学而思讲义 植物组织培养.doc

第7讲 植物组织培养新课标剖析高考要求内容要求层次具体要求植物组织培养植物组织培养过程影响组织培养的因素细胞的全能性被子植物花粉发育过程影响花药培养的因素花药离体培养的过程7.1 菊花的组织培养知识点睛一、植物组织培养过程中的几个概念 分化：植物个体发育过程中，细胞在形态、结构和生理功能上都会出现稳定性的差异，形成这些差异的过程叫做细胞分化。 愈伤组织：离体的植物组织或细胞，在培养一段时间以后，形成的细胞排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞团。 脱分化：由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程，也叫做去分化。 再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成根或芽等器官的过程二、植物组织培养过程离体的植物器官、组织或细胞（外植体）愈伤组织芽、根植物体。过程名称过程形成体的特点条件脱分化由外植体形成愈伤组织排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团离体；提供营养物体（有机物、无机物）提供激素；提供其他适宜条件再分化由愈伤组织形成幼苗或胚状体结构有根、芽或有生根发芽的能力营养生长生殖生长发育成完整的植物体由根、茎、叶、花、果实、种子组成栽培注意：植物器官、组织或细胞，只有脱离了植物体，在一定的外部因素作用下，经过细胞分裂形成愈伤组织后，才能表现出全能性。植物组织培养的原理：植物细胞的全能性。植物组织培养过程中要适时地更换培养基。再分化过程中，必须先诱导生芽，再诱导生根。无菌技术是植物组织培养能否成功的关键。植物组织培养技术的优点：可以现实优良品种的快速繁殖，保持遗传性状的一致；可以培养出大量不含病毒的幼苗，提高作物的产量；可以实现花卉的连续生产，不受开花季节的限制。三、影响植物组织培养的因素四、细胞的全能性 原因：生物体的每个细胞都含有本物种生长、发育、遗传和变异的全部遗传信息。 实现全能性的条件：离体状态和适宜的环境条件（如营养物质、激素、温度等）。 细胞的全能性大小与细胞种类的关系 受精卵生殖细胞体细胞；植物细胞动物细胞；分化程度低的细胞分化程度高的细胞。 一般地说，离体后的植物细胞的全能性在一定条件下可充分体现。 离体后的动物细胞的全能性受限制，但其细胞核的全能性借助卵细胞的细胞质可体现出来。 未离体的细胞全能性不能表达，只是在机体的调控下进行定向分化。五、植物组织培养的实验操作 制备MS固体培养基 配制各种母液 配制培养基 灭菌 外植体消毒 接种 工作台要用体积分数为的酒精擦拭，所有接种操作都必须在酒精灯旁进行 器械每次使用后，都要用火焰灼烧灭菌 将菊花茎段插入时应注意方向，不要倒插 培养接种后的锥形瓶要在无菌箱中培养，温度控制在，并且每日用日光灯照射。 移栽 栽培六、外植体被污染的原因 取材的原因：老的材料比幼嫩材料带菌多，田间材料比温室材料带菌多。 消毒不彻底：植物组织只能进行表面消毒，对材料内部所带的细菌、霉菌等杂菌往往难以应付，可在培养基中添加抗生素解决。 人为污染：如使用未消毒工具或呼吸排出细菌；手接触材料或器皿边缘；使用过的工作器具未消毒而再继续使用，造成交叉污染；接种室空气污染，使真菌孢子在培养基上繁殖。七、接种时注意的问题 所有操作都必须在酒精灯旁进行。 外植体放入培养基时，必须放平。每瓶培养基放置外植体的数量，应根据锥形瓶的大小确定，要分布均匀，以充分利用营养及光照。 插入时应注意方向，不要插倒。 接种的火焰不要调得太高，接种应靠近火焰操作，速度要快。 接种后及时盖好瓶盖，做好标记，写明材料名称、接种日期。例题精讲【例1】 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导人其他植物细胞的基因C脫离母体后，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卵细胞中【答案】 C【例2】下列不能作为植物组织培养的材料是A秋海棠的叶 B马铃薯的块茎 C成熟的花粉 D木质部中的导管细胞【答案】 D【例3】以下不能说明细胞全能性的实验是A胡萝卜韧皮部细胞培育出植株B紫色糯性玉米种子培育出植株C转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株D番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株 【答案】 B【例4】生长素与细胞分裂素在植物组织培养中的作用是A生长素促进芽的生长，细胞分裂素促进根的生长B生长素促进根的生长，细胞分裂素促进芽的生长C生长素与细胞分裂素均促进根的生长D生长素与细胞分裂素均促进芽的生长【答案】 B【例5】把胡萝卜的单个韧皮部的细胞放入配制的培养基上培养，获得了许多完整的植株。这种繁殖方式和细胞工程技术分别属于A孢子生殖和细胞杂交技术 B无性生殖和植物组织培养C配子生殖和细胞拆合技术 D卵式生殖和细胞培养【答案】 B【例6】用植物组织培养技术可以培养或生产出A次生代谢产物 B无病毒植物 C人工种子 DA，B，C均可【答案】 D【例7】下图所示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，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【例8】紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。用组织培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素。下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。 （1）在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”。这些“种子”是应用组织培养技术，将紫草叶肉细胞经过_而获得的。这项技术的理论基础是_。（2）从图中可以看出：反应器中紫草细胞的生长呈现_规律；影响紫草素产量的因素是_和_。（3）在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是_和_ 【答案】 （1）脱分化（或脱分化形成愈伤组织） 细胞的全能性 （2）S型增长 细胞数量 细胞所处的生长期（3）保证氧气供应充足 使细胞与培养液充分接触【例9】请回答下列有关植物组织培养的几个问题：（1）离体植物组织和细胞培养常用的一种培养基是 ，培养中常用的两种植物激素是 和 。（2）植物组织培养的一般实验操作步骤包括 、外植体消毒、_、 培养、移栽、栽培。（3）图示植物组织培养的部分过程：离体的器官、组织或细胞A植物体 过程是 ，过程是 ，A是 （4）组织培养过程中还需要维持一定的外界条件，一是要有适宜的 _ _ ，二是_ _ _环境。【答案】 （1）MS培养基 生长素 细胞分裂素 （2）制备MS固体培养基 接种 （3）脱分化 再分化 愈伤组织 （4）温度 无菌7.2 月季的花药培养例题精讲一、被子植物花粉的发育 发育过程如图所示。 被子植物的花粉发育可以归纳为：说明：4个小孢子经过有丝分裂形成4个花粉管细胞核和4个生殖细胞核，是指每个小孢子形成1个花粉粒，每个花粉粒中含有1个花粉管细胞核、1个生殖细胞核。个生殖细胞核个精子，是指4个生殖细胞核形成的8个精子中，每个花粉管中由同一生殖细胞核形成的2个精子的基因组成完全相同。二、花药培养产生花粉植株的两种途径三、影响花药培养的因素 材料的选择不同种类植物的诱导成功率不同。同一种植物，亲本植株的生理状况对诱导成功率的直接影响。合适的花粉发育时期：花期早期时的花药最佳。注意：月季的花药培养时间一般选在五月初到五月中旬，即月季的初花期。最合适的选择时期：单核居中期或单核靠边期。a不选择单核期以前花药的原因：质地幼嫩，极易破碎。b不选择单核期以后花药的原因：花瓣已有些松动，给材料的消毒带来困难。c挑选单核期花药的方法：通常选择完全未开放的花蕾。说明：合适的花粉发育期是提高诱导花药培养成功率的重要因素。最适宜的花药发育时期会因植物种类和品种的不同而不同，但对大多数植物而言，适宜进行花药培养的时期是单核居中期或单核靠边期。亲本植株生长的条件、材料的低温预处理及接种密度对诱导的成功率都有一定影响。 培养基的组成：小麦为培养基，马铃薯、月季为培养基，油菜为培养基。四、花药离体培养的实验操作过程注意事项：要无菌操作。在剥离花药时，要尽量不损伤花药，还要彻底去除花丝。温度控制在左右，不需光照，幼小植株形成后才需光照。必须在花药开裂后尽快将幼小植株分开。因花药培养过程中，常常会出现染色体组数目的变化，因此还需要对培养出来的植株作进一步的鉴定和筛选。五、花粉植株出现染色体组数目变化的原因分析在花药培养过程中，尤其是通过愈伤组织形成的花粉植株，常常会出现染色体组数目的变化，其原因有以下几个方面： 花粉细胞的融合； 接种花粉的过程中混有小孢子母细胞； 在材料的低温预处理时，低温抑制了纺锤体的形成； 在双核时期时，生殖细胞核和花粉管细胞核并没有分裂成两个细胞。而是两个核发生了融合。例题精讲【例10】下列关于菊花的组织培养，错误的是APH值控制在5.8左右B温度控制在18-22C由于要先获得愈伤组织，所以必须在黑暗中培养D接种后的锥形瓶最好放在无菌箱中培养【答案】 C【例11】在菊花组织培养的接种过程中，下列相关操作程序正确的是接种操作必须在酒精灯旁进行装有培养基的锥形瓶整齐地排列在酒精灯左侧每次使用器械后，都需要用火焰灼烧灭菌由于工作台已经消毒，封口膜可以放在右侧的工作台上A B C D 【答案】 B【例12】花药培养属器官培养，花粉培养属细胞培养，但花药培养和花粉培养的目的一样，都是A得到无病毒双倍体植株B形成愈伤组织，发育成植株C形成无病毒种子D要诱导花粉细胞发育成单倍体细胞，最后发育成单倍体植株【答案】 B【例13】用花药离体培养出马铃薯单倍体植株，当它进行减数分裂时，观察到染色体两两配对，形成12对，则可推知产生花药的马铃薯是：A二倍体 B三倍体 C四倍体 D六倍体【答案】 C【例14】已知某种小麦的基因型是AaBbCc，三对基因分别位于三对同源染色体上，利用花药离体培养，获得N株小麦，再通过秋水仙素处理，其中基因型为aabbcc的个体有AN/4 BN/8 CN/16 D0【答案】 B【例15】某名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止性状分离并快速繁殖，可以利用该植物的一部分器官或组织进行离体培养，发育出完整植株。进行离体培养时不应采用该植株的A茎尖 B子房壁 C叶片 D花粉粒【答案】 D【例16】水稻(基因型为AaBb)的花药通过无菌操作，接入试管，经过如下过程培育试管苗。以下选项中正确的是 Aa：用花药离体培养法获得单倍体植株； b：通过有丝分裂产生愈伤组织； c：培养基中至少应有乙烯和脱落酸； d：试管苗的生长发育不需要光照Ba：用花药离体培养法获得二倍体植株； b：通过减数分裂产生愈伤组织； c：培养基中至少应有生长素和细胞分裂素； d：试管苗的生长发育不需光照Ca：用花药离体培养法获得单倍体植株；b：通过有丝分裂产生愈伤组织； c：培养基中至少应有生长素和细胞分裂素； d：试管苗的生长发育需要光照Da：用花药离体培养法获得二倍体植株； b：通过有丝分裂产生愈伤组织； c：培养基中至少应有乙烯和脱落酸； d：试管苗的生长发育需要光照【答案】 C【例17】某二倍体植物是杂合体，图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。据图回答：（1）图中表示的是该花粉培养过程中的 过程，表示的是 过程，X代表的是 ，表示的是 过程，表示的是诱导 过程。（2）图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过那一条途径主要取决于培养基成分中 的种类及其浓度配比，最后获得的来源于未成熟花粉的完整植株都称为 植株（甲）。未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明未成熟花粉具有 。（3）对植株进行 ，才能使其结实产生后代（乙），否则植株甲只有通过 的方式才能产生后代（丙）。乙、丙两种植株中，能产生可育花粉的是 植株，该植株群体中每一植株产生可育花粉的基因组成种类数为 种，该群体植株产生可育花粉的基因组成种类数为 种。花药培养在育种上的特殊意义是 ，从而开辟育种新途径。【答案】 （1）脱分化 再分化 胚状体 分化（或发育） 生根 （2）激素 单倍体 细胞的全能性（3）染色体加倍 无性生殖 乙 一 多 缩短育种周期【例18】人工种子是人们模仿天然种子的结构造出来的生命有机体，它能像天然种子一样萌发生长。人工种子的核心部分是被外层物包埋的具有类似种子胚功能的胚状体，胚状体不同于一般种子的胚，它是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物，所以又称“体细胞胚”“花粉胚”。胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到，也可以通过试管培养的茎尖、芽尖、子房、花粉等获得。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的“人工种子”。其培育过程如下图所示：请根据以上材料回答：（1）人工种子依据的原理是_，经过_技术培育而成的。（2）包埋胚状体的胶质可以看作是种子的哪部分结构？（3）某二倍体植物基因型有DdTt，利用这种生物技术采用花药离体培养的方法，可培育成“花粉胚”，也可制成人工种子，这种种子萌发形成的个体为_，基因型_。（4）如果外植体为植物的茎尖，通过的处理可使细胞彼此分离，应加入_。A15%的盐酸B淀粉酶C果胶酶D胰蛋白酶（5）表示脱分化过程，其实质是_；表示再分化的过程，其实质是_。（6）从上面所述胚状