高一生物植物的组织培养技术.pdf

新教材导学练（选 修1）编写体例专题三植物的组织培养技术【学习导航】利用植物的一块组织，甚至一个细胞，就能培养出完整的植株，靠的就是植物组织培养技术。运用这种技术，可以实现优良品种的快速繁殖，保持遗传性状的一致；可以培育出大量不含病毒的幼苗，提高作物产量；可以实现花卉的连续生产，不受开花季节的限制在学习本专题的过程中应引导学生联系与微生物培养基的对比来认识植物组织培养的MS培养基的特点；学会正确配制MS培养基的方法；与有关植物激素的作用、原理等相联系，来正确理解植物组织培养技术的原理、培养基的配制等具体操作过程。同时还可与单倍体育种常用方法花药离体培养相联系，使植物组织培养技术应用到生产实践中去。植物的花药培养在育种上有特殊的意义。育种工作者可以采用花药培养的方法，使花粉粒发育为单倍体植株，再经过人工诱导使染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。这样的植株不仅能够正常生殖，而且每对染色体上的成对的基因都是纯合的，自交产生的后代不会产生性状分离。单倍体育种不仅缩短了育种周期，也为新品种的培育开辟了新途径。课题2月季的花药培养【导学诱思】1.被子植物的花粉发育被 子 植 物 花 粉 的 发 育 要 经 历、和 等阶段。花粉是由花粉母细胞经过 而形成的，因此花粉是 O2.产生花粉植物的两种途径通过花药培养产售花酚植株的两种途徒：升力;+1 A U 沃 _ _ 型 力：加 H i M i 、_ _ U一 小 枚思考：（1）花药培养产生花粉植株的两种途径的差别主要取决于什么？（2）什么是体细胞胚？（3）单倍体性细胞产生的花粉胚，也可发育成为单倍体植株，这和植物的体细胞克隆有区别吗？3.影响花药培养的因素诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低，受多种因素影响，其中 与 _是主要的影响因素；_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 也是提高诱导成功率的重要因素；另外亲本植株的生长条件、以及等对诱导成功率都有一定影响。思考：（1）为什么选择合适的花粉发育期是诱导花药培养成功率的重要因素？(2)为什么花药的培养要选择完全未开放的花蕾？4.实验操作(1)材料的选取选择花药时一，一般要通过 来确定其中的花粉是否处于适宜 的 发 育 期。确 定 花 粉 发 育 时 期 的 方 法 有和O(2)材料的消毒材料消毒过程中用的0.1%的氯化汞溶液，实验完毕应如何处理？(3)接种和培养剥离花药时、应注意哪些问题？花药培养过程中应注意哪些问题？【疑难点拨】1.为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？花瓣松动后，微生物就可能侵入到花药，给材料的消毒带来困难。2.植物组织培养技术与花药培养技术有何区别？相同之处：培养基的配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同。不同之处：花药培养的选材非常重要，需事先摸索时期适宜的花蕾；花药裂开后释放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养基；花北培养对培养基配方的要求更为严格。这些都使花药的培养难度加大。【典例解析】例L 某名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止性状分离并快速繁殖，可以利用该植物的一部分器官或组织进行离体培养,发育出完整植株。进行离体培养时不应采用该植株的（）A.茎尖 B.子房壁 C.叶片 D.花粉粒解析：本题主要考查无性生殖特点。涉及知识点有：组织培养、体细胞、生殖细胞等。抓住无性生殖能够保持原物种特性这特点。组织培养就是无性生殖的种方式，它是由体细胞培养而来的，含有原物种的全部基因，而花粉粒是生殖细胞。该题易陷入思维定势，联想到花粉粒的离体培养。可见，植物组织培养若取自体细胞则为无性生殖；若取自生殖细胞则为有性生殖。答案：D例2.一个初级精母细胞在减数分裂的第一次分裂时，有一对同源染色体不发生分离，所形成的次级精母细胞减数分裂的第二次分裂正常；另一个初级精母细胞减数分裂的第一次分裂正常，减数第二次分裂时，在两个次级精母细胞中，有一个次级精母细胞的1条染色体姐妹染色单体没有分开。以上两个初级精母细胞可产生染色体数目不正常的配子（以下简称不正常的配子）。上述两个初级精母细胞减数分裂的最终结果应当是A.两者产生的配子全部都不正常B.前者产生一半不正常的配子，后者产生的配子不正常C.两者都产生一半不正常的配子D.前者产生全部不正常的配子，后者只产生一半不正常的配子解析：初级精母细胞的减数第一次分裂过程，是同源染色体分开,进入两个次级精母细胞。若此过程中同源染色体不发生分离，形成的两个次级精母细胞中，一个多了一条染色体，另一个少了一条染色体。次级精母细胞进行的减数分裂的第二次分裂，是姐妹染色单体分开，平均分配到两个精子细胞中。若此过程中姐妹染色单体不分开，形成的两个精子细胞中的染色体数目均不正常。答案：D例3.下图是被子植物的受精过程(1)写出图中数字所代表的结构的名称：一(2)草履虫进行 生殖；蘑菇进行 生殖，酵母菌和水娘常常进行生殖。(3)下列图解表示水稻(2 n=2 4)胚珠中胚囊的发育过程，试根据图回答：薄壁细胞 直接发育rE 减数分裂-珠 心 抱 原 细 胞(2 n)三次 有 丝 分 裂-，-，水稻种子的种皮遗传物质应为 n,其中遗传物质应与相同。水稻胚珠中的胚囊应共有染色体 条，其中卵细胞中含染色体 条；若水稻授粉受精后发育成胚和胚乳，则胚细胞中含有染色体 条，胚乳细胞中含染色体 条。7细胞或8核中的7细胞其中就包括了一个卵细胞和两个极核,若水稻的基因型为A aB b,则 胚 囊 母 细 胞 基 因 型 为。如 果 水 稻 卵 细 胞 基 因 型 应 为Ab,则 极 核 的 基 因 型为，其原因是解析：图中给出一个被子植物子房结构示意图，首先要求学生能够正确识图，弄清各数字代表的结构名称。胚囊中7个细胞，从图解中我们可以看出是由一个胚囊母细胞发育而来的，所以这儿个细胞的基因型完全相同（卵细胞和极核的基因型完全相同）。花粉粒落到雌蕊柱头上萌发生出花粉管，花粉管通过珠孔进入胚囊，释放出两个精子，一个精子与卵细胞结合，形成受精卵，受精卵发育成植物的胚；另一个精子与极核结合，形成受精极核，将来发育成胚乳（双子叶植物胚乳发育过程中，胚乳被子叶吸收）。答案：（1）花 粉 管 子 房 壁 珠 被 受 精 极 核 受 精 卵 珠 孔（2）分 裂 抱 子出芽（3）2 母 方12 24 36 AaBb Ab 卵细胞和极核是由单核胚囊经三次有丝分裂而来【课堂演练】一、选择题1.在月季花药培养成单倍体植株的过程中，应选择哪个时期最易成活（）A.单核期前的花药 B.单核期后的花药 C.单核期花药D.双核期2.影响花药培养的主要因素是A.材料的选择与培养基的组成 B.亲本植株的生理状况C.选择合适的花粉发育时期 D.材料的低温处理与接种密度3.粗糙脉抱菌的单倍体细胞中具有7 条染色体。两个不同类型的粗糙脉抱菌A 和 a 融合后成为二倍体，随即发生典型的减数分裂，紧接着又进行一次有丝分裂。此过程最终形成的子细胞数及每个子细胞中的染色体数分别为（）A.8 个、7 条 B.8 个、14条 C.4 个、7 条 D.4 个、14条4.某高等植物体细胞内假设有6 条染色体，它们是AaBbDd,那么，一个花粉管中的两个精子中的染色体是（）A.ABD 和 abd B.AbD 和 abd C.AaB 和 Bbd D.Abd和 Abd5.用兰花茎尖细胞可快速培养兰花苗，这种生殖方式 不 能 叫（）A.无性生殖 B.组织培养 C.植物克隆 D.有性生殖6.有同源染色体存在，但在光镜下一定看不到同源染色体之间两两配对联会的是（）A.初级精母细胞 B.次级精母细胞C.精细胞 D.根尖分生区细胞7.玉米的体细胞含有20条染色体。在正常情况下，它的卵细胞、一个极核、胚细胞、胚乳细胞、珠被细胞和子房壁细胞所含染色体数目依次应为（）A.10、10、20、20、20、20 B.10、10、30、30、20、20C.10、10、20、30、20、20 D.10、20、20、30、20、208.如果某种植物的基因型为AABb,这两对基因分别位于两对同源染色体上，去雄后授以aabb植株的花粉，其胚乳可能的基因型是（）A.AAaBBb、AAabbb、AAaBbb B.AABB、AABbC.AaaBBb、Aaabbb D.AaaBbb、Aaabbb9.番茄的染色体数目是24,一个番茄细胞发生减数分裂，形成的细胞中有三个退化消失。剩下一个细胞迅速发生了三次有丝分裂，你会找到多少个细胞核？这些核含有多少个染色体（）A.4 个核，各有12个染色体 B.4 个核，各有24个染色体C.8 个核，各有24个染色体 D.8 个核，各有12个染色体10.一个豆荚中种子的数目，从理论上讲取决于（）A.花中雌蕊的数目 B.雌蕊中柱头的数目C.子房中受精胚珠的数目D.胚囊中胚的数目二、非选择题(2-4个)11.基因型为AaBb的水稻(24条染色体)的花药通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下培养形成试管苗。(1)愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成中，必须从培养基中获得 和小分子有机物等营养物质。(2)要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有 和两种激素。(3)愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和 茎。这 一 过 程 必 须 给 予 光 照，其 原 因 是 o(4)试管苗的细胞核中含有 条脱氧核甘酸链。(5 )培 育 成 的 试 管 苗 可 能 出 现 的 基 因 型有。12.现有甲、乙两个烟草品种(2N=48),其基因型分别为aaBB和A abb,这两对基因位于非同源染色体上，且在光照强度大于800勒克斯时，都不能生长，这是由于它们中的一对隐性纯合基因(a a或b b)作用的结果。取甲乙两品种的花粉分别培养成植株，将它们的叶肉细胞制成原生质体，并将二者相混，使之融合，诱导产生细胞团。然后，放到大于800勒克斯光照下培养，结果有的细胞团不能分化，有的能分化发育成植株。请回答下列问题：(1)甲、乙两烟草品种的花粉的基因型分别为 和 o(2)将叶肉细胞制成原生质体时，使用 破除细胞壁。(3)在细胞融合技术中，常用的促融剂是 0(4)细 胞 融 合 后 诱 导 产 生 的 细 胞 团 叫。(5)在大于800勒克斯光照下培养，有 种细胞团不能分化；能分化的细胞团是由 的原生质体融合来的(只考虑2 个原生质体的相互融合)。由该细胞团分化发育成的植株，其染色体数是,基因型是 o 该植株自交后代中，在大 于 8 0 0 勒 克 斯 光 照 下，出 现 不 能 生 长 的 植 株 的 概 率是。答案：l.C 2.A 3.A 4.D 5.D 6.D 7.C 8.C 9.D 10.C!.(1)水、无机盐(2)细胞分裂素 生长素(3)叶绿素的形成需要光 试管苗的生长发育所需营养来自叶绿体利用光能制造的有机物(4)24(5)AB、Ab、Ab、ab12.答案：(1)aB Ab(2)纤维素酶(3)聚乙二醇(4)愈伤组织(5)2 甲、乙两烟草品种的花粉 48 AaBb 7/16专题知识归纳-*4多植 物 如 蛆 倍 美 的 其影口向楮物如如 座羔C 花粉母细胞一减数分裂一小抱子母细胞习F白才玄一荐 生 技 蛤 精 株 M 两似八.、北次 rH 1 Hr、I*U 1法什加rH .会丘。口 一T-诙H 里旦4 n七 1 T tt 4-?/*M Y 曰铉4 J-业”！V:，止 包 H?.小 亲二 比 较.八 上 干 钻H必 心I影响因素：亲本植株的生长条件、士 业、I附ETTn咨士在必1心n-L令*必需工 业”钻。也-kfe二小 手n-I-VA专题知识检测一、选 择 题（50分）1.在下列选项中，没有采用植物组织培养技术的一项 是（）A.利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，得到多倍体植株B.利用花药离体培养得到单倍体植株C.利用基因工程培育抗棉铃虫的棉花植株D.利用细胞工程培育“番茄-马铃薯”杂种植株2.下列描述中，属于改变物种遗传性状的最根本的途径是（）A.胚胎移植 B.基因导入 C.克隆 D.组织培养3.在植物组织培养中，切取胡萝卜的外植体时一般选 择（）A.具有木质部的部分 B.具有韧皮部的部分C.具有形成层的部分 D.具有髓的部分4.植物细胞表现出全能性的必要条件（）A.给予适宜的营养和外界条件 B.导入其他植物的基因C.脱离母体的，给予适宜的营养和外界条件D.将成熟的筛管的细胞移到去核的卵细胞5.花药培养技术与植物组织培养技术的不同之处在于（）A.培养基配制方法 B.无菌技术 C.接 种 操 作 D.选材6.MS培养基与微生物的培养基相比，需要提供大量的（）A.无机营养 B.蔗糖 C.甘氨酸和微生素 D.激素7.植物的花药培养形成的植株在下列育种过程中最有意义的是（）A.杂交育种 B.人工诱变育种C.单倍体育种 D.基因工程育种8.制培养基时下列各项可不必考虑的是（）A.大量元素要充足B.微量元素不可少C.不能被杂菌污染D.要有一定光照9.菊花的组织培养一般选择（）A.开过花的老枝 B.正在开花的枝条C.未开花植株的茎上部新萌生的侧枝D.任何枝条均可1 0.植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分、脱分化和再分化的关键性因素。在植物组织培养过程中，如何使用这两种激素更有利于胚状体的形成（）A.先使用生长素，后使用细胞分裂素B.先使用细胞分裂素，后使用生长素 C.同时使用D.都不使用1 1.植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分、脱分化和再分化的关键性因素。在植物组织培养过程中，如何使用这两种激素更有利于愈伤组织的形成（）A.长素的用量比细胞分裂素用量的比值高时B.生长素的用量比细胞分裂素用量的比值低时C.生长素的用量比细胞分裂素用量的比值适中时D.生长素的用量比细胞分裂素用量的比值相等时12.用植物组织培养技术小熊培育或生产出（）A.杂 交 水 稻 B.无病毒植物C.人工种子 D.食品添加剂13.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，哪一项不是必须的（）A.具有完整细胞核的细胞 B.使培养对象处于离体状态C.导入外源性目的基因 D.一定的营养和激素14.下图是某二倍体植株一个正在分裂的细胞，下列叙述正确的是（）该植株的基因型必为A a B B 若该植株是由花粉粒发育而来的，则其亲本是四倍体该类型植株不能产生A b 型配子 该细胞发生过基因突变A.B.C.D.15.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项是不需要的（）A.消 毒 灭 菌 B.适宜的温度 C.充足的光照 D.适宜的养料和激素16.动物细胞培养与植物组织培养的重要区别是（）A.培养基不同 B.动物细胞不需要在无菌条件下进行C.动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能D.动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株17.在生物体所有细胞中，全能性最高的是（）A.卵细胞 B.植物花粉 C.体细胞 D.受精卵18.对细胞全能性的表述正确的是（）A.花粉可培育成单倍体，是细胞全能性的体现B.动物细胞融合标志着动物细胞全能性的实现C.单克隆抗体的制备原理依据的是细胞的全能性D.非离体植物细胞能够表现出全能性19.用以下四种细胞工程技术培育出的新个体中，遗传物质全部来自一个亲本的方法是（）A.细胞核移植 B.细胞融合 C.动物胚胎移植 D.细胞组织培养20.动物细胞培养与植物组织培养的重要区别是（）A.动物细胞培养可以传代培养而植物不能B.动物细胞培养是单个细胞培养而植物不是C.物细胞培养的培养基的成分与植物不同D.动物细胞培养中可发生遗传物质的改变而植物不能21.关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（）A.愈伤组织的形成是离体的植物细胞分化的结果B.愈伤组织的形成是离体的植物细胞分裂的结果C.愈伤组织的形成是离体的动物细胞分化的结果D.愈伤组织的形成是离体的动物细胞分裂的结果22.植物组织培养过程中的脱分化是指（）A.植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞B.未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程C.植物的器官、组织或细胞通过离体培养产生愈伤组织的过程D.取植物的枝芽培育成一株新植物的过程23.运用下列细胞工程技术培育新品种，培养过程中能形成愈伤组 织 的 是（）细胞和组织培养植物体细胞杂交动物细胞融合动物细胞核移植A.B.C.D.24.细胞具有全能性的原因是（）A.生物体细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能B.生物体的每一个细胞都具有全能性C.生物体的每一个细胞都含有个体发育的全部基因D.生物体的每一个细胞都是由受精卵发育来的25.1958年，美国科学家斯图尔德用胡萝卜韧皮部细胞培养出完整的胡萝卜植株。该过程不需要（）A.在无菌条件下切取具细胞核的细胞B.用酶解法去掉细胞壁C.适合的光照和温度 D.在培养基中加入一定量的营养物质和激素二、非选择题（50分）26.一同学做植物水培实验，全素标准培养液完全按植物生长发育所需要的矿质元素的种类和数量配制的，在培养过程中又及时添加该种培养液。第一周长势正常，第二周起出现缺素症状且越来越严重。第三周全株萎蕉，继而死亡，实验失败。请分析回答：（1）既然配制的是全素标准培养液，为什么还会出现缺素症状？o应采取怎样的补救措施?o（2）培养液中并不缺水，但植物到第三周竟然萎蕉，其原因是一_ o这个事实也说 明 了 植 物 根 系 吸 收 水 分 和 吸 收 矿 质 离 子 的 关 系是O(3)为了解决第三周出现萎慝的问题，可以采取的措施是O2 7.下表是某培养液成分含量表，请回答：(1)若用于培养微生物，该培养液中有一类营养物质，可培养 的 微 生 物 同 化 作 用 类 型 是。(2)此营养液若用来培养固氮微生物，则应除去的成分是_ _ _ _ _ _ _ _ _,应加入的物质是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _O编成分含量(3)若用该培养液培养大肠杆菌，号应加入的物质是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _,(NH4)0.5g为检测大肠杆菌的存在与否还应HCO3加入_ _ _ _ _ _ _ _ _ _和_ _ _ _ _ _ _ _ _,将KH2PO43.0g呈现_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _反应。CaSO40.5g(4)此培养液若用于培养金黄色FeCl20.5g葡萄球菌并观察菌落形态，除有机维生素少许物外还应加入_ _ _ _ _ _ _,为使其正水1000ml常生长繁殖，同时又抑制其他杂菌，还应加入_ _ _ _ _ _ _ _ _。(5)此培养液若用于植物组织培养，还应加入和O(6)各 种 成 分 在 熔 化 后 分 装 前 必 须 进 行,接种前要进行。2 8.人工种子是人们模仿天然种子结构制造出来的生命有机体，它能像种子一样萌发生长，长成植物。人工种子的核心部件是个被外层物包埋的具有类似种胚功能的胚状体。胚状体不同于一般的种胚，是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物，所以又称“体细胞胚”或“花粉胚”。胚状体在一定条件下，可以通过胚胎发育过程形成植株。胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到，也可通过试管培养的愈伤组织、花粉或胚囊获得。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的“人工种子二自从1968年F.C.斯图尔德和J.赖尔特分别对胡萝卜进行诱导得到胚状体,30多年来约有200多种植物培养出了胚状体.我国利用组织培养技术已成功地在烟草、水稻、小麦和玉米等作物上诱导出了胚状体。各国正着手将人工种子推向商品化。根据以上材料回答：(1)植物的胚状体是 繁殖的产物。培育胚状体利用了 这一项生物技术。(2)包埋胚状体的胶质可看作种子的哪部分？(3 )由 人 工 种 子 萌 发 出 的 植 株 是 否 可 育？说 明 理由。2 9.阅读下列材料，分析后简要回答问题：材W植 物 的 器 一 、二一”一，一二一,、(1)写出以下过程或结构的名称:A；B；CDo(2)材 料2中在获得杂种细胞的容器中还有其他什么细胞？(3)A过程是否需要光照？；再分化是否需要光照？-(4)名贵花卉进行离体培养时不应采用该株的()A.茎尖 B.子房壁 C.花 粉 粒D.叶片答案：LA 2.B 3.C 4.C 5.D 6.A 7.C 8.D 9.C 10.C 11.C12.A 13.C 14.D15.C 16.A 17.D 18.A 19.D 20.C 21.B 22.C 23.A 24.C25.B26.(1)因为矿质元素的吸收需要消耗能量，而此装置中根系一直浸在水中，不能进行有氧呼吸，通过无氧呼吸提供的能量少，根系不能吸收到足够的矿质元素满足该植株生长的需要。向培养液中通气。(2)水分吸收的速度相对大于矿质离子的吸收速度，溶液的离子浓度越来越大，使根吸水发生困难。两个相对独立的过程(3)加水稀释。2 7.(1)五 自 养 型(2)有机物(3)有机物 伊红 美蓝 深 紫 色（4）琼脂 高浓度食盐（5）蔗糖、Mg2+等 琼脂（6）调整 pH28.（1）无性 组织培养（2）提供营养的胚乳或子叶（3）若是由花粉发育来的则不可育，若是山胚囊等体细胞发育而来的则可育。29.（1）脱分化;愈伤组织;原生质体a;原生质体b（2）细胞a、细胞b、细胞a-细胞a、细胞b-细胞b（3）不需要；需要；（4）C（5）会发生性状分离探索-创新2003年 2 月 1 4 日苏格兰罗斯林研究所证实世界上首只成年体细胞克隆动物多利已经死亡。多利的尸体将被制成标本，存放在苏格兰国家博物馆。多利于1996年 7 月 5 日出生，于 1997年 2 月 2 3 日被介绍给公众，它是用一只6 岁母羊的体细胞进行克隆，由罗斯林研究所与英国PPL医疗公司共同培育而成的。罗斯林研究所所长哈里 格里芬说，绵羊通常能活11到 12年。但 2002年 1 月科学家发现多利羊的左后腿患上了关节炎这种典型的“高龄病症”，现在，多利羊壮年死于老年羊常得的肺部感染疾病。研究人员对它实施了“安乐死”。世界第一只体细胞克隆动物多利羊的诞生曾震惊了世界，它的死也引起了人们对克隆动物的关注、以及对克隆技术发展前景的再思考。请根据以上材料，分析并说明多利羊死亡的原因可能有哪些。