第37讲 植物组织培养技术

第37讲植物组织培养技术考点一植物组织培养与花药离体培养1．菊花茎组织培养与月季花药离体培养的比较角度植物的花药培养过程的分析1．辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如下图。(1)图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的________和________过程。(2)图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是______。培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值________(填“高”或“低”)时，有利于芽的分化。对培养基彻底灭菌时，应采取的灭菌方法是_____________________________________________。(3)图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是________。用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是______和纤维素酶。(4)提取辣椒素过程中，萃取加热时需安装冷凝回流装置，其目的是_________________________________。解析：(1)由外植体培养成脱毒苗的过程为植物组织培养过程，需经过脱分化、再分化两个阶段。(2)植物组织的培养常用固体培养基，固体培养基常用的凝固剂是琼脂。植物组织培养时，常用生长素和细胞分裂素启动细胞分裂、脱分化和再分化，当细胞分裂素较多时，利于芽的分化；当生长素较多时，利于根的分化。培养基的彻底灭菌常用高压蒸汽灭菌法。(3)体积分数为70%的酒精杀菌效果最强，操作者和外植体的消毒常用体积分数为70%的酒精。将愈伤组织分离成单个细胞常用纤维素酶和果胶酶。(4)辣椒素的提取常用有机溶剂，为防止有机溶剂的挥发，提取辣椒素过程中，在萃取加热时需安装冷凝回流装置。答案：(1)脱分化(或去分化)再分化(2)琼脂低高压蒸汽灭菌(3)70%果胶酶(4)防止有机溶剂的挥发2．育种工作者常采用花药培养的方法，使花粉粒发育为单倍体植株。下面过程是采用水稻的花药进行培养的步骤：选取水稻花药→对花药消毒→接种和培养→植物体请据此回答下面的问题：(1)诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低，受多种因素的影响，其中____________、____________是主要的影响因素；选择合适的____________也是提高诱导成功率的重要因素。(2)花粉在发育过程中要经历________________、_________________、_________________等阶段，选取的水稻花药应为__________期的花药，此时细胞核由中央移向细胞一侧，花药培养成功率最高。(3)在剥离花药时，要尽量不损伤花药，原因是_____________；同时还要彻底去除花丝，原因是____________________________________________。(4)通过花药培养产生单倍体植株一般有两种途径：一种是花粉通过________阶段发育为植株；另一种是在诱导培养基上先形成________，将其诱导分化成植株。(5)试管苗形成过程中，必须从培养基中获得无机盐或矿质元素和小分子有机物等营养物质。要促进花粉细胞分裂和生长，培养基中应有________________和________________两类激素。解析：诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低，受多种因素的影响，其中材料的选择与培养基的组成是主要的影响因素；选择合适的花粉发育时期也是提高诱导成功率的重要因素。花粉在发育过程中要经历四分体时期、单核期、双核期等阶段，选取的水稻花药应为单核期的花药；在剥离花药时要尽量不损伤花药，否则接种后容易从受伤的部位产生愈伤组织；同时还要彻底去除花丝，因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成；通过花药培养产生单倍体植株一般有两种途径：一种是通过胚状体阶段发育为植株；一种是先形成愈伤组织再将其诱导分化成植株。答案：(1)材料的选择培养基的组成花粉发育时期(2)四分体时期单核期双核期单核(3)如果花药受损，接种后容易从受损伤的部位产生愈伤组织与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成(4)胚状体愈伤组织(5)细胞分裂素生长素考点二植物组织培养的影响因素分析1．影响植物组织培养的因素归纳(1)外植体的选择：材料本身的种类、年龄、保存时间长短等。(2)营养无机营养大量元素：如N、P、K、Ca、Mg、S微量元素：如Cu、Mn、B、Fe、Zn有机营养：维生素、甘氨酸、烟酸、肌醇以及蔗糖等(3)植物激素①使用激素顺序不同对实验结果的影响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，后使用生长素细胞既分裂又分化同时使用分化频率提高②用量比例不同，结果也不同生长素和细胞分裂素比值结果比值高时促进根的分化，抑制芽的形成比值低时促进芽的分化，抑制根的形成比值适中促进愈伤组织的生长(4)温度：一般将温度控制在18～22℃。(5)pH：一般将pH控制在5.8左右。(6)光照：每日用日光灯照射12h。2．植物组织培养中的无菌操作(1)培养材料消毒消毒剂：一般可用体积分数为70%的酒精和质量分数为0.1%的氯化汞溶液，所使用的清洗液是无菌水。(2)培养基、所用操作器材均要进行灭菌处理。培养基常采用高压蒸汽灭菌，操作器材可采取干热灭菌。(3)对操作室、工作台要进行消毒，一般使用紫外线或消毒药品消毒。(4)所有接种、转瓶操作都应在酒精灯火焰旁进行。角度植物组织培养的影响因素分析3．如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)在A过程中，为了有利于嫩枝组织细胞启动细胞分裂形成愈伤组织，常常需要在配制好的培养基中添加__________。嫩枝组织细胞接种后2～5d时，若发现其边缘局部污染，原因可能是____________________________________________。(3)在过程B中，若愈伤组织没有形成根，但分化出了芽，其原因可能是_____________________________；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________________。(4)切取经光照一段时间后的幼苗芽尖处的组织块，消毒后，接种到诱导再分化的培养基中培养，该培养基中两种植物激素浓度相同。从理论上分析，分化的结果是________；原因是_________________________。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)植物组织培养过程中，启动细胞分裂和愈伤组织的分化都离不开植物激素，植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、诱导脱分化和再分化的关键性激素。培养的嫩枝组织细胞边缘发生局部污染，可能是因为嫩枝组织细胞消毒不彻底。(3)、(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。答案：(1)全能性(2)植物激素嫩枝组织细胞消毒不彻底(3)培养基中生长素较少，细胞分裂素较多细胞分裂素的量中等，生长素较少(4)生根培养基中细胞分裂素与生长素的浓度相等，而经光照后的幼苗芽尖处组织块含较多生长素，因此组织块处的细胞分裂素相对较少，生长素相对较多，故诱导生根4．下图是月季的花药离体培养产生花粉植株的两种途径，请据图回答有关问题。(1)选用的材料合适与否是能否成功诱导出花粉植株的关键。一般来说，选用________期的花粉可提高成功率。选择花药时，一般要通过________来确定其中的花粉是否处于合适的发育期，这时需要对花粉的细胞核进行染色，常用的染色剂是________________。(2)图中花粉经脱分化产生胚状体还是愈伤组织主要取决于培养基中_________________________________。(3)胚状体与愈伤组织在结构上的主要区别在于愈伤组织的细胞排列疏松、无规则，是一种高度________的薄壁细胞，胚状体与________________发育形成的胚有类似的结构，即具有胚芽、胚轴和胚根。(4)试管苗移栽到土壤前，通常要进行壮苗处理，应如何壮苗？____________________________________________________________________________________________。解析：(1)单核期花粉对离体刺激较敏感，选用该期花粉可提高培养的成功率；选择花粉时可用显微镜观察进行筛选；对花粉细胞核进行染色应选择碱性染料，常用醋酸洋红。(2)花药离体培养成植株的两条途径之间没有明显的界限，主要取决于植物激素的种类及比例。(3)愈伤组织细胞的特点是细胞排列疏松、无规则、高度液泡化；胚状体具有与胚相似的胚根、胚轴和胚芽等结构。(4)壮苗是使试管苗进一步适应外界环境的做法。答案：(1)单核镜检(显微镜观察)醋酸洋红(2)激素的种类及其浓度配比(3)液泡化正常受精卵(或受精卵)(4)将试管苗移栽到经过消毒的培养基中生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中1．无论是菊花的组织培养还是月季的花药培养，其理论基础都是植物细胞的全能性。2．植物组织培养包括脱分化和再分化等过程，培养过程除了需要各种营养物质外，还需要植物激素的调节。3．产生花粉植株的途径有两条：一种是花粉通过胚状体阶段发育为植株；另一种是花粉在诱导培养基上先形成愈伤组织，再将其诱导分化成植株。