2024-2025學(xué)年高中生物專題3植物的組織培養(yǎng)技術(shù)課題1菊花的組織培養(yǎng)教案新人教版選修1

PAGE10-課題1菊花的組織培育學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道細(xì)胞分化、細(xì)胞的全能性、組織培育流程及影響組織培育的因素。(重點(diǎn))2.識(shí)記MS培育基的養(yǎng)分要素及功能。(重點(diǎn))3.嘗試植物組織培育的試驗(yàn)操作過程。(難點(diǎn))1．植物組織培育的基本過程(1)理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞的全能性。(2)細(xì)胞分化：在植物的個(gè)體發(fā)育過程中，細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上出現(xiàn)穩(wěn)定性差異的過程。(3)基本過程eq\x(\a\al(離體的植物器,官、組織或細(xì)胞))eq\o(→,\s\up10(脫分化))eq\x(\a\al(愈傷,組織))eq\o(→,\s\up10(再分化))eq\x(根、芽)→eq\x(\a\al(完整,植株))①愈傷組織：由離體的植物組織或細(xì)胞經(jīng)脫分化形成的一團(tuán)排列疏松而無規(guī)則、高度液泡化的呈無定形態(tài)態(tài)的薄壁細(xì)胞。②脫分化：又叫去分化，是由高度分化的植物組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過程。③再分化：愈傷組織接著培育，重新分化成根或芽等器官的過程。2．影響植物組織培育的因素(1)植物材料①不同的植物組織，培育的難易程度差別很大。②同一種植物材料，材料的年齡、保存時(shí)間的長(zhǎng)短等也會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果。菊花的組織培育一般選擇未開花植株的莖上部新萌生的側(cè)枝。(2)養(yǎng)分物質(zhì)①大量元素，如N、P、K、Ca、Mg、S。②微量元素，如B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co。③有機(jī)物，如甘氨酸、煙酸、肌醇、維生素，以及蔗糖等。(3)植物激素：生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素，二者的濃度、運(yùn)用的依次及用量的比例等都會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果。(4)環(huán)境條件：如pH、_溫度、光照等，進(jìn)行菊花的組織培育一般將pH限制在5.8左右，溫度限制在18～22℃，并且每日用日光燈照耀12h。3．菊花組織培育的試驗(yàn)操作eq\x(\a\al(制備MS固,體培育基))→eq\x(\a\al(外植體,消毒))→eq\x(接種)→eq\x(培育)→eq\x(移栽)→eq\x(栽培)(1)制備MS固體培育基：配制各種母液→配制培育基→滅菌。(2)外植體消毒：取菊花嫩枝→流水沖洗→加洗衣粉刷洗→流水沖洗20mineq\o(→,\s\up10(吸干))體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精消毒6～7s→無菌水清洗eq\o(→,\s\up10(吸干))質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氯化汞溶液消毒1～2min→無菌水清洗(至少3次)。(3)接種：菊花莖段插入培育基時(shí)留意方向，不要倒插。每瓶接種6～8塊外植體。(4)培育：最好放在無菌箱中培育，并定期消毒。培育溫度限制在18～22℃，并且每日用日光燈照耀12h。(5)移栽：移栽前應(yīng)先打開培育瓶的封口膜，讓試管苗在培育間生長(zhǎng)幾日。然后用流水清洗根部的培育基，將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍寶巖等環(huán)境下生活一段時(shí)間，等幼苗長(zhǎng)壯后再移栽到土壤中。(6)栽培：將幼苗移栽后，每天視察并記錄幼苗的生長(zhǎng)狀況，適時(shí)澆水、施肥，直至開花。1．推斷對(duì)錯(cuò)(1)一般來說，簡(jiǎn)單進(jìn)行無性繁殖的植物，也簡(jiǎn)單進(jìn)行組織培育。 ()(2)對(duì)菊花莖段進(jìn)行組織培育，不加植物激素也能勝利。 ()(3)接種后的錐形瓶放入無菌箱中，賜予相宜的溫度和光照即可。 ()(4)通過有絲分裂進(jìn)行細(xì)胞增殖。 ()提示：(1)√(2)√(3)×在植物組織培育過程中，分化程度越低的材料，越簡(jiǎn)單脫分化形成愈傷組織，接種后的錐形瓶放入無菌箱中，賜予相宜的溫度和光照進(jìn)行培育，培育期間應(yīng)定期消毒，防止細(xì)菌等微生物污染。(4)√2．在植物組織培育過程中，愈傷組織的形成和形態(tài)的發(fā)生是非常關(guān)鍵的。這除須要必備的養(yǎng)分和一些刺激因素外，還須要有誘導(dǎo)作用的物質(zhì)，它們是()A．銅、鋅等微量元素B．細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素C．蔗糖和葡萄糖D．維生素和氨基酸B[愈傷組織的形成除了必備的養(yǎng)分和一些刺激因素外，還需加入植物激素，如細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素等，用以調(diào)整細(xì)胞分裂和分化。]3．下列符合菊花組織培育的基本步驟的是()A．制備MS培育基→外植體消毒→接種→培育→移栽→栽培B．制備MS培育基→外植體消毒→接種→培育→栽培→移栽C．制備MS培育基→外植體消毒→接種→栽培→培育→移栽D．制備MS培育基→外植體消毒→接種→移栽→培育→栽培A[植物組織培育的操作程序?yàn)椤爸苽銶S培育基→外植體消毒→接種→培育→移栽→栽培”。接種后先培育再移栽，最終是栽培。]植物組織培育的基本過程及影響因素[合作溝通]1．植物組織培育的基本過程是怎樣的？提示：eq\x(\a\al(離體的植物,器官、組織或,細(xì)胞外植體))eq\o(→,\s\up10(脫分化))eq\x(\a\al(愈傷,組織))eq\o(→,\s\up10(再分化))eq\x(根、芽)→eq\x(\a\al(完整,植株))2．在生物體內(nèi)，細(xì)胞并不表現(xiàn)出全能性，而是分化為不同的組織、器官的緣由是什么？提示：細(xì)胞全能性表達(dá)的基本條件之一是離體狀態(tài)。例如：植株上的分生組織細(xì)胞在體內(nèi)只能進(jìn)行分裂分化，形成不同的組織，但不能表現(xiàn)出全能性，這是生物體內(nèi)基因程序性表達(dá)的結(jié)果。[歸納總結(jié)]1．細(xì)胞的全能性(1)概念：指已經(jīng)分化的細(xì)胞，仍舊具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。(2)緣由：生物體的每個(gè)細(xì)胞都含有本物種生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳和變異的全部遺傳信息。(3)體現(xiàn)條件：①離體狀態(tài)；②肯定的養(yǎng)分物質(zhì)；③植物激素；④其他相宜的外界條件(溫度、pH、氧氣、光照、無菌等)。(4)細(xì)胞全能性大小與細(xì)胞種類的關(guān)系：①受精卵＞生殖細(xì)胞＞體細(xì)胞；植物細(xì)胞＞動(dòng)物細(xì)胞；分化程度低的細(xì)胞＞分化程度高的細(xì)胞。②一般地說，離體后的植物細(xì)胞的全能性在肯定條件下可充分體現(xiàn)。③離體的動(dòng)物細(xì)胞的全能性受到限制，但其細(xì)胞核的全能性可借助卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)體現(xiàn)出來。④未離體的細(xì)胞的全能性不能表達(dá)，只是在機(jī)體的調(diào)控下進(jìn)行定向分化。2．植物組織培育的過程過程名稱過程形成體特點(diǎn)條件脫分化由外植體形成愈傷組織排列疏松、高度液泡化的薄壁細(xì)胞團(tuán)①離體②供應(yīng)養(yǎng)分物質(zhì)(有機(jī)物、無機(jī)物)③供應(yīng)激素④供應(yīng)其他相宜條件再分化由愈傷組織形成幼苗或胚狀體結(jié)構(gòu)有根、芽或有生根發(fā)芽的實(shí)力養(yǎng)分生長(zhǎng)生殖生長(zhǎng)發(fā)育成完整的植物體由根、莖、葉、花、果實(shí)、種子組成栽培3.MS培育基中各成分的作用成分作用微量和大量元素供應(yīng)植物細(xì)胞生活所必需的無機(jī)鹽蔗糖供應(yīng)碳源，維持細(xì)胞滲透壓甘氨酸、維生素、煙酸、肌醇等滿意離體植物細(xì)胞在正常代謝途徑受肯定影響后所產(chǎn)生的特殊養(yǎng)分需求4.植物激素在組織培育過程中的重要作用(1)在配制好的MS培育基中，經(jīng)常須要添加植物激素。植物激素中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素。(2)激素運(yùn)用的先后依次及其用量的比例對(duì)細(xì)胞分裂和分化的影響。①激素運(yùn)用的先后依次產(chǎn)生的影響：運(yùn)用依次試驗(yàn)結(jié)果先運(yùn)用生長(zhǎng)素，后運(yùn)用細(xì)胞分裂素有利于細(xì)胞分裂，但細(xì)胞不分化先運(yùn)用細(xì)胞分裂素，后運(yùn)用生長(zhǎng)素細(xì)胞既分裂也分化同時(shí)運(yùn)用分化頻率提高②激素用量比例產(chǎn)生的影響：生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素比值結(jié)果比值高時(shí)促根分化，抑芽形成比值低時(shí)促芽分化，抑根形成比值適中促進(jìn)愈傷組織的形成[典題通關(guān)]草莓生產(chǎn)上傳統(tǒng)的繁殖方式易將所感染的病毒傳播給后代，導(dǎo)致產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差，運(yùn)用微型繁殖技術(shù)可以培育出無病毒幼苗，草莓微型繁殖的基本過程如下：外植體eq\o(→,\s\up10(①))愈傷組織eq\o(→,\s\up10(②))芽、根→植株請(qǐng)回答：(1)微型繁殖培育無病毒草莓苗時(shí)，一般選取________作為外植體，其依據(jù)是_____________________________________________________。(2)在過程①中，常用的MS培育基主要成分包括大量元素、微量元素和________，在配制好的培育基中，經(jīng)常須要添加________，有利于外植體啟動(dòng)細(xì)胞分裂形成愈傷組織，接種后2～5d，若發(fā)覺外植體邊緣局部污染，緣由可能是_____________________________________________________。(3)在過程②中，愈傷組織在誘導(dǎo)生根的培育基中未形成根，但分化出了芽，其緣由可能是___________________。[技巧點(diǎn)撥](1)無病毒植株的培育是植物組織培育技術(shù)在作物育種方面的重要應(yīng)用，所選擇的材料應(yīng)不含有病毒。(2)MS培育基的配方中無植物激素，但植物組織培育過程須要植物激素的調(diào)整，所以在配制好MS培育基之后要加入植物激素。(3)生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素的比值高時(shí)，有利于根的分化而抑制芽的形成，比值低時(shí)有利于芽的分化而抑制根的形成。[解析](1)植物組織培育時(shí)常采納根尖或莖尖部位，緣由是該部位含病毒極少，甚至無病毒。(2)MS培育基的成分包括大量元素、微量元素和有機(jī)物，在配制好的培育基中，常須要添加生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素等植物激素。植物組織培育也應(yīng)留意無菌操作。(3)生長(zhǎng)素用量比細(xì)胞分裂素用量的比值低時(shí)，有利于芽的分化，比值高時(shí)，有利于根的分化。[答案](1)莖尖(或根尖)莖尖(或根尖)病毒極少，甚至無病毒(2)有機(jī)物植物激素外植體消毒不徹底(3)培育基中生長(zhǎng)素類物質(zhì)用量與細(xì)胞分裂素類物質(zhì)用量的比值偏低(1)假如通過植物組織培育，要從愈傷組織中提取某種成分，則生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的運(yùn)用依次該是怎樣的？(2)為什么用于植物組織培育的材料一般是幼嫩的莖組織？提示：(1)先運(yùn)用生長(zhǎng)素后運(yùn)用細(xì)胞分裂素，這樣有利于細(xì)胞分裂但細(xì)胞不分化。(2)因?yàn)橛啄鄣那o組織中的細(xì)胞具有較強(qiáng)的細(xì)胞分裂與分化的實(shí)力。1．科學(xué)家將胡蘿卜根韌皮部細(xì)胞分別出來，將單個(gè)細(xì)胞放入特定的培育基中培育，獲得了很多完整的植株，此過程依據(jù)的原理和技術(shù)是()A．細(xì)胞的分裂和細(xì)胞工程B．細(xì)胞的分化和基因工程C．細(xì)胞的全能性和組織培育D．花藥離體培育和單倍體育種C[由單個(gè)細(xì)胞發(fā)育成很多完整個(gè)體，盡管涉及細(xì)胞的分裂、細(xì)胞的脫分化和再分化等，但其原理仍舊是細(xì)胞的全能性。要完成植物外植體的脫分化、再分化等，必需進(jìn)行植物組織培育，當(dāng)然從工程技術(shù)的分類范疇分析，組織培育技術(shù)屬于細(xì)胞工程。故選C。]2．某植物組織培育試驗(yàn)室的愈傷組織被真菌嚴(yán)峻污染，為查找污染緣由設(shè)計(jì)了4個(gè)試驗(yàn)，試驗(yàn)條件除圖示外其他均相同。下列各圖表示試驗(yàn)結(jié)果，據(jù)圖可得出的初步結(jié)論是()A．污染主要是由培育基滅菌時(shí)間短造成的B．污染主要來源于組織培育所用的離體組織C．調(diào)整培育基pH能解決污染問題D．調(diào)整培育溫度能解決污染問題B[通過4個(gè)曲線圖可以看出培育基滅菌時(shí)間、培育基pH、培育溫度對(duì)污染率沒有太大影響。由離體組織滅菌時(shí)間越長(zhǎng)污染率越低可知，污染主要來源于組織培育所用的離體組織。]菊花組織培育的試驗(yàn)操作[合作溝通]1．MS培育基中各養(yǎng)分物質(zhì)的作用是什么？提示：微量元素和大量元素供應(yīng)植物細(xì)胞生活所必需的無機(jī)鹽；蔗糖供應(yīng)碳源，同時(shí)維持細(xì)胞的滲透壓；甘氨酸、維生素等物質(zhì)，主要是滿意離體植物細(xì)胞的特殊養(yǎng)分要求。2．外植體為什么要經(jīng)過消毒才能接種？提示：外植體上殘留的雜菌會(huì)和外植體爭(zhēng)奪培育基中的養(yǎng)分物質(zhì)，并且產(chǎn)生大量對(duì)外植體有害的物質(zhì)，導(dǎo)致外植體死亡，所以要先消毒再接種。[歸納總結(jié)]1．試驗(yàn)流程及留意事項(xiàng)2．造成培育物污染的緣由與處理污染種類細(xì)菌污染真菌污染污染緣由可能是由操作人員造成的，如未戴口罩、接種時(shí)說話、手未消毒或器械滅菌不徹底等可能是由植物材料消毒不當(dāng)引起的處理措施將被污染的培育瓶統(tǒng)一放在高壓蒸汽鍋內(nèi)進(jìn)行高壓蒸汽滅菌，然后再打開培育瓶進(jìn)行清洗特殊提示：試管苗培育過程中應(yīng)留意的問題(1)培育一株完整的試管苗，必需先進(jìn)行生芽培育，然后進(jìn)行生根培育，假如依次顛倒，就不好誘導(dǎo)生芽了。(2)試管苗應(yīng)當(dāng)進(jìn)行見光培育。(3)試管苗一般在高濕、弱光、恒溫下異養(yǎng)生長(zhǎng)，移出瓶后肯定要保溫、保濕。(4)試管苗光合作用實(shí)力低，在移栽前應(yīng)賜予較強(qiáng)光照且進(jìn)行閉瓶煉苗，以促進(jìn)小苗向自養(yǎng)轉(zhuǎn)化。[典題通關(guān)]如圖是運(yùn)用某種技術(shù)培育蘭花植株的示意圖。下列關(guān)于這種生物工程技術(shù)的敘述，錯(cuò)誤的是()A．這種技術(shù)叫做植物組織培育，可以克隆生物體B．③、④過程須要生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的調(diào)整C．用此方法克隆植物要盡量選擇優(yōu)良、細(xì)胞全能性表達(dá)不充分的基因型D．這種技術(shù)可與基因工程、航天工程結(jié)合培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的作物品種C[用此方法克隆植物要盡量選擇優(yōu)良、細(xì)胞全能性表達(dá)充分的基因型，C錯(cuò)誤。](1)為什么選擇莖尖細(xì)胞作為植物組織培育的材料？(2)某同學(xué)在進(jìn)行如上圖所示的操作過程中，結(jié)果形成了愈傷組織而不能形成試管植物，請(qǐng)從植物激素的角度分析可能的緣由是什么。提示：(1)因?yàn)榍o尖細(xì)胞分裂和分化的實(shí)力較強(qiáng)，脫分化和再分化更簡(jiǎn)單進(jìn)行；并且含有的病毒極少，甚至不含有病毒。(2)先運(yùn)用了生長(zhǎng)素再運(yùn)用細(xì)胞分裂素，且生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比值適中。試管苗在移栽前進(jìn)行一系列操作，使幼苗生長(zhǎng)健壯，耐環(huán)境改變實(shí)力增加，這一過程叫煉苗。下列關(guān)于移栽的敘述，正確的是()A．培育的試管苗打開封口膜后，可干脆移栽至大田B．試管苗在移栽時(shí)不須要在培育間進(jìn)一步培育C．試管苗在培育間培育一段時(shí)間后，用無菌水清洗掉根部培育基后，移栽入大田D．試管苗在培育間培育一段時(shí)間后，最好用無菌水清洗根部培育基，再移入消過毒的蛭石、珍寶巖等環(huán)境中煉苗D[試管苗光合作用實(shí)力弱，對(duì)不良環(huán)境的耐受實(shí)力差，肯定要保溫、保濕。在培育一段時(shí)間后，漸漸由異養(yǎng)苗向自養(yǎng)苗轉(zhuǎn)化，并且要在蛭石、珍寶巖等無毒的環(huán)境中培育一段時(shí)間，待適應(yīng)外界環(huán)境后，再移栽至大田。故選D。][課堂小結(jié)]知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句歸納1.植物組織培育的理論基礎(chǔ)是細(xì)胞的全能性。2.植物組織培育的基本過程是：外植體eq\o(→,\s\up10(脫分化))愈傷組織eq\o(→,\s\up10(再分化))胚狀體→新植物體。3.影響植物組織培育的因素包括材料選擇、培育基的成分及配比、pH、溫度、光照等。4.組織培育中，生長(zhǎng)素的運(yùn)用量大于細(xì)胞分裂素，有利于根的分化，抑制芽的形成；反之，則利于芽的分化，抵制根的形成。5.菊花組織培育的試驗(yàn)操作流程：制備MS固體培育基→外植體消毒→接種→培育→移栽→栽培。1．植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是()A．賜予相宜的養(yǎng)分和外界條件B．導(dǎo)入其他植物細(xì)胞的基因C．脫離母體后，賜予相宜的養(yǎng)分和外界條件D．將成熟篩管的細(xì)胞核移植到去核卵細(xì)胞中C[在生物體內(nèi)，細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織、器官，這是基因在特定的時(shí)間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果。當(dāng)植物細(xì)胞脫離母體后，在肯定的養(yǎng)分物質(zhì)、激素和其他外界條件的作用下，植物細(xì)胞就可以表現(xiàn)出全能性。]2．植物材料的選擇干脆關(guān)系到試驗(yàn)的成敗，菊花選材一般選擇的是()A．未開花植株的莖上部新萌生的側(cè)枝B．開花植株的莖上部枝條C．開花植株上的花藥D．未開花植株的莖下部的枝條A[進(jìn)行組織培育一般選用幼嫩部分。]3．在下列選項(xiàng)中，須要采納植物組織培育技術(shù)的是()①利用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，獲得多倍體植株②獲得大量的脫毒苗③利用基因工程培育抗棉鈴蟲的植株④單倍體育種⑤無子西瓜的快速大量繁殖A．①②③ B．②③④⑤C．①②④⑤ D．②③④B[植物組織培育是指從植物體分別出符合須要的組織、器官或細(xì)胞、原生質(zhì)體等，通過無菌操作，在人工限制條件下進(jìn)行培育以獲得再生的完整植株或生產(chǎn)具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的其他產(chǎn)品的技術(shù)，主要用于獲得脫毒苗、培育轉(zhuǎn)基因的植株、單倍體育種、快速大量繁殖植株等方面。利用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，獲得多倍體植株屬于多倍體育種，不須要植物組織培育技術(shù)。]4．某愛好小組擬用組織培育繁殖一種珍貴花卉，其技術(shù)路途為“取材→消毒→愈傷組織培育→出芽→生根→移栽”。下列有關(guān)敘述，錯(cuò)誤的是()A．消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又削減消毒劑對(duì)細(xì)胞的損害B．愈傷組織是由高度液泡化的呈特定形態(tài)的薄壁細(xì)胞組成C．出芽是細(xì)胞再分化的