1、第第 7 课时课时 植物的组织培养植物的组织培养 学习目标 1.进行菊花的组织培养。2.尝试植物激素的应用。3.说明植物组织培养的原理。 一、植物的组织培养 1.概念：取一部分植物组织，如叶、芽、茎、根、花瓣或花粉等，在无菌的条件下接种在三 角瓶中的琼脂培养基上，给予一定的温度和光照，使之产生愈伤组织，或进而生根发芽。 2.原理：植物细胞的全能性。 3.过程：外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 芽、根 植株。 4.实验中使用的激素 (1)人工合成的萘乙酸代替生长素，人工合成的苄基腺嘌呤代替细胞分裂素。 特别提醒 植物中存在的天然激素都有相应的使之分解的酶，这样，天然激素在植物体内的 作用和存在时
2、间就较短，而人工合成的激素在植物中没有相应分解它的酶，所以作用和存在 的时间长，作用效果明显。 (2)两者的摩尔浓度比决定组织是生根，还是生芽。细胞分裂素与生长素的比例高时，诱导芽 的生成；两者比例大致相等时，愈伤组织继续生长而不分化；两者比例低时，会趋于生根。 5.发芽培养基和生根培养基的比较 (1)发芽培养基：细胞分裂素摩尔浓度大于生长素摩尔浓度的培养基。 (2)生根培养基：生长素摩尔浓度大于细胞分裂素摩尔浓度的培养基。 归纳总结 (1)细胞具有全能性的原因：生物体的每个体细胞都是由受精卵经有丝分裂形成 的，含有本物种全套的遗传物质，都有发育成完整个体所必需的全套基因。 (2)植物体细胞表
3、现出全能性的条件：脱离原来所在植物体(离体培养)、营养供给、激素控制、 无菌条件、适宜的温度、pH 和光照等外界条件。 (3)细胞全能性大小的比较：受精卵生殖细胞体细胞；幼嫩组织细胞成熟组织细胞；分化 程度低的细胞分化程度高的细胞。 (4)植物组织培养的一般过程分析 名称 过程 特点 条件 脱分化 由外植体形成愈伤组织 排列疏松、高度液 泡化的薄壁细胞团 离体 提供营养物质(有 机物、无机物) 提供激素 再分化 由愈伤组织形成幼苗或 胚状体结构 有根、芽或有生根 发芽的能力 提供其他适宜条件 营养生 长、生 殖生长 发育成完整的植物体 由根、茎、叶、花、 果实、种子组成 栽培 例 1 (201
4、9 绍兴一中模拟)诱导丛状苗时，培养基中应添加的植物激素及配比是( ) A.生长素浓度高于细胞分裂素浓度 B.生长素浓度低于细胞分裂素浓度 C.生长素浓度低于赤霉素浓度 D.生长素浓度高于赤霉素浓度 答案 B 解析 诱导丛状苗时， 培养基中应添加的植物激素及配比是细胞分裂素浓度大于生长素浓度， B 项符合题意。 方法技巧 植物激素在组织培养过程中的重要作用 (1)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。 (2)激素使用的先后顺序及其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产生的影响 使用顺序 实验结
5、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 细胞既分裂也分化 同时使用 分化频率提高 激素用量比例产生的影响 生长素/细胞分裂素的值 结果 比值高时 趋于生根 比值低时 诱导芽的生成 比值适中 愈伤组织继续生长不分化 例 2 图甲是植物组织培养过程示意图，图乙是植物激素对愈伤组织分化影响的示意图。据 图回答下列问题： (1)植物组织培养的原理是植物细胞具有_。 (2)为了保证植物的正常生长，容器内装有的培养基中除含有小分子有机物和水，还需要含有 植物生长所需要的_。 (3)在过程 A 中， 为了有利于嫩枝组织细胞启动细胞分裂形成愈伤组织，
6、常常需要在配制好的 培养基中添加_。嫩枝组织细胞接种后 25 d 时，若发现其边缘局部污染，原因 可能是_。 (4)在图甲过程 B 中，若愈伤组织没有形成根，但分化出了芽，根据图乙分析其原因可能是培 养基中生长素_，细胞分裂素_；若要获得更多的愈伤组织，培养基中两种激 素的含量应该是细胞分裂素量_，生长素少。 A.较少 B.较多 C.中等 D.不确定 答案 (1)全能性 (2)各种无机盐 (3)植物激素 嫩枝组织细胞消毒不彻底 (4)A B C 解析 (1)植物细胞具有全能性， 这是植物组织培养的理论基础。 (2)为了保证植物的正常生长， 培养基中一定要添加各种无机盐。(3)植物组织培养过程中
7、，启动细胞分裂和愈伤组织的分化 都离不开植物激素。培养的嫩枝组织细胞周围发生局部污染，可能是因为嫩枝组织细胞消毒 不彻底。(4)从图乙可知，植物激素的种类及其浓度配比都会影响愈伤组织分化的方向，具体 结合图示和题干信息回答即可。 二、菊花的组织培养过程 归纳总结 植物组织培养操作提醒 (1)若培养基中没有添加人工合成的激素，得不到幼苗。 (2)菊花培养时茎段方向插反，茎基部朝上，顶端向下插入培养基内，得不到丛状苗。 (3)无菌操作不严格，如外植体带菌，培养基和接种器具灭菌不彻底，接种时带入杂菌等导致 培养失败。 例 3 下面是有关“植物的组织培养”实验的流程。请回答： (1)植物组织培养，就是
8、在无菌条件下，将植物组织接种在_上，给予一定的温度和光 照，使之产生_组织，或进而生根发芽。 (2)MS 培养基由大量元素、微量元素和_组成，图示中，X 培养基为_培养 基。培养基中常用的凝固剂是_。对培养基彻底灭菌时，应采用的灭菌方法是 _。 (3)待苗生根后，移至草炭土或蛭石中培养，这一阶段通常称为_。 A.接种 B.消毒 C.锻炼 D.定植 答案 (1)培养基 愈伤 (2)有机成分 生根 琼脂 高压蒸汽灭菌法 (3)C 解析 (1)植物组织培养就是取一部分植物组织，在无菌条件下接种在培养基上，给予一定的 温度和光照，使之产生愈伤组织，或进而生根发芽，培养为成熟植株的技术。(2)MS 培养
9、基 由大量元素、微量元素和有机成分组成；分析图示可知，X 是发芽后的丛状苗继续培养获得 生根苗的培养基，因此 X 是生根培养基；培养基中一般采用琼脂作为凝固剂；培养基灭菌的 方法常用的是高压蒸汽灭菌法。(3)将生根的幼苗移入草炭土或蛭石中进行培养的阶段，称之 为锻炼，C 项符合题意。 特别提醒 LB 培养基与 MS 培养基的比较 LB 培养基以蛋白胨、酵母提取物等有机营养为主，MS 培养基则需提供大量的无机营养，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。此外进行植物组织培养，培养 基中需添加特定配比的生长素和细胞分裂素。 例 4 铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一，
10、用组织培养技术繁殖其幼苗的 流程如下： 新生营养芽 原球茎 类似愈伤组织 长芽 丛状苗 长根 幼苗 请回答以下问题： (1)选用新生营养芽为培养材料的原因是_，原球茎细胞的细胞壁 _(填“厚”或“薄”)。 (2)某小组为研究培养铁皮石斛的培养基中蔗糖和光各自的作用， 进行了对照实验， 结果如下： 培养条件 加蔗糖 不加蔗糖 光 正常生长，分化 不生长，死亡 暗 只生长，不分化 不生长，死亡 根据以上实验结果，下列说法正确的是_。 A.光为生长提供能量，蔗糖促进细胞分化 B.整个组织培养过程中，培养基中都不用加入蔗糖也可发育成幼苗 C.光照只会影响到光合作用的效率 D.蔗糖为生长、分化提供能量，
11、光促进细胞分化 (3)生物碱属于铁皮石斛的_代谢产物，除了从植株中提取，也可以通过将含有原球茎 的试管放在摇床上，通过_悬浮培养分散成单细胞，然后培养特定细胞系实现工业化 生产。 答案 (1)分裂旺盛，全能性容易表达 薄 (2)D (3)次生 液体 解析 (1)新生的芽幼嫩，分裂能力强，全能性易表达，植物组织培养过程中一般选用新生营 养芽为培养材料。原球茎细胞类似愈伤组织，由于愈伤组织是一团未分化的薄壁细胞，因此， 原球茎细胞的细胞壁薄。(2)通过对比加蔗糖条件下，有光组能够正常分化，无光组无法发生 分化，说明光能促进细胞分化；比较不加蔗糖条件下，有无光照均死亡，说明蔗糖为生长提 供能量。若保
12、证组织培养正常，需要加入蔗糖，故 A、B、C 错误，D 正确。(3)生物碱属于 铁皮石斛的次生代谢产物，获取方法可以从植株中提取，也可以通过液体悬浮细胞培养，将 愈伤组织(原球茎)分散成单细胞，然后通过培养特定细胞系实现工业化生产。 1.判断正误： (1)在植物组织培养中，为了诱导菊花试管苗生根，在培养基中一般不加入 NAA( ) (2)LB 培养基和 MS 培养基相同，都能用于微生物培养和植物组织培养( ) (3)MS 培养基中加入酚红指示剂可鉴定分解尿素的微生物( ) (4)在植物组织培养中，二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后可得到稳定遗传的植株( ) (5)制备 MS 培养基和制备母液时
13、，不同营养成分配制比例有所不同( ) (6)在植物组织培养中，以花粉作为外植体可得到单倍体植株( ) (7)植物组织培养过程中无需从外部添加糖类( ) (8)每次配制 MS 培养基都需精确称量配方中的各种成分( ) (9)感染杂菌的培养基和使用过的培养基都必须经灭菌处理后才能丢弃( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 2.某愈伤组织在如图甲所示的培养基中培养一段时间后得到如图乙所示的结构。经分析可知 该培养基中( ) A.细胞分裂素多，生长素少 B.细胞分裂素少，生长素多 C.细胞分裂素和生长素的用量相等 D.只有生长素 答案 B 解析 从图乙中可
14、以看出，该培养基有利于生根且抑制芽的形成，所以可推断该培养基中生 长素多，细胞分裂素少。 3.在菊花茎段的组织培养实验中，对已长出的健壮丛状苗应该进行怎样的处理( ) A.移入日光下，在生芽培养基中继续培养 B.移入日光下，在生根培养基中继续培养 C.转入黑暗遮阴环境中，在草炭土或蛭石中栽种 D.转入黑暗遮阴环境中，在 80%以上湿度下，在任意自然泥土中栽种 答案 B 解析 植物的组织培养过程按照以下流程进行：植物组织丛状苗生根苗幼苗成体， 从上述流程不难发现，只有选项 B 是正确的。 4.植物组织培养和微生物培养都需要无菌操作，下列不适宜用高压蒸汽灭菌的是( ) A.接种环和镊子 B.三角瓶
15、和广口瓶 C.发芽培养基和生根培养基 D.用于培养的幼茎和幼芽 答案 D 解析 微生物培养和植物组织培养过程中所需的操作器具、培养基均需要高压蒸汽灭菌，而 微生物的菌种和植物组织培养的幼茎和幼芽不能用高压蒸汽灭菌，否则会造成其死亡，D 项 符合题意。 5.请分析回答下列有关生物技术专题方面的问题： (1)下表是一种培养基配方，请回答下列问题： 成分 KH2PO4 Na2HPO4 MgSO4 7H2O 葡萄糖 尿素 琼脂 含量 1.4 g 2.1 g 0.2 g 10.0 g 1.0 g 15.0 g 该培养基高压蒸汽灭菌时要在_g/cm2压力下灭菌 30 分钟，为了防止尿素加 热分解，需要单独
16、用_过滤去除细菌。 该培养基属于什么培养基(多选)_。 A.液体 B.固体 C.鉴定 D.选择 F.天然 如果要对培养的菌落进行纯化，一般采用_(方法)，操作的第一步及每次划线之 前都要对接种环进行_处理，目的是对接种环进行_。 制备培养基的操作步骤是_(填选项字母)。 a.倒平板 b.计算 c.溶化 d.称量 e.灭菌 A.abcde B.ebdca C.bdcae D.bdcea (2)如图是植物组织培养的示意简图，请回答下列问题： A 脱分化 B 再分化 C B 表示的是_，它是由高度液泡化的、呈无定型状态的薄壁细胞组成的。 A 能被培养成为 C 的根本原因是_ _。 植物激素中_是启动
17、细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。 答案 (1)500 G6 玻璃砂漏斗 BD 划线分离法 灼烧 灭菌 D (2)愈伤组 织 A 具有发育成该种植物所需的全部基因 细胞分裂素和生长素 解析 (1)题干培养基配方中有葡萄糖，所以在高压蒸汽灭菌时要在 500 g/cm2压力下灭菌 30 分钟，为了防止尿素加热分解，需要单独用 G6 玻璃砂漏斗过滤去除细菌。该培养基中 添加了琼脂，尿素作为唯一氮源物质，故该培养基属于固体培养基和选择培养基，用于选择 含有脲酶的细菌。如果要对培养的菌落进行纯化，一般采用划线分离法，操作的第一步及 每次划线之前都要对接种环进行灼烧灭菌。制备培养基的操作步骤是：计算称量溶化 灭菌倒平板。(2)外植体经脱分化产生愈伤组织，愈伤组织是由高度液泡化的、呈无定 型状态的薄壁细胞组成的。外植体 A 能被培养成为植株 C 的根本原因是 A 具有发育成该 种植物所需的全部基因。植物激素中细胞分裂素和生长素是启动细胞分裂、脱分化和再分 化的关键性激素。