2017-2018年高中生物第一单元生物技术与生物工程第二章细胞工程第2节植物组织培养学案中图版选修3

1、第二节植物组织培养1.理解植物细胞全能性的含义。2.简述植物组织培养的过程。(强调)3.描述植物组织培养技术的应用。(困难)植物精子细胞和植物群体的全能性编织、培养和培养技能1.植物细胞全能性(1)意义植物中的每个活细胞都有形成完整植物的遗传潜力。(2)物质基础植物的所有体细胞都有一整套完整个体发育所必需的遗传物质。(3)现实表现在植物中，细胞分化成不同的组织和器官。原因：特定时空条件下基因选择性表达的结果。(4)体现全能的必要条件从原始组织和器官的桎梏中，变得自由。一定的营养条件和植物激素的诱导。2.植物组织培养技术(1)植物组织培养的概念培养物：外植体(即分离的植物器官、组织或细胞)。条件

2、：a .无菌，b .含营养成分的培养基，c .适宜的环境条件，如光照、温度和湿度。结果：形成完整植株。核心：诱导去分化和再分化。(2)原则植物细胞全能性。(3)过程讨论：植物的种子可以发育成完整的植物。它反映了细胞的全能性吗？为什么？提示：不，因为种子中的胚胎已经完成了它的早期发育，这相当于新植物的幼虫，而发育成完整植物的过程相当于植物的生长。讨论：美国科学家培养成熟胡萝卜根的韧皮部细胞，这些细胞由单细胞发育成完整的植物。培养过程如下图所示。这个实验说明了什么问题？这表明分化的植物细胞仍然具有全能性。讨论：菊花组织培养3 4天后，在同一温室内观察外植体，发现瓶内外部分外植体生长正常，瓶内外部分

3、外植体死亡。这表明培养基在接种过程中没有完全灭菌。接种工具燃烧后不冷却接种外植体；在培养过程中，温度和酸碱度保持适当，但各种营养物质和激素的比例没有及时调整。1.植物细胞全能性表达的条件(1)体细胞不显示全能性的原因是基因的选择性表达。(2)体现细胞全能性的条件：材料分离的细胞、组织或器官培养基营养成分和某些植物激素种类齐全，比例适当外部条件无菌操作光照：愈伤组织培养最初避光，后避光培养。适当的湿度和温度2.去分化和再分化的比较进程名过程成型体特征特殊细胞形态的消失分离的细胞老茧疏松且高度空泡化的薄壁细胞再分化愈伤组织芽或胚状体有根、芽或者生根发芽的能力3.植物组织培养中应注意的问题(1)无菌

4、性：植物组织培养成功的关键是避免微生物污染。所有实验设备应严格消毒，接种时应进行严格的无菌操作。(2)材料选择：外植体的遗传特性和材料选择的位置会影响愈伤组织的再分化能力。(3)营养比例：培养基必须含有植物生长发育所需的全部营养，生长素和细胞分裂素的用量比例对器官的形成起着决定性的作用。(4)光照时期：愈伤组织培养最初避光，后来在光照下培养。(5)培养顺序：试管苗培养应先进行芽培养，再进行生根培养，试管苗培养应在光照条件下进行。1.下列经历了细胞分化并能反映体细胞全能性的生物学过程是()A.玉米种子发芽并长成新植物B.小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞C.小麦花粉通过离体培养发育成单倍体植株D.

5、胡萝卜根的韧皮部细胞通过组织培养发育成新植物分析玉米种子萌发并长成新植株，这不能反映体细胞全能性。小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞，但不能发育成个体，因此不能反映细胞的全能性。小麦花粉单倍体植株的体外发育反映了植物生殖细胞的全能性。答案 D2.下图所示的胡萝卜韧皮部细胞是经过无菌操作后，在一定条件下形成试管苗的培养过程。请根据图回答以下问题。(1)为了促进细胞分裂和生长，培养基中应包含营养物质和激素。营养素包括_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

6、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)这一过程的原则是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。主要划分方式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(3)本工艺需要无菌操作，主要是指_ _ _ _ _ _ _ _ _的灭菌和消毒。B阶段需要照明，因为_ _ _ _ _ _

7、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶片的叶肉细胞有叶绿素，这是基因_ _ _ _ _ _ _ _ _的结果。【解析】本问题全面考察了植物组织培养过程的知识、所需条件等。植物组织培养是将分离的植物组织、器官或细胞接种到灭菌的培养基中。培养基含有组织细胞生长发育所需的无机物和小分子

8、有机物，以及调节细胞去分化和再分化的细胞分裂素和生长素。从外植体到试管苗，细胞在去分化阶段经历有丝分裂，愈伤组织在再分化阶段经历有丝分裂和分化形成试管苗。这一阶段需要光，因为叶片中的叶绿素合成需要光照条件。答案 (1)无机生长素(2)植物细胞的全能性有丝分裂(3)培养基的芽发育成叶片，叶片叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。(4)选择性表达组织培养的应用1.植物的快速繁殖建立植物无性繁殖系。2.培养无病毒植物植物分生组织的生长点细胞通常是无病毒的，通过培养无病毒部分如生长点可以获得大量无病毒的植物。3.植物产品的生产一些有机化合物，如人参皂苷、奎宁等。是植物新陈代谢过程中产生的，可用作药物和杀

9、虫剂。4.制造人造种子组织培养产生的胚状体结构被提供营养的包膜包裹，然后被具有保护功能的外膜包裹，形成类似种子的球形结构，可以解决一些优良品种的育种难题。讨论：人们利用植物快速繁殖技术进行工厂化育苗。这项技术的特点是什么？认为快速繁殖技术的特点是：繁殖速度快；2“高保真度”(因为它是无性繁殖)；不受自然生产季节的限制(因为是在室内用一定的人工设施生产的)。讨论：茎尖组织培养技术常用于去除病毒。为什么？提示在茎尖分生组织中，细胞增殖非常迅速，病毒还不能侵入，因此它成为一个没有病毒的特殊区域。讨论：人工种子之所以神奇，是因为它们具有天然种子无法比拟的特性。想想他们有什么特点。建议：(1)解决一些作

10、物品种遗传性状变化、繁殖能力差、结实困难或发芽率低等问题。(2)可以工业化生产人工种子，提高农业自动化程度。人工胚乳不仅含有胚状体发育所必需的营养物质，还可以添加各种附加成分。用人工种子播种可以节约粮食。快速繁殖和作物脱毒、人工种子和单倍体育种(1)在作物脱毒、人工种子和单倍体育种的培养过程中采用快速繁殖技术。V(2)人工种子也采用快速繁殖技术，但只能培养胚状体、不定芽、顶芽和腋芽，并用人工种皮覆盖形成人工种子。人工种子就像通过快速繁殖获得的幼苗一样，能够保持其亲本的优良性状，不受气候、季节和地域的限制。(3)单倍体育种的优点是后代纯合，遗传稳定，育种周期明显缩短。单倍体育种本质上是无性繁殖，

11、但它不同于快速繁殖。单倍体育种首先需要花药离体培养，采用快速繁殖技术，然后用秋水仙素处理获得纯合子。1.以下关于植物细胞工程应用的陈述是不正确的()A.植物快速繁殖的特点是效率高、速度快B.通过组织培养技术繁殖的植物不会产生突变C.通过培养马铃薯和草莓的茎尖可以获得无病毒的幼苗D.通过组织培养获得的胚状体可用于制造人工种子【解析】植物组织培养过程中会发生细胞分裂，细胞分裂过程中可能会发生基因突变。回答乙2.人工种子是由人们模仿自然种子的结构而制成的活的有机体，它可以像种子一样发芽生长并长成植物。人工种子的核心成分是外层包埋的具有胚状功能的胚状体。胚状体被包埋在一种能够提供营养的胶体中，这就是所

12、谓的“人工种子”。(1)人工种子的原则是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _，胚状体通过_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _技术培养。(2)内含胚状体的胶体可视为天然种子结构的哪一部分？_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

13、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .(3)如果外植体是植物的茎尖，可以通过处理使细胞相互分离，并在过程中加入()A.蛋白酶b .淀粉酶C.果胶酶d胰蛋白酶(4) (2)该过程代表去分化的过程，其本质是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _；表示再分化的过程，其实质是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(5)人工种子发芽的植物是可育的吗？_ .【分析】

14、(1)人工种子可以发育成完整的植物，表明其细胞含有个体发育所需的所有遗传物质，所以原理是细胞的全能性，人工种子是通过植物组织培养技术获得的。(2)胶体包被胚状体能保护胚状体，并为胚状体提供营养，因此可视为种皮、胚乳或子叶。(3)纤维素酶和果胶酶可用于分离植物细胞，因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。(4)去分化的本质是恢复细胞分裂能力，而再分化的本质是基因的选择性表达。(5)人工种子是否可育取决于用于培养胚状体的材料。【答案】(1)全能植物组织培养的植物细胞(2)种皮和胚乳或子叶提供营养(3)C4选择性表达恢复细胞分裂能力的基因(5)不一定1.通过植物组织培养()A.获得的植物不会发生突变

15、B.可以证明，高度分化的植物细胞具有全能性C.只有外植体可以培养形成愈伤组织D.无籽番茄可以大量繁殖【分析】植物组织培养的过程：离体植物器官、组织或细胞愈伤组织，幼根和幼芽-完整的植物体。在这一过程中，细胞分裂和分化后，分裂过程中可能发生变异。通过植物组织培养获得的个体与母本相同；无籽番茄是通过用生长素类似物处理未受污染的雌蕊(或子房)获得的。回答乙2.下图显示了植物组织培养的基本过程。制造了人造种子，生产了紫草素用于治疗烧伤和割伤。所选材料编号为()A.B.C.D。【解析】胚状体在愈伤组织分化后应用于制作人工种子；愈伤组织中大量的紫草细胞可用于生产紫草素。回答乙3.美国科学家培养了胡萝卜根的

16、成熟韧皮部细胞，并从一个细胞中培育出一种全新的植物。流程图如下，并回答相关问题：(1)科学家使用的生物技术被称为_ _ _ _ _ _。理论基础是_ _ _ _ _ _ _ _。该过程称为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(2)过程(2)产

17、生的愈伤组织细胞在染色体数目上与根的韧皮部细胞相同吗？_ _ _ _ _ _ _ _；染色体中包含的遗传物质是一样的吗？_ _ _ _ _ _ _ _；细胞的形态结构是一样的吗？_ .(3)在培养过程中，除了提供水、无机盐、糖、维生素和氨基酸外，还必须加入_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。同时，在培养过程中，除了必要的外界条件如温度、光线和氧气外，另一个成功的关键是操作过程必须有保证。(4)从育种角度看，与有性繁殖相比，植物组织培养的优势是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(列表

18、二)【解析】本课题研究了植物组织培养的条件、过程和应用。愈伤组织的形成是一个去分化的过程，它需要培养基中不断的营养(无机营养和有机营养)，并且需要一定比例的生长素和细胞分裂素来促进细胞去分化形成愈伤组织。愈伤组织再分化成根、芽和其他器官，然后发育成幼苗。在整个培养过程中，它的遗传物质没有改变，所以繁殖的后代可以保持其父母的优良特性。回答 (1)植物组织培养中的植物细胞具有全能性、去分化、再分化、细胞分裂和细胞分化(2)它们相同但不同(3)植物激素(或植物激素类似物)是不育的(4)它们能保持母本的优良性状；培养周期短，繁殖效率高；可以培育无病毒的植物(仅列表2)4.二倍体植物是杂合体，下图显示了

19、在合适的培养基上培养其花药中的未成熟花粉以产生完整植株的过程。根据图片回答以下问题。(1) 图中代表_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(2)在图中，有两种方法从愈伤组织形成完整的植物， 哪一个主要取决于_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _