高中生物选修1优质学案：3.1 菊花的组织培养

课题1 菊花的组织培养学习目标1.阐明植物组织培养的原理、过程及影响因素。

2.学会菊花的组织培养技术。

|预知概念|一、植物组织培养1.原理 植物细胞具有全能性。

2.过程外植体――→脱分化愈伤组织――→再分化胚状体、丛芽等→植物体3.影响因素（1）植物材料的选择直接关系到实验的成败。

（2）对营养、环境等条件有相对特殊的要求，常用MS 培养基。

（3）植物激素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。

（4）pH 、温度、光照等条件对组织培养也很重要。

二、菊花的组织培养1.制备MS 固体培养基 可分为配制各种母液、配制培养基、灭菌。

其中，灭菌常用的方法是高压蒸汽灭菌。

2.外植体消毒将外植体用流水冲洗后，用无菌吸水纸吸干外植体表面的水分，先用体积分数为70%的酒精消毒，再用无菌水清洗，仍用无菌吸水纸吸干外植体表面的水分，然后用质量分数为0.1%的氯化汞溶液消毒，最后再用无菌水清洗。

3.接种接种时要始终在点燃的酒精灯旁进行，对接种工具要灭菌。

将外植体插入培养基中时应注意方向，不要倒插，每瓶接种6～8块外植体。

4.培养培养过程应该在无菌箱中进行，并定期进行消毒，保持适宜的温度和光照。

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，并记录幼苗生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。

|过程评价|1.愈伤组织是脱分化的结果，它是由高度液泡化、无定形状态的薄壁细胞组成（）2.脱分化过程不需要植物激素，植物激素只有在再分化过程中发挥作用（）3.生长素和细胞分裂素的使用顺序和用量比例会影响植物组织培养的结果（）4.由于植物细胞都具有全能性，所以菊花的组织培养实验中选材不会影响实验的结果（）5.在无菌箱中培养获得试管苗之后，即可移栽到土壤中（）[答案] 1.√ 2.× 3.√ 4.× 5.×|联想·质疑|★植物组织培养的过程★植物组织培养（无性生殖）的产物★科学家利用菊花花瓣培养的菊花制备好的MS培养基用于植物组织培养时，还需要加入植物激素吗？提示：需要。

科学探究1植物组织培养的过程及影响因素1.为什么高度分化的植物细胞还具有全能性？提示高度分化的植物细胞中含有该物种的全套遗传物质。

2.菊花的组织培养中，一般选择 作为外植体，原因是____________________________________________________________________。

提示 未开花植株的茎上部新萌生的侧枝 生长旺盛的嫰枝细胞的全能性高，容易诱导脱分化和再分化3.植物组织培养常用的MS 培养基中蔗糖的作用是_________________________； 不用葡萄糖替代蔗糖的原因是_____________________________________。

提示 既可提供碳源，又可维持相对适中的渗透压 葡萄糖在与蔗糖提供等量碳源的前提下，其渗透压可能会过高，使细胞失水死亡1.植物组织培养的一般过程分析（见下表） 过程名称过程 形成体特点 条件 脱分化 由外植体形成愈伤组织排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团 ①离体；②提供营养物质（有机物、无机物）；③提供激素；④提供其他适宜条件 再分化 由愈伤组织形成幼苗或胚状体结构有根、芽或有生根发芽的能力 营养生长及生殖生长发育成完整的植物体 由根、茎、叶、花、果实、种子组成 栽培（1）内因：植物的种类，同一植物材料的年龄、保存时间的长短等。

（2）外因⎝ ⎛营养⎩⎪⎨⎪⎧矿质元素（含大量元素：如N 、P 、K 、Ca 、Mg 、S ；微量元素：如B 、Mn 、Cu 、Zn 、Fe 、Mo 、I 、Co ）有机物：甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等调节剂：生长素、细胞分裂素⎩⎪⎨⎪⎧使用顺序不同→结果不同两者用量比不同→植物发育方向不同环境因素：pH 、温度、光照等3.无菌技术是组织培养获得成功的关键点（1）由于植物组织培养所利用的植物材料体积小，抗逆性差，所以对培养条件要求较高，对无菌操作的要求也非常严格。

（2）无菌技术包括对培养基和植物材料（外植体）的消毒灭菌。

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，另一方面要考虑植物材料的耐受性。

[探究应用]1.下列有关植物组织培养的叙述中，错误的是（）A.花药、胚不能作为组织培养的材料B.植物细胞具有全能性C.外植体是指用于离体培养的植物组织或器官D.外植体可诱导出愈伤组织[解析]植物细胞具有全能性，花药、胚都可以作为组织培养的材料。

[答案] A2.下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是（）A. 培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压B. 培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化C. 离体器官、组织或细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织D. 同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同[解析]同一株绿色开花植物体细胞经培养获得的愈伤组织与花粉经培养获得的愈伤组织基因不同。

[答案] D科学探究2菊花的组织培养1.菊花是一种自养生物，在菊花的组织培养过程中为什么还需添加有机碳源？提示菊花外植体经脱分化形成的愈伤组织细胞实际上是一种异养细胞，细胞中不含有叶绿体。

2.植物组织培养过程中的无菌操作至关重要，简述操作过程中哪些环节进行了怎样的无菌操作。

提示 （1）在制备MS 培养基时，需要对制备的培养基进行高压蒸汽灭菌；（2）选择出培养材料后，需要对材料进行消毒；（3）接种前要对工作台进行消毒，接种操作要在酒精灯火焰旁进行。

3.外植体为什么要经过消毒才能接种？提示 外植体上残留的杂菌会和外植体争夺培养基中的营养物质，并且产生大量对外植体有害的物质，导致外植体死亡，所以要先消毒再接种。

[探究应用]1.草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代，导致产量降低、品质变差，运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗，草莓微型繁殖的基本过程如下：外植体――→①愈伤组织――→②芽、根―→植株请回答：（1）微型繁殖培育无病毒草莓苗时，一般选取 作为外植体，其依据是____________________________________________________________________。

（2）在过程①中，常用的MS 培养基主要成分包括大量元素、微量元素和 ，在配制好的培养基中，常常需要添加 ，有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织，接种后2～5 d ，若发现外植体边缘局部污染，原因可能是_________________________________________________________________。

（3）在过程②中，愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根，但分化出了芽，其原因可能是___________________________________________________。

[解析] （1）植物组织培养时常采用根尖或茎尖部位，原因是该部位含病毒极少，甚至无病毒。

（2）MS 培养基的成分包括大量元素、微量元素和有机物，在配制好的培养基中，常需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素。

植物组织培养也应注意无菌操作。

（3）生长素用量比细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化，比值高时，有利于根的分化。

[答案]（1）茎尖（或根尖）茎尖（或根尖）病毒极少，甚至无病毒（2）有机物植物激素外植体消毒不彻底（3）培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比值偏低2.下列有关菊花的组织培养的说法，正确的是（）A.需要有三种培养基，其营养成分中的碳源应该是无机碳源B.要用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌，即在100 ℃下保持15～30 minC.在培养过程中要先让愈伤组织生根后再使其生芽D.用酒精对外植体进行消毒时，持续的时间不能太长[解析]在该过程中，共需配制三种培养基，分别是脱分化培养基、生芽培养基和生根培养基，但这些培养基需要的碳源是蔗糖，而不是无机碳源；在对培养基进行高压蒸汽灭菌时，要在121 ℃下保持15～30 min，以便于杀死所有微生物的细胞、芽孢和孢子等，100 ℃下不能杀死所有微生物的芽孢；在培养过程中要先让愈伤组织生芽后再使其生根；用酒精对外植体进行消毒时，持续的时间不能太长，否则容易杀死外植体细胞。

[答案] D1.启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性植物激素是（）A.乙烯和细胞分裂素B.细胞分裂素和生长素C.生长素和脱落酸D.乙烯和脱落酸[解析]植物组织培养要通过脱分化和再分化两个重要的过程，在这两个过程中，植物激素起到了很好的诱导作用，常用的植物激素是细胞分裂素和生长素。

[答案] B2.下列哪组符合菊花组织培养的基本步骤（）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]移栽是指培养基上培养的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，长壮后移栽到土壤中，栽培是对移栽后的幼苗进行精心管理培养的过程，应先移栽后栽培。

[答案] A3.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.①②③④B.①②③④⑤⑥C.③④⑤⑥D.①②⑤⑥[解析]在接种时，整个过程必须在无菌条件下进行，不能随便谈话，防止呼吸气流产生污染，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，而且分布均匀，以保证必要的营养面积和光照条件。

[答案] D4.下列关于移栽的叙述，正确的是（）A.培养的试管苗打开封口膜后，可直接移栽至大田B.试管苗在移栽时不需要在培养间进一步培养C.试管苗在培养间培养一段时间后，用流水清洗掉根部培养基后，移栽入大田D.试管苗在培养间培养一段时间后，最好用流水清洗根部培养基，再移入消过毒的蛭石、珍珠岩等环境中炼苗[解析]试管苗光合作用能力弱，对不良环境的耐受能力差，一定要保温、保湿。

在培养一段时间后，逐渐由异养苗向自养苗转化，并且要在蛭石、珍珠岩等无毒的环境中培养一段时间，待适应外界环境后，再移栽至大田。

[答案] D。