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实验11植物的组织培养[学考报告]知识内容考试属性考情解读植物的组织培养加试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、植物组织培养1.概念组织培养就是取一部分植物组织，如叶、芽、茎、根、花瓣或花粉等，在无菌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.原理植物细胞具有全能性，即生物体的细胞，具有使后代细胞形成完整个体的能力。3.基本过程外植体――→脱分化愈伤组织――→再分化胚状体―→新植物体4.培养条件(1)含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的pH、适时光照等。(2)生长素/细胞分裂素高——利于根的形成适中——有利于愈伤组织的生长低——有利于芽的形成二、菊花的组织培养1.材料：MS培养基(用于配置发芽和生根的培养基)；萘乙酸用少量0.1mol/LNaOH溶液溶解；苄基腺嘌呤用少量0.1mol/LHCl溶解；发芽培养基(灭菌)；生根培养基(灭菌)。2.步骤(1)无菌幼苗进行组织培养取外植体超净台上将无菌幼苗切段，每段至少1张叶片生芽培养生芽培养基中，放入1～3段切段，茎部插入培养基，盖上封口膜，日光灯下保持18～25℃的温度培养，每天光照不少于14.5h生根培养2～3周后，将丛状苗在无菌条件下转入生根培养基中，在上述条件下继续培养适应锻炼(炼苗)将苗转移至草炭土或蛭石中，用玻璃罩或塑料布保持80%以上的湿度，2～3天后打开降低湿度进行锻炼，直到将罩全部打开处于自然湿度下为止定植将苗转移到土中培养(2)自然生长的茎进行组织培养70%乙醇中浸泡10min→5%次氯酸钠溶液中浸泡5min→另一5%次氯酸钠溶液中浸泡5min→超净台上用无菌水清洗→将茎移至生芽培养基中1．不同植物、不同组织的生根和生芽是否都可使用与本实验相同的生长素和细胞分裂素浓度？提示：不同植物、不同组织，植物组织培养的难易程度不同，因此不可贸然使用与本实验相同的生长素和细胞分裂素浓度，要探索使用何种激素(合成激素)以及激素的浓度才行。2．本实验用人工合成的激素，而不用植物中存在的天然激素，为什么？提示：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作用和存在的时间就较短，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。3．如果在自然界取植物样本进行组织培养，你认为应采取什么措施保证样本不被污染？提示：(1)操作环境洁净；(2)植物样本洁净；(3)操作敏捷迅速。植物组织培养的基本过程1.条件：植物细胞必须在离体状态下，在一定营养和植物激素条件下才能表现出全能性。2.脱分化：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：愈伤组织继续培养又可以重新分化形成根或芽等器官的过程。4.愈伤组织的特点：细胞排列疏松而无规则、高度液泡化、无定形状态的薄壁细胞。根尖分生组织和愈伤组织的异同：组织类型细胞来源细胞形态细胞结构细胞排列细胞去向根尖分生组织受精卵正方形无液泡紧密分化成多种细胞组织愈伤组织高度分化细胞无定形高度液泡化疏松再分化成新个体相同点都通过有丝分裂进行细胞增殖1．下图为植物组织培养的流程图。据图分析下列说法正确的是()A．将配制好的培养基在灭菌后要及时分装避免冷却凝固B．图中三种培养基的差异主要表现在植物激素含量方面C．整个培养过程中需要适宜的温度和不间断的人工光照D．长出丛芽和生根的过程中细胞的遗传物质会发生改变解析：选B。将配制好的培养基在灭菌前要及时分装避免冷却凝固，A错误；图中三种培养基的差异主要表现在植物激素的含量上，B正确；脱分化过程要避光处理，C错误；长出丛芽和生根的过程是细胞分裂和分化的过程，遗传物质不会发生改变，D错误。2．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。解析：植物组织培养的关键过程包括脱分化和再分化，由形成的愈伤组织再分化成具根和芽的试管苗。在组织培养过程中，需要无菌无毒条件、一定的营养条件、激素条件和适宜的环境条件等。生长素含量低于细胞分裂素时，愈伤组织先分化出芽，反之，则先分化出根。将愈伤组织分离成单个细胞时需要酶解植物细胞壁，植物细胞壁的成分为纤维素和果胶，故需用纤维素酶和果胶酶。制作植物组织培养等培养基时，需向培养基中加入琼脂进行凝固，并采用高压蒸汽法进行灭菌；对植物外植体进行消毒，消毒所用的酒精体积分数为70%。答案：(1)脱分化再分化(2)琼脂低高压蒸汽灭菌(3)70%果胶酶植物组织培养的条件1.条件：无菌环境、一定的温度、一定的光照、含有全部营养成分的培养基、适量空气、适宜的pH、植物激素(细胞分裂素和生长素)比例合适、适宜的外植体。2.激素使用的先后顺序(表一)及其用量比例(表二)对细胞分裂和分化的影响表一使用顺序实验结果先生长素，后细胞分裂素有利于分裂但不分化先细胞分裂素，后生长素细胞既分裂也分化同时使用分化频率提高表二生长素与细胞分裂素比值实验结果比值高时促进根分化，抑制芽形成比值低时促进芽分化，抑制根形成比值适中促进愈伤组织生长(1)整个操作过程中应防止外植体带菌、保证培养基及接种器具彻底灭菌、严格遵守无菌操作流程。(2)菊花的组织培养，一般选择未开花植株的茎上部新萌发的侧枝。(3)菊花的组织培养，一般将温度控制在18～25℃，pH控制在5.8左右，并且每日用日光照射14.5小时。1．某同学在进行组织培养过程中，发现只分裂而不分化出芽和根，可能原因是()A．未见阳光B．培养时间不到C．培养基营养过多D．细胞分裂素和生长素配比不对解析：选D。愈伤组织产生根或芽，取决于生长素和细胞分裂素的浓度比值，当细胞分裂素/生长素的比值低时，诱导根的分化；两者比值处于中间水平，愈伤组织只生长不分化；两者比值高时，诱导芽的形成。2．试管苗的光合作用能力较弱，需要逐步适应外界环境才能往大田移栽。研究人员进行了“改变植物组织培养条件缩短试管苗适应过程”的实验，实验在适宜温度下进行，图甲和图乙表示其中的两个实验结果。请回答：(1)图甲的实验是在大气CO2浓度下进行的。据图分析，试管苗在不加蔗糖的培养基中________和________更高。(2)图乙是试管苗在密闭、无糖培养基条件下测得的24h内CO2浓度变化曲线。图中b～c段CO2浓度升高缓慢是因为______________________________________________________，c～d段CO2浓度急剧下降是因为试管苗__________________________________________________________________________________________________________________。若d点时打开培养瓶，试管苗的光合速率________________________________________________________________________。(3)根据上述实验结果推知，采用无糖培养基、________和________可缩短试管苗的适应过程。解析：甲曲线上反映出的信息有两方面：光合速率和光饱和点，所以(1)应该填写光合速率和光饱和点。b～c段上升缓慢的原因是凌晨温度较低，呼吸速率较慢所致；c～d段急剧下降是因为光合作用消耗大量CO2所致，d点时大气CO2比瓶内高，所以此时打开培养瓶有利于提高光合速率。答案：(1)光合速率光饱和点(2)温度较低，细胞呼吸较弱，产生的CO2较少随光照的增强，消耗CO2进行光合作用升高(3)延长光照时间增加光照强度植物组织培养过程中无菌操作要求1.无菌操作的必要性培养材料一旦被微生物(如细菌)污染，因微生物分裂快、生长迅速，会争夺培养基中的营养，还会产生代谢废物毒害培养材料，导致实验失败。2.无菌操作(1)培养材料消毒①消毒剂：一般用70%的酒精和5%的次氯酸钠溶液。②既要考虑消毒效果也要考虑材料的耐受力。(2)培养基、所用操作器材均应进行灭菌处理。培养基常采用高压蒸汽灭菌，操作器材可采取干热灭菌。(3)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)接种操作应在酒精灯火焰旁进行，接种后的锥形瓶最好放在无菌箱中培养。(5)操作人员要消毒、戴口罩、穿工作服等，操作时禁止说话。1．外植体接种前，需要将接种室、接种箱灭菌和对外植体消毒，某同学依次进行了如下操作：①接种前一天，将接种室的四个角用甲醛溶液和高锰酸钾熏蒸。②将接种室和接种箱内用紫外灯灭菌。③接种前，操作者用肥皂清洗双手，擦干，再用酒精棉球擦拭双手。④接种前1小时，在接种室内用喷雾器喷洒来苏水；桌椅也用来苏水擦拭；接种箱内用甲醛溶液和高锰酸钾熏蒸。⑤用次氯酸钠溶液将外植体消毒。你认为合理的操作步骤依次是()A．①④②③⑤B．①②④③⑤C．①④③②⑤D．①②③④⑤解析：选A。在组织培养过程中，要进行无菌操作，方法的选择既要考虑消毒效果也要考虑材料的耐受力。无菌操作过程中，要选择适当的消毒灭菌方法，消毒顺序是接种室→接种箱→操作者→外植体。2．某植物组织培养实验室的愈伤组织被真菌严重感染，为查找污染原因设计了4个实验，实验条件除图示以外其他均相同。下列各图表示实验结果，据图可得出的初步结论是()A．污染主要是由培养基灭菌时间长短造成的B．污染主要来源于组织培养所用的离体组织C．调节培养基pH能解决污染问题D．调节培养温度能解决污染问题解析：选B。通过4个实验结果可以看出培养基灭菌时间、培养基pH、培养温度对污染率没有太大的影响，由离体组织灭菌时间越长污染率越低可知，污染主要来源于组织培养所用的离体组织。一、选择题1.目前，观赏植物、园艺作物、经济林木等无性繁殖作物等部分或大部分都用离体快速繁殖提供苗木，试管苗已出现在国际市场上并形成产业化。下列属于植物组织培养技术的是()A．将幼苗放入营养液中培养B．将马铃薯块茎种在土中培养C．将花药放在培养基中培养D．将γ射线照射过的种子进行播种培养解析：选C。植物组织培养技术是在实验室条件下进行的，利用的原理是植物细胞的全能性，自然状态下的生殖与培养不是组织培养技术。2.下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是()A．玉米种子萌发长成新植株B．小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞C．小麦花粉经离体培养发育为单倍体植株D．胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株解析：选D。上述各过程均发生了细胞分化，玉米种子萌发长成新植株、小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞均未体现体细胞的全能性，小麦花粉经离体培养发育为单倍体植株体现的是生殖细胞的全能性。3.植物细胞表现出全能性的必要条件是()A．给予适宜的营养和外界条件B．导入其他植物细胞的基因C．脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件D．将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内解析：选C。植物组织培养需要的条件有：离体(完整细胞)、一定的营养物质、激素、无菌等其他的外界条件。4.植物组织培养的过程是()①离体的植物器官、组织或细胞②愈伤组织③形成根、芽④脱分化⑤再分化⑥植物体A．①②③④⑤⑥B．①④②⑤③⑥C．①③④⑤②⑥D．①④⑤②③⑥解析：选B。植物组织培养的过程是离体的植物器官、组织或细胞经脱分化形成愈伤组织，再分化形成根、芽，进一步发育成植株。5.在植物组织培养中，切取胡萝卜的外植体时一般选择()A．具有木质部的部分B．具有韧皮部的部分C．具有形成层的部分D．具有髓的部分解析：选C。在植物组织培养中，用具有分裂能力的细胞作为外植体容易成功。6.影响植物组织培