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1课题1菊花的组织培养一、植物组织培养的基本过程1．原理(1)细胞全能性：细胞具有全能性。生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传信息，都有发育成为完整个体所必需的全部遗传物质。(2)细胞分化：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。2．过程离体的植物组织或细胞―→脱分化―→愈伤组织―→再分化―→根、芽―→完整植株。(1)愈伤组织的特点：细胞排列疏松而无规则，是高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。(2)脱分化：又叫去分化，是由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程。(3)再分化：愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程。二、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，材料的年龄、保存时间的长短等也会影响实验结果。2．外因(1)营养成分：常用的一种培养基是MS培养基，主要成分包括：大量元素，如N、P、K、Ca、Mg、S；微量元素，如B、Mn等；有机物，如甘氨酸、维生素、蔗糖等。(2)植物激素：启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素是生长素和细胞分裂素，二者的浓度、使用的先后顺序及用量的比例等都会影响实验结果。(3)其他因素：pH、温度、光照等。不同的植物对各种条件的要求往往不同。3．生长素和细胞分裂素与植物细胞分裂、分化的关系使用顺序实验结果2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高生长素和细胞分裂素同时使用，用量的比例对植物细胞发育方向的影响：生长素＞细胞分裂素：有利于根的分化。生长素＜细胞分裂素：有利于芽的分化，抑制根的分化。生长素＝细胞分裂素：促进愈伤组织生长。(填“＞”、“＜”或“＝”)三、实验操作1．制备MS固体培养基MS培养基含有20多种营养成分，实验室一般使用4℃保存的制备好的培养基母液来制备。具体操作分为配制各种母液、配制培养基和灭菌三步。2．外植体消毒将菊花嫩枝茎段用流水冲洗后，用无菌吸水纸吸干外植体表面的水分，先用70%酒精消毒6～7s，再用无菌水清洗，然后用0.1%的氯化汞溶液消毒1～2min，最后再用无菌水至少清洗3次，漂净消毒液。3．接种接种操作都必须在酒精灯旁进行。将菊花茎段插入培养基时应注意方向，不要倒插。4．培养最好在无菌箱中培养。培养期间应定期消毒。培养温度控制在18～22_℃，且每日用日光灯光照12h。5．移栽和栽培移栽前用流水清洗根部的培养基，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土壤中。将幼苗移栽后，每天观察并记录幼苗生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。一、选择题1．MS培养基与微生物培养基相比，需要提供的是(D)3A．无机营养B．有机营养C．甘氨酸和维生素D．植物激素解析：MS培养基是用于植物组织培养的，往往需添加植物激素。2．要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要的是(C)A．具有完整细胞核的细胞B．离体状态C．导入外源基因D．一定的营养物质和激素解析：要表现全能性，细胞应具备的内因是要有本物种生长发育所需要的全套遗传物质(要有完整的细胞核)；应具备的外因即外部条件是离体、一定的营养物质、激素诱导等。3．植物组织培养的过程可以归纳为：①――→脱分化②――→再分化③――→④。对此叙述有误的是(D)A．②至③的再分化过程中，当细胞分裂素与生长素的浓度比低时，有利于根的分化B．植物组织培养所依据的原理是细胞的全能性C．③到④过程指植物的营养生长和生殖生长阶段D．植物组织培养获得的植株不能保持亲本性状解析：植物组织培养的原理是细胞具有全能性，过程分为脱分化、再分化、植株的生长发育几个阶段，生长发育包括营养生长和生殖生长两个阶段。每个阶段对环境条件的要求各不相同，再分化阶段细胞分裂素与生长素浓度比低时，利于生根，高时利于生芽，整个过程是细胞全能性逐渐表现的过程。植物组织培养过程是无性繁殖过程，子代能保持亲本性状。4．植物组织培养是指(A)A．将离体的植物器官、组织或细胞培育成完整植物体B．将愈伤组织培育成植株C．将离体的植物器官、组织或细胞培育成愈伤组织D．愈伤组织形成并液泡化解析：植物组织培养是指在人工控制的条件下，将离体的植物组织、器官或细胞培育成完整植株的过程。5．菊花种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质。这种通过分生组织离体培养获得种苗4的过程不涉及细胞的(C)A．有丝分裂B．分化C．减数分裂D．全能性解析：用菊花的茎尖进行组织培养，其原理是细胞的全能性。在组织培养过程中，离体组织通过脱分化才能成为愈伤组织，再经过再分化、细胞有丝分裂，成为具有根、茎、叶的植物体。减数分裂是在形成生殖细胞过程中的一种分裂方式，而题中为发育到种苗，因此组织培养中不涉及减数分裂。6．在菊花的组织培养操作完成3～4d后，观察同一温室中的外植体，发现有的瓶内外植体正常生长，有的瓶内外植体死亡，你认为外植体死亡的原因不可能是(A)A．培养条件，比如光照、温度等不适宜B．接种时外植体未灭菌C．接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体D．将外植体倒插入培养基中解析：同一温室提供了相同的光照和温度，但有的瓶内外植体正常生长，有的瓶内外植体却死亡，说明外植体死亡的原因不可能是光照、温度等培养条件不适宜。7．下列关于植物组织培养的说法中，哪一项是错误的(B)A．在进行植物组织培养时，需要适宜的温度、营养、氧气和pHB．植物的组织培养过程中不需要光C．不同植物进行组织培养时，所需的温度有所不同D．由外植体形成幼苗的过程中，培养基中有机物的总量会减少解析：植物组织培养需要一定的条件。除需要营养、适宜的温度、酸碱度和渗透压外，还需要光。光不仅仅是进行光合作用的重要条件，也对培养细胞的分裂和分化有重要影响。8．下列实例中能体现细胞全能性的是(B)①用悬浮液培养胡萝卜单个细胞可形成可育的植株②植物用种子繁殖后代③用烟草组织培养的单个细胞形成可育的完整植株A．①②B．①③C．②③D．①②③解析：细胞的全能性是指已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。体现细胞全能性的是由细胞→生物体的实例。其中①和③都是属于由分化的细胞经过培养形成可育的植株的实例，体现了细胞的全能性。植物用种子繁殖后代，实际上就是由一个受精卵，通过细胞的增殖和分化发育成新个体，这是由未经分化的细胞(受精卵)发育成新个体的过程，因此5不能体现细胞的全能性。9．关于菊花组织培养的操作，下列说法不正确的是(D)A．培养基连同其他器械一起进行高压蒸汽灭菌B．幼苗要先移植到消过毒的蛭石或者珍珠岩等环境下生活一段时间C．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，一旦感染杂菌则前功尽弃D．接种时用镊子夹取菊花茎段插入培养基中即可解析：菊花的组织培养中为防止杂菌污染，需要进行严格的无菌操作，外植体要消毒，培养基及其他器械要灭菌。接种时要注意茎段的形态学上下端，不应倒插；幼苗要先移植到消过毒的环境中生活一段时间，然后再栽培到土壤中。10．下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是(D)A．培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压B．培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化C．离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织D．同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同解析：植物组织培养过程中用的是固体培养基，添加蔗糖可提供营养和调节渗透压；添加不同比例的生长素和细胞分裂素可促进愈伤组织进行再分化；组织培养过程中愈伤组织的形成需经过脱分化(或称去分化)；同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织或植株的基因(遗传物质)不一定相同，如花粉和其他体细胞。二、非选择题11．下图是基因型为AaBb的菊花茎尖离体培养示意图，据图回答下列问题。菊花茎尖―→培养基中培养――→脱分化A――→再分化B―→植物体(幼苗)(1)图中B是____________________。菊花茎尖培养成植物体的根本原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(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，其目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。6要促进茎尖细胞分裂、分化和生长，培养基中应含____________________。(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。(4)这样培养成的试管苗的基因型是__________。答案：(1)具根、芽的胚状体(丛芽、根和芽)植物细胞具有全能性(2)N、S、P、K、Ca、Mg促进叶绿体的形成并进行光合作用合成有机物细胞分裂素和生长素(3)高度分化的植物器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程无菌(4)AaBb12．草莓生产采用传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代，导致产量降低、品质变差。运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本过程如下：外植体――→①愈伤组织――→②芽、根―→植株请回答下列问题。(1)微型繁殖培育无病毒草莓苗时，一般选取____________作为外植体，其依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)在过程①中，常用的MS培养基主要成分包括大量元素、微量元素和____________，在配制好的培养基中，常常需要添加________，有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织。接种后2～5d，若发现外植体边缘局部污染，原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在过程②中，愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根，但分化出了芽，其原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)茎尖(或根尖)茎尖(或根尖)病毒极少，甚至无病毒(2)有机物植物激素外植体消毒不彻底(3)培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比值偏低713．如图为科学家将胡萝卜韧皮部的细胞培养形成胡萝卜植株的过程示意图(注：胚状体即等同于植物种子的胚的结构)。请据图完成下列问题。(1)