2019_2020学年高二人教版生物选修一课件：3.1 菊花的组织培养 .pdf

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1、第8课时 菊花的组织培养 专题3 植物的组织培养技术 学习导航 1.阅读教材P32“基础知识” ， 掌握植物组织培养的基本过程及影响因素。 2.阅读教材P3435“实验操作” ， 掌握植物组织培养的过程及注意事项。 3.结合教材P36“课题延伸”及左侧培养基配方，理解植物激素对实验 结果的影响。 重难点击 1.熟悉植物组织培养的基本过程。 2.理解细胞分化的概念及离体植物细胞的脱分化和再分化。 3.归纳MS培养基的配制方法，并设计表格比较微生物培养基与MS培 养基的配方的异同。 一、植物组织培养的基本过程和影响因素 当堂检测 二、进行菊花的组织培养 内容索引 一、植物组织培养的基本过程和影响因

2、素 基础梳理 1.原理原理 理论基础：细胞的全能性。 (1)概念：已经 的细胞，仍然具有发育成 的潜能。 (2)原因：具有该种生物全套 。 2.植物组织培养的过程植物组织培养的过程 (1)过程 (2)相关概念 外植体：用于 的植物器官或 。 分化完整个体 遗传信息 离体培养组织片段 脱分化：又叫去分化，是由 的植物组织或细胞产生_ 的过程。 再分化： 继续培养，重新分化成 等器官的过程。 愈伤组织的特点：细胞排列 而无规则，是一种高度 的呈无 定形状态的薄壁细胞。 3.影响植物组织培养的因素影响植物组织培养的因素 (1)内因 不同的植物组织：培养的难易程度差别很大。 同一种植物材料：材料的 、

3、 保存时间的 等也会影响实验结果。 菊花的组织培养：一般选择 植株的茎上部新萌生的 。 高度分化愈伤组织 愈伤组织根或芽 疏松液泡化 年龄长短 未开花侧枝 (2)外因 培养基 植物激素 环境因素(进行菊花的组织培养) 类型： 培养基 营养物质 大量元素：_ 微量元素：B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I 有机物：甘氨酸、烟酸、肌醇、 ，以及 等 种类： 和_ 使用：二者的浓度、使用顺序、用量比例等都影响实验结果 pH： 左右 温度：_ 光照：每日 h MS N、P、K、Ca、Mg、S等 维生素蔗糖 生长素细胞分裂素 5.8 1822 12 问题探究 答案 答案 因为高度分化的植物细胞中含有该物

4、种的全套遗传物质。 1.植物组织培养的理论基础。 (1)为什么高度分化的植物细胞还具有全能性？ 答案 答案 离体条件； 充足的营养条件； 恰当的激素种类及浓度配比； 适宜的环境条件； 无菌条件。 (2)高度分化的植物细胞发育成完整的植株需要哪些条件？ 答案 答案 答案 植物组织培养的核心环节为脱分化和再分化。 2.植物组织培养的一般过程分析。 (1)你认为植物组织培养的核心环节是什么？ 答案 答案 应先诱导生芽，再诱导生根。 (2)你认为菊花的组织培养的再分化应先诱导生芽还是先诱导生根？ 答案 答案 答案 主要有6个步骤： 制备MS固体培养基； 外植体消毒； 接种； 培养； 移栽； 栽培。 (

5、3)植物组织培养的实验操作主要有哪几个步骤？ 答案 答案 在分瓶前调节pH。 (4)在配制培养基的过程中，pH的调节是在分瓶前还是分瓶后？ 答案 答案 答案 应尽量选择幼嫩的植物组织或器官作为外植体。因为外植体的年 龄越小，分化程度越低，组织培养的成功率就越高。 3.外植体的选择 (1)植物组织培养中应尽量选择什么样的材料作为外植体？为什么？ 答案 答案 植物茎尖分生组织，细胞分裂速度快，其病毒极少，甚至无病毒。 (2)为什么选择茎尖分生组织可培育出脱毒苗？ 答案 归纳归纳 总结总结 植物组织培养的过程分析 过程主要变化特点 脱分化由外植体形成愈伤组织 由高度分化的细胞恢复为具有 分裂能力的细

6、胞 再分化由愈伤组织形成根、芽等器官重新分化出不同的组织、器官 生长发育成完整植物体包括营养生长和生殖生长 拓展应用 1.关于植物组织培养技术的叙述正确的是 A.用于培养的材料不一定需要离体 B.植物可通过光合作用合成有机物，培养基中不需要加入含碳有机物 C.愈伤组织可制造成人工种子 D.脱分化和再分化都需要培养基中生长素和细胞分裂素刺激、诱导 答案解析 解析 解析 用于培养的材料一定需要离体，否则基因选择性表达形成组织和 器官，A项错误； 植物组织培养基中需加入含碳有机物，提供碳源和能源，而完整植株才 能进行光合作用，B项错误； 胚状体可制成人工种子，C项错误； 不同阶段的培养基中细胞分裂素

7、和生长素的比例不同，可诱导培养物进 行分裂和分化，D项正确。 2.如图是基因型为AaBb的菊花茎尖离体培养示意图，据图回答下列问题： (1)图中A和B分别表示_和_。菊花茎尖培养成植物体的根 本原因是_。 解析 解析 离体的植物组织或细胞，在培养了一段时间以后，会通过细胞分 裂，形成愈伤组织。脱分化产生的愈伤组织继续培养，又可以重新分化 成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。菊花茎尖能培养成植物体的根 本原因是植物细胞具有全能性。 脱分化再分化 植物细胞具有全能性 答案解析 (2)菊花的组织培养形成试管苗的过程中，其中应大量供给的元素是 _。试管苗形成过程中要给予一定光照，其原因 是_。 解析

8、解析 离体的植物组织和细胞，常用MS培养基培养，其主要成分包括： 大量元素，如N、P、K、Ca、Mg、S；微量元素，如Fe、Mn、B、Zn、 Cu、Mo、Co、I；有机物以及蔗糖等。在试管苗形成过程中要每日给予 日照12 h，其原因是试管苗形成过程中要进行光合作用合成有机物。 N、S、P、K、Ca、Mg 试管苗形成过程中要进行光合作用合成有机物 答案解析 (3)脱分化是指_ _。脱分化和再分化这两个过程的进行，除必要的温度、光照和 氧气等外界条件外，还要保证_，否则植物组织培养就不能成功。 解析 解析 脱分化和再分化这两个过程的进行除必要的温度、光照和氧气等 外界条件外，还要保证无菌，原因是杂

9、菌产生的毒素等物质会影响或阻 碍植物组织脱分化形成愈伤组织或再分化为根和芽，且杂菌的繁殖能力 很强，会与植物组织争夺培养基中的营养物质，使植物得不到营养，同 时杂菌还会侵染植株，使之受到伤害。 高度分化的植物组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织 无菌 答案解析 的过程 (4)这样培养成的试管苗的基因型为_。 解析 解析 由于植物组织培养过程中细胞进行有丝分裂，所以培养成的试管 苗的基因型为AaBb。 AaBb 答案解析 特别提醒特别提醒 植物组织培养的两点误区警示植物组织培养的两点误区警示 (1)细胞全能性表达的理解 细胞全能性的表达是由单个细胞发育成完整个体，发育的终点是完整 个体，若发育为

10、某个器官或组织不属于细胞全能性的表达。 细胞全能性的大小是自然条件下的，在适宜外界条件下，植物的体细 胞培养比生殖细胞的培养更容易。 (2)对愈伤组织特点的理解：愈伤组织的细胞是一种高度液泡化的呈无定 形状态的薄壁细胞，具有旺盛的分裂能力，无中央大液泡。 二、进行菊花的组织培养 基础梳理 1.制备制备MS固体培养基固体培养基 (1)配制各种母液。 浓缩倍数 (2)配制培养基：向称好的琼脂中加入蒸馏水 加热使琼脂熔化 加 入 和配制好的各种母液 加蒸馏水定容 调节 分装。 (3)灭菌： 法。 大量元素：浓缩 倍 微量元素：浓缩 倍 各种有机物：按1 mg/mL的质量浓度单独配制成母液 母液用量：

11、根据各种母液的浓缩倍数，计算用量 10 100 蔗糖pH 高压蒸汽灭菌 2.外植体消毒外植体消毒 (1)方法：用流水冲净 吸干表面水分 体积分数为 的酒精消毒 无菌水清洗吸干表面水分 质量分数为0.1%的 消毒 无菌水清洗。 (2)原则：既要考虑药剂的消毒效果，又要考虑植物的耐受能力。 3.接种接种 (1)前期准备：用体积分数为70%的酒精对工作台消毒，点燃酒精灯。 (2)接种操作：外植体 上端朝上插入培养基中，每瓶接种68块外 植体。 (3)注意事项：接种操作必须在 旁进行，器械使用后_ 灭菌。 70% 氯化汞溶液 形态学 酒精灯火焰用火焰 灼烧 4.培养培养 培养过程应该放在 中进行， 并

12、定期进行 ， 保持适宜的 和 。 5.移栽移栽 移栽前应先打开培养瓶的 ，让试管苗在培养间生长几日，然后用 流水清洗根部的培养基。最后将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环 境下生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到 中。 6.栽培栽培 将幼苗移栽后，每天观察并记录幼苗 情况，适时浇水、施肥，直到 。 无菌箱消毒温度 光照 封口膜 土壤 生长 开花 问题探究 1.营养物质对组织培养的作用 (1)探讨MS培养基中各种营养物质的作用 大量元素和微量元素： 。 蔗糖： 。 甘氨酸、维生素等有机物：_ 。 主要是为了满足离体植物细胞在正常代谢 途径受到一定影响后所产生的特殊营养需求 提供植物细胞生活所必需的

13、无机盐 提供碳源，同时能够维持细胞的渗透压 答案 答案 通常植物体本身进行光合作用产生糖类，不需要外部供给糖，但 植物组织培养利用的是离体组织或细胞，在其脱分化过程中不能进行光 合作用合成糖类，因此必须在培养基中添加糖类，作为碳源和能源物质， 同时维持培养基的渗透压。 (2)植物是自养生物，为什么用于植物组织培养的MS培养基中需要加入 有机物作为碳源？ 答案 答案 微生物培养基以有机营养为主。与微生物的培养不同，MS培养 基则需提供大量无机营养、无机盐混合物包括植物生长必需的大量元素 和微量元素两大类。 (3)同微生物培养基的配方相比，MS培养基的配方有哪些明显的不同？ 答案 2.植物激素在植

14、物组织培养中的作用 (1)试说出植物激素在植物组织培养中的作用 调节剂主要作用 生长素_ 细胞分裂素_ 促进细胞的伸长，促进愈伤组织和根的形成 促进细胞的分裂，促进芽的分化和形成 (2)生长素和细胞分裂素使用顺序及比例对植物组织培养的影响 按照不同的顺序使用这两类激素，实验结果不同 使用顺序实验结果 先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化 先使用细胞分裂素，后使用生长素_ 同时使用_ 细胞既分裂也分化 分化频率提高 当同时使用这两类激素时，两者用量的比值不同，植物细胞的发育方 向不同 生长素与细胞分裂素用量比值与结果 比值高时促进的根分化，抑制芽的形成 比值低时_ 比值适中

15、_ 有利于芽的分化，抑制根的形成 有利于愈伤组织的形成 3.植物组织培养中的无菌技术 在植物组织培养过程中是如何实现无菌操作的？ (1)对于培养基： 。 (2)对于外植体：_ 。 用酒精和氯化汞溶液消毒，放到无菌箱中培养，移栽 到消过毒的环境中生活一段时间 用高压蒸汽灭菌法灭菌 拓展应用 3.生物工程的研究成果已经广泛应用于各个领域， 目前科学家利用植物的茎尖 和叶片、 茎段等， 在无菌条件下， 培养在玻璃器皿中人工配制的培养基上， 使之 发育成完整的植株。 下图是运用该技术培养兰花植株的示意图。 下列关于这种 生物工程技术的叙述， 错误的是 A.这种技术叫做植物组织培养， 可以克隆生物体 B

16、.过程的单细胞细胞质丰富，液泡小而细胞核大 C.用此方法克隆植物要尽量选择优良、细胞全能性表达不充分的材料 D.这种技术可与基因工程、航天工程结合培育高产、优质的作物品种 答案解析问题导析 问题导析问题导析 (1)植物组织培养过程中， 细胞中的遗传物质一般 (填“会” 或“不会”)发生改变，所以该项技术属于一种克隆技术。 (2)通过基因工程将目的基因导入植物细胞后，必须采用 技 术将植物细胞培养成植株。 答案返回上页 植物组织培养 不会 返回上页 解析 解析 过程的单细胞细胞质丰富，液泡小而细胞核大，这是胚性细胞 (类似胚胎细胞)的特征，在适宜的培养基中，这种单细胞可发育成胚状 体。要获得植物

17、克隆的成功，要尽量选择优良、细胞全能性表达充分的 材料。随着科技的发展，植物组织培养可与基因工程、航天工程结合培 育高产、优质的作物品种。 4.植物组织培养的培养基中加有植物激素。下表是培养基中两种植物激 素在不同比例时的实验结果(其中6BA是细胞分裂素，IAA是生长素)。 请分析完成下列问题： 实验组别1234 激素种类及激 素浓度关系 6BA6BAIAA6BAIAA 6BAIAA 结果 组织块产生 愈伤组织 组织块分化出芽 愈伤组织不 断生长 愈伤组织有 生根趋势 (1)促进愈伤组织产生的条件是_，愈伤组织生长的条 件是_。 必须有细胞分裂素 解析 解析 由表中实验1和实验3的数据显示，促

18、进愈伤组织产生的条件是必须 有细胞分裂素，愈伤组织生长的条件是细胞分裂素与生长素含量相等。 细胞分裂素与生长素含量相等 答案解析 (2)芽的分化条件是_，根的分化条 件是_。 细胞分裂素的含量大于生长素的含量 生长素的含量大于细胞分裂素的含量 解析 解析 由实验2和4可知，细胞分裂素的含量大于生长素的含量，促进芽 的分化，生长素的含量大于细胞分裂素的含量促进根的分化。 (3)在植物组织培养中，脱分化可用的激素组合是实验_和实验_中的 激素浓度关系，再分化时可用的激素组合是实验_和实验_中的激素 浓度关系。 整个实验表明， 植物的生根、 发芽等生命活动是_ _的结果。 1 解析 解析 表中1、3

19、组激素的使用利于愈伤组织的形成与生长，即为脱分化。 2、4组激素的使用利于根或芽的分化，即为再分化。 3 答案解析 24 多种激素共 同作用 (4)植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有_，它的 成分至少应该含有_、_等。 营养物质 解析 解析 植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有营养物质，它 的成分至少应该含有矿质元素、有机物等。 矿质元素 答案解析 (5)判断愈伤组织是否产生的依据是看是否产生了_ _的细胞。 排列疏松而无规则、 高度 液泡化的呈无定形状态 解析 解析 愈伤组织是一种分化程度较低的细胞，是排列疏松而无规则、高 度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。 有机物 课堂小

20、结 全能性 脱分化再分化 植物激素 MS固体消毒 接种 当堂检测 23451 1.影响植物组织培养的因素包括 培养基的配制 外植体的选取 激素的使用 消毒 温度、 pH、光照 A. B. C. D. 答案 解析 解析 植物组织培养过程受多种外界因素的影响， 其中包括温度、 光照、 pH等， 而培养基的成分、 外植体的选取和消毒是否严格等也影响组织培养。 解析 2.下面为植物组织培养过程图解，以下相关叙述错误的是 解析 解析 在植物脱分化的b过程中，利用植物生长素、细胞分裂素等植物激 素可以诱导植物细胞脱分化，因此在此过程中植物激素发挥重要作用。 A.b过程发生了脱分化，在此过程中植物激素不发挥

21、作用 B.c过程发生了再分化，是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程 C.d过程是在胚状结构外包裹人工胚乳和人工种皮制成人工种子 D.人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、 结子困难或发芽率低等问题 23415 答案解析 3.下列哪组符合菊花组织培养的基本步骤 A.制备MS固体培养基外植体消毒接种培养移栽栽培 B.制备MS固体培养基外植体消毒接种培养栽培移栽 C.制备MS固体培养基外植体消毒接种栽培培养移栽 D.制备MS固体培养基外植体消毒接种移栽培养栽培 23415 答案 解析 解析 移栽是指将培养基上培养的幼苗长壮后移栽到土壤中，栽培是对 移栽后的幼苗进行精细管理培养的过程，应先移栽后栽

22、培。 解析 4.1958年，美国科学家斯图尔德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，最终发育成完整的新植株。下列关 于这一科学事实的叙述中，错误的是 该实验证明了植物细胞具有全能性 此种生殖产生的后代有广泛的 变异 韧皮部细胞通过减数分裂增加细胞数目 此种生殖产生的后 代能保持亲本的性状 A. B. C. D. 解析 解析 体细胞组织培养属于无性繁殖，其后代能保持亲本的性状，变异 性小；体细胞不能进行减数分裂。 23415 答案解析 5.下图表示菊花的茎尖细胞通过无菌操作接种到试管培养基上后，在一 定的条件下，形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题： 23415

23、 (1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有 营养物质和激素。 营养物质包括_ 和小分子有机物， 激素包括细胞分裂素 和_两类植物激素。 (2)此过程依据的原理是_。A和B阶段主要进行的分裂方式 是_，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞_等。 (3)此过程要无菌操作，主要是指对_进行灭菌消毒。B阶段需要 光照，原因是_。 (4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因 _的结果。 无机物 生长素 细胞的全能性 有丝分裂分化 培养基 芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件 选择性表达 23415 答案解析 23415 解析 解析 植物组织培养是用离体的植物组织、器官或细胞接种到经消毒灭 菌的培养基中，培养基含有供组织细胞生长发育所需要的无机物和小分 子有机物，还有调节细胞脱分化和再分化的细胞分裂素和生长素。由外 植体发育成试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组 织细胞经有丝分裂和细胞分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶 肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。