選修一專題植物組織培養(yǎng)技術(shù)

第1頁/共35頁第一頁，共36頁。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1．植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)(1)理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞具有全能性。(2)基本過程：(3)影響因素①選材：不同植物組織或同一植物組織的不同部分，培養(yǎng)

的難易程度差別很大，菊花的組織培養(yǎng)，一般選擇

的莖上部新萌生的側(cè)枝。愈傷組織再分化未開花植株第2頁/共35頁第二頁，共36頁。②培養(yǎng)基：植物組織培養(yǎng)需要適宜的培養(yǎng)基，常用的是MS

培養(yǎng)基，在配制好的培養(yǎng)基中，常常需要添加

和

兩種植物激素。2．實(shí)驗(yàn)操作(1)配制好的培養(yǎng)基要進(jìn)行

滅菌。(2)外植體要先用

消毒6～7s，取出后用無菌水清洗，

再用0.1%的氯化汞消毒，最后再用

清洗。(3)接種時(shí)要始終在

旁進(jìn)行，對(duì)于接種工具要用

滅菌。(4)在18～22d的

中培養(yǎng)，得到

后進(jìn)行移栽。細(xì)胞分裂素生長素高壓蒸汽70%酒精酒精燈火焰灼燒無菌箱試管苗無菌水第3頁/共35頁第三頁，共36頁。二、月季的花藥培養(yǎng)1．被子植物花粉的發(fā)育過程：花粉母細(xì)胞(小孢子母細(xì)胞)→

時(shí)期→單核期→

期→精子。2．產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑(1)花粉通過

階段分化發(fā)育為植株。(2)花粉在誘導(dǎo)培養(yǎng)基上先形成

，再將其誘導(dǎo)分化成

植株。3．影響花藥培養(yǎng)的因素：主要因素是

的選擇和培養(yǎng)基的

。一般月季的花藥培養(yǎng)選在五月初到五月中旬，即月

季的初花期。

四分體雙核胚狀體愈傷組織材料

組成第4頁/共35頁第四頁，共36頁。第5頁/共35頁第五頁，共36頁?？键c(diǎn)一植物組織培養(yǎng)的過程及條件命題解讀近幾年高考對(duì)該部分內(nèi)容的考查頻率逐漸走高，命題形式以簡答題為主，選擇題也有所呈現(xiàn)。命題主要以植物組織培養(yǎng)為材料背景考查了植物組織培養(yǎng)過程中涉及的MS培養(yǎng)基及消毒滅菌的相關(guān)的知識(shí)。預(yù)計(jì)2012年高考將植物組織培養(yǎng)的有關(guān)知識(shí)與植物激素的應(yīng)用和植物中有效成分的提取相聯(lián)系進(jìn)行綜合考查的可能性較大。第6頁/共35頁第六頁，共36頁。[示例1]

如下圖所示胡蘿卜的韌皮部細(xì)胞通過無菌操作，植入試管后，在一定的條件下，形成試管苗的培育過程，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題：(1)要促進(jìn)細(xì)胞分裂生長，培養(yǎng)基中應(yīng)含有營養(yǎng)物質(zhì)和激素，

營養(yǎng)物質(zhì)包括________和小分子有機(jī)物；激素包括細(xì)胞分

裂素和________兩類植物激素。第7頁/共35頁第七頁，共36頁。(2)此過程依據(jù)的原理是________。A和B階段主要進(jìn)行的分裂

方式是______，B階段除了細(xì)胞分裂外，還進(jìn)行細(xì)胞____等。(3)此過程要無菌操作，主要是指對(duì)________進(jìn)行滅菌消毒。B

階段需要光照，原因是________________。(4)試管苗的根細(xì)胞沒有葉綠素，而葉的葉肉細(xì)胞具有葉綠素，

這是基因________的結(jié)果。(5)將胡蘿卜組織塊接種到培養(yǎng)基上時(shí)，為防止細(xì)胞污染應(yīng)如

何操作？_____________________________________________________。第8頁/共35頁第八頁，共36頁。[解析]

該題綜合考查植物組織培養(yǎng)過程、所需條件等方面的知識(shí)。解答本題應(yīng)著重從植物組織培養(yǎng)的原理、過程、影響因素及相關(guān)的無菌操作技術(shù)等方面入手。(1)植物組織培養(yǎng)使用的培養(yǎng)基應(yīng)含有供組織細(xì)胞生長發(fā)育所需要的無機(jī)鹽和小分子有機(jī)物，還需供調(diào)節(jié)細(xì)胞發(fā)育方向的細(xì)胞分裂素和生長素等激素。(2)植物細(xì)胞的全能性是植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)，脫分化和再分化階段中細(xì)胞的增殖方式均為有絲分裂，再分化階段愈傷組織經(jīng)細(xì)胞有絲分裂和分化形成試管苗。(3)植物組織培養(yǎng)過程一定要做到無菌操作，包括外植體、培養(yǎng)第9頁/共35頁第九頁，共36頁?；⑷萜?、工具等均應(yīng)消毒滅菌，其中培養(yǎng)基的滅菌最為重要；再分化階段需要光照，因?yàn)槿~中葉綠素的合成需要光照條件。(4)同一植株的所有細(xì)胞所含有的遺傳信息相同，但表達(dá)不同，故形態(tài)功能也存在差異。(5)酒精燈火焰旁溫度較高，可有效殺死空氣中的細(xì)菌。[答案]

(1)無機(jī)鹽生長素(2)植物細(xì)胞的全能性有絲分裂分化(3)培養(yǎng)基芽發(fā)育成葉，葉肉細(xì)胞中葉綠素的合成需要光照條件(4)選擇性表達(dá)(5)接種要在酒精燈火焰旁進(jìn)行第10頁/共35頁第十頁，共36頁。1．影響植物組織培養(yǎng)的因素(1)內(nèi)因：植物的種類及同一種植物材料的年齡、保存時(shí)間

的長短、部位等。第11頁/共35頁第十一頁，共36頁。2．植物組織培養(yǎng)的關(guān)鍵(1)植物組織培養(yǎng)所利用的植物材料體積小、抗逆性差，對(duì)培養(yǎng)條件要求較高。(2)培養(yǎng)材料一旦被微生物污染，就會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。原因是微生物增殖快，生長迅速，消耗養(yǎng)分多，并產(chǎn)生代謝廢物毒害培養(yǎng)材料。(3)無菌技術(shù)主要包括對(duì)操作空間、實(shí)驗(yàn)用具、實(shí)驗(yàn)材料以及操作者的消毒滅菌。

第12頁/共35頁第十二頁，共36頁。1．(2011·朝陽統(tǒng)考)科學(xué)家將分離得到的成熟的胡蘿卜韌皮

部細(xì)胞進(jìn)行如下處理，最終由單個(gè)細(xì)胞發(fā)育成為完整的新

植株。請(qǐng)回答下列問題：第13頁/共35頁第十三頁，共36頁。(1)科學(xué)家所用的這種生物技術(shù)叫做________。該項(xiàng)技術(shù)表明，當(dāng)植物細(xì)胞處于________狀態(tài)時(shí)，在一定的營養(yǎng)物質(zhì)、________和其他外界條件的作用下，可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整植株。(2)圖中B過程稱為________，通過B過程產(chǎn)生的愈傷組織細(xì)胞與根韌皮部細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，其根本原因是_______。第14頁/共35頁第十四頁，共36頁。解析：植物組織培養(yǎng)技術(shù)可以將單個(gè)的離體植物組織或細(xì)胞培養(yǎng)成完整的個(gè)體，這說明了離體的植物細(xì)胞可以在適宜條件下表現(xiàn)全能性；由離體植物細(xì)胞培養(yǎng)成愈傷組織時(shí)，需先使細(xì)胞脫分化；細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，是細(xì)胞分化的結(jié)果，根本原因在于細(xì)胞中的基因執(zhí)行功能的區(qū)別，即基因的選擇性表達(dá)。答案：(1)植物組織培養(yǎng)離體植物激素(2)脫分化基因的選擇性表達(dá)第15頁/共35頁第十五頁，共36頁?？键c(diǎn)二月季的花藥培養(yǎng)命題解讀近幾年高考對(duì)花藥培養(yǎng)的考查較少，預(yù)計(jì)今后高考對(duì)本內(nèi)容的考查將以簡答題為主，花藥離體培養(yǎng)技術(shù)的操作及與植物組織培養(yǎng)的區(qū)別將是命題主要的方向。第16頁/共35頁第十六頁，共36頁。[示例2]

(2011·銀川模擬)下圖是月季花藥離體培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑，請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問題：(1)選用的材料合適與否是成功誘導(dǎo)出花粉植株的重要因素，

一般來說選用________期的花粉可提高成功率。選擇

花粉時(shí)，一般要通過

________來確定花粉是否處于合

適的發(fā)育期，這時(shí)需要對(duì)花粉的細(xì)胞核進(jìn)行染色，常用

的染色劑是

________________________。第17頁/共35頁第十七頁，共36頁。(2)上圖中花藥經(jīng)脫分化產(chǎn)生胚狀體還是愈傷組織主要取決于培養(yǎng)

基中________________。(3)胚狀體與愈傷組織在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別在于愈傷組織的細(xì)胞排

列疏松無規(guī)則的

________細(xì)胞。胚狀體與______發(fā)育形成的胚有類似的結(jié)構(gòu)，即具有胚芽、胚軸和胚根。(4)無菌技術(shù)也是成功誘導(dǎo)出花粉植株的重要因素，請(qǐng)說明下列各

項(xiàng)需要消毒，還是需要滅菌。①培養(yǎng)基，②培養(yǎng)皿，③接種環(huán)，④花蕾，⑤實(shí)驗(yàn)操作者的雙

手，⑥三角錐形瓶。________(填編號(hào))需要滅菌，

________(填

編號(hào))需要消毒。(5)試管苗移栽到土壤前，通常要進(jìn)行壯苗處理，應(yīng)如何壯苗？

_______________________________________________。第18頁/共35頁第十八頁，共36頁。[解析]

(1)并不是任何時(shí)期的花粉都可以培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織或胚狀體，只有花粉發(fā)育到一定時(shí)期對(duì)離體的刺激才最敏感。對(duì)大多數(shù)植物而言，單核中期至晚期的花粉最容易形成花粉胚或花粉愈傷組織。在培養(yǎng)花藥之前，通常用醋酸洋紅染色制片法制片鏡檢以確定花粉發(fā)育時(shí)期。(2)花藥培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株一般有兩種途徑：其一是花藥中的花粉通過胚狀體階段發(fā)育為小植株；其二是花藥中花粉在誘導(dǎo)培養(yǎng)基上先形成愈傷組織，再誘導(dǎo)其分化成植株。兩種途徑并無絕對(duì)界限，主要取決于培養(yǎng)基中的激素種類及其濃度配比。第19頁/共35頁第十九頁，共36頁。(3)愈傷組織是一團(tuán)高度液泡化的薄壁細(xì)胞，植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體與正常受精卵發(fā)育成的胚均有胚芽、胚根和胚軸。(4)滅菌是用理化方法殺死物體內(nèi)外所有的微生物細(xì)胞、芽孢和孢子。消毒是殺死物體表面的微生物。在微生物培養(yǎng)過程中通常對(duì)培養(yǎng)基、培養(yǎng)皿、接種環(huán)、三角錐形瓶，進(jìn)行滅菌處理；對(duì)花蕾、實(shí)驗(yàn)操作者的雙手進(jìn)行消毒處理。(5)詳見答案。第20頁/共35頁第二十頁，共36頁。[答案]

(1)單核鏡檢(顯微鏡觀察)醋酸洋紅(2)激素的種類及其濃度配比(3)薄壁正常受精卵(或受精卵)(4)①②③⑥

④⑤(5)將試管苗移栽到經(jīng)消毒過的培養(yǎng)基中生活一段時(shí)間，等幼苗長壯后再移栽到土壤中第21頁/共35頁第二十一頁，共36頁。(1)材料的選取：月季花藥的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選擇花粉發(fā)育

過程中的單核靠邊期的花藥進(jìn)行培養(yǎng)，且在花蕾期，因

為此時(shí)質(zhì)地幼嫩，花瓣未開，微生物不易侵入，容易消

毒。(2)剝離花藥時(shí)，盡量不要損傷花藥，同時(shí)還要徹底去除花

絲，防止對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾。(3)外植體消毒：所用消毒劑為體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精和質(zhì)

量分?jǐn)?shù)為0.1%的氯化汞溶液，所使用的清洗液是無菌水。(4)培養(yǎng)過程：在初期，月季的花藥培養(yǎng)不需光照，幼小植

株形成后才需光照。第22頁/共35頁第二十二頁，共36頁。2．關(guān)于影響花藥培養(yǎng)的因素的說法，不正確的是(

)A．材料的選取和消毒是花粉植株誘導(dǎo)成功的關(guān)鍵

B．選擇盛開的或略微開放的花作為實(shí)驗(yàn)材料

C．選擇合適的花粉發(fā)育時(shí)期

D．親本植株生長條件、材料的低溫預(yù)處理、接種密度

都對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響.第23頁/共35頁第二十三頁，共36頁。解析：如果選擇盛開的或略微開放的花作為實(shí)驗(yàn)材料，花瓣有所松動(dòng)，微生物可能侵入到花藥，結(jié)果會(huì)給材料消毒帶來困難。答案：B第24頁/共35頁第二十四頁，共36頁。3．接種和培養(yǎng)花藥時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)全對(duì)的一組是(

)①不損傷花藥②徹底去除花絲③幼小植株形成后需要

光照④花藥開裂釋放出的幼小植株會(huì)分別發(fā)育成單倍體，

無需分開

A．①②③

B．①②④

C．②③④D．①③④第25頁/共35頁第二十五頁，共36頁。解析：花藥受損傷，易從受損部位產(chǎn)生愈傷組織；與花絲相連的花藥不利愈傷組織或胚狀體的形成；幼小植株形成后需陽光，由異養(yǎng)轉(zhuǎn)化為自養(yǎng)；花藥開裂釋放出的胚狀體要盡快分開，分別移植到新培養(yǎng)基上，否則這些植株將難以分開。答案：A第26頁/共35頁第二十六頁，共36頁。第27頁/共35頁第二十七頁，共36頁。[示例]利用植物組織培養(yǎng)的方法可快速、大量繁殖植物，在培養(yǎng)過程中，取該植物的花芽并將其分`別培養(yǎng)在含有不同比例的吲哚乙酸和細(xì)胞分裂素的培養(yǎng)基中，花芽的生長狀況如下表所示：第28頁/共35頁第二十八頁，共36頁。吲哚乙酸細(xì)胞分裂素花芽生長狀況A組花芽00組織切塊B組花芽3ppm0.2ppm形成愈傷組織

C組花芽3ppm0.002ppm愈傷組織分化出根

D組花芽0.03ppm1.0ppm愈傷組織分化出嫩枝

E組花芽00.2ppm稍生長(1)在此過程中會(huì)出現(xiàn)脫分化的是________組。從實(shí)驗(yàn)結(jié)

果可以看出，能誘導(dǎo)新的花芽形成的條件是

_________________________________________________。第29頁/共35頁第二十九頁，共36頁。(2)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，在植物組織培養(yǎng)過程中，誘導(dǎo)芽和

根形成的關(guān)鍵是_______________________________。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，欲快速、大量獲得此植物的花芽，可選

用________組的培養(yǎng)基進(jìn)行擴(kuò)大生產(chǎn)。第30頁/共35頁第三十頁，共36頁。[解析]脫分化、再分化過程與植物激素——生長素和細(xì)胞分裂素有關(guān)，且生長素用量與細(xì)胞分裂素用量直接影響培養(yǎng)過程。當(dāng)用量比值高時(shí)，有利于根的分化，抑制芽的分化，即表中的C組；當(dāng)用量比值低時(shí)，有利于芽的分化，抑制根的分化，即