養(yǎng)中，脫分化可用的激素組合是實驗1和實驗3中的激素含量關(guān)系，再分化時可用激素組合是實驗2和實驗4中的激