第三節(jié)植物組織培養(yǎng)技術(shù)自主學(xué)習(xí)·新知突破1．植物組織培養(yǎng)的依據(jù)是______________________。2．植物細(xì)胞的全能性是指植物體的每個(gè)細(xì)胞都攜帶著________________的完整基因組，并具有發(fā)育成完整植株的__________。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物細(xì)胞的全能性一套來(lái)自受精卵潛在能力3．植物組織培養(yǎng)是指在________________的條件下，將離體的__________、_______、_______或__________，在適宜的培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)其產(chǎn)生__________、______和__________的技術(shù)。4．愈傷組織的細(xì)胞是一種具有__________的薄壁細(xì)胞。由已經(jīng)分化的植物細(xì)胞或組織產(chǎn)生愈傷組織的過(guò)程稱為______________________；在一定條件下繼續(xù)培養(yǎng)這種脫分化的愈傷組織，又可以重新誘導(dǎo)根、芽等器官的分化，這稱為__________。無(wú)菌和人工控制植物器官組織細(xì)胞愈傷組織愈傷組織叢芽完整植株分生能力植物細(xì)胞的脫分化再分化愈傷組織

(1)愈傷組織的特點(diǎn)：細(xì)胞排列________________，是高度__________的呈無(wú)定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。(2)脫分化：又叫去分化，是由高度分化的植物組織或細(xì)胞產(chǎn)生__________的過(guò)程。(3)再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)培養(yǎng)，重新分化成__________等器官的過(guò)程。6．天竺葵的組織培養(yǎng)：準(zhǔn)備→配制誘導(dǎo)__________的培養(yǎng)基、_________的培養(yǎng)基和________的培養(yǎng)基→滅菌→取材與________→觀察與記錄→試管苗的煉苗與移栽。疏松而無(wú)規(guī)則液泡化愈傷組織根或芽愈傷組織分化芽生根接種[思考探討]

1．在生物體內(nèi)，細(xì)胞并不表現(xiàn)出全能性，而是分化為不同的組織、器官的原因是什么？提示：生物體內(nèi)基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。2．外植體為什么要經(jīng)過(guò)消毒后才能接種？提示：外植體上殘留的雜菌和外植體會(huì)爭(zhēng)奪培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并且產(chǎn)生大量對(duì)外植體有害的物質(zhì)，導(dǎo)致外植體死亡，所以要先消毒再接種。二、植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用快速脫毒單倍體種質(zhì)1．理論基礎(chǔ)細(xì)胞具有全能性。生物體的每一個(gè)細(xì)胞都含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需的全部基因。2．植物組織培養(yǎng)的過(guò)程離體的植物器官、組織或細(xì)胞(外植體)→脫分化→愈傷組織→再分化→根、芽→植物體一、植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)及過(guò)程過(guò)程名稱過(guò)程形成體特點(diǎn)條件脫分化由外植體成為愈傷組織排列疏松、高度液泡化的薄壁細(xì)胞團(tuán)①離體②提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(有機(jī)物，無(wú)機(jī)物)③提供激素④提供其它適宜條件再分化由愈傷組織成為幼苗或胚狀結(jié)構(gòu)有根、芽或有生根發(fā)芽的能力營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、生殖生長(zhǎng)發(fā)育成完整的植物體由根、莖、葉、花、果實(shí)、種子組成栽培3．技術(shù)措施(1)植物組織培養(yǎng)時(shí)為什么要在無(wú)菌條件下進(jìn)行？由離體的植物器官、組織形成愈傷組織必須是在無(wú)菌條件下，只有在這樣的條件下，才能保證培養(yǎng)出的細(xì)胞是正常細(xì)胞，否則培養(yǎng)基內(nèi)許多其他微生物與離體細(xì)胞爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)與生存空間，難以形成愈傷組織。(2)在培養(yǎng)過(guò)程中為什么要轉(zhuǎn)換培養(yǎng)基？誘導(dǎo)離體的細(xì)胞、組織和器官的脫分化形成愈傷組織、再分化形成芽和根所需的條件特別是植物激素的條件不同，所以，在培育過(guò)程中針對(duì)不同的階段任務(wù)，有時(shí)需要轉(zhuǎn)換培養(yǎng)基。(3)愈傷組織一般先誘導(dǎo)分化產(chǎn)生芽，然后再誘導(dǎo)分化產(chǎn)生根。4．影響植物組織培養(yǎng)的因素(1)材料因素的影響①不同的植物組織，培養(yǎng)的難易程度差別很大。②同一種植物材料，材料的年齡、保存時(shí)間的長(zhǎng)短也有影響。③菊花的組織培養(yǎng)，一般選擇未開花植株的莖上部新萌生的側(cè)枝。(2)營(yíng)養(yǎng)因素①培養(yǎng)基：需要配置適宜的培養(yǎng)基，常用的一種培養(yǎng)基是MS培養(yǎng)基。②主要成分包括：a．大量元素，如N、P、K、Ca、Mg、S；b．微量元素，如B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co；c．有機(jī)物，如甘氨酸、煙酸、肌醇、維生素以及蔗糖等。(3)激素在配置好的MS培養(yǎng)基中，常常需要添加植物激素。植物激素中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素。[歸納拓展]細(xì)胞全能性大小與細(xì)胞種類的關(guān)系(1)受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞；植物細(xì)胞>動(dòng)物細(xì)胞；分化程度低的細(xì)胞>分化程度高的細(xì)胞。(2)一般地說(shuō)，離體后的植物細(xì)胞的全能性在一定條件下可充分體現(xiàn)。(3)離體后的動(dòng)物細(xì)胞的全能性受限制，但其細(xì)胞核的全能性借助卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)可體現(xiàn)出來(lái)。(4)未離體的細(xì)胞的全能性不能表達(dá)，只是在機(jī)體的調(diào)控下進(jìn)行定向分化。1．當(dāng)先使用細(xì)胞分裂素，后使用生長(zhǎng)素時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果(

)A．有利于細(xì)胞分裂，但細(xì)胞不分化B．細(xì)胞既分裂又分化C．分化頻率高D．有利分化，但不分裂解析：生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的使用順序不同，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同：同時(shí)使用時(shí)，細(xì)胞分化頻率提高；先使用生長(zhǎng)素，后使用細(xì)胞分裂素，有利于細(xì)胞分裂，但細(xì)胞不分化；先使用細(xì)胞分裂素，后使用生長(zhǎng)素，細(xì)胞既分裂也分化。答案：B1．準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)器材和藥品。2．配制：配制MS基本培養(yǎng)基。并分別向MS基本培養(yǎng)基中添加所需的激素，配制誘導(dǎo)愈傷組織形成的培養(yǎng)基、分化芽的培養(yǎng)基、生根的培養(yǎng)基，攪拌均勻，并調(diào)節(jié)pH。3．滅菌：將培養(yǎng)基121℃濕熱滅菌20min。二、天竺葵的組織培養(yǎng)4．取材與接種(1)取天竺葵幼嫩的葉，流水沖凈后，消毒并切成約0．5cm2的小塊。(2)接種于已經(jīng)配制好的誘導(dǎo)愈傷組織形成的培養(yǎng)基上，做好標(biāo)記，在15～20℃、光照強(qiáng)度為1000～2000kx的條件下，每天光照10小時(shí)進(jìn)行培養(yǎng)。5．觀察與記錄：每天觀察外植體的生長(zhǎng)情況，并記錄其變化情況。6．轉(zhuǎn)接幼苗：將增長(zhǎng)至一定體積的愈傷組織轉(zhuǎn)接到分化芽的培養(yǎng)基上，在15～20℃、光照強(qiáng)度為1000～2000kx的光照培養(yǎng)箱內(nèi)繼續(xù)培養(yǎng)，分化出幼芽后，再轉(zhuǎn)接至生根的培養(yǎng)基上，生根后將試管苗先煉苗，再移栽于大田中。2．關(guān)于植物組織培養(yǎng)的下列說(shuō)法中，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的(

)A．在進(jìn)行植物組織培養(yǎng)時(shí)，需要適宜的溫度、營(yíng)養(yǎng)、氧氣和pHB．由外植體形成胚狀體的過(guò)程中不需要光，但由胚狀體發(fā)育成植株的過(guò)程中卻需要光C．不同植物進(jìn)行組織培養(yǎng)時(shí)，所需的溫度有所不同D．由外植體形成幼苗的過(guò)程中，培養(yǎng)基中有機(jī)物的總量會(huì)減少解析：

植物組織培養(yǎng)需要一定的條件。如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，適宜的溫度、pH和滲透壓、光照等，光不僅是進(jìn)行光合作用必需的條件，同時(shí)也是影響細(xì)胞分裂和分化的重要條件。植物的胚狀體已分化，是照光后形成的。答案：

B合作探究·課堂互動(dòng)

下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)的敘述，正確的是(

)A．愈傷組織是一團(tuán)有特定結(jié)構(gòu)和功能的薄壁細(xì)胞B．二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化與再分化后得到穩(wěn)定遺傳的植株C．用人工薄膜將胚狀體、愈傷組織等分別包裝可制成人工種子D．植物耐鹽突變體可通過(guò)添加適量NaCl的培養(yǎng)基培養(yǎng)篩選而獲得[自主解答]

________植物組織培養(yǎng)解析：答案：D選項(xiàng)正誤判斷理由A×愈傷組織細(xì)胞是一團(tuán)排列疏松而無(wú)規(guī)則，高度液泡化的呈無(wú)定形狀態(tài)的、具分生能力的薄壁細(xì)胞，不具有特定的結(jié)構(gòu)和功能B×二倍體的花粉中只含一個(gè)染色體組，培養(yǎng)得到的個(gè)體為單倍體高度不育，幼苗用秋水仙素處理后得到的植株才能穩(wěn)定遺傳C×人工種子中包裹的不可以是愈傷組織D√用特定的選擇培養(yǎng)基可篩選出所需要的突變體類型1．下列對(duì)植物組織培養(yǎng)過(guò)程中的脫分化，敘述正確的是(

)A．植物體的分生組織通過(guò)細(xì)胞分裂產(chǎn)生新細(xì)胞的過(guò)程B．體內(nèi)分化的細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變的過(guò)程C．高度分化的植物器官、組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過(guò)程D．愈傷組織分裂產(chǎn)生大量相同細(xì)胞的過(guò)程解析：

植物體的分生組織通過(guò)細(xì)胞分裂產(chǎn)生新細(xì)胞的過(guò)程是細(xì)胞增殖的過(guò)程，主要進(jìn)行細(xì)胞的有絲分裂；體內(nèi)分化的細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變的可能是細(xì)胞的衰老或凋亡的過(guò)程；愈傷組織分裂產(chǎn)生大量相同細(xì)胞的過(guò)程是通過(guò)有絲分裂實(shí)現(xiàn)的；而脫分化是高度分化的植物器官、組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過(guò)程。答案：

C

下列關(guān)于影響植物組織培養(yǎng)的因素，說(shuō)法正確的是(

)A．不同植物組織培養(yǎng)的難易程度不同，同一種植物材料培養(yǎng)的難易程度相同B．在植物組織培養(yǎng)中，培養(yǎng)基中必須添加植物激素C．植物激素中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的作用是互相獨(dú)立的D．pH、溫度、光照條件等對(duì)植物組織培養(yǎng)也特別重要[自主解答]

________植物組織培養(yǎng)的影響因素解析：不同植物組織培養(yǎng)的難易程度不同，同一種植物材料也會(huì)因年齡、保存時(shí)間的長(zhǎng)短等導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同；在植物組織培養(yǎng)中，培養(yǎng)基中常常要添加植物激素，但不是都必須添加植物激素，如菊花莖段組織培養(yǎng)不必添加植物激素；各種植物激素的作用是相互聯(lián)系的，而不是互相獨(dú)立的；植物組織培養(yǎng)需要適宜的溫度、pH和適當(dāng)?shù)墓庹铡４鸢福篋【互動(dòng)探究】植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，是否一直給予光照？提示：不是，愈傷組織才開始給予適宜的光照

植物組織培養(yǎng)過(guò)程的無(wú)菌操作(1)培養(yǎng)材料的消毒消毒劑：一般可用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．1%的氯化汞溶液。(2)培養(yǎng)基、所用器械均應(yīng)進(jìn)行滅菌處理。培養(yǎng)基、所用器械常用高壓蒸汽滅菌，所用器械也可采取干熱滅菌或灼燒滅菌。(3)操作室、工作臺(tái)要進(jìn)行消毒，一般使用紫外線或消毒藥品消毒。(4)所有接種、轉(zhuǎn)瓶操作都應(yīng)在酒精燈火焰旁進(jìn)行。

2．某同學(xué)在進(jìn)行組織培養(yǎng)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)只分裂而不分化出芽和根，可能原因是(

)A．未見(jiàn)陽(yáng)光B．培養(yǎng)時(shí)間不夠C．培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)過(guò)多D．細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素配比不對(duì)解析：

植物組織培養(yǎng)的過(guò)程中激素的種類和比例直接影響培養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的過(guò)程。答案：

D高效測(cè)評(píng)

·

知能提升1．下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)所需營(yíng)養(yǎng)的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A．MS培養(yǎng)基既含硝態(tài)氮又含銨態(tài)氮B．維生素以輔酶的形式參與生物催化劑酶系活動(dòng)C．植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)包括生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素及赤霉素等D．植物組織培養(yǎng)過(guò)程中無(wú)需從外部供糖解析：

通常植物本身能進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生糖類，不需從外部供給糖，但在植物組織培養(yǎng)進(jìn)行異養(yǎng)的狀況下，大多不能進(jìn)行光合作用來(lái)合成糖類，因此必須在培養(yǎng)基中添加糖，作為碳素來(lái)源和能量來(lái)源。答案：

D2．無(wú)菌技術(shù)是植物組織培養(yǎng)能否獲得成功的關(guān)鍵，以下說(shuō)法正確的是(

)①由于植物組織培養(yǎng)所利用的植物材料體積小、抗逆性差，對(duì)無(wú)菌操作的要求非常嚴(yán)格②對(duì)培養(yǎng)基用高壓蒸汽滅菌③對(duì)培養(yǎng)材料進(jìn)行表面消毒時(shí)，一方面要考慮藥劑的消毒效果，另一方面還要考慮植物材料的耐受能力④培養(yǎng)中不同藥劑、不同植物材料，甚至不同器官要區(qū)別對(duì)待⑤對(duì)培養(yǎng)材料可用高壓蒸汽滅菌⑥如果不小心引起污染，可能將造成培養(yǎng)工作前功盡棄A．①②③④⑤ B．①②③④C．①②③④⑥ D．①②③④⑤⑥解析：

不同的材料或?qū)ο螅捎玫臏缇蛳痉椒ú煌?，?duì)培養(yǎng)物不能采用高壓蒸汽滅菌，否則會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)物死亡，在操作過(guò)程中一定要嚴(yán)格遵守?zé)o菌操作，以免污染，前功盡棄。答案：

C3．采用莖尖等分生組織培養(yǎng)出來(lái)的植物一般很少有植物病毒的危害，其原因是(

)①分生區(qū)維管束尚未形成，病毒通過(guò)胞間連絲移動(dòng)到分生區(qū)的速度遠(yuǎn)不及細(xì)胞分裂的速度快②在組織培養(yǎng)過(guò)程中的細(xì)胞進(jìn)行的是快速分裂和分化③在人工配制的培養(yǎng)基上，病毒根本無(wú)法生存④進(jìn)行組織培養(yǎng)的植物體內(nèi)水分太少，無(wú)機(jī)鹽含量太高⑤進(jìn)行組織培養(yǎng)的過(guò)程都是在無(wú)菌和無(wú)毒條件下進(jìn)行的A．①②③ B．②③④C．③④⑤ D．①②⑤解析：

利用組織培養(yǎng)技術(shù)獲得脫毒植物的原理是植物上存在無(wú)病毒的微小區(qū)域；組織培養(yǎng)具有取材少、培養(yǎng)周期短的優(yōu)點(diǎn)，而且是在無(wú)菌、無(wú)毒條件下進(jìn)行的。答案：

D4．關(guān)于菊花組織培養(yǎng)的操作，下列說(shuō)法不正確的是(

)A．培養(yǎng)基連同其他器械一起進(jìn)行高壓蒸汽滅菌B．幼苗要先移植到消過(guò)毒的蛭石或者珍珠巖等環(huán)境下生活一段時(shí)間C．用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基同樣適合于某些微生物的生長(zhǎng)，一旦感染雜菌則前功盡棄D．接種時(shí)用鑷子夾取菊花莖段插入培養(yǎng)基中即可解析：

菊花的組織培養(yǎng)中為防止雜菌污染，需要進(jìn)行嚴(yán)格的無(wú)菌操作，外植體要消毒，培養(yǎng)基及其他器械要消毒。接種時(shí)要注意莖段的形態(tài)學(xué)上下端，不能倒插。幼苗要先移植到消過(guò)毒的環(huán)境中生活一段時(shí)間，然后再栽培到土壤中。答案：

D5．某同學(xué)在進(jìn)行組織培養(yǎng)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)愈傷組織只分裂而不分化出芽和根，可能原因是(

)A．未見(jiàn)陽(yáng)光B．培養(yǎng)時(shí)間不夠C．培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)過(guò)多 D．細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素配比不對(duì)解析：

植物組織培養(yǎng)的過(guò)程中，激素的種類和比例直接影響培養(yǎng)的細(xì)胞的分裂、脫分化和再分化的過(guò)程。答案：

D6．四倍體水稻的花藥通過(guò)無(wú)菌操作接入試管，經(jīng)培養(yǎng)形成試管苗，下列敘述中不正確的是(

)A．用花藥離體培養(yǎng)法獲得的植株是二倍體B．誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織的分裂方式為有絲分裂C．培養(yǎng)液中應(yīng)有有機(jī)養(yǎng)料以及生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素D．試管苗的生長(zhǎng)發(fā)育需要光照解析：四倍體水稻的花藥離體培養(yǎng)獲得的是含有2個(gè)染色體組的單倍體植株，不能叫做二倍體，花藥通過(guò)培養(yǎng)誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織的分裂方式是有絲分裂，同時(shí)，培養(yǎng)過(guò)程中要加入無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)、有機(jī)營(yíng)養(yǎng)、生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素等物質(zhì)，培育成試管苗可通過(guò)光照進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生糖類，滿足自身需求。答案：A7．1958年，美國(guó)科學(xué)家斯圖爾德將胡蘿卜韌皮部的一些細(xì)胞放進(jìn)培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，最終發(fā)育成完整的新植株。如下圖是細(xì)胞培養(yǎng)形成胡蘿卜植株的示意圖，請(qǐng)據(jù)圖回答：(1)過(guò)程④由細(xì)胞團(tuán)形成胚狀體要經(jīng)過(guò)________和________的過(guò)程。(2)過(guò)程③、④、⑤在生物技術(shù)中稱為________________。(3)生長(zhǎng)發(fā)育離不開細(xì)胞的分裂和分化。在新陳代謝基礎(chǔ)上的個(gè)體發(fā)育過(guò)程中，細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)起著重要作用。①?gòu)拇x方面看，生物體的生長(zhǎng)是____________的結(jié)果。②根據(jù)所給的生物學(xué)名詞進(jìn)行類推：細(xì)胞分化：細(xì)胞產(chǎn)生穩(wěn)定性差異的過(guò)程。細(xì)胞脫分化：________________________________。③植物體內(nèi)由同一受精卵發(fā)育而來(lái)的葉肉細(xì)胞和導(dǎo)管細(xì)胞，它們的形態(tài)和功能有極大的差異，其根本原因是_____________________________________________。解析：

本題考查了對(duì)植物組織培養(yǎng)過(guò)程和原理的理解。細(xì)胞團(tuán)是指離體的植物細(xì)胞脫分化形成的愈傷組織，由細(xì)胞團(tuán)形成胚狀體是愈傷組織再分化形成根、芽的過(guò)程，此過(guò)程必定伴隨著細(xì)胞的分裂和分化。③④⑤過(guò)程就是離體的植物組織或細(xì)胞培養(yǎng)成植物體的過(guò)程，應(yīng)用的是植物組織培養(yǎng)技術(shù)。對(duì)一個(gè)植物體來(lái)說(shuō)，只有同化作用大于異化作用，也就是合成自身的物質(zhì)多于分解自身的物質(zhì)，才表現(xiàn)出生長(zhǎng)現(xiàn)象。因?yàn)槎嗉?xì)胞生物體的每一個(gè)細(xì)胞都是由受精卵有絲分裂而來(lái)的，所以每一個(gè)細(xì)胞中都含有相同的遺傳物質(zhì)。而生物細(xì)胞能分化為不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)，是因?yàn)檫z傳物質(zhì)進(jìn)行選擇性表達(dá)的結(jié)果。而脫分化就是已經(jīng)高度分化的細(xì)胞恢復(fù)分裂能力的過(guò)程。答案：

(1)細(xì)胞分裂細(xì)胞分化(2)植物組織培養(yǎng)技術(shù)(3)①同化作用超過(guò)異化作用②已分化的細(xì)