专题76 植物的组织培养.docx

专题76 植物的组织培养窗体顶端【基础回顾】 考点一、植物组织培养的过程 1组织培养过程 外植体脱分化愈伤组织再分化幼苗移栽 2培养基 (1)成分：大量元素、微量元素、有机物、植物激素和琼脂。 (2)类型：MS培养基、发芽培养基和生根培养基。 (3)作用：植物组织或器官生长和发育的营养条件。 (4)配制：称量、溶解、调pH、分装(三角瓶)、灭菌。 考点二、植物组织培养的实验操作 (1)菊花的组织培养过程 制备MS培养基(配制母液、配制培养基、灭菌)外植体消毒接种培养移栽栽培。 (2)月季的花药培养过程 过程：材料的选取材料的消毒接种和培养鉴定和筛选。 影响花药培养的因素主要有材料的选择和培养基的组成。 要挑选完全未开放的花蕾，确定花粉发育时期最常用的方法是醋酸洋红法。 【技能方法】 1植物组织培养技术和花药离体培养技术的异同 2植物激素与组织培养 (1)生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，其作用及特点： 在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。 使用顺序不同，结果不同，具体如下： 用量比例不同，结果也不同 3影响植物组织培养的因素 (1)材料：植物的种类、材料的年龄和保存时间的长短等都会影响实验结果。一般来说，容易进行无性繁殖的植物容易进行组织培养。嫩枝生理状态好，容易诱导脱分化和再分化。 (2)营养：常用的培养基是MS培养基，其中含有的大量元素是N、P、S、K、Ca、Mg，微量元素是Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、I、Co，有机物有甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等。 (3)环境条件：pH、温度、光照等条件。如菊花的组织培养所需pH为5.8左右，温度为1822 ，光照条件为每日用日光灯照射12 h。 4、实验操作中注意事项 (1)材料的选取：菊花的组织培养实验中，应选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝；月季的花药培养实验中，应选择花粉发育过程中的单核靠边期的花粉进行培养。 (2)外植体消毒：所用消毒剂为体积分数为70%的酒精和质量分数为0.1%的氯化汞溶液，所使用的清洗液是无菌水。 (3)培养过程：在初期，菊花的组织培养需光照，月季的花药培养不需光照；而在后期均需光照。 【基础达标】 1下列关于植物组织培养中无菌操作的叙述,错误的是() A.外植体可以用酒精消毒 B.镊子等器械要用酒精灭菌 C.操作前手要用酒精消毒 D.培养基要用高压蒸汽灭菌 【答案】B 【解析】 植物组织培养需要严格的无菌操作,包括:培养基需要用高压蒸汽灭菌;操作前手要用酒精消毒,外植体应浸泡在酒精中消毒;整个操作过程在酒精灯火焰旁进行,同时对镊子等器械要用灼烧灭菌。 2下列关于接种时应注意的事项，全部正确的是() 接种室要消毒 无菌操作 接种时可以谈话 外植体如茎段、茎尖可随机放入培养基 接种时要防止交叉污染接种完立刻盖好瓶口 A.B. C.D. 【答案】D 【解析】 整个接种过程必须在无菌条件下进行，不能谈话，防止呼吸产生的污染；接种的外植体放入培养基时注意形态学下端插入，并且分布均匀，不能随机放入，以保证必要的营养面积和光照条件。 3用于月季花药培养的花粉粒最好是处于() A.四分体时期 B.单核居中期 C.单核靠边期 D.二核或三核花粉粒 【答案】C 【解析】 花粉在发育过程中,只有某一个时期对离体刺激敏感。一般来说,在单核期细胞核由中央移向细胞一侧的时期,花药培养成功率最高。 4植物组织培养和花药离体培养都是在实验室条件下快速得到大量幼苗的两种方法。下列关于二者的比较中，错误的是() A.植物组织培养和花药离体培养的理论前提是细胞具有全能性 B.花药能被诱导为单倍体植株的原因是花药细胞中含有本物种全部遗传信息，尽管遗传物质是体细胞的一半，但仍具有全能性 C.植物组织培养获得试管苗必须经过移栽炼苗后，才能大田栽培，而花药培养不需要 D.植物组织培养中若发生突变，则其后代可能表现出突变性状，但是花药培养中的突变，一定表现相应突变性状 【答案】C 【解析】 A正确：花药培养和组织培养最终的结果都是培育出完整的植株，理论依据是细胞的全能性。 B正确：尽管花药细胞中遗传物质是体细胞的一半，但仍含有本物种生长发育所需的全部基因(或遗传信息)，因此仍具有全能性。 C错误：两种方法所得到的试管苗，都必须通过移栽炼苗后方可进行大田栽培。 D正确：在组织培养过程中，若发生隐性的基因突变，由于基因成对存在，所以其后代不一定表现突变性状，仍能保持亲代的性状；如果发生显性突变，则可以表现出来；而花药中基因单个存在，若有突变，性状就发生改变。 5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，需要下列的条件是() 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 A.B. C.D. 【答案】D 【解析】 由离体的植物器官、组织或细胞形成愈伤组织的过程是植物组织培养过程中的一个阶段，该阶段要进行细胞的增殖和细胞的脱分化，这就必须要有适宜的养料和一定浓度激素，必须要有适宜的温度，这样，才能保证细胞进行正常的新陈代谢；由离体的植物器官、组织形成愈伤组织必须在无菌条件下，只有在这样的条件下，才能保证培养产生出的细胞是正常细胞，否则培养基内将长出许多杂菌，与离体细胞争夺营养与生存空间，影响愈伤组织的形成；由于此阶段形成的是愈伤组织，并没有形成具有根、茎、叶的植物体，因此不需要光照；D项正确。 【能力提升】 1科学家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，最终发育成一株完整的新植株(见下图)。关于这一科学事实，下列哪一项叙述是错误的() A.培育成的新植株是单倍体植株 B.这种生殖方式属于无性生殖 C.细胞数目的增多是通过有丝分裂 D.证明了植物细胞具有全能性 【答案】A 【解析】 二倍体胡萝卜韧皮部细胞离体培养成一株完整的新植株，还是二倍体，A错误；体细胞组织培养属于无性生殖，其后代能保持亲本的性状，变异性小，B正确；细胞数目的增多是通过有丝分裂，证明了植物细胞具有全能性，C、D正确。 2将水稻(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。关于下图的描述正确的是() A.a中产生的花粉的基因型有2种 B.b中通过减数分裂产生愈伤组织 C.c中培养基中应含有生长素和细胞分裂素 D.d中试管苗的生长发育不需要光照 【答案】C 【解析】 水稻的基因型为AaBb,产生的花粉的基因型有4种。愈伤组织的产生是细胞有丝分裂的结果。为诱导细胞分裂、脱分化和再分化,培养基中应加入生长素和细胞分裂素。试管苗的生长发育过程需要照光。 3在菊花的组织培养操作完成了34天后，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.接种时培养基灭菌不彻底 B.接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体 C.愈伤组织形成初期没有给予充足的光照 D.培养过程中保持温度、pH的适宜，但没有及时调整各种营养物质、激素的比例 【答案】C 【解析】 培养基灭菌不彻底会导致外植体死亡，故A错误；接种工具灼烧后未冷却会将外植体烧死，故B错误；愈伤组织形成的初期不用给予充足的光照，12小时光照即可，故C正确；培养过程中条件一定要适宜，否则会死亡，故D错误。 4材料消毒主要有以下几步，顺序正确的是() 将花蕾在酒精中浸泡67 s 放入氣化汞溶液中12 min 无菌水清洗，然后用吸水纸吸干花蕾表面的水分 用无菌水冲洗35次 A.B. C.D. 【答案】B 【解析】 将花蕾放入体积分数为70%的酒精中浸泡6s7s,立即将外植体取出，在无菌水中清洗，取出后用无菌吸水纸吸干外植体表面的水分，放人质量分数为0.1%的氣化汞溶液中1 min2 min。取出后，在无菌水中至少清洗3次，漂净消毒液。 5下列有关花药离体培养的说法,正确的是() A.花粉诱导是否成功主要取决于材料的选择和培养基的组成 B.选择花药时,一般要通过镜检来确定花粉发育时期,常用方法是焙花青-铬矾法 C.要彻底去除花丝及花药外壳 D.培养到花药开裂时,可将释放出的胚状体转移到分化培养基上直接培养出大量植株 【答案】A 【解析】 A正确,正确选择材料和配制培养基对花粉诱导成功是非常必要的。 B错误,确定花粉发育时期最常用的方法是醋酸洋红法,某些植物的花粉细胞核不易着色时采用焙花青-铬矾法。 C错误,要尽量不损伤花药,并彻底去除花丝。 D错误,培养2030 d后,花药开裂,长出愈伤组织或释放出胚状体,前者要转移到分化培养基上进行分化培养成再生植株,后者要尽快分开并分别转移到新的培养基上。 【终极闯关】 1、（2015届河北省唐山一中高三传真卷）甘蔗含糖量高,是生产燃料酒精的优质材料。为了提高酒精产量，需要优质甘蔗品种和具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌作为理想的酒精发酵菌种。根据所学知识回答下面的问题。 (1)如果要用甘蔗的外植体作为材料对甘蔗进行大规模种植，在对甘蔗外植体细胞进行接种前，需要进行_、_，两项工作。 (2)为了获得理想的酵母菌菌种，可以对野生菌种进行_。然后在_(A.固体 B.液体 C.选择 D.鉴别)培养基上进行培养，该培养基要比基本培养基额外添加_，在该培养基中挑选_菌落，即为耐高糖、耐酸特性的突变酵母菌。 (3)植物组织培养所用的MS培养基和微生物培养所配制的培养基的主要区别是_。某同学在进行组织培养过程中，发现只分裂而不分化出芽和根，可能原因是_。 【答案】 (1)配制MS培养基外植体消毒 (2)诱变处理(或：紫外线照射)AC 高浓度蔗糖(或葡萄糖)能在(选择)培养基上生长的 (3)MS培养基一般含植物激素，微生物培养所配制的培养基不含植物激素细胞分裂素和生长素使用顺序不对(或两者浓度配比不对) 【解析】 (1)植物组织培养过程要无菌操作，且需要在培养基上培养，因而在对甘蔗外植体细胞进行接种前，需要进配制MS培养基和外植体消毒。 (2)要获得“耐高糖和耐酸特性的酵母菌作为理想的酒精发酵菌种”，可对野生菌种进行诱变处理，然后在固体培养基(选择培养基)上培养筛选。由于要筛选出耐高糖和耐酸特性的酵母菌，因而固体培养基中除了酵母菌需要的营养外，还需加入高浓度的蔗糖等。凡是能在该选择培养基上生长的酵母菌即为耐高糖、耐酸特性的突变酵母菌。 (3)植物组织培养所用的MS培养基一般含植物激素，微生物培养所配制的培养基不含植物激素。植物激素的种类和比例及使用顺序影响着细胞的分化，若组织培养过程中，发现只分裂而不分化出芽和根，可能原因是细胞分裂素和生长素使用顺序不对。 2、（2015东北三省三校高三模拟）自1964年印度科学家培养曼陀罗花药获得单倍体植株后，花药离体培养技术发展迅速，据记载，现在已经有250多种高等植物的花药培养成功。 (1)组培中，常采用_培养基，主要包括的成分有水、大量元素、_、有机物，还需要添加植物激素。 (2)细胞分裂素和生长素的使用顺序和用量会影响到植物细胞的发育方向。如，为了有利于细胞分裂而不分化，两种激素的使用顺序为：_。花粉植株产生的途径有两种：一种是花粉脱分化形成愈伤组织，另一种是形成_。 (3)进行月季花药离体培养一般选择在五月初到五月中旬。对于花粉而言，要采用_期的花粉，为了鉴定该时期的花粉，常采用醋酸洋红法进行染色鉴定。若是某些植物花粉细胞不易着色，常采用_法染色，能将花粉的细胞核染成_色。 (4)消毒后的花蕾，在无菌条件下除去萼片与花瓣，剥离花药时，尽量不要损伤花药，同时要将_彻底去除。 【答案】 (1)MS固体微量元素 (2)先生长素，后细胞分裂素胚状体 (3)单核(单核居中到单核靠边)焙花青鉻矾法蓝黑 (4)花丝 【解析】 (1)植物组织培养中，常采用MS固体培养基，其成分主要包括水、大量元素、微量元素、有机物，还需要添加植物激素。 (2)细胞分裂素作用是促进细胞分裂，生长素的作用是促进细胞伸长生长。为了有利于细胞分裂而不分化，应先使用生长素，后使用细胞分裂素。花粉植株产生的途径有两种：一种是花粉脱分化形成愈伤组织，另一种是形成胚状体。 (3)进行月季花药离体培养一般选择在五月初到五月中旬。对于花粉而言，要采用单核期的花粉，花药成功率高，为了鉴定该时期的花粉，常采用醋酸洋红法进行染色鉴定。若是某些植物花粉细胞不易着色，常采用焙花青鉻矾法染色，能将花粉的细胞核染成蓝黑色。 (4)消毒后的花蕾，在无菌条件下除去萼片与花瓣，剥离花药时，尽量不要损伤花药，同时要彻底去除花丝，因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。 3、（2015届黑龙江省哈尔滨三中高三模拟）植物组织培养是克隆植物的一种方法，请回答相应的问题： (1)培养皿中的培养基除添加_外，还需要添加植物激素，其目的是_。 (2)培养过程需要植物_的最适条件，否则在光学显微镜下可能观察到_，进而使植物出现遗传不稳定甚至不育。 (3)在植物组织培养过程中，愈伤组织的成功诱导是至关重要的步骤.科学家研究了植物生长调节剂对某药用植物愈伤组织诱导的影响，实验结果如下表： 注：愈伤组织诱导率(%)=产生愈伤组织的外植体数/接种外植体总数100% 从上表可以知道，在基本培养基中添加较高浓度的_有利于形成愈伤组织，而添加_则不利于愈伤组织的形成。 在上述研究的基础上，为了探究光照对愈伤组织形成的影响：应将已经消毒过的外植体平均分为甲、乙两组，分别接种到_(填培养基编号)培养基上；甲组置于有光环境，乙组置于_环境，其它条件相同且适宜；培养一段时间后，分别计数甲、乙两组中愈伤组织的_并计算_。 【答案】 (1)营养物质诱导外植体进行脱分化和再分化 (2)生长和繁殖发生染色体(结构与数目)异常 (3)2，4D6BAL3 黑暗 个数 愈伤组织诱导率【解析】 (1)植物组织培养常用的培养基是MS培养基，主要成分有：营养物质（包括有机物和无机物）、植物激素等，植物激素的作用是诱导外植体进行脱分化和再分化。 (2)在培养过程中需创设植物生长和繁殖所需要的最适宜条件，如果条件不适宜，如：环境温度低等，就可能导致染色体结构和数目发生异常，从而引起生物性状的改变，出现遗传不稳定甚至不育的现象。 （3）从表中的数据分析可知，在基本培养基上添加3.0 mgL1的2，4D，愈伤组织诱导率最高；而添加6BA，愈伤组织诱导率降低，不利于愈伤组织的形成。 （4）本实验是探究光照对愈伤组织形成的影响，自变量是光照，其他无关变量保持相同且适宜，因此，要选择愈伤组织诱导率最高的处理方式，即L3培养基上；两组设置分别是甲组置于有光环境，乙组置于黑暗环境；培养一定时间后，计数愈伤组织的个数并计算愈伤组织诱导率，以此来衡量光照对愈伤组织的影响。 4、（2015届吉林省实验中学高三模拟）下图表示植物分化、脱分化和再分化过程及其关系。试回答相关问题： (1) 离体的高度分化的细胞(如二倍体体细胞、花粉细胞)要形成愈伤组织，需要顺利进行_过程。在此过程中除了需要各种无机营养物质外，还需要在培养基中加入各种有机营养物质如氨基酸、维生素、_(某种糖类)等，以及植物激素_和_。 (2) 愈伤组织通过过程形成的胚状体除了有体细胞胚外，还有_胚。培养过程中，如果花药开裂释放出胚状体，必须尽快将幼小植株_。 (3) 图中“单倍体性细胞”是正常植物体经_形成的。从小孢子母细胞到成熟花粉的发育过程中一共经历了_次有丝分裂，一般来说应该选择有丝分裂_(前、后)后的小孢子进行花粉离体培养。 【答案】 (1)脱分化、蔗糖、生长素、细胞分裂素； (2)花粉 ; 分开 (3)减数分裂2前 【解析】 (1)离体的高度分化的细胞(如二倍体体细胞、花粉细胞)要形成愈伤组织，需要顺利进行脱分化。在此过程中除了需要各种无机营养物质外，还需要在培养基中加入各种有机营养物质如氨基酸、维生素、蔗糖(愈伤组织的形成必需的糖类)等，以及植物激素生长素和细胞分裂素。 (2)愈伤组织通过过程形成的胚状体除了有体细胞胚外，还有花粉胚。培养过程中，如果花药开裂释放出胚状体，必须尽快将幼小植株分开。 (3)图中“单倍体性细胞”是正常植物体经减数分裂形成的。从小孢子母细胞到成熟花粉的发育过程中一共经历了2次有丝分裂，一般来说应该选择有丝分裂前后的小孢子进行花粉离体培养。 5.（2014江苏卷）为了获得植物次生代谢产物,先用植物外植体获得愈伤