2019-2020学年高二生物人教版选修一讲义:专题三 课题1 菊花的组织培养 Word版含答案.pdf
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1、 一、植物组织培养一、植物组织培养 1理论基础:细胞的全能性。理论基础:细胞的全能性。 2植物细胞的全能性植物细胞的全能性 当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时,在一定的营养物当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时,在一定的营养物 质、激素和其他外界条件的作用下,就可能表现出全能性,发育成完整的植株。质、激素和其他外界条件的作用下,就可能表现出全能性,发育成完整的植株。 3基本过程基本过程 离离体体的的植植物物 组组织织或或细细胞胞 脱脱分分化化 愈愈伤伤组组织 织 再再分分化化 根根、 、芽芽等等 完完整整 植植株株 二、影响植物组织培养的因素二、影
2、响植物组织培养的因素 阅阅读读教教材材P33 1材料选取材料选取 (1)不同的植物组织,培养的难易程度差别很大。不同的植物组织,培养的难易程度差别很大。 (2)对于同一种植物材料,材料的年龄、保存时间的长短等也会影响实验结果。对于同一种植物材料,材料的年龄、保存时间的长短等也会影响实验结果。 (3)菊花的组织培养,一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝。菊花的组织培养,一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝。 2营养成分营养成分 常用的一种培养基是常用的一种培养基是 MS 培养基,其主要成分包括:培养基,其主要成分包括: (1)大量元素,如大量元素,如 N、P、K、Ca、Mg、S。 (2)微量
3、元素,如微量元素,如 B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co。 (3)有机物,如甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素,以及蔗糖等。有机物,如甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素,以及蔗糖等。 3植物激素:常用的植物激素是生长素和细胞分裂素,二者的浓度、使用顺序及用量植物激素:常用的植物激素是生长素和细胞分裂素,二者的浓度、使用顺序及用量 比例等都会影响实验结果。比例等都会影响实验结果。 4外界条件:外界条件:pH、温度、光照等环境条件。、温度、光照等环境条件。 三、实验操作三、实验操作 阅阅读读教教材材P34 36 课课题题1 菊菊花花的的组组织织培培养养 1细胞的全能性及其表达条件是什么?细胞的全能性及其表
4、达条件是什么? 2植物组织培养的基本过程及影响因素是什么?植物组织培养的基本过程及影响因素是什么? 3MS 培养基与微生物培养基的配方有什么异同?培养基与微生物培养基的配方有什么异同? 4植物激素对实验结果有何影响?植物激素对实验结果有何影响? 5植物组织培养过程中的无菌操作包括哪些方面?植物组织培养过程中的无菌操作包括哪些方面? 探究点一探究点一植物组织培养及影响因素植物组织培养及影响因素 共研探究共研探究 1植物组织培养植物组织培养 (1)概念:在人工培养基上,在一定的条件下,离体培养植物的器官、组织、细胞,经概念:在人工培养基上,在一定的条件下,离体培养植物的器官、组织、细胞,经 过脱分
5、化、再分化形成再生植株的技术。过脱分化、再分化形成再生植株的技术。 (2)原理:植物细胞的全能性。原理:植物细胞的全能性。 (3)基本过程基本过程 离离体体的的植植物物组组织织或或细细胞胞 A B C 根根、 、芽芽等等 生生长长 新新个个体体 根据植物组织培养的过程,回答下列问题:根据植物组织培养的过程,回答下列问题: A 过程表示脱分化,是指由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程,又叫过程表示脱分化,是指由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程,又叫 去分化。脱分化的实质是已分化的细胞回到未分化状态。去分化。脱分化的实质是已分化的细胞回到未分化状态。 B 是愈伤组织,其特点是:细
6、胞排列疏松而无规则,是一种高度液泡化的呈无定形是愈伤组织,其特点是:细胞排列疏松而无规则,是一种高度液泡化的呈无定形 状态的薄壁细胞。状态的薄壁细胞。 C 过程表示再分化,是指愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程。过程表示再分化,是指愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程。 2细胞分化细胞分化 (1)概念:在植物的个体发育过程中,细胞在形态、结构和生理功能上出现稳定性差异概念:在植物的个体发育过程中,细胞在形态、结构和生理功能上出现稳定性差异 的过程。的过程。 (2)实质:基因的选择性表达。实质:基因的选择性表达。 (3)结果:形成不同的细胞和组织。结果:形成不同的细胞和组织。 3植物细胞的全能
7、性植物细胞的全能性 (1)概念:已经分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。概念:已经分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。 (2)原因:生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。原因:生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。 (3)全能性表现的条件全能性表现的条件 离体状态离体状态(用于离体培养的植物器官或组织片段,叫做外植体用于离体培养的植物器官或组织片段,叫做外植体)。 一定的营养物质。一定的营养物质。 植物激素。植物激素。 其他适宜的外界条件其他适宜的外界条件(温度、温度、pH、光照、氧气、无菌等、光照、氧气、无菌等)。 总结升华总结升华 1细胞全能性大小与细胞
8、种类的关系细胞全能性大小与细胞种类的关系 (1)受精卵生殖细胞体细胞;植物细胞动物细胞;分化程度低的细胞分化程度 高的细胞。 受精卵生殖细胞体细胞;植物细胞动物细胞;分化程度低的细胞分化程度 高的细胞。 (2)一般来说,离体后的植物细胞的全能性在一定条件下可充分体现。一般来说,离体后的植物细胞的全能性在一定条件下可充分体现。 (3)离体的动物细胞的全能性受到限制,但其细胞核的全能性可借助卵细胞的细胞质体 现出来。 离体的动物细胞的全能性受到限制,但其细胞核的全能性可借助卵细胞的细胞质体 现出来。 (4)未离体的细胞的全能性不能表达,只是在机体的调控下进行定向分化。未离体的细胞的全能性不能表达,
9、只是在机体的调控下进行定向分化。 2MS 培养基中各成分的作用培养基中各成分的作用 成分成分作用作用 微量元素和大量元素微量元素和大量元素提供植物细胞生活所必需的无机盐提供植物细胞生活所必需的无机盐 蔗糖蔗糖提供碳源,维持细胞渗透压提供碳源,维持细胞渗透压 甘氨酸、维生素、烟酸、肌醇等甘氨酸、维生素、烟酸、肌醇等 满足离体植物细胞在正常代谢途径受一定影响后所产生 的特殊营养需求 满足离体植物细胞在正常代谢途径受一定影响后所产生 的特殊营养需求 【归纳拓展】 【归纳拓展】 MS 培养基与微生物培养基配方的不同培养基与微生物培养基配方的不同 微生物培养基以有机营养为主,微生物培养基以有机营养为主,
10、MS 培养基则需提供大量无机营养,包括植物生长必需 的大量元素和微量元素。 培养基则需提供大量无机营养,包括植物生长必需 的大量元素和微量元素。 3植物激素在组织培养过程中的重要作用植物激素在组织培养过程中的重要作用 (1)在配制好的在配制好的 MS 培养基中,常常需要添加植物激素。植物激素中生长素和细胞分裂 素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。 培养基中,常常需要添加植物激素。植物激素中生长素和细胞分裂 素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。 (2)激素使用的先后顺序及同时使用时,两者用量的比例对细胞分裂和分化的影响激素使用的先后顺序及同时使用时,两者用量的比例对细胞分裂和
11、分化的影响 激素使用的先后顺序产生的影响激素使用的先后顺序产生的影响 使用顺序使用顺序实验结果实验结果 先使用生长素,后使用细胞分裂素先使用生长素,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,后使用生长素先使用细胞分裂素,后使用生长素细胞既分裂也分化细胞既分裂也分化 同时使用同时使用分化频率提高分化频率提高 巧记为:“先生” ,分裂不分化;“后生” ,分裂又分化;“同使” ,分化频率高巧记为:“先生” ,分裂不分化;“后生” ,分裂又分化;“同使” ,分化频率高 激素用量比例产生的影响激素用量比例产生的影响 生长素生长素/细胞分裂素比值细胞分裂素
12、比值结果结果 比值高时比值高时促根分化,抑芽形成促根分化,抑芽形成 比值低时比值低时促芽分化,抑根形成促芽分化,抑根形成 比值适中比值适中促进愈伤组织的形成促进愈伤组织的形成 简记为“高根、低芽、中愈伤”简记为“高根、低芽、中愈伤” 对点演练对点演练 1分别将未分化细胞群培养在植物激素分别将未分化细胞群培养在植物激素 X 和植物激素和植物激素 Y 浓度比不同的培养基中,未 分化细胞群的变化情况如图所示。据图分析下列叙述正确的是 浓度比不同的培养基中,未 分化细胞群的变化情况如图所示。据图分析下列叙述正确的是( ) A植物激素植物激素 X 是生长素是生长素 B植物激素植物激素 Y 可诱导芽的生成
13、可诱导芽的生成 C该实验用的材料未分化细胞群可来自不同种植物该实验用的材料未分化细胞群可来自不同种植物 D激素激素 X 和和 Y 浓度比为浓度比为 1 时细胞不能分化时细胞不能分化 解析:选解析:选 D 细胞分裂素用量与生长素用量的比值适中,有利于外植体脱分化,比值 升高有利于芽的分化,比值降低则有利于生根。结合题图,植物激素 细胞分裂素用量与生长素用量的比值适中,有利于外植体脱分化,比值 升高有利于芽的分化,比值降低则有利于生根。结合题图,植物激素 Y 高时利于根的形成, 则 高时利于根的形成, 则 Y 为生长素;植物激素为生长素;植物激素 X 高时利于芽的形成,则高时利于芽的形成,则 X
14、为细胞分裂素;根据单一变量原则, 该实验材料应取自同种植物;激素 为细胞分裂素;根据单一变量原则, 该实验材料应取自同种植物;激素 X、Y 浓度比为浓度比为 1,愈伤组织不发生分化。,愈伤组织不发生分化。 2下图是植物组织培养的简略表示图。请据图回答:下图是植物组织培养的简略表示图。请据图回答: (1)把组织培养的过程按正确顺序排列把组织培养的过程按正确顺序排列_(用字母和箭头表示用字母和箭头表示)。 (2)外植体发育成一个完整个体需经过外植体发育成一个完整个体需经过_和和_两个过程。两个过程。 (3)若若 B 中为胡萝卜根尖细胞,则培养成的新植株的叶片的颜色是中为胡萝卜根尖细胞,则培养成的新
15、植株的叶片的颜色是_,这说明根 尖细胞 ,这说明根 尖细胞_。 (4)从理论上讲,植物细胞都有形成再生植株的可能性,这是从理论上讲,植物细胞都有形成再生植株的可能性,这是_的表现。的表现。 解析:植物组织培养的基本过程:外植体脱分化形成愈伤组织,愈伤组织再分化形成 根和芽。根据图中的植物发育情况可以看出组织培养的顺序为 解析:植物组织培养的基本过程:外植体脱分化形成愈伤组织,愈伤组织再分化形成 根和芽。根据图中的植物发育情况可以看出组织培养的顺序为 BDCA。由根尖细胞 培养成的新植株的叶片之所以是绿色的,是因为由愈伤组织分化而来的叶片细胞中,控制 叶片绿色性状的基因进行选择性表达。植物组织培
16、养依据的原理是植物细胞的全能性。 。由根尖细胞 培养成的新植株的叶片之所以是绿色的,是因为由愈伤组织分化而来的叶片细胞中,控制 叶片绿色性状的基因进行选择性表达。植物组织培养依据的原理是植物细胞的全能性。 答案:答案:(1)BDCA (2)脱分化 再分化脱分化 再分化 (3)绿色 含有控制叶片绿色性状的基因绿色 含有控制叶片绿色性状的基因 (4)植物细胞全能性植物细胞全能性 探究点二探究点二菊花的组织培养过程菊花的组织培养过程 共研探究共研探究 完善菊花组织培养的实验操作过程图完善菊花组织培养的实验操作过程图 总结升华总结升华 1植物组织培养过程中应注意的问题植物组织培养过程中应注意的问题 (
17、1)在植物组织培养过程中,由于培养基中营养物质被消耗,所以需要适时更换培养基。在植物组织培养过程中,由于培养基中营养物质被消耗,所以需要适时更换培养基。 (2)培养一株完整的试管苗,必须先进行生芽培养,再进行生根培养。如果顺序颠倒, 先诱导生根,就不好诱导生芽了。 培养一株完整的试管苗,必须先进行生芽培养,再进行生根培养。如果顺序颠倒, 先诱导生根,就不好诱导生芽了。 (3)菊花植物组织培养中,愈伤组织的形成不需要光照,而在诱导生芽后,需要一定量 的光照。 菊花植物组织培养中,愈伤组织的形成不需要光照,而在诱导生芽后,需要一定量 的光照。 (4)试管苗一般在高湿、弱光、恒温等条件下培养生长,出
18、瓶后一定要注意保温、保湿。试管苗一般在高湿、弱光、恒温等条件下培养生长,出瓶后一定要注意保温、保湿。 (5)试管苗的光合作用能力弱,在移栽前应给予较强光照闭瓶炼苗,以促进幼苗向自养 苗转化。 试管苗的光合作用能力弱,在移栽前应给予较强光照闭瓶炼苗,以促进幼苗向自养 苗转化。 2植物组织培养过程中的无菌操作植物组织培养过程中的无菌操作 (1)植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差,所以对培养条件的要求较高。用 于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长,大量微生物生长会消耗大量营养 物质且产生毒素,造成植物细胞死亡。 植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差,所以对培养条件的要求较高
19、。用 于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长,大量微生物生长会消耗大量营养 物质且产生毒素,造成植物细胞死亡。 (2)植物组织培养过程中的无菌技术包括培养环境、培养基、培养器械的消毒灭菌和植 物材料 植物组织培养过程中的无菌技术包括培养环境、培养基、培养器械的消毒灭菌和植 物材料(外植体外植体)的消毒。对培养材料进行表面消毒时,一方面要考虑药剂的消毒效果,另一 方面要考虑植物材料的耐受能力。不同药剂、不同植物材料,甚至不同器官要区别对待。 的消毒。对培养材料进行表面消毒时,一方面要考虑药剂的消毒效果,另一 方面要考虑植物材料的耐受能力。不同药剂、不同植物材料,甚至不同器官要区别对待。
20、 3重复实验和对照实验的设置重复实验和对照实验的设置 (1)一种材料或配方至少要做一组以上的重复。设置对照实验可以取一个经过灭菌的装 有培养基的锥形瓶,与接种操作后的锥形瓶一同培养,用以说明培养基制作合格,没有被 杂菌污染。 一种材料或配方至少要做一组以上的重复。设置对照实验可以取一个经过灭菌的装 有培养基的锥形瓶,与接种操作后的锥形瓶一同培养,用以说明培养基制作合格,没有被 杂菌污染。 (2)不同组的同学可以设置不同的激素浓度,比较植物生长的速度。不同组的同学可以设置不同的激素浓度,比较植物生长的速度。 对点演练对点演练 3下列有关菊花的组织培养的说法,正确的是下列有关菊花的组织培养的说法,
21、正确的是( ) A需要有三种培养基,其营养成分中的碳源应该是无机碳源需要有三种培养基,其营养成分中的碳源应该是无机碳源 B要用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌,即在要用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌,即在 100 下保持下保持 1530 min C在培养过程中要先让愈伤组织生根后再使其生芽在培养过程中要先让愈伤组织生根后再使其生芽 D用酒精对外植体进行消毒时,持续的时间不能太长用酒精对外植体进行消毒时,持续的时间不能太长 解析:选解析:选 D 在菊花组织培养过程中,共需配制三种培养基,分别是脱分化培养基、 生芽培养基和生根培养基,这些培养基需要的碳源是蔗糖,而不是无机碳源;在对培养基 进行高压蒸
22、汽灭菌时,要在 在菊花组织培养过程中,共需配制三种培养基,分别是脱分化培养基、 生芽培养基和生根培养基,这些培养基需要的碳源是蔗糖,而不是无机碳源;在对培养基 进行高压蒸汽灭菌时,要在 121 下保持下保持 1530 min,以便杀死所有微生物的细胞、芽孢 和孢子等, ,以便杀死所有微生物的细胞、芽孢 和孢子等,100 下不能杀死微生物的芽孢;在培养过程中要先让愈伤组织生芽后再使其生 根;用酒精对外植体进行消毒时,持续的时间不能太长,否则容易杀死外植体细胞。 下不能杀死微生物的芽孢;在培养过程中要先让愈伤组织生芽后再使其生 根;用酒精对外植体进行消毒时,持续的时间不能太长,否则容易杀死外植体细
23、胞。 4(2018石家庄月考石家庄月考)在植物组织培养过程中,接种时应注意的事项有在植物组织培养过程中,接种时应注意的事项有( ) 接种室要消毒 只要戴口罩,操作时便可说话接种室要消毒 只要戴口罩,操作时便可说话 外植体要消毒 接种操作要在酒精灯火焰旁进行 接种完毕应立即盖好瓶盖外植体要消毒 接种操作要在酒精灯火焰旁进行 接种完毕应立即盖好瓶盖 A B C D 解析:选解析:选 C 组织培养中要求进行严格的无菌操作,因为一旦出现细菌或真菌污染, 就会导致实验失败,其要求除题目中提到的项外,还有工作人员即使戴上口罩, 也不许说话、咳嗽等。 组织培养中要求进行严格的无菌操作,因为一旦出现细菌或真菌
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