高中生物专题3课题1菊花的组织培养教学案含解析新人教版高二选修3

菊花的组织培养
一、植物组织培养的基本过程
1．理论基础：植物细胞的全能性。

2．细胞分化：在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。

3．基本过程
(1)愈伤组织：由离体的植物组织或细胞经脱分化形成的一团排列疏松而无规则、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．植物材料
(1)不同的植物组织，培养的难易程度差别很大。

(2)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。

菊花的组织培养一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝。

2．营养物质
(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)有机物，如甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素，以及蔗糖等。

3．植物激素：生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，二者的浓度、使1.植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性。

2．植物组织培养的一般过程为： 离体的植物器官、组织 或细胞外植体
脱分化,愈伤组织再分化,根、芽―→植物体 3．影响植物组织培养的因素有：植物材料、营养物质、植物激素及pH 、温度、
光照等。

4．菊花茎段组织培养一般选择未开花的植株茎上部新萌生的侧枝，且培养基
中不必添加植物激素。

5．生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。

6．菊花组织培养的实验操作流程：
制备MS 固体培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培。

用的顺序及用量的比例等都会影响实验结果。

4．环境条件：如pH 、温度、光照等，进行菊花的组织培养一般将pH 控制在5.8左右，温度控制在18～22 ℃，并且每日用日光灯照射12 h 。

三、菊花组织培养的实验操作 制备MS 固体培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培
1．制备MS 固体培养基：
配制各种母液―→配制培养基―→灭菌。

2．外植体消毒：取菊花嫩枝―→流水冲洗―→加洗衣粉刷洗―→流水冲洗20 min 吸干,体积分数为70%
的酒精消毒6～7 s ―→无菌水清洗――→吸干质量分数为0.1%的氯化汞溶液消毒1～2 min ―→无菌水清洗(至少3次)。

3．接种：菊花茎段插入培养基时注意方向，不要倒插。

每瓶接种6～8块外植体。

4．培养：最好放在无菌箱中培养，并定期消毒。

培养温度控制在18～22_℃，并且每日用日光灯照射12_h 。

5．移栽：移栽前应先打开培养瓶的封口膜，让试管苗在培养间生长几日。

然后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。

6．栽培：将幼苗移栽后，每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。

1．植物学家将胡萝卜根的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入特定的培养基中培养，获得了许多完整的植株。

此过程依据的原理和技术是( )
A ．细胞的分裂和细胞工程
B ．细胞的分化和基因工程
C ．细胞的全能性和组织培养
D ．花药离体培养和单倍体育种
解析：选C 由单个细胞到完整植株，依据的原理是植物细胞的全能性，该过程是植物组织培养。

2．在植物组织培养过程中，愈伤组织的形成和形态的发生是十分关键的。

这除需要必备的营养和一些刺激因素外，还需要有诱导作用的物质，它们是( )
A ．铜、锌等微量元素
B ．细胞分裂素和生长素
C ．蔗糖和葡萄糖
D ．维生素和氨基酸
解析：选B 愈伤组织的形成除了必备的营养和一些刺激因素外，还需加入植物激素，如细胞分裂素和生长素等，用以调节细胞分裂和分化。

3．当先使用细胞分裂素后使用生长素时，实验结果是( )
A ．有利于细胞分裂，但细胞不分化
B ．细胞既分裂又分化
C ．分化频率提高
D．有利于细胞分化，但细胞不分裂
解析：选B 细胞分裂素和生长素的使用顺序不同，培养的结果不同。

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，细胞既分裂又分化；两者同时使用，细胞分化频率提高。

4．菊花的组织培养需要严格的无菌操作，下列说法错误的是( )
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．将菊花茎段插入时应注意方向，不应倒插，是为了防止杂菌污染
解析：选D 植物组织培养需进行无菌操作，外植体要消毒，培养基及其他器械要灭菌；经组织培养获得的幼苗需先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；接种时要注意茎段的形态学上下端，不能倒插。

5．下列符合菊花组织培养基本步骤的是( )
A．制备MS培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培
B．制备MS培养基→外植体消毒→接种→培养→栽培→移栽
C．制备MS培养基→外植体消毒→接种→栽培→培养→移栽
D．制备MS培养基→外植体消毒→接种→移栽→培养→栽培
解析：选A 植物组织培养的操作程序为“制备MS培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培”。

接种后先培养再移栽，最后是栽培。

核心要点一| 植物组织培养的基本过程及影响因素
1．细胞的全能性
(1)概念：指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。

(2)原因：生物体的每一个体细胞都是由受精卵经有丝分裂而来的，含有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的全套基因。

(3)植物细胞表达全能性的条件：①离体状态；②一定的营养物质；③植物激素；④其他适宜的外界条件(温度、pH、氧气、光照、无菌等)。

(4)细胞全能性大小与细胞种类的关系：
受精卵>生殖细胞>体细胞；植物细胞>动物细胞；分化程度低的细胞>分化程度高的细胞。

2．MS培养基中各成分的作用
3．植物组织培养的基本过程分析
4．植物激素在植物组织培养过程中的作用
在配制好的MS培养基中，常常需要添加植物激素。

其中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。

(1)激素使用的先后顺序产生的影响：
(2)激素用量比例产生的影响：
[题组冲关]
1．下列关于植物组织培养中植物激素使用的说法，错误的是( )
A．植物组织培养中的关键激素是生长素和细胞分裂素
B．先使用生长素，后使用细胞分裂素，有利于细胞分裂和分化
C．先使用细胞分裂素，后使用生长素，细胞既分裂也分化
D．同时使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比例影响植物细胞的分化方向
解析：选B 在植物组织培养中，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。

2．下图是植物组织培养的简略表示图。

请据图回答：
(1)把组织培养的过程按正确顺序排列___________________________________________________(用字母和箭头表示)。

(2)外植体发育成一个完整个体需经过____________和________________两个过程。

(3)外植体若是菊花的根尖组织，则在正常环境下培养成的新菊花植株叶片的颜色是______，这一过程体现了植物细胞具有__________的特点。

解析：植物组织培养的基本过程：外植体脱分化形成愈伤组织，愈伤组织经再分化，形成根和芽。

根据图中的植物发育情况可以看出组织培养的顺序为B→D→C→A。

由根尖细胞培养成的新植株的叶片之所以是绿色的，是因为由愈伤组织分化而来的叶片细胞中，控制叶片绿色性状的基因选择性表达，体现了植物细胞的全能性。

答案：(1)B→D→C→A(2)脱分化再分化(3)绿色全能性
核心要点二| 菊花组织培养的实验操作
1．实验流程及注意事项
[名师点拨] 无菌技术是植物组织培养成功的关键
由于植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，所以对培养条件的要求较高。

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，如一些细菌、真菌等的生长。

培养材料一旦被微生物(如细菌)污染，这些微生物就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。

因此要进行严格的无菌操作。

2．造成培养物污染的原因与处理
3．关于生根的试管苗的移栽，下列说法错误的是( )
A．关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系
B．一般使用无土栽培的办法
C．在培养基上移栽试管苗后要用5%的高锰酸钾消毒
D．新移栽的试管苗要在温室生长几天，等壮苗后再定植大田
解析：选C 移栽生根的试管苗时，应提前对培养基进行消毒，而不是移栽后。

4．无菌条件是植物组织培养能否获得成功的关键，以下说法正确的是( )
①植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，因此对无菌操作的要求非常严格
②对培养基及器械要进行灭菌处理
③对培养材料进行表面消毒时，一方面要考虑药剂的消毒效果，另一方面还要考虑植物材料的耐受能
力
④培养过程中不同药剂、不同植物材料，甚至不同器官要区别对待
⑤对培养材料可用高压蒸汽灭菌
⑥如果不小心引起污染，将可能造成培养工作前功尽弃
A．①②③④⑤B．①②③④
C．①②③④⑥ D．①②③④⑤⑥
解析：选C 不同的材料或灭菌对象，所采用的灭菌方法不同，对培养材料不能采取高压蒸汽灭菌，否则会导致培养物死亡。

在操作过程中一定要严格无菌操作，以免杂菌污染，造成培养工作前功尽弃。

[随堂基础巩固]
1．下列各项中，不属于植物细胞表现出全能性必要条件的是( )
A．具有完整的细胞核
B．离体状态
C．导入其他植物细胞的基因
D．一定的营养物质和激素
解析：选C 植物细胞(具有完整细胞核的细胞)只有在离体和一定营养物质及激素等的共同作用下，经脱分化形成愈伤组织，然后由愈伤组织再分化形成幼苗等才能表现出全能性。

导入其他植物细胞的基因与细胞全能性的表现无关。

2．下列关于愈伤组织的说法，正确的是( )
A．细胞大，排列整齐，分裂能力强
B．细胞高度液泡化，形状呈正方形
C．用叶培养形成的愈伤组织能够进行光合作用
D．细胞具有较高的全能性
解析：选D 愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，还没有分化，具有较高的全能性。

3．植物组织培养的过程可以归纳为：③―→④。

下列对此叙述错误的是( )
A．②→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→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：选D 在植物组织培养时，通过调节生长素和细胞分裂素的比值能影响愈伤组织分化出根或芽。

②→③的再分化过程中，当细胞分裂素与生长素的浓度比低时，有利于根的发生；植物组织培养的原理是细胞的全能性；③→④为个体发育过程，该过程包括细胞分裂和细胞分化；植物组织培养技术是无性生殖，获得的植株能保持亲本的遗传性状。

4．影响植物组织培养的因素包括( )
①培养基的营养组成②外植体的选取③植物激素的使用④消毒⑤温度、pH、光照
A．①②③④⑤ B．①②③
C．①②③④ D．①②③⑤
解析：选A 培养基的营养组成、外植体的种类和生长发育状况、植物激素的浓度和使用顺序以及温度、光照、pH都是影响植物组织培养的因素，并且植物组织培养在离体、无菌条件下才能完成。

5．某生物兴趣小组用芦荟新鲜茎的一部分作为材料进行组织培养，出现了愈伤组织能正常形成且继续长大，但正常根和芽却迟迟不能形成的情况。

你认为导致该情况出现的最可能的原因是( ) A．葡萄糖、氨基酸等有机营养供应不足
B．培养环境光照、温度、pH或氧气浓度不适宜
C．生长素和细胞分裂素比例不协调
D．无菌条件没有控制好
解析：选C 因为“愈伤组织能正常形成且继续长大”，说明培养基营养充足、环境条件适宜且没有受到杂菌污染；当生长素和细胞分裂素的比例达到一定值的时候，才能使愈伤组织分化出根和芽。

6．下列属于MS培养基和培养微生物所配制的培养基的主要区别是( )
A．MS培养基一般含植物激素，微生物培养基不含植物激素
B．MS培养基需要氨基酸，微生物培养基不含各种氨基酸
C．MS培养基需要碳源，微生物培养基不含碳源
D．MS培养基含维生素B1和维生素B2，而微生物培养基不含
解析：选A MS培养基是用于植物组织培养的培养基，其中一般含有植物激素，而培养微生物的培养基中不含植物激素，MS培养基中需提供植物生长必需的大量元素和微量元素；另外，由于培养的微生物一般都是异养微生物，所以在微生物的培养基中以有机物为主，一般含有碳源、氮源和生长因子。

7．下图所示为植物组织培养的一般过程，请据图回答下列问题：
(1)对菊花来说，要选取生长旺盛的嫩枝来进行组织培养，其原因是________________________________________________________________________。

(2)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。

营养物质包括________和小分子有机物，激素包括__________和____________等植物激素。

(3)此过程要无菌操作，主要是指对________等进行灭菌消毒。

B阶段需要光照，原因是________________________________________________________________________。

(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶肉细胞具有叶绿素，这是基因________________的结果。

解析：菊花的嫩枝组织培养，一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝，主要因为其分裂、分化能力强。

培养基中应含有供组织细胞生长发育所需的各种营养成分，还有调节细胞分裂和分化的激素。

脱分
化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织细胞经有丝分裂和分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶绿素的合成需要光照条件。

答案：(1)生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化(2)无机物(或矿质元素) 生长素细胞分裂素(3)培养基叶绿素的形成需要光照条件(4)选择性表达
8．材料1：微繁殖技术又称快速繁殖技术，就是将植物体的一部分组织小块进行培养，并诱导分化成大量的小植株，从而达到快速无性繁殖的目的。

在20 m2的培养室内最多可容纳100万株试管苗。

这一技术已有几十年的历史，现已基本成熟，并形成诸如工厂化生产兰花这样产值巨大的工业生产体系。

材料2：植物的去病毒技术是微繁殖的一个分支，植物病毒严重地影响着农业生产，对于无性繁殖的植株来说，一旦感染上病毒就会代代相传，日趋严重。

但在茎尖分生组织中，细胞繁殖十分迅速，病毒还未侵入，因此就成了植物体相对无病毒的特殊区域。

阅读上述材料回答下列问题：
(1)利用微繁殖技术繁殖植物的方法称为_________________________________________________。

(2)若要进行兰花无病毒植株的培育，首先要选择外植体，选择对象为兰花的________________________________________________________________________。

(3)对外植体进行消毒需要用_________________________________。

克服外植体培养过程中的__________________________是实验成功的关键。

(4)探索愈伤组织诱导和分化的条件需要做大量的工作。

实验表明在MS培养基上添加激素的____________、____________、____________、____________等都会影响实验结果。

另外不同的植物对各种环境条件的要求往往不同，除上述因素外，______________、______________、____________等也影响实验结果。

解析：植物组织培养是人工快速繁殖植物个体的方法，不受自然环境条件的影响，可进行大规模的工厂化生产。

利用植物的茎尖等无毒区域作为外植体，经过无菌操作，可获得无病毒植株。

培养过程中需要配制不同的培养基来满足外植体的需求，除培养基外，温度、酸碱度、光照等也会影响实验结果。

答案：(1)植物组织培养(2)茎尖分生组织(3)体积分数为70%的酒精和质量分数为0.1%的氯化汞污染问题(4)种类浓度使用的先后顺序用量比例酸碱度温度光照
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一、选择题
1．下列实例中能体现出细胞全能性的是( )
①胡萝卜单个细胞培养成可育的植株
②受精卵形成种子的过程
③用烟草组织培养的单个组织培养出了可育的完整植株
④由种子发育成植株
A．①③④B．①③C．②③D．①②③
解析：选B 细胞全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。

其中①和③都属于由分化的细胞经过培养形成可育的植株，体现了细胞的全能性。

受精卵形成种子，但没有发育成完整个体。

由种子发育成的植株实质上是由种子中的胚(新植物体的幼体)发育而来的。

2．下列关于植物组织培养的说法错误的是( )
A．一般来说进行无性繁殖的植物，也容易进行组织培养
B．培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
C．在培养过程中要先让愈伤组织生根后再使其生芽
D．移栽生根的试管苗之前，先打开瓶口，让试管苗在培养间生长几日
解析：选C 在培养过程中要先让愈伤组织生芽后再使其生根。

3．植物组织培养过程中发生脱分化时，可能发生变化的有( )
①植物细胞的形态结构②细胞内遗传物质③细胞内表达的基因④细胞分裂能力
A．①②③④ B．①②③
C．①③④ D．①②④
解析：选C 脱分化是由高度分化的具有特定形态、结构和生理功能的细胞，在激素的诱导下，恢复到未分化状态的过程。

在该过程中，细胞原有的形态结构和功能丧失，而其细胞分裂能力增强，全能性表达能力增加，细胞内遗传物质不变。

4．关于影响植物组织培养的因素，说法正确的是( )
A．不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料培养的难易程度相同
B．在植物组织培养中，培养基中必须添加植物激素
C．提高生长素的比例，有利于促进生根
D．外植体形成愈伤组织的过程需要光照
解析：选C 不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料也会因年龄、保存时间的长短等导致实验难易程度不同；在植物组织培养中，培养基中常常要添加植物激素，但不是都必须添加植物激素；提高生长素的比例，有利于生根；经脱分化形成愈伤组织的过程不需要光照，试管苗形成后才需要见光培养。

5．在制备MS固体培养基的过程中，操作有误的是( )
A．提前配制的母液，一般在4 ℃条件下保存
B．配制母液时，无机物中大量元素浓缩10倍，微量元素浓缩100倍
C．配制培养基时，琼脂要及早加热熔化
D．MS培养基的pH要求不太严格，可控制为5～7
解析：选D MS培养基的pH直接影响到细胞对离子的吸收，过酸或过碱都对植物材料有很大的影响，所以pH一般应控制在5.8左右。

6．某同学在进行组织培养过程中，发现了根的分化明显，而芽的分化不明显，原因可能是( ) 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合适
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用量比例。

当细胞分裂素与生长素的比值低时，诱导根的分化；两者比值适中时，愈伤组织只生长不分化；两者比值高时，诱导芽的分化。

7．某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，由离体组织消毒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。

8．如图表示一定条件下将胡萝卜的离体组织培育形成试管苗的过程。

有关叙述错误的是( )
A．需在无菌条件下将离体组织接种到培养基中
B．图中①②过程分别表示脱分化和再分化
C．利用此过程获得的试管苗均为纯合子
D．此实验说明分化的植物细胞仍具有全套的遗传信息
解析：选C 利用植物离体组织培育试管苗，首先需将离体组织接种到培养基中，此过程应在无菌条件下进行；接入培养基中的离体组织经①(脱分化)过程形成愈伤组织，愈伤组织通过②(再分化)发育为试管苗；在此过程中，植物细胞只进行有丝分裂，若胡萝卜植株为杂合子，则离体细胞经组织培养后得到的植株全为杂合子；植物组织培养的原理是细胞的全能性，而细胞全能性的本质是分化的植物细胞拥有该物种全套的遗传信息。

9．下列关于接种时注意事项的叙述，全部正确的是( )
①接种室要消毒②无菌操作③接种时可以随便交谈④外植体如茎段、茎尖可随机放入培养基⑤接种时要防止交叉污染⑥接种完立刻盖好瓶口
A．①②③④ B．①②③④⑤⑥
C．③④⑤⑥ D．①②⑤⑥
解析：选D 在接种时，整个过程必须在无菌条件下进行，不能随便谈话，防止产生污染，因此操作过程应禁止谈话，并戴口罩；接种外植体时注意将形态学下端插入培养基，而且要分布均匀，以保证必要的
营养和光照条件。

10．在菊花的组织培养操作完成了3～4 d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．培养条件，比如pH、温度等不适宜
B．接种时外植体未消毒
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：选A 一般来讲，在同一温室内进行植物组织培养时，培养条件应是相同的。

二、非选择题
11．在植物组织培养过程中，激素的添加已成为一种常规的实验手段，在植物组织培养过程中已研究过的植物激素有：生长素、细胞分裂素、赤霉素等。

下表为某同学研究激素的使用顺序对实验结果影响的记录，请回答相关问题：
(1)植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、____________和____________的关键性激素。

该实验中属于细胞分裂素的是________。

(2)请将表格中空白处A和B补充完整，A为________________，B为________________。

NAA和KT的用量比值适中时，促进________________的生长。

(3)用于离体培养的植物器官或组织称为__________。

若该实验材料为菊花，则应对其进行________(填“消毒”或“灭菌”)。

(4)接种过程中要注意在________________旁进行；接种后的锥形瓶最好放在无菌箱中培养，培养环境应注意调节合适的________和________。

解析：生长素和细胞分裂素能够促进细胞分裂、脱分化和再分化，NAA属于生长素类似物，KT属于细胞分裂素。

先使用NAA，后使用KT，有利于细胞分裂，但细胞不分化；先使用KT，后使用NAA，细胞既分裂也分化；NAA和KT同时使用，分化频率提高；NAA和KT的用量比值适中时，促进脱分化，有利于愈伤组织的形成。

答案：(1)脱分化再分化KT
(2)细胞既分裂也分化分化频率提高愈伤组织
(3)外植体消毒(4)酒精灯火焰温度光照时间
12．下面是基因型为AaBb的菊花茎尖离体培养示意图，据图回答下列问题：。