人教版选修1 专题3 第8课时 菊花的组织培养 学案.docx

第8课时菊花的组织培养学习导航1.阅读教材p32“基础知识”，掌握植物组织培养的基本过程及影响因素。2.阅读教材p3435“实验操作”，掌握植物组织培养的过程及注意事项。3.结合教材p36“课题延伸”及左侧培养基配方，理解植物激素对实验结果的影响。重难点击1.熟悉植物组织培养的基本过程。2.理解细胞分化的概念及离体植物细胞的脱分化和再分化。3.归纳ms培养基的配制方法，并设计表格比较微生物培养基与ms培养基的配方的异同。一、植物组织培养的基本过程和影响因素1.原理理论基础：细胞的全能性。(1)概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。(2)原因：具有该种生物全套遗传信息。2.植物组织培养的过程(1)过程外植体愈伤组织根或芽完整植株。(2)相关概念外植体：用于离体培养的植物器官或组织片段。脱分化：又叫去分化，是由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程。再分化：愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程。愈伤组织的特点：细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。3.影响植物组织培养的因素(1)内因不同的植物组织：培养的难易程度差别很大。同一种植物材料：材料的年龄、保存时间的长短等也会影响实验结果。菊花的组织培养：一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝。(2)外因1.植物组织培养的理论基础。(1)为什么高度分化的植物细胞还具有全能性？答案因为高度分化的植物细胞中含有该物种的全套遗传物质。(2)高度分化的植物细胞发育成完整的植株需要哪些条件？答案离体条件；充足的营养条件；恰当的激素种类及浓度配比；适宜的环境条件；无菌条件。2.植物组织培养的一般过程分析。(1)你认为植物组织培养的核心环节是什么？答案植物组织培养的核心环节为脱分化和再分化。(2)你认为菊花的组织培养的再分化应先诱导生芽还是先诱导生根？答案应先诱导生芽，再诱导生根。(3)植物组织培养的实验操作主要有哪几个步骤？答案主要有6个步骤：制备ms固体培养基；外植体消毒；接种；培养；移栽；栽培。(4)在配制培养基的过程中，ph的调节是在分瓶前还是分瓶后？答案在分瓶前调节ph。3.外植体的选择(1)植物组织培养中应尽量选择什么样的材料作为外植体？为什么？答案应尽量选择幼嫩的植物组织或器官作为外植体。因为外植体的年龄越小，分化程度越低，组织培养的成功率就越高。(2)为什么选择茎尖分生组织可培育出脱毒苗？答案植物茎尖分生组织，细胞分裂速度快，其病毒极少，甚至无病毒。归纳总结植物组织培养的过程分析过程主要变化特点脱分化由外植体形成愈伤组织由高度分化的细胞恢复为具有分裂能力的细胞再分化由愈伤组织形成根、芽等器官重新分化出不同的组织、器官生长发育成完整植物体包括营养生长和生殖生长1.关于植物组织培养技术的叙述正确的是()a.用于培养的材料不一定需要离体b.植物可通过光合作用合成有机物，培养基中不需要加入含碳有机物c.愈伤组织可制造成人工种子d.脱分化和再分化都需要培养基中生长素和细胞分裂素刺激、诱导答案d解析用于培养的材料一定需要离体，否则基因选择性表达形成组织和器官，a项错误；植物组织培养基中需加入含碳有机物，提供碳源和能源，b项错误；胚状体可制成人工种子，c项错误；不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同，可诱导培养物进行分裂和分化，d项正确。2.如图是基因型为aabb的菊花茎尖离体培养示意图，据图回答下列问题：(1)图中a和b分别表示_和_。菊花茎尖培养成植物体的根本原因是_。(2)菊花的组织培养形成试管苗的过程中，其中应大量供给的元素是_。试管苗形成过程中要给予一定光照，其原因是_。(3)脱分化是指_。脱分化和再分化这两个过程的进行，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，还要保证_，否则植物组织培养就不能成功。(4)这样培养成的试管苗的基因型为_。答案(1)脱分化再分化植物细胞具有全能性(2)n、s、p、k、ca、mg试管苗形成过程中要进行光合作用合成有机物(3)高度分化的植物组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程无菌(4)aabb解析(1)离体的植物组织或细胞，在培养了一段时间以后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织。脱分化产生的愈伤组织继续培养，又可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。菊花茎尖能培养成植物体的根本原因是植物细胞具有全能性。(2)离体的植物组织和细胞，常用ms培养基培养，其主要成分包括：大量元素，如n、p、k、ca、mg、s；微量元素，如fe、mn、b、zn、cu、mo、co、i；有机物以及蔗糖等。在试管苗形成过程中要每日给予日照12 h，其原因是试管苗形成过程中要进行光合作用合成有机物。(3)脱分化和再分化这两个过程的进行除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，还要保证无菌，原因是杂菌产生的毒素等物质会影响或阻碍植物组织脱分化形成愈伤组织或再分化为根和芽，且杂菌的繁殖能力很强，会与植物组织争夺培养基中的营养物质，使植物得不到营养，同时杂菌还会侵染植株，使之受到伤害。(4)由于植物组织培养过程中细胞进行有丝分裂，所以培养成的试管苗的基因型为aabb。特别提醒植物组织培养的两点误区警示(1)细胞全能性表达的理解细胞全能性的表达是由单个细胞发育成完整个体，发育的终点是完整个体，若发育为某个器官或组织不属于细胞全能性的表达。细胞全能性的大小是自然条件下的，在适宜外界条件下，植物的体细胞培养比生殖细胞的培养更容易。(2)对愈伤组织特点的理解：愈伤组织的细胞是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞，具有旺盛的分裂能力，无中央大液泡。二、进行菊花的组织培养1.制备ms固体培养基(1)配制各种母液。浓缩倍数(2)配制培养基：向称好的琼脂中加入蒸馏水加热使琼脂熔化加入蔗糖和配制好的各种母液加蒸馏水定容调节ph分装。(3)灭菌：高压蒸汽灭菌法。2.外植体消毒(1)方法：用流水冲净吸干表面水分体积分数为70%的酒精消毒无菌水清洗吸干表面水分质量分数为0.1%的氯化汞溶液消毒无菌水清洗。(2)原则：既要考虑药剂的消毒效果，又要考虑植物的耐受能力。3.接种(1)前期准备：用体积分数为70%的酒精对工作台消毒，点燃酒精灯。(2)接种操作：外植体形态学上端朝上插入培养基中，每瓶接种68块外植体。(3)注意事项：接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，器械使用后用火焰灼烧灭菌。4.培养培养过程应该放在无菌箱中进行，并定期进行消毒，保持适宜的温度和光照。5.移栽移栽前应先打开培养瓶的封口膜，让试管苗在培养间生长几日，然后用流水清洗根部的培养基。最后将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境下生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中。6.栽培将幼苗移栽后，每天观察并记录幼苗生长情况，适时浇水、施肥，直到开花。1.营养物质对组织培养的作用(1)探讨ms培养基中各种营养物质的作用大量元素和微量元素：提供植物细胞生活所必需的无机盐。蔗糖：提供碳源，同时能够维持细胞的渗透压。甘氨酸、维生素等有机物：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。(2)植物是自养生物，为什么用于植物组织培养的ms培养基中需要加入有机物作为碳源？答案通常植物体本身进行光合作用产生糖类，不需要外部供给糖，但植物组织培养利用的是离体组织或细胞，在其脱分化过程中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，作为碳源和能源物质，同时维持细胞的渗透压。(3)同微生物培养基的配方相比，ms培养基的配方有哪些明显的不同？答案微生物培养基以有机营养为主。与微生物的培养不同，ms培养基则含有植物生长必需的大量元素和微量元素，还需要添加植物激素。2.植物激素在植物组织培养中的作用(1)试说出植物激素在植物组织培养中的作用调节剂主要作用生长素促进细胞的伸长，促进愈伤组织和根的形成细胞分裂素促进细胞的分裂，促进芽的分化和形成(2)生长素和细胞分裂素使用顺序及比例对植物组织培养的影响按照不同的顺序使用这两类激素，实验结果不同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当同时使用这两类激素时，两者用量的比值不同，植物细胞的发育方向不同生长素与细胞分裂素用量比值与结果比值高时促进根的分化，抑制芽的形成比值低时有利于芽的分化，抑制根的形成比值适中有利于愈伤组织的形成3.植物组织培养中的无菌技术在植物组织培养过程中是如何实现无菌操作的？(1)对于培养基：用高压蒸汽灭菌法灭菌。(2)对于外植体：用酒精和氯化汞溶液消毒，放到无菌箱中培养，移栽到消过毒的环境中生活一段时间。3.生物工程的研究成果已经广泛应用于各个领域，目前科学家利用植物的茎尖和叶片、茎段等，在无菌条件下，培养在玻璃器皿中人工配制的培养基上，使之发育成完整的植株。下图是运用该技术培养兰花植株的示意图。下列关于这种生物工程技术的叙述，错误的是()a.这种技术叫做植物组织培养，可以克隆生物体b.过程的单细胞细胞质丰富，液泡小而细胞核大c.用此方法克隆植物要尽量选择优良、细胞全能性表达不充分的材料d.这种技术可与基因工程、航天工程结合培育高产、优质的作物品种问题导析(1)植物组织培养过程中，细胞中的遗传物质一般不会(填“会”或“不会”)发生改变，所以该项技术属于一种克隆技术。(2)通过基因工程将目的基因导入植物细胞后，必须采用植物组织培养技术将植物细胞培养成植株。答案c解析过程的单细胞细胞质丰富，液泡小而细胞核大，这是胚性细胞(类似胚胎细胞)的特征，在适宜的培养基中，这种单细胞可发育成胚状体。要获得植物克隆的成功，要尽量选择优良、细胞全能性表达充分的材料。随着科技的发展，植物组织培养可与基因工程、航天工程结合培育高产、优质的作物品种。4.植物组织培养的培养基中加有植物激素。下表是培养基中两种植物激素在不同比例时的实验结果(其中6ba是细胞分裂素，iaa是生长素)。请分析完成下列问题：实验组别1234激素种类及激素浓度关系6ba6baiaa6baiaa6baiaa结果组织块产生愈伤组织组织块分化出芽愈伤组织不断生长愈伤组织有生根趋势(1)促进愈伤组织产生的条件是_，愈伤组织生长的条件是_。(2)芽的分化条件是_，根的分化条件是_。(3)在植物组织培养中，脱分化可用的激素组合是实验_和实验_中的激素浓度关系，再分化时可用的激素组合是实验_和实验_中的激素浓度关系。整个实验表明，植物的生根、发芽等生命活动是_的结果。(4)植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有_，它的成分至少应该含有_、_等。(5)判断愈伤组织是否产生的依据是看是否产生了_的细胞。答案(1)必须有细胞分裂素细胞分裂素与生长素含量相等(2)细胞分裂素的含量大于生长素的含量生长素的含量大于细胞分裂素的含量(3)1324多种激素共同作用(4)营养物质矿质元素有机物(5)排列疏松而无规则、高度液泡化的呈无定形状态解析(1)由表中实验1和实验3的数据显示，促进愈伤组织产生的条件是必须有细胞分裂素，愈伤组织生长的条件是细胞分裂素与生长素含量相等。(2)由实验2和4可知，细胞分裂素的含量大于生长素的含量，促进芽的分化，生长素的含量大于细胞分裂素的含量促进根的分化。(3)表中1、3组激素的使用利于愈伤组织的形成与生长，即为脱分化。2、4组激素的使用利于根或芽的分化，即为再分化。(4)植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有营养物质，它的成分至少应该含有矿质元素、有机物等。(5)愈伤组织是一种分化程度较低的细胞，是排列疏松而无规则、高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。1.影响植物组织培养的因素包括()培养基的配制外植体的选取激素的使用消毒温度、ph、光照a. b.c. d.答案a解析植物组织培养过程受多种外界因素的影响，其中包括温度、光照、ph等，而培养基的成分、外植体的选取和消毒是否严格等也影响组织培养。2.在植物组织培养过程中，生长素用量与细胞分裂素用量的比值高时，下列描述正确的是()a.有利于根的分化和芽的形成b.不利于根的分化和芽的形成c.有利于芽的形成，抑制根的分化d.有利于根的分化，抑制芽的形成答案d解析生长素用量与细胞分裂素用量的比值高时，有利于根的分化，抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化，抑制根的形成；比值适中时，促进愈伤组织的形成。3.下列哪组符合菊花组织培养的基本步骤()a.制备ms固体培养基外植体消毒接种培养移栽栽培b.制备ms固体培养基外植体消毒接种培养栽培移栽c.制备ms固体培养基外植体消毒接种栽培培养移栽d.制备ms固体培养基外植体消毒接种移栽培养栽培答案a解析移栽是指将培养基上培养的幼苗长壮后移栽到土壤中，栽培是对移栽后的幼苗进行精细管理培养的过程，应先移栽后栽培。4.1958年，美国科学家斯图尔德应用植物组织培养技术，将二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养，最终发育成完整的新植株。下列关于这一科学事实的叙述中，错误的是()该实验证明了植物细胞具有全能性此种生殖产生的后代有广泛的变异韧皮部细胞通过减数分裂增加细胞数目此种生殖产生的后代能保持亲本的性状a. b.c. d.答案b解析体细胞组织培养属于无性繁殖，其后代能保持亲本的性状，变异性小；体细胞不能进行减数分裂。5.下图表示菊花的茎尖细胞通过无菌操作接种到试管培养基上后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题：(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括_和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和_两类植物激素。(2)此过程依据的原理是_。a和b阶段主要进行的分裂方式是_，b阶段除了细胞分裂外，还进行细胞_等。(3)此过程要无菌操作，主要是指对_进行灭菌消毒。b阶段需要光照，原因是_。(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因_的结果。答案(1)无机物生长素(2)细胞的全能性有丝分裂分化(3)培养基芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件(4)选择性表达解析植物组织培养是用离体的植物组织、器官或细胞接种到经消毒灭菌的培养基中，培养基含有供组织细胞生长发育所需要的无机物和小分子有机物，还有调节细胞脱分化和再分化的细胞分裂素和生长素。由外植体发育成试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织细胞经有丝分裂和细胞分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。基础过关1.下列关于植物组织培养过程中的脱分化的叙述，正确的是()a.植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞的过程b.体内分化的细胞形态、结构和生理功能发生改变的过程c.高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程d.愈伤组织分裂产生大量相同细胞的过程答案c2.植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导使用的植物激素分别是()细胞的全能性离体植物器官、组织或细胞根、芽生长素和细胞分裂素生长素和乙烯愈伤组织再分化脱分化植物体a.、 b.、c.、 d.、答案b解析植物组织培养依据的原理为植物细胞的全能性；培养过程的顺序是离体植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，再分化形成根、芽等进而形成新的植物体；诱导使用的植物激素是生长素和细胞分裂素。3.植物材料的选择直接关系到实验的成败，菊花选材一般选择的是()a.未开花植株的茎上部新萌生的侧枝b.开花植株的茎上部枝条c.开花植株上的花药d.未开花植株的茎下部的枝条答案a解析进行组织培养一般选用幼嫩部分。4.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.导入其他植物的基因c.脱离母体并给予适宜的营养和外界条件d.将成熟的筛管的细胞移到去核的卵细胞中答案c5.植物组织培养的基本过程：外植体脱分化,愈伤组织再分化,形成根和芽。下列相关叙述中，错误的是()a.该过程的理论基础是植物细胞的全能性b.脱分化依赖有丝分裂完成c.愈伤组织中的细胞形态、结构相似d.再分化的实质是某些基因缺失，某些基因表达答案d解析植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性，a正确；脱分化过程中进行的增殖方式是有丝分裂，该过程还没有进行细胞分化，所以愈伤组织中的细胞形态、结构相似，b、c正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，该过程中没有基因的缺失，d错误。6.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，需要下列哪些条件()消毒灭菌一定浓度的植物激素适宜的温度充足的光照充足的养料适宜的pha. b.c. d.答案d解析整个植物组织培养过程中需要无菌环境、激素的调节、适宜温度和ph。形成愈伤组织的过程中，细胞中叶绿体还没有形成，不需要光照进行光合作用；不能制造有机物，需要外界给予。能力提升7.在植物组织培养再分化阶段中，逐渐改变培养基中植物激素x和植物激素y的浓度比，细胞群的变化情况如图所示。若培养基中植物激素x的浓度为a、植物激素y的浓度为a0.2，则细胞群分化的结果最可能是试管()答案c解析从图中可以看出，植物激素比例适中时有利于愈伤组织的形成，而当植物激素x多于植物激素y时有利于芽的分化，反之则有利于根的分化，所以当植物激素x的浓度为a，而植物激素y的浓度为a0.2时的培养结果应为c。8.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性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答案b解析在植物组织培养中，培养基中除营养成分外还须添加植物激素，一般包括生长素和细胞分裂素；外植体脱分化、再分化的诱导方向取决于二者的比例。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。9.菊花种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的()a.有丝分裂b.分化c.减数分裂d.全能性答案c解析菊花种植多年后由于细胞中病毒的积累而使品种退化。茎尖细胞的有丝分裂速度远远大于病毒的增殖速度，因此常选用菊花的茎尖进行组织培养，以达到脱毒目的，其原理是细胞的全能性；在组织培养过程中，离体组织通过脱分化才能成为愈伤组织，经过再分化、细胞有丝分裂，成为具有根、茎、叶的植物体；植物组织培养过程中不涉及减数分裂。10.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.愈伤组织形成过程中，既有细胞分裂，也有细胞分化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，培养基通常应含萘乙酸等生长素类调节剂答案b解析组织培养时应确保无菌操作，消毒剂的使用原则是既能杀死材料表面的微生物，又能防止伤害组织细胞，a正确；愈伤组织形成过程中，只有细胞分裂，b错误；出芽和生根都是细胞再分化的结果，其实质是基因的选择性表达，c正确；萘乙酸为生长素类似物，可诱导愈伤组织生根，d正确。11.如下图所示为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接入试管后，在一定的条件下形成试管苗的培育过程。请据图回答下列问题。(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括_、_和小分子有机物。植物激素中细胞分裂素和_是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。(2)此过程要用_和质量分数为0.1%的_对_进行消毒。(3)a过程称为_，b过程称为_。答案(1)大量元素微量元素生长素(2)酒精氯化汞溶液外植体(3)脱分化再分化解析植物组织培养是将外植体接种到经灭菌的培养基中进行培养，培养基含有组织细胞所需的大量元素、微量元素和小分子有机物，还需加入细胞分裂素和生长素等植物激素。由外植体发育到试管苗，需经过脱分化形成愈伤组织，再经再分化形成试管苗。12.斯图尔德将胡萝卜韧皮部细胞进行培养，最终获得发育完整的新个体，实验过程如下：细胞团胚状体植株(1)a过程称为_，诱导这一过程的物质是_。这一实验的原理是_。(2)植物组织培养过程中多次强调一系列的消毒、灭菌及无菌操作，原因是_。(3)愈伤组织的培养是很重要的一步，一般从接种到出现愈伤组织需要14 d，到时可以看到外植体长出_色或_色的_状的愈伤组织。(4)培养时注意恒温箱要关闭光源，因为在_条件下愈伤组织长得更快，两周以后，由于培养基中的营养几乎耗尽，必须_进行继续培养。(5)试管苗的培养可分为_培养和_培养，必须先进行_培养，二者的区别在于_。答案(1)脱分化植物激素(或生长素与细胞分裂素)植物细胞具有全能性(2)外植体材料体积小，抗性差，如果不小心引起污染，将可能造成培养工作的前功尽弃(3)乳白黄瘤(4)无光更换培养基(5)生芽生根生芽培养基中的生长素和细胞分裂素的比例不同解析(1)a过程表示由离体的细胞发育成细胞团，所以为脱分化过程，诱导脱分化过程需要有植物激素，主要为生长素和细胞分裂素，该过程的原理是植物细胞的全能性。(2)同植物体相比较，离体的植物组织抗性差，所以在组织培养整个过程中都要执行严格的消毒程序。(3)愈伤组织为外植体经脱分化形成的乳白色或黄色的瘤状物。(4)进行组织培养过程脱分化阶段不需要光照，但在再分化阶段，由于叶片中叶绿素的形成需要光照，当营养耗尽时，需更换有丰富营养成分的培养基。(5)试管苗的培养分为生根和生芽培养，但是先生芽，才有利于生根，生根培养基与生芽培养基的区别就在于生长素和细胞分裂素的比例不同。真题体验13.(2014江苏，29)为了获得植物次生代谢产物，先用植物外植体获得愈伤组织，然后在液体培养基中悬浮培养。请回答下列问题：