生物學案：專題課題菊花的組織培養(yǎng)

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精課題1菊花的組織培養(yǎng)問題導學一、植物組織培養(yǎng)的基本過程活動與探究11．在生物體內(nèi),細胞并不表現(xiàn)出全能性,而是分化為不同的組織、器官的原因是什么？2．愈傷組織有何特點?什么叫脫分化？3．什么叫再分化？你能用流程圖表示植物組織培養(yǎng)的生物學過程嗎？遷移與應用1云南山茶花是我國著名的傳統(tǒng)名花，利用其外植體經(jīng)脫分化等過程可培育出山茶花幼苗，這里的脫分化是指(）。A．山茶花的分生組織通過細胞分裂產(chǎn)生新細胞B．將山茶花的幼枝嫁接到砧木上培育出幼苗的過程C．山茶花的器官、組織或細胞通過離體培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織的過程D．山茶花的幼芽發(fā)育成枝條的過程1．植物組織培養(yǎng)過程的生物學分析（1)細胞分裂類型:主要為有絲分裂.（2）遺傳物質的行為：不考慮基因突變時，遺傳物質不發(fā)生改變,但會表現(xiàn)為選擇性地表達。2．植物組織培養(yǎng)的應用(1）可以快速繁殖、培育無病毒植物。（2）可以通過大規(guī)模的植物細胞培養(yǎng)來生產(chǎn)藥物、食品添加劑、香料、色素和殺蟲劑等。例如，從大量培養(yǎng)的紫草愈傷組織中提取的紫草素，是治療燙傷和割傷的藥物以及染料和化妝品的原料.(3）用植物組織培養(yǎng)的方法,誘導離體的植物組織形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結構,包裹上人造種皮和提供發(fā)育所需營養(yǎng)的人工胚乳組成胚狀體，可以解決有些作物品種繁殖能力差、結子困難或發(fā)芽率低等問題，可以工業(yè)化生產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)的自動化。人造胚乳除加胚狀體所需營養(yǎng)物質外，還可添加固氮細菌、農(nóng)藥、除草劑和植物激素，此外人工種子可以節(jié)約糧食.（4）轉基因植物的培養(yǎng)，也要用到植物組織培養(yǎng)的方法.二、影響植物組織培養(yǎng)的因素活動與探究21．閱讀教材第33頁“(二)影響植物組織培養(yǎng)的因素"部分,總結出這些因素.2．菊花進行莖段組織培養(yǎng)時,培養(yǎng)基中為什么要添加有機物？3．植物組織培養(yǎng)常用的植物激素有哪些？對它們使用時應考慮到哪幾個方面的問題?遷移與應用2影響植物組織培養(yǎng)的因素包括（）。①培養(yǎng)基的配制②外植體的選?、奂に氐倪\用④消毒⑤溫度、pH、光照A．①②③④⑤B．①②③C．①②③④D．①②③⑤1．菊花組織培養(yǎng)時選擇的材料菊花的組織培養(yǎng)，一般選擇未開花植株的莖上部新萌發(fā)的側枝。2．MS培養(yǎng)基的配方同專題2中微生物培養(yǎng)基的配方的不同微生物的培養(yǎng)基以有機營養(yǎng)為主。與微生物的培養(yǎng)不同,MS培養(yǎng)基則需提供大量無機營養(yǎng)，無機鹽混合物包括植物生長必需的大量元素和微量元素。3．植物組織培養(yǎng)營養(yǎng)條件中的有機營養(yǎng)（1）維生素類：植物組織培養(yǎng)中經(jīng)常使用維生素C、維生素B1（鹽酸硫胺素）、維生素B6（鹽酸吡哆素）、維生素H（生物素）、葉酸和煙酸等，一般使用濃度為0。1～10mg/L。(2）氨基酸類：有甘氨酸、絲氨酸、酪氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺、水解酪蛋白（CH）和水解乳蛋白（LH）等，是重要的有機氮源。（3）有機添加物:是一些成分比較復雜，大多含氨基酸、激素、酶等的復雜化合物，它們對細胞和組織的增殖與分化有明顯的促進作用。4．當同時使用生長素和細胞分裂素時，兩者用量的比例影響植物細胞的發(fā)育方向eq\f(生長素用量,細胞分裂素用量)植物細胞的發(fā)育方向比值高時有利于根的分化、抑制芽的形成比值低時有利于芽的分化、抑制根的形成比值適中時促進愈傷組織的形成三、實驗設計和注意事項活動與探究31．寫出菊花組織培養(yǎng)的操作流程。2．什么叫外植體？外植體在培養(yǎng)過程中可能會被污染,你認為造成污染的原因有哪些？3．用流程圖表示外植體消毒的過程。4．對外植體進行消毒的消毒劑是什么？消毒強度是否越大越好？為什么？5．外植體消毒后的接種要做幾個重復組？如何設置對照實驗？6．在整個組織培養(yǎng)過程中，是如何來實現(xiàn)無菌操作的?遷移與應用3下列關于植物組織培養(yǎng)中滅菌操作的敘述,錯誤的是（）.A．外植體可以用酒精消毒B．鑷子等器械需用酒精滅菌C．操作者的手需用酒精消毒D．培養(yǎng)基需用高壓蒸汽滅菌1．外植體的選擇考慮的因素說明外植體的年齡一般情況，外植體的年齡越小，分化的程度越低,組織培養(yǎng)的成功率就越高.因此，盡量選擇幼嫩的植物組織或器官作為外植體外植體的大小外植體過小和過大都不合適，過小的外植體極容易死亡,過大的外植體不容易消毒，因此，要選擇大小適中的外植體。例如，如果用菊花的芽進行組織培養(yǎng)，選取的芽可為3mm左右外植體所在的部位一般選擇植物的芽尖、根尖或幼嫩的莖作為外植體，這些部位的細胞分裂能力強，容易形成愈傷組織外植體的外觀形態(tài)由于外植體的消毒工作非常重要，因此，選擇那些表面相對光滑容易消毒的外植體較好2．植物組織培養(yǎng)中,要進行消毒、滅菌及無菌操作的原因植物組織培養(yǎng)利用的植物材料體積小、抗性差，對培養(yǎng)條件的要求較高.用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基同樣適合于某些微生物的生長，如一些細菌、真菌等的生長.而培養(yǎng)物一旦受到微生物的污染，就會導致實驗前功盡棄,因此要進行嚴格的無菌操作。3．試管苗的培養(yǎng)過程中應該注意的問題（1）培養(yǎng)一株完整的試管苗，必須先進行生芽培養(yǎng)，然后進行生根培養(yǎng),如果順序顛倒，先誘導生根，就不易誘導生芽.(2)試管苗應該進行見光培養(yǎng)。(3）試管苗一般在高濕、弱光、恒溫等條件下培養(yǎng)生長，出瓶后一定要注意保溫、保濕。（4）試管苗光合作用能力低，在移栽前應給予較強光照閉瓶煉苗，以促進小苗向自養(yǎng)轉化。答案：課前·預習導學【預習導引】一、1．植物細胞的全能性離體狀態(tài)營養(yǎng)物質激素2．形態(tài)結構生理功能3．離體外植體脫分化再分化試管苗（1）脫分化排列疏松液泡化(2）高度分化愈傷組織（3）根或芽預習交流1：（1）提示：幾乎所有的細胞（個別細胞例如哺乳動物成熟的紅細胞除外)都含有本物種生長發(fā)育所需的全套遺傳物質，儲存的遺傳信息在一定的條件下可以表達出來。（2)提示:不能表達。因為細胞分化具有不可逆轉性.（3）提示:具有細胞核的細胞.因為真核細胞的DNA主要儲存在細胞核里。（4）提示:①受精卵＞生殖細胞＞體細胞;②植物細胞＞動物細胞;③分裂能力強的細胞＞分裂能力弱的細胞;④全能性最高的細胞是受精卵。二、1．差別很大年齡長短2．（1)MS大量元素微量元素有機物（2）生長素細胞分裂使用濃度先后順序比例（3）pH、溫度、光照三、1．配制各種母液配制培養(yǎng)基滅菌2．洗衣粉體積分數(shù)為70％的酒精質量分數(shù)為0．1％的氯化汞3．無菌6～84．無菌箱18～22125．培養(yǎng)間消過毒的蛭石或珍珠巖長壯6．幼苗生長預習交流2：微量元素和大量元素提供植物細胞生活所必需的無機鹽；蔗糖提供碳源，同時維持細胞的滲透壓；甘氨酸、維生素等物質，主要是滿足離體植物細胞的特殊營養(yǎng)要求.課堂·合作探究【問題導學】活動與探究1：1．提示：細胞全能性表達的基本條件之一是離體狀態(tài)。例如，植株上的分生組織細胞在體內(nèi)只能進行分裂分化,形成不同的組織，但不能表達出全能性，這是生物體內(nèi)基因程序性表達的結果。2．提示:愈傷組織具有細胞排列疏松而無規(guī)則、細胞壁薄、高度液泡化而呈無定形狀態(tài)等幾個特點。由高度分化的植物組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程,稱為植物細胞的脫分化，或者叫做去分化。3．提示:脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)培養(yǎng)，重新分化成根或芽等器官的過程叫做再分化。植物組織培養(yǎng)的生物學過程可表示為:遷移與應用1：C解析:脫分化是指由已經(jīng)分化的植物組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程。活動與探究2：1．提示：（1）內(nèi)因:植物的種類，同一種植物材料的年齡、保存時間的長短、部位等。（2）外因：營養(yǎng)、調(diào)節(jié)劑、環(huán)境因素等。2．提示：因為外植體此時不能進行光合作用合成有機物，為維持其生命活動的進行，必須在其培養(yǎng)基中添加一些利于外植體吸收和利用的有機成分。3．提示:常用的植物激素有生長素、細胞分裂素、赤霉素等。對它們使用時要考慮到:按照培養(yǎng)目的確定它們的使用順序、濃度、用量的比例等。遷移與應用2：A解析：材料的選擇，環(huán)境、營養(yǎng)條件，培養(yǎng)基的配制，激素的比例等都影響植物組織培養(yǎng).活動與探究3：1．提示：制備MS固體培養(yǎng)基→外植體消毒→接種→培養(yǎng)→移栽→栽培.2．提示:用于離體培養(yǎng)的植物器官或組織片段，叫做外植體。外植體被污染的原因：外植體消毒不徹底;培養(yǎng)基滅菌不徹底；接種過程中被雜菌污染;錐形瓶密封性差等.3．提示：流水沖洗→軟刷刷洗→流水沖洗→無菌吸水紙吸干表面水分→用體積分數(shù)為70％的酒精消毒→無菌水沖洗→無菌吸水紙吸干表面水分→用質量分數(shù)為0.1％的氯化汞溶液消毒→無菌水清洗。4．提示：消毒劑是體積分數(shù)為70%的酒精和質量分數(shù)為0.1%的氯化汞溶液。消毒強度并非越大越好，因為植物對消毒劑的耐受力是一定的。5．提示：至少要做一組以上的重復。設置對照實驗可以取用一個經(jīng)過滅菌的裝有培養(yǎng)基的錐形瓶，與接種操作后的錐形瓶一同培養(yǎng)，用以說明培養(yǎng)基制作合格沒有被雜菌污染。6．提示：(1)培養(yǎng)基的滅菌(高壓蒸汽滅菌）；（2）外植體的消毒(酒精、氯化汞）;（3)接種的無菌操作（酒精、酒精燈-—灼燒)；（4）無菌箱中的培養(yǎng);（5)移栽到消過毒的環(huán)境中生存一段時間等。遷移與應用3：B解析：植物組織培養(yǎng)需要嚴格的無菌操作，包括：培養(yǎng)基需要用高壓蒸汽滅菌;操作者的手需用酒精消毒；外植體應浸泡在酒精中消毒;對鑷子等器械應進行灼燒滅菌；同時整個操作過程在酒精燈火焰旁或超凈工作臺上進行。當堂檢測1．科學家將胡蘿卜的韌皮部細胞分離出來，將單個細胞放入特定的培養(yǎng)基中培養(yǎng),獲得了許多完整的植株，此過程依據(jù)的原理和技術是(）.A．細胞的分裂和組織培養(yǎng)B．細胞的分化和基因工程C．細胞的全能性和組織培養(yǎng)D．花藥離體和單倍體培養(yǎng)答案：C解析：由單個細胞發(fā)育成許多完整個體，盡管涉及細胞的分裂、細胞的脫分化和再分化等，但其原理仍然是細胞的全能性.要完成植物外植體的脫分化、再分化等,必須進行植物組織培養(yǎng).2．在離體的植物器官、組織或細胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下列哪一項條件是不需要的？（）A．消毒滅菌B．適宜的溫度C．充足的光照D．適宜的養(yǎng)料和激素答案：C解析:離體的植物器官、組織或細胞脫分化的過程是在無菌條件下進行的，在愈傷組織形成過程中，需要適宜的溫度、一定的營養(yǎng)物質和植物激素的誘導，但不需要光照，愈傷組織再分化時才需要光照。3．下列關于植物組織培養(yǎng)中植物激素使用的說法，不正確的是(）。A．植物組織培養(yǎng)中的關鍵性激素是生長素和細胞分裂素B．先使用生長素，后使用細胞分裂素，有利于細胞分裂和分化C．先使用細胞分裂素,后使用生長素，細胞既分裂也分化D．同時使用生長素和細胞分裂素時,兩者用量的比例影響植物細胞的發(fā)育方向答案：B解析:考查植物激素對植物組織培養(yǎng)的影響。先用生長素，后用細胞分裂素，有利于細胞分裂,但細胞不分化.4．下列哪項是植物組織培養(yǎng)和微生物培養(yǎng)的共同點？（）。A．培養(yǎng)材料用酒精消毒B．操作者的手用酒精消毒C．培養(yǎng)基需加入植物激素D．誘導愈傷組織再分化答案：B解析：A項：植物組織培養(yǎng)的材料外植體需要用酒精消毒，微生物培養(yǎng)的材料菌種不能用酒精消毒，因為酒精會使菌體變性死亡.C項：微生物培養(yǎng)基不需加入植物激素。D項:微生物培養(yǎng)沒有脫分化和再分化過程.5．