2024-2025學年高中生物專題3植物的組織培養(yǎng)技術(shù)課題1菊花的組織培養(yǎng)教案新人教版選修1

PAGE10-課題1菊花的組織培育學習目標：1.知道細胞分化、細胞的全能性、組織培育流程及影響組織培育的因素。(重點)2.識記MS培育基的養(yǎng)分要素及功能。(重點)3.嘗試植物組織培育的試驗操作過程。(難點)1．植物組織培育的基本過程(1)理論基礎：植物細胞的全能性。(2)細胞分化：在植物的個體發(fā)育過程中，細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上出現(xiàn)穩(wěn)定性差異的過程。(3)基本過程eq\x(\a\al(離體的植物器,官、組織或細胞))eq\o(→,\s\up10(脫分化))eq\x(\a\al(愈傷,組織))eq\o(→,\s\up10(再分化))eq\x(根、芽)→eq\x(\a\al(完整,植株))①愈傷組織：由離體的植物組織或細胞經(jīng)脫分化形成的一團排列疏松而無規(guī)則、高度液泡化的呈無定形態(tài)態(tài)的薄壁細胞。②脫分化：又叫去分化，是由高度分化的植物組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程。③再分化：愈傷組織接著培育，重新分化成根或芽等器官的過程。2．影響植物組織培育的因素(1)植物材料①不同的植物組織，培育的難易程度差別很大。②同一種植物材料，材料的年齡、保存時間的長短等也會影響試驗結(jié)果。菊花的組織培育一般選擇未開花植株的莖上部新萌生的側(cè)枝。(2)養(yǎng)分物質(zhì)①大量元素，如N、P、K、Ca、Mg、S。②微量元素，如B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co。③有機物，如甘氨酸、煙酸、肌醇、維生素，以及蔗糖等。(3)植物激素：生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵性激素，二者的濃度、運用的依次及用量的比例等都會影響試驗結(jié)果。(4)環(huán)境條件：如pH、_溫度、光照等，進行菊花的組織培育一般將pH限制在5.8左右，溫度限制在18～22℃，并且每日用日光燈照耀12h。3．菊花組織培育的試驗操作eq\x(\a\al(制備MS固,體培育基))→eq\x(\a\al(外植體,消毒))→eq\x(接種)→eq\x(培育)→eq\x(移栽)→eq\x(栽培)(1)制備MS固體培育基：配制各種母液→配制培育基→滅菌。(2)外植體消毒：取菊花嫩枝→流水沖洗→加洗衣粉刷洗→流水沖洗20mineq\o(→,\s\up10(吸干))體積分數(shù)為70%的酒精消毒6～7s→無菌水清洗eq\o(→,\s\up10(吸干))質(zhì)量分數(shù)為0.1%的氯化汞溶液消毒1～2min→無菌水清洗(至少3次)。(3)接種：菊花莖段插入培育基時留意方向，不要倒插。每瓶接種6～8塊外植體。(4)培育：最好放在無菌箱中培育，并定期消毒。培育溫度限制在18～22℃，并且每日用日光燈照耀12h。(5)移栽：移栽前應先打開培育瓶的封口膜，讓試管苗在培育間生長幾日。然后用流水清洗根部的培育基，將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍寶巖等環(huán)境下生活一段時間，等幼苗長壯后再移栽到土壤中。(6)栽培：將幼苗移栽后，每天視察并記錄幼苗的生長狀況，適時澆水、施肥，直至開花。1．推斷對錯(1)一般來說，簡單進行無性繁殖的植物，也簡單進行組織培育。 ()(2)對菊花莖段進行組織培育，不加植物激素也能勝利。 ()(3)接種后的錐形瓶放入無菌箱中，賜予相宜的溫度和光照即可。 ()(4)通過有絲分裂進行細胞增殖。 ()提示：(1)√(2)√(3)×在植物組織培育過程中，分化程度越低的材料，越簡單脫分化形成愈傷組織，接種后的錐形瓶放入無菌箱中，賜予相宜的溫度和光照進行培育，培育期間應定期消毒，防止細菌等微生物污染。(4)√2．在植物組織培育過程中，愈傷組織的形成和形態(tài)的發(fā)生是非常關鍵的。這除須要必備的養(yǎng)分和一些刺激因素外，還須要有誘導作用的物質(zhì)，它們是()A．銅、鋅等微量元素B．細胞分裂素和生長素C．蔗糖和葡萄糖D．維生素和氨基酸B[愈傷組織的形成除了必備的養(yǎng)分和一些刺激因素外，還需加入植物激素，如細胞分裂素和生長素等，用以調(diào)整細胞分裂和分化。]3．下列符合菊花組織培育的基本步驟的是()A．制備MS培育基→外植體消毒→接種→培育→移栽→栽培B．制備MS培育基→外植體消毒→接種→培育→栽培→移栽C．制備MS培育基→外植體消毒→接種→栽培→培育→移栽D．制備MS培育基→外植體消毒→接種→移栽→培育→栽培A[植物組織培育的操作程序為“制備MS培育基→外植體消毒→接種→培育→移栽→栽培”。接種后先培育再移栽，最終是栽培。]植物組織培育的基本過程及影響因素[合作溝通]1．植物組織培育的基本過程是怎樣的？提示：eq\x(\a\al(離體的植物,器官、組織或,細胞外植體))eq\o(→,\s\up10(脫分化))eq\x(\a\al(愈傷,組織))eq\o(→,\s\up10(再分化))eq\x(根、芽)→eq\x(\a\al(完整,植株))2．在生物體內(nèi)，細胞并不表現(xiàn)出全能性，而是分化為不同的組織、器官的緣由是什么？提示：細胞全能性表達的基本條件之一是離體狀態(tài)。例如：植株上的分生組織細胞在體內(nèi)只能進行分裂分化，形成不同的組織，但不能表現(xiàn)出全能性，這是生物體內(nèi)基因程序性表達的結(jié)果。[歸納總結(jié)]1．細胞的全能性(1)概念：指已經(jīng)分化的細胞，仍舊具有發(fā)育成完整個體的潛能。(2)緣由：生物體的每個細胞都含有本物種生長、發(fā)育、遺傳和變異的全部遺傳信息。(3)體現(xiàn)條件：①離體狀態(tài)；②肯定的養(yǎng)分物質(zhì)；③植物激素；④其他相宜的外界條件(溫度、pH、氧氣、光照、無菌等)。(4)細胞全能性大小與細胞種類的關系：①受精卵＞生殖細胞＞體細胞；植物細胞＞動物細胞；分化程度低的細胞＞分化程度高的細胞。②一般地說，離體后的植物細胞的全能性在肯定條件下可充分體現(xiàn)。③離體的動物細胞的全能性受到限制，但其細胞核的全能性可借助卵細胞的細胞質(zhì)體現(xiàn)出來。④未離體的細胞的全能性不能表達，只是在機體的調(diào)控下進行定向分化。2．植物組織培育的過程過程名稱過程形成體特點條件脫分化由外植體形成愈傷組織排列疏松、高度液泡化的薄壁細胞團①離體②供應養(yǎng)分物質(zhì)(有機物、無機物)③供應激素④供應其他相宜條件再分化由愈傷組織形成幼苗或胚狀體結(jié)構(gòu)有根、芽或有生根發(fā)芽的實力養(yǎng)分生長生殖生長發(fā)育成完整的植物體由根、莖、葉、花、果實、種子組成栽培3.MS培育基中各成分的作用成分作用微量和大量元素供應植物細胞生活所必需的無機鹽蔗糖供應碳源，維持細胞滲透壓甘氨酸、維生素、煙酸、肌醇等滿意離體植物細胞在正常代謝途徑受肯定影響后所產(chǎn)生的特殊養(yǎng)分需求4.植物激素在組織培育過程中的重要作用(1)在配制好的MS培育基中，經(jīng)常須要添加植物激素。植物激素中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵性激素。(2)激素運用的先后依次及其用量的比例對細胞分裂和分化的影響。①激素運用的先后依次產(chǎn)生的影響：運用依次試驗結(jié)果先運用生長素，后運用細胞分裂素有利于細胞分裂，但細胞不分化先運用細胞分裂素，后運用生長素細胞既分裂也分化同時運用分化頻率提高②激素用量比例產(chǎn)生的影響：生長素/細胞分裂素比值結(jié)果比值高時促根分化，抑芽形成比值低時促芽分化，抑根形成比值適中促進愈傷組織的形成[典題通關]草莓生產(chǎn)上傳統(tǒng)的繁殖方式易將所感染的病毒傳播給后代，導致產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差，運用微型繁殖技術(shù)可以培育出無病毒幼苗，草莓微型繁殖的基本過程如下：外植體eq\o(→,\s\up10(①))愈傷組織eq\o(→,\s\up10(②))芽、根→植株請回答：(1)微型繁殖培育無病毒草莓苗時，一般選取________作為外植體，其依據(jù)是_____________________________________________________。(2)在過程①中，常用的MS培育基主要成分包括大量元素、微量元素和________，在配制好的培育基中，經(jīng)常須要添加________，有利于外植體啟動細胞分裂形成愈傷組織，接種后2～5d，若發(fā)覺外植體邊緣局部污染，緣由可能是_____________________________________________________。(3)在過程②中，愈傷組織在誘導生根的培育基中未形成根，但分化出了芽，其緣由可能是___________________。[技巧點撥](1)無病毒植株的培育是植物組織培育技術(shù)在作物育種方面的重要應用，所選擇的材料應不含有病毒。(2)MS培育基的配方中無植物激素，但植物組織培育過程須要植物激素的調(diào)整，所以在配制好MS培育基之后要加入植物激素。(3)生長素/細胞分裂素的比值高時，有利于根的分化而抑制芽的形成，比值低時有利于芽的分化而抑制根的形成。[解析](1)植物組織培育時常采納根尖或莖尖部位，緣由是該部位含病毒極少，甚至無病毒。(2)MS培育基的成分包括大量元素、微量元素和有機物，在配制好的培育基中，常須要添加生長素和細胞分裂素等植物激素。植物組織培育也應留意無菌操作。(3)生長素用量比細胞分裂素用量的比值低時，有利于芽的分化，比值高時，有利于根的分化。[答案](1)莖尖(或根尖)莖尖(或根尖)病毒極少，甚至無病毒(2)有機物植物激素外植體消毒不徹底(3)培育基中生長素類物質(zhì)用量與細胞分裂素類物質(zhì)用量的比值偏低(1)假如通過植物組織培育，要從愈傷組織中提取某種成分，則生長素和細胞分裂素的運用依次該是怎樣的？(2)為什么用于植物組織培育的材料一般是幼嫩的莖組織？提示：(1)先運用生長素后運用細胞分裂素，這樣有利于細胞分裂但細胞不分化。(2)因為幼嫩的莖組織中的細胞具有較強的細胞分裂與分化的實力。1．科學家將胡蘿卜根韌皮部細胞分別出來，將單個細胞放入特定的培育基中培育，獲得了很多完整的植株，此過程依據(jù)的原理和技術(shù)是()A．細胞的分裂和細胞工程B．細胞的分化和基因工程C．細胞的全能性和組織培育D．花藥離體培育和單倍體育種C[由單個細胞發(fā)育成很多完整個體，盡管涉及細胞的分裂、細胞的脫分化和再分化等，但其原理仍舊是細胞的全能性。要完成植物外植體的脫分化、再分化等，必需進行植物組織培育，當然從工程技術(shù)的分類范疇分析，組織培育技術(shù)屬于細胞工程。故選C。]2．某植物組織培育試驗室的愈傷組織被真菌嚴峻污染，為查找污染緣由設計了4個試驗，試驗條件除圖示外其他均相同。下列各圖表示試驗結(jié)果，據(jù)圖可得出的初步結(jié)論是()A．污染主要是由培育基滅菌時間短造成的B．污染主要來源于組織培育所用的離體組織C．調(diào)整培育基pH能解決污染問題D．調(diào)整培育溫度能解決污染問題B[通過4個曲線圖可以看出培育基滅菌時間、培育基pH、培育溫度對污染率沒有太大影響。由離體組織滅菌時間越長污染率越低可知，污染主要來源于組織培育所用的離體組織。]菊花組織培育的試驗操作[合作溝通]1．MS培育基中各養(yǎng)分物質(zhì)的作用是什么？提示：微量元素和大量元素供應植物細胞生活所必需的無機鹽；蔗糖供應碳源，同時維持細胞的滲透壓；甘氨酸、維生素等物質(zhì)，主要是滿意離體植物細胞的特殊養(yǎng)分要求。2．外植體為什么要經(jīng)過消毒才能接種？提示：外植體上殘留的雜菌會和外植體爭奪培育基中的養(yǎng)分物質(zhì)，并且產(chǎn)生大量對外植體有害的物質(zhì)，導致外植體死亡，所以要先消毒再接種。[歸納總結(jié)]1．試驗流程及留意事項2．造成培育物污染的緣由與處理污染種類細菌污染真菌污染污染緣由可能是由操作人員造成的，如未戴口罩、接種時說話、手未消毒或器械滅菌不徹底等可能是由植物材料消毒不當引起的處理措施將被污染的培育瓶統(tǒng)一放在高壓蒸汽鍋內(nèi)進行高壓蒸汽滅菌，然后再打開培育瓶進行清洗特殊提示：試管苗培育過程中應留意的問題(1)培育一株完整的試管苗，必需先進行生芽培育，然后進行生根培育，假如依次顛倒，就不好誘導生芽了。(2)試管苗應當進行見光培育。(3)試管苗一般在高濕、弱光、恒溫下異養(yǎng)生長，移出瓶后肯定要保溫、保濕。(4)試管苗光合作用實力低，在移栽前應賜予較強光照且進行閉瓶煉苗，以促進小苗向自養(yǎng)轉(zhuǎn)化。[典題通關]如圖是運用某種技術(shù)培育蘭花植株的示意圖。下列關于這種生物工程技術(shù)的敘述，錯誤的是()A．這種技術(shù)叫做植物組織培育，可以克隆生物體B．③、④過程須要生長素和細胞分裂素的調(diào)整C．用此方法克隆植物要盡量選擇優(yōu)良、細胞全能性表達不充分的基因型D．這種技術(shù)可與基因工程、航天工程結(jié)合培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的作物品種C[用此方法克隆植物要盡量選擇優(yōu)良、細胞全能性表達充分的基因型，C錯誤。](1)為什么選擇莖尖細胞作為植物組織培育的材料？(2)某同學在進行如上圖所示的操作過程中，結(jié)果形成了愈傷組織而不能形成試管植物，請從植物激素的角度分析可能的緣由是什么。提示：(1)因為莖尖細胞分裂和分化的實力較強，脫分化和再分化更簡單進行；并且含有的病毒極少，甚至不含有病毒。(2)先運用了生長素再運用細胞分裂素，且生長素和細胞分裂素的比值適中。試管苗在移栽前進行一系列操作，使幼苗生長健壯，耐環(huán)境改變實力增加，這一過程叫煉苗。下列關于移栽的敘述，正確的是()A．培育的試管苗打開封口膜后，可干脆移栽至大田B．試管苗在移栽時不須要在培育間進一步培育C．試管苗在培育間培育一段時間后，用無菌水清洗掉根部培育基后，移栽入大田D．試管苗在培育間培育一段時間后，最好用無菌水清洗根部培育基，再移入消過毒的蛭石、珍寶巖等環(huán)境中煉苗D[試管苗光合作用實力弱，對不良環(huán)境的耐受實力差，肯定要保溫、保濕。在培育一段時間后，漸漸由異養(yǎng)苗向自養(yǎng)苗轉(zhuǎn)化，并且要在蛭石、珍寶巖等無毒的環(huán)境中培育一段時間，待適應外界環(huán)境后，再移栽至大田。故選D。][課堂小結(jié)]知識網(wǎng)絡構(gòu)建核心語句歸納1.植物組織培育的理論基礎是細胞的全能性。2.植物組織培育的基本過程是：外植體eq\o(→,\s\up10(脫分化))愈傷組織eq\o(→,\s\up10(再分化))胚狀體→新植物體。3.影響植物組織培育的因素包括材料選擇、培育基的成分及配比、pH、溫度、光照等。4.組織培育中，生長素的運用量大于細胞分裂素，有利于根的分化，抑制芽的形成；反之，則利于芽的分化，抵制根的形成。5.菊花組織培育的試驗操作流程：制備MS固體培育基→外植體消毒→接種→培育→移栽→栽培。1．植物細胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是()A．賜予相宜的養(yǎng)分和外界條件B．導入其他植物細胞的基因C．脫離母體后，賜予相宜的養(yǎng)分和外界條件D．將成熟篩管的細胞核移植到去核卵細胞中C[在生物體內(nèi)，細胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織、器官，這是基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達的結(jié)果。當植物細胞脫離母體后，在肯定的養(yǎng)分物質(zhì)、激素和其他外界條件的作用下，植物細胞就可以表現(xiàn)出全能性。]2．植物材料的選擇干脆關系到試驗的成敗，菊花選材一般選擇的是()A．未開花植株的莖上部新萌生的側(cè)枝B．開花植株的莖上部枝條C．開花植株上的花藥D．未開花植株的莖下部的枝條A[進行組織培育一般選用幼嫩部分。]3．在下列選項中，須要采納植物組織培育技術(shù)的是()①利用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，獲得多倍體植株②獲得大量的脫毒苗③利用基因工程培育抗棉鈴蟲的植株④單倍體育種⑤無子西瓜的快速大量繁殖A．①②③ B．②③④⑤C．①②④⑤ D．②③④B[植物組織培育是指從植物體分別出符合須要的組織、器官或細胞、原生質(zhì)體等，通過無菌操作，在人工限制條件下進行培育以獲得再生的完整植株或生產(chǎn)具有經(jīng)濟價值的其他產(chǎn)品的技術(shù)，主要用于獲得脫毒苗、培育轉(zhuǎn)基因的植株、單倍體育種、快速大量繁殖植株等方面。利用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，獲得多倍體植株屬于多倍體育種，不須要植物組織培育技術(shù)。]4．某愛好小組擬用組織培育繁殖一種珍貴花卉，其技術(shù)路途為“取材→消毒→愈傷組織培育→出芽→生根→移栽”。下列有關敘述，錯誤的是()A．消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又削減消毒劑對細胞的損害B．愈傷組織是由高度液泡化的呈特定形態(tài)的薄壁細胞組成C．出芽是細胞再分化的