选修一 植物组织培养

选修一植物组织培养
1．紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。

用植物组织培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素。

下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。

(1)在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”。

这些“种子”是应用组织培养技术，将紫草叶肉细胞经过______________而获得的。

这项技术的理论基础是______________。

(2)从图中可以看出：反应器中紫草细胞的生长呈现________________规律；影响紫草素产量的因素是________和________。

(3)在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是________和________。

解析：因为紫草素是从大量培养的紫草愈伤组织细胞中提取的，所以生产前必须要加入离体的紫草细胞进行脱分化培养，以获得大量的紫草愈伤组织细胞，这一过程利用了植物细胞的全能性。

从图中可以看出反应器中紫草细胞的数量呈“S”型增长，原因是开始生长较慢，要经过适应期，然后进入生长较快的对数期，随细胞数目的增多，食物、空间等生活条件成为限制因素，此时进入稳定期，细胞的数目相对稳定。

在这个时期紫草细胞要产生大量的次级代谢产物——紫草素，所以说紫草素产量的高低与紫草愈伤组织细胞的数目和生长期有关。

答案：(1)脱分化(或脱分化形成愈伤组织) 细胞的全能性(2)“S”型增长细胞数量细胞所处的生长期(3)保证氧气供应充足使细胞与培养液充分接触2．如图所示，图Ⅰ为植物组织培养流程图，图Ⅱ为植物组织培养过程的部分示意图，请据图回答：
(1)植物组织培养依据的原理是_
_______________________________________________________________________。

(2)图Ⅰ中外植体是指从植物__________分离出来的。

(3)图Ⅰ中的②和图ⅡB 中培养基上的培养物都是由无特定形态与功能的细胞组成，称为________。

(4)图Ⅱ中D 培养物已经形成幼体。

请根据植物组织培养过程对图Ⅱ重新排序：________________________________________________________________________。

答案：(1)植物细胞的全能性
(2)器官、组织、细胞、原生质体
(3)愈伤组织 (4)B→A→D→C
3．现有高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)的两个小麦品种，这两对性状是完全显性。

(1)现要用最短时间培育出矮秆抗病植株纯合子，最好采用________方法，其主要方法是________。

(2)育种过程首先将高秆抗病纯合子与矮秆不抗病纯合子杂交得F 1，其基因型是________。

(3)将F 1种下去，取F 1的花药进行离体培养，为了提高花药诱导成功率，选择________花药作实验材料。

对所选择的花药一般要通过进一步的镜检来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期。

确定花粉发育期最常用的方法是________。

对不易着色的花粉细胞核需用________法，这种方法能将花粉细胞核染成________色。

(4)F 1花粉基因型理论上有4种，分别是________。

若这些花粉都能长成植物体，这些植物体的基因型是________，这些植物体称________，在花粉发育成植物体的过程中细胞分裂方式是________。

(5)假如每种基因型的花粉细胞都有机会发育成植物体，如何对这些幼苗进行筛选，请陈述。

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
(6)对筛选出的矮秆抗病幼苗用________处理即可得到所需要的纯合子品种。

解析：单倍体育种可以大大缩短育种年限，其育种过程可以简写为：DDTT×ddtt――→
杂交F 1(DdTt)――→减数分裂配子(DT 、Dt 、dT 、dt)――→花药离体培养单倍体(DT 、Dt 、dT 、dt)――→选择dT(矮秆抗病)――→秋水仙素诱导
ddTT(纯合子)。

在“选择”过程中，对于高矮性状可以通过目测筛选，对于是否抗病，则一般选择用病原体侵染的方法进行检测。

答案：(1)单倍体育种 花药离体培养 (2)DdTt
(3)花蕾早期的 醋酸洋红法 焙花青—铬矾 蓝黑
(4)DT 、Dt 、dT 、dt DT 、Dt 、dT 、dt 单倍体 有丝分裂
(5)在幼苗期用病原体进行感染，叶片出现病斑的即为不抗病品种，淘汰掉，剩余为抗病品种。

这些小幼苗长大后对高矮进行目测筛选，淘汰掉高秆植株，剩下的矮秆植株即为矮秆抗病个体。

(6)一定浓度的秋水仙素溶液
4．如图表示水稻(体细胞中有24条染色体)的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗的培
养过程，已知水稻的基
因型为AaBb。

(1)愈伤组织是花粉不断分裂后形成的不规则的细胞团，在愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得________、________和小分子有机物等营养物质。

为什么在植物的组织培养过程中强调一系列的消毒、灭菌及无菌操作？____________________。

(2)要促进花粉细胞分裂和生长，培养基中应添加________和________两类激素。

(3)愈伤组织再分化是指愈伤组织形成芽和根，再发育成具根、茎、叶的植物体。

这一过程必须给予光照，其原因是________利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。

(4)试管苗的细胞中含有________条脱氧核苷酸链。

(5)从细胞工程角度看，这种育种技术叫________。

这种育种技术的原理是________。

解析：植物组织培养的脱分化及再分化出根、芽初期阶段，同化类型为异养，需要从培养基中获得各种养分，而再分化后期需光照使试管苗形成叶绿素，进行光合作用，这时同化类型已为自养。

答案：(1)水矿质元素外植体体积小，抗逆性差，易感染微生物腐烂(2)生长素细胞分裂素(3)叶绿体(4)24 (5)植物的组织培养植物细胞的全能性
5．请回答下列有关植物组织培养过程中的有关问题：
(1)植物组织培养最常用的培养基是________，制培养基时加琼脂的目的是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

培养基中对外植体的生长发育起有关键作用的物质是
________________________________________________________________________。

(2)愈伤组织分化成根和芽，再由芽发育成叶和茎，这一过程称为________。

此过程中每天必须给予愈伤组织一定时间的光照，而且还需要控制好________等条件。

(3)无菌条件对组织培养的成功至关重要，在组织培养过程中，需要采取哪些措施以确保无菌条件？
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)植物组织培养技术除了用于植物的快速繁殖之外，请再举出一例其在生产、科研等方面的应用：
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案：(1)MS培养基使培养基呈固体状态植物激素(或：生长素、细胞分裂素等) (2)再分化温度、pH (3)培养基灭菌、外植体消毒、无菌接种等(4)培养脱毒苗、单倍体育种等(任答其中一种既可，其它合理答案也可)。