新教材高中生物第二章植物細(xì)胞工程第一節(jié)通過植物組織培養(yǎng)可獲得完整植株課件浙科選擇性必修310221337

第一節(jié)通過植物組織培養(yǎng)可獲得完整植株第二章2021素養(yǎng)目標(biāo)課前篇自主預(yù)習(xí)一、植物組織培養(yǎng)

自我檢測1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)是以植物細(xì)胞的全能性為基礎(chǔ),通過細(xì)胞脫分化和再分化實(shí)現(xiàn)的。判斷下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)技術(shù)描述的正誤。(1)由于植物所有的體細(xì)胞都來源于受精卵的有絲分裂,所以在植物個(gè)體發(fā)育的過程中,所有的細(xì)胞都能表現(xiàn)出全能性。(

)(2)外植體經(jīng)脫分化可形成愈傷組織,愈傷組織經(jīng)再分化可誘導(dǎo)生根或生芽。(

)(3)生物體內(nèi)的細(xì)胞分化和植物組織培養(yǎng)過程中的再分化的實(shí)質(zhì)是一樣的,都是細(xì)胞中的基因在特定時(shí)間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果。(

)(4)脫分化和再分化是植物組織培養(yǎng)的重要過程。(

)×√√√2.植物組織培養(yǎng)過程中的脫分化是指(

)A.植物體的分生組織通過細(xì)胞分裂產(chǎn)生新細(xì)胞的過程B.未成熟的種子經(jīng)過處理培育出幼苗的過程C.植物的器官、組織或細(xì)胞,通過離體培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織的過程D.取植物的枝芽培育成一株新植物的過程答案

C二、離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜條件下方可發(fā)育成完整的植株1.植物組織培養(yǎng)所需要提供的條件2.活動:菊花的組織培養(yǎng)及幼苗的移栽(1)外植體的接種與培養(yǎng)(2)試管苗的生根培養(yǎng)用滅菌后的鑷子夾取試管苗,放在無菌紙上分割成單株后,接種到生根培養(yǎng)基上,每瓶插苗4~5棵,然后放在培養(yǎng)室中培養(yǎng)。保持溫度為20~28℃,每天光照10~12h。2~3星期后長出健壯根系。(3)試管苗的移栽將生根的組培苗從培養(yǎng)室取出,打開瓶口,放置1~2天,以提高試管苗對外部環(huán)境的適應(yīng)能力。用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基后,將試管苗移植到育苗盤中。定期觀察并記錄幼苗的生長情況,培養(yǎng)后期定期澆灌稀釋的MS或其他營養(yǎng)液,為促其快速生長提供營養(yǎng)?！疚⑺伎肌?/p>

在菊花組織培養(yǎng)過程中,誘導(dǎo)外植體脫分化形成愈傷組織的培養(yǎng)基,其成分中是否應(yīng)含有蔗糖等有機(jī)物?為什么?提示

含有。因?yàn)榇藭r(shí)外植體不能進(jìn)行光合作用制造有機(jī)物,需要依賴于環(huán)境中的有機(jī)物才能生存。自我檢測1.以菊花為材料進(jìn)行組織培養(yǎng),可以實(shí)現(xiàn)菊花的快速繁殖。判斷下列有關(guān)菊花的組織培養(yǎng)描述的正誤。(1)植物激素中生長素和細(xì)胞分裂素是啟動細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素,它們的濃度、用量的比例都會影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。(

)(2)植物激素中的生長素和赤霉素是啟動細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素。(

)√×(3)在菊花組織培養(yǎng)過程中,前后所用到的培養(yǎng)基的作用是不同的。(

)(4)試管苗在誘導(dǎo)形成后,就可以直接移栽到土壤中,不過還需要適時(shí)澆水、施肥。(

)(5)在外植體接種之前,應(yīng)對外植體進(jìn)行滅菌,避免外植體表面的微生物造成實(shí)驗(yàn)失敗。(

)√××2.植物組織培養(yǎng)依據(jù)的原理、培養(yǎng)基本過程的順序及誘導(dǎo)的植物激素分別包括(

)①植物細(xì)胞的全能性

②離體的植物器官、組織或細(xì)胞

③苗

④生長素和細(xì)胞分裂素

⑤生長素和乙烯

⑥愈傷組織

⑦再分化

⑧脫分化

⑨完整植株A.①、②⑦⑥⑧③⑨、④

B.①、②⑧⑥⑦③⑨、④C.①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤

D.①、②⑨⑧⑥⑦③、⑤答案

B三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用

【微思考】

為什么馬鈴薯、草莓和香蕉的產(chǎn)量會越來越低,品質(zhì)會越來越差?提示

①這些作物通常使用無性繁殖的方式進(jìn)行繁殖,它們感染的病毒很容易傳給后代;②病毒在作物體內(nèi)逐年積累,就會導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低,品質(zhì)變差。自我檢測1.植物組織培養(yǎng)通常與常規(guī)育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)等相結(jié)合,應(yīng)用于植物生產(chǎn)的多個(gè)領(lǐng)域,取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。判斷下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用描述的正誤。(1)植物快速繁殖技術(shù)可以高效、迅速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖,且能保持優(yōu)良品種的遺傳特性。(

)(2)植物頂端伸長區(qū)附近細(xì)胞無病毒,但其他部位往往含有大量病毒。(

)√×(3)作物脫毒技術(shù)可以提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì),培育出作物所沒有過的新性狀。(

)(4)單倍體育種的過程就是通過花藥(花粉)離體培養(yǎng)獲得單倍體植株的過程。(

)(5)組織培養(yǎng)過程中的細(xì)胞一直處于不斷增殖的狀態(tài),在其細(xì)胞分裂期,更容易受到培養(yǎng)條件和誘變因素的影響而產(chǎn)生突變。(

)×××2.某種極具觀賞價(jià)值的蘭科珍稀花卉很難獲得成熟種子。為盡快推廣種植,可應(yīng)用多種技術(shù)獲得大量優(yōu)質(zhì)苗,下列技術(shù)中不能選用的是(

)A.利用莖段扦插誘導(dǎo)生根技術(shù)快速育苗B.采用花粉粒組織培養(yǎng)獲得單倍體苗C.采集幼芽嫁接到合適的其他種類植物體上D.采用幼葉、莖尖等部位的組織進(jìn)行組織培養(yǎng)答案

B解析

花粉粒是減數(shù)分裂的產(chǎn)物,利用花粉粒離體培養(yǎng)得到的是單倍體苗,其高度不育且性狀可能發(fā)生改變,因此B項(xiàng)方案不能選用。課堂篇探究學(xué)習(xí)探究點(diǎn)一植物組織培養(yǎng)的原理和基本過程1958年,美國植物學(xué)家斯圖爾德和德國植物學(xué)家賴納特利用胡蘿卜根的韌皮部單細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng),得到了完整的胡蘿卜植株。分析回答下列問題。1.為什么胡蘿卜根的韌皮部單細(xì)胞在體外培養(yǎng)條件下能發(fā)育成完整植株?提示

已分化的細(xì)胞中遺傳物質(zhì)一般不發(fā)生改變,植物體的每個(gè)生活細(xì)胞都具有該植物包含的全部遺傳信息,因而具有發(fā)育成完整植株的潛能。2.在胡蘿卜的生長發(fā)育過程中,細(xì)胞并不會表現(xiàn)出全能性,而是分化成各種組織和器官的原因是什么?提示

在特定的時(shí)間和空間條件下,細(xì)胞中的基因會有選擇地表達(dá)。3.不同部位植物細(xì)胞的全能性是否相同?提示

不相同。分化程度不同的細(xì)胞全能性不同。4.植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件有哪些?提示

①離體;②人工配制的培養(yǎng)基;③適宜的溫度;④無菌條件等。5.請用流程圖的形式寫出愈傷組織再分化為完整植株的途徑。提示

特別提醒細(xì)胞全能性相關(guān)問題(1)不同細(xì)胞全能性的大?、袤w細(xì)胞全能性:分化程度低的>分化程度高的,細(xì)胞分裂能力強(qiáng)的>細(xì)胞分裂能力弱的。②不同細(xì)胞的全能性:受精卵>胚胎干細(xì)胞>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞。③不同生物的細(xì)胞全能性:植物細(xì)胞>動物細(xì)胞。(2)全能性與細(xì)胞分化的關(guān)系:隨著細(xì)胞分化程度的不斷提高,細(xì)胞的全能性逐漸降低。(3)細(xì)胞表達(dá)全能性的標(biāo)志是發(fā)育成完整個(gè)體或分化成其他各種細(xì)胞。(4)細(xì)胞具有全能性是因?yàn)榧?xì)胞中具有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的“全套基因”而不是“全部基因”,配子中有全套基因,因此仍然具有全能性。[探究應(yīng)用]1.下列有關(guān)細(xì)胞全能性的敘述,不正確的是(

)A.受精卵在自然條件下能使后代細(xì)胞形成完整個(gè)體,因此全能性最高B.生物體內(nèi)的體細(xì)胞由于細(xì)胞分化,全能性不能表達(dá)C.卵細(xì)胞與受精卵一樣,細(xì)胞未分化,全能性最高D.植物細(xì)胞在一定條件下離體培養(yǎng)能表現(xiàn)出全能性答案

C解析

受精卵是個(gè)體發(fā)育的起點(diǎn),在自然條件下,通過細(xì)胞的分裂、分化形成完整的個(gè)體,所以受精卵的全能性最高;生物體內(nèi)的體細(xì)胞由于細(xì)胞分化,細(xì)胞中的基因選擇性地表達(dá),因此全能性不能表達(dá);卵細(xì)胞屬于已分化的細(xì)胞,與受精卵相比,全能性較低;分化的植物細(xì)胞盡管具有全能性,但如果要表現(xiàn)出全能性,植物細(xì)胞必須在一定條件下進(jìn)行離體培養(yǎng)。2.用高度分化的植物細(xì)胞、組織或器官進(jìn)行組織培養(yǎng)可以形成愈傷組織,下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.該愈傷組織是細(xì)胞經(jīng)過脫分化和分裂形成的B.該愈傷組織的細(xì)胞沒有全能性C.該愈傷組織是由不定形的薄壁組織團(tuán)塊組成的D.該愈傷組織可以形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀體答案

B解析

植物組織培養(yǎng)技術(shù)的原理是植物細(xì)胞的全能性。探究點(diǎn)二菊花的組織培養(yǎng)雖然植物細(xì)胞具有全能性,若要使離體植物器官、組織或細(xì)胞生長發(fā)育成完整植株,必須提供適宜的條件?；卮鸱治鱿铝袉栴}。1.為什么保證培養(yǎng)過程中植物材料不被污染是實(shí)驗(yàn)成功的基礎(chǔ)?提示

外植體表面附著的多種微生物一旦帶入培養(yǎng)基,在適宜的環(huán)境和營養(yǎng)條件下就會迅速增殖,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。2.脫分化和再分化都屬于細(xì)胞的分化過程嗎?為什么?提示

再分化屬于細(xì)胞的分化過程,脫分化不屬于細(xì)胞分化的過程,而是擺脫分化恢復(fù)未分化狀態(tài)。3.如何調(diào)控離體植物細(xì)胞的脫分化和再分化?提示

植物激素調(diào)控細(xì)胞的脫分化和再分化過程,主要是通過調(diào)控培養(yǎng)基中生長素和細(xì)胞分裂素(或人工合成的激素類似物)的濃度和配比來實(shí)現(xiàn)的。4.在菊花組織培養(yǎng)過程中,是否需要光照條件?提示

在愈傷組織的誘導(dǎo)階段往往要避光培養(yǎng),有利于細(xì)胞脫分化產(chǎn)生愈傷組織(如果是在光照條件下,容易分化產(chǎn)生維管等組織,不利于產(chǎn)生大量的愈傷組織)。當(dāng)愈傷組織分化出芽和葉時(shí),一定要有光照,有利于葉片內(nèi)葉綠素的合成。[歸納提升]生長素和細(xì)胞分裂素的用量生長素和細(xì)胞分裂素的比值作用效果大促進(jìn)根的分化,抑制芽的形成小促進(jìn)芽的分化,抑制根的形成適中促進(jìn)愈傷組織的形成[探究應(yīng)用]1.下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)的敘述,錯(cuò)誤的是(

)A.植物的組織培養(yǎng)需要在無菌和人工控制的條件下進(jìn)行B.該過程需要的培養(yǎng)基由有機(jī)營養(yǎng)、無機(jī)營養(yǎng)、植物激素和瓊脂組成C.用酒精和次氯酸鈉分別處理離體植物組織后均需要自來水清洗D.植物組織培養(yǎng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)是植物細(xì)胞具有全能性答案

C解析

植物組織培養(yǎng)需要在人工控制的條件下,在無菌環(huán)境下進(jìn)行,A項(xiàng)正確;植物組織培養(yǎng)中固體培養(yǎng)基成分有無機(jī)營養(yǎng)、有機(jī)營養(yǎng)、植物激素、瓊脂等,B項(xiàng)正確;植物組織培養(yǎng)時(shí),需對外植體進(jìn)行消毒,外植體經(jīng)消毒后,需要用無菌水多次沖洗,C項(xiàng)錯(cuò)誤;植物組織培養(yǎng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)是植物細(xì)胞具有全能性,D項(xiàng)正確。2.植物組織培養(yǎng)過程中,下列有關(guān)敘述不正確的是(

)A.在脫分化過程中,組織細(xì)胞的全能性不斷增強(qiáng)B.植物組織培養(yǎng)通常用一定濃度的蔗糖溶液作碳源C.植物組織培養(yǎng)需用無菌水對消毒后的外植體多次漂洗D.植物組織培養(yǎng)技術(shù)可突破物種間的生殖隔離答案

D解析

脫分化過程中細(xì)胞的分化程度降低,組織細(xì)胞的全能性不斷增強(qiáng),A項(xiàng)正確;在植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中,通常用一定濃度的蔗糖溶液作碳源,B項(xiàng)正確;為了避免微生物污染,植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中需使用無菌水對消毒后的外植體進(jìn)行多次漂洗,C項(xiàng)正確;一般來說,植物組織培養(yǎng)技術(shù)屬于無性生殖,可以保留母本的優(yōu)良性狀,但不會突破物種間的生殖隔離,D項(xiàng)錯(cuò)誤。探究點(diǎn)三植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用植物組織培養(yǎng)通過與常規(guī)育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)等相結(jié)合,應(yīng)用于植物生產(chǎn)的多個(gè)領(lǐng)域,取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益?；卮鹣铝袉栴}。1.為什么快速繁殖可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性?提示

植物組織培養(yǎng)過程中細(xì)胞只進(jìn)行有絲分裂,因此是一種無性繁殖的技術(shù),無性繁殖的后代其遺傳物質(zhì)組成與親代一致。2.經(jīng)植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育出的脫病毒苗抗病毒嗎?提示

不抗病毒?！懊摱尽迸c“抗毒”不同,前者指的是本身病毒少,甚至無病毒,受病毒感染的機(jī)會少,而后者指的是能抵抗病毒的感染。3.人工種子和普通種子相比,具有什么優(yōu)勢?提示

生產(chǎn)過程不受季節(jié)限制,可以大量、快速繁殖優(yōu)良品種,對于生育周期長、育性不良且難于有性繁殖的植物,具有更重要的意義。4.細(xì)胞代謝產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)需要將細(xì)胞培養(yǎng)成完整個(gè)體嗎?提示

不需要。細(xì)胞產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)往往需要將組織培養(yǎng)進(jìn)行到愈傷組織階段,然后對愈傷組織細(xì)胞進(jìn)行懸浮培養(yǎng)。5.為什么單倍體育種能大大縮短育種的年限?提示

大多數(shù)單倍體植株的細(xì)胞只有一套染色體,染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現(xiàn),進(jìn)而縮短育種年限。特別提醒

植物組織培養(yǎng)與植物細(xì)胞培養(yǎng)的區(qū)別

[探究應(yīng)用]1.將紫草細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng),誘導(dǎo)其脫分化產(chǎn)生愈傷組織,再對愈傷組織進(jìn)行懸浮培養(yǎng)使其大量增殖,以獲取大量的紫草寧。下列關(guān)于紫草寧的工廠化生產(chǎn)的敘述,錯(cuò)誤的是(

)A.細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)是植物細(xì)胞工程的重要用途之一B.培養(yǎng)過程中需要脫分化形成愈