2019-2020年高中生物 第四部分 浅尝现代生物技术 第7课时 植物的组织培养同步备课教学案 浙科版选修1.doc

2019-2020年高中生物 第四部分 浅尝现代生物技术 第7课时 植物的组织培养同步备课教学案 浙科版选修1考试要求知识内容考试属性及要求考情解读植物的组织培养加试1.进行菊花的组织培养。2.尝试植物激素的应用。3.说明植物组织培养的原理。一、植物的组织培养1.概念：取一部分植物组织，如叶、芽、茎、根、花瓣或花粉等，在无菌的条件下接种在三角瓶中的琼脂培养基上，给予一定的温度和光照，使之产生愈伤组织，或进而生根发芽。2.原理：植物细胞的全能性。3.过程：外植体愈伤组织芽、根植株4.实验中使用的激素(1)人工合成的萘乙酸代替生长素，人工合成的苄基腺嘌呤代替细胞分裂素。(2)两者的摩尔浓度比决定组织是生根还是生芽。细胞分裂素与生长素的比例高时，诱导芽的生成；细胞分裂素与生长素的比例大致相等时，愈伤组织继续生长而不分化；细胞分裂素与生长素的比例低时，会趋于生根。阅读教材，结合所学知识和提供的材料分析下面的内容。烟草植株的组织培养过程如下图所示：1.根据图示植物组织培养的过程，回答相关问题。(1)B是愈伤组织，其特点是：细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。(2)A过程是脱分化，是指由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程，又叫去分化。(3)C过程是再分化，是指愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程。(4)植物体上的细胞没有表现出全能性，而是分化成了不同的组织器官，这说明植物细胞全能性表达需要在离体的条件下进行。(5)全能性表达的条件离体的植物组织或细胞，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下就可能表现出全能性，发育成完整植株。离体的植物组织或细胞叫做外植体。2.激素在植物组织培养过程中的作用(1)培养基中加入的植物激素是生长素和细胞分裂素。(2)两者的摩尔浓度比决定组织是生根还是生芽。(3)在植物组织培养中，应把握好生长素和细胞分裂素的浓度、用量比例及使用顺序。下表为生长素和细胞分裂素使用先后顺序对植物细胞发育方向的影响。使用顺序实验结果先使用生长素，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同时使用分化频率提高3.植物组织培养的关键条件有哪些？体内细胞未表现全能性的原因是什么？答案条件之一：离体，一定的营养物质，激素(生长素、细胞分裂素)等；条件之二：培养基状态：固体培养基(需脱分化生根培养基及发芽培养基)。体内细胞未表现全能性的原因是基因的表达具有选择性。4.热图解读：在植物组织培养再分化阶段中，逐渐改变培养基中植物激素X和植物激素Y的浓度比，细胞群的变化情况如下图所示：若培养基中植物激素X的浓度为a、植物激素Y的浓度为a0.2，则细胞群分化的结果最可能是C试管，分析图可知，植物激素X的浓度小于植物激素Y的浓度时，有利于根的分化。1.下列关于影响植物组织培养的因素中，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.植物激素中生长素和细胞分裂素的作用是互相独立的D.pH、温度、光照条件等对植物组织培养特别重要答案D解析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结果不同；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，如菊花茎段组织培养不必添加植物激素；各种植物激素的作用是相互联系的，而不是互相独立的。2.下列关于植物组织培养中植物激素的使用的说法中，不正确的是()A.植物组织培养中的关键性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，细胞既分裂又分化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发育方向答案B解析用于植物组织培养的培养基中除营养成分外，还需添加植物激素，一般包括生长素和细胞分裂素；外植体脱分化、再分化的诱导方向取决于二者的比例。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，对细胞的分裂和分化均有利。一题多变判断正误：(1)植物组织培养就是将离体的细胞、组织、器官等培育成愈伤组织()(2)植物组织培养的原理是植物细胞的全能性()(3)培养基中生长素和细胞分裂素的比例会影响脱分化和再分化()(4)植物组织培养过程需要严格的无菌操作()答案(1)(2)(3)(4)二、菊花的组织培养过程1.发芽培养基和生根培养基的比较(1)发芽培养基：细胞分裂素摩尔浓度大于生长素摩尔浓度的培养基。(2)生根培养基：生长素摩尔浓度大于细胞分裂素摩尔浓度的培养基。2.实验内容以菊花为材料进行组织培养，首先，用细胞分裂素相对较多和生长素相对较少的培养基(发芽培养基)进行培养，使其长出较多的丛状苗；然后，将丛壮苗分株培养。分株后，再移入含有较多生长素的培养基(生根培养基)中，使其生根；将生根的苗从三角瓶中移至草炭土或蛭石中继续生长，待苗健壮后再移至土中。3.菊花的组织培养操作流程配制MS固体培养基外植体的消毒：用70%的乙醇和5%的次氯酸钠溶液对外植体进行消毒，注意时间不能太长接种：接种过程中插入外植体时形态学上端朝上，每个锥形瓶接种23个外植体。外植体接种与细菌接种相似，操作步骤相同，而且都要求无菌操作培养：应该放在无菌箱中进行，并定期进行消毒，保持适宜的温度和光照移栽：将生根的苗从锥形瓶中移至草炭土或蛭石中继续生长，苗健壮后再移至土中栽培1.MS培养基(植物组织培养用的培养基)的成分及各成分的作用成分作用微量元素和大量元素提供植物细胞生活所必需的无机盐蔗糖提供碳源，维持细胞渗透压甘氨酸、维生素、烟酸、肌醇满足离体植物细胞在正常代谢途径受一定影响后所产生的特殊营养需求2.与LB培养基相比，MS培养基有何特别之处？答案LB培养基以蛋白胨、酵母提取物等有机营养为主，MS培养基则需提供大量的无机营养，无机盐混合物包括植物生长必需的大量元素和微量元素两大类。此外进行植物组织培养，培养基中需添加特定配比的生长素和细胞分裂素。3.进行植物组织培养时为何必须保障“无菌”？为此需对外植体、培养基分别进行何种处理？答案若有杂菌污染，一方面可争夺营养，更重要的是可以产生毒素，从而使外植体受毒害而死亡，故必须保障无菌操作。为保障无菌，外植体需消毒，培养基则必须予以高压蒸汽灭菌。4.在选取菊花茎段时，为何要选取生长旺盛的嫩枝？答案外植体的生理状态是成功进行组织培养的重要条件之一，生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化。5.不同植物、不同组织的生根和生芽是否都可使用与本实验相同的生长素和细胞分裂素浓度？答案不可以。6.本实验用人工合成的激素，而不用植物中存在的天然激素，为什么？答案天然激素都有相应的使之分解的酶，所以作用时间短，而人工合成的激素，植物体内没有分解酶，作用时间长，效果显著。小贴士影响植物组织培养的因素及成功的关键(1)影响因素内部因素：材料的选取。外部因素：营养成分的种类及配比；植物激素的用量及使用顺序；pH、温度、光照等。(2)获得成功的关键植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗逆性差、对培养条件要求较高。培养材料一旦被微生物污染，就会导致实验失败。原因是微生物增殖快，生长迅速，消耗养分多，并产生代谢废物毒害培养材料。无菌技术主要包括对操作空间、实验用具、实验材料以及操作者的消毒或灭菌。3.下列关于MS培养基与微生物培养基的配方的不同之处，说法错误的是()A.MS培养基中常常添加植物激素，微生物培养基中不需要B.MS培养基中的碳源和能源是蔗糖，微生物培养基中的碳源和能源主要是葡萄糖C.MS培养基中需提供植物生长必需的大量元素和微量元素D.MS培养基中不需加维生素，微生物培养基中要加维生素作生长因子答案D解析MS培养基中需要加入甘氨酸、维生素等物质，主要是为了满足离体植物细胞在正常代谢途径受到一定影响后所产生的特殊营养需求。4.以野生菊花为材料进行的组织培养步骤如下图所示：请回答：(1)按照菊花的需求量，MS培养基由大量元素、微量元素和_组成。MS培养基含有十几种化合物，配制不方便也难以称量准确，可将培养基中的各种成分扩大510倍分别称量，配成_，用于稀释。(2)步骤X中的野生菊花一般选择_。A.开过花的老枝B.未开花植株的茎上部新萌生的侧枝C.正在开花的枝条D.任何枝条均可(3)野生菊花外植体在接种前要用70%的_和5%的_溶液进行表面消毒。(4)过程A在无菌的条件下把消毒后的野生菊花外植体接种在三角瓶的琼脂培养基上，给予适宜条件，使之产生愈伤组织。过程B要在_培养基上进行培养，使之长出较多的丛状苗。植物组织培养实验用人工合成的植物生长调节剂，而不用植物中存在的天然激素的原因是_。(5)步骤Y表示_，再移植到土中培养(定植)，即可长成植株并开花。答案(1)有机成分母液(2)B(3)乙醇次氯酸钠(4)发芽(或细胞分裂素多于生长素)人工合成的植物生长调节剂在植物中没有相应分解的酶，作用时间长，作用效果明显(意思合理即可)(5)移栽锻炼一题多变判断正误：(1)二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后可得到稳定遗传的植株()(2)培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是植物组织培养()(3)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()(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()答案(1)(2)(3)(4)1.影响植物组织培养的因素包括()培养基的配制外植体的选取激素的使用消毒温度、pH、光照A. B.C. D.答案A解析植物组织培养过程受多种外界因素的影响，其中包括温度、光照、pH等，而培养基的成分、外植体的选取和消毒是否严格等也影响植物组织培养。2.下列对植物组织培养过程中脱分化的叙述，正确的是()A.植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞的过程B.体内分化的细胞形态、结构和功能发生改变的过程C.高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程D.愈伤组织分裂产生大量相同细胞的过程答案C3.在植物组织培养过程中，生长素用量与细胞分裂素用量的比值高时，下列描述正确的是()A.有利于根的分化和芽的形成B.不利于根的分化和芽的形成C.有利于芽的形成，抑制根的分化D.有利于根的分化，抑制芽的形成答案D解析生长素用量与细胞分裂素用量的比值高时，有利于根的分化，抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化，抑制根的形成；比值适中时，促进愈伤组织的形成。4.下图为植物(菊花)组织培养过程示意图，请回答下列问题：(1)培养基和培养基分别为_和_，两者最主要的区别是_。(2)若该培养基是MS固体培养基，则其基本组成是_、_、有机成分、激素和琼脂。(3)愈伤组织发芽的根本原因是_。(4)菊花组织在接种到培养基之前需进行_处理，整个组织培养过程需在_条件下进行。(5)本实验用人工合成的激素，而不是植物中存在的天然激素的原因是_。答案(1)发芽培养基生根培养基发芽培养基中细胞分裂素的含量大于生长素的含量，而生根培养基中生长素的含量大于细胞分裂素的含量(2)大量元素微量元素(3)基因的选择性表达(4)消毒无菌(5)人工合成的激素易合成、原料广泛、效果稳定解析(1)菊花组织在培养基中形成愈伤组织后长出丛芽，在培养基中生根后形成试管苗，所以是发芽培养基，是生根培养基，两者最主要的区别是发芽培养基中细胞分裂素的含量大于生长素的含量，而生根培养基中生长素的含量大于细胞分裂素的含量。(2)MS固体培养基由大量元素、微量元素和有机成分、激素、琼脂组成。(3)愈伤组织发芽是再分化的过程，其根本原因是基因的选择性表达。(4)菊花组织在接种到培养基之前必须先进行消毒处理，整个组织培养过程必须在无菌条件下进行。(5)人工合成的植物激素具有容易合成、原料广泛、效果稳定的优点，因此在农业生产中被广泛应用。课时作业 基础过关1.下列实例中能体现细胞全能性的是()用悬浮液培养胡萝卜单个细胞可形成可育的植株植物用种子繁殖后代用烟草单个组织培养形成可育的完整植株A. B.C. D.答案B解析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。其中和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。植物用种子繁殖后代，实际上就是由一个受精卵，通过细胞的增殖和分化发育成新个体，这是由未经分化的细胞(受精卵)发育成新个体的过程，因此不能体现细胞的全能性。2.当植物脱离原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时，下列属于使其表现出全能性，发育成完整植株的条件是()A.细胞分裂素 B.生长素C.一定的营养物质 D.以上三者均是答案D解析植物细胞表现全能性的条件：离体状态、一定的营养条件、激素、适宜的温度、pH等外界条件，无菌条件等。3.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答案A解析移栽是指将培养基上培养的幼苗长壮后移栽到土壤中，栽培是对移栽后的幼苗进行精细管理培养的过程，应先移栽后栽培。4.某愈伤组织在如图甲所示的培养基中培养一段时间后得到如图乙所示的结构。经分析可知该培养基中()A.细胞分裂素多，生长素少B.细胞分裂素少，生长素多C.细胞分裂素和生长素的用量相等D.只有生长素答案B解析从图乙中可以看出该培养基有利于生根且抑制芽的形成，所以可推断该培养基中生长素多，细胞分裂素少。5.下列关于植物组织培养中的灭菌操作，错误的是()A.外植体可以用酒精消毒B.镊子等器械需酒精消毒C.操作前手需酒精消毒D.培养基需高压蒸汽灭菌答案B解析植物组织培养需严格的无菌操作，包括：培养基需用高压蒸汽灭菌；操作前手需用酒精消毒；外植体应浸泡在酒精中杀菌；整个操作过程在酒精灯火焰旁进行，同时对镊子等器械灼烧灭菌。6.植物组织培养过程中分化成的幼苗需要移栽，下列关于移栽措施的说法错误的是()A.移栽时，应打开培养瓶的封口后马上移植B.移栽时，应先将培养瓶的封口打开一段时间，让试管苗在培养间生长几日C.移栽时需用流水清洗根部的培养基D.幼苗需移植到消过毒的新环境下生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中答案A解析植物组织培养过程中，移栽生根的菊花以前，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草炭土或蛭石中生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中。因此，B、C、D均正确，A错误。7.关于接种时应注意的事项全部正确的是()接种室要消毒无菌操作接种时可以谈话 外植体如茎段、茎尖可随机放入培养基接种时要防止交叉污染接种完立刻盖好瓶口A. B.C. D.答案D解析整个接种过程必须在无菌条件下进行，不能谈话，防止呼吸产生的污染，因此操作过程应禁止谈话，并戴口罩；接种的外植体放入培养基时注意形态学下端插入，而且分布均匀，不能随机放入，以保证必要的营养物质和光照条件。能力提升8.实验中对已长出的健壮丛状苗，紧接下去应该进行怎样的处理()A.移入日光灯下，在发芽培养基中培养B.移入日光灯下，在生根培养基中培养C.转入遮阳环境中，在草炭土或蛭石中继续培养D.转入遮阳环境中，土中栽种答案B解析发芽培养获得的丛状苗应在无菌条件下转入日光灯下的生根培养基中进行生根培养。9.无菌技术是植物组织培养能否获得成功的关键，以下说法正确的是()由于植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对无菌操作的要求非常严格对培养基用高压蒸汽灭菌对培养材料进行表面灭菌时，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不同药剂、不同植物材料甚至不同器官要区别对待对培养材料可用高压蒸汽灭菌如果不小心导致污染，将可能造成培养工作的前功尽弃A. B.C. D.答案C解析本题考查植物组织培养的无菌操作问题，培养材料要保持细胞活性，所以只能消毒且要在温和条件下进行，既要考虑药剂的消毒效果，又要考虑植物的耐受能力，所以错。10.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形成和分化C.离体器官或组织的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组成相同答案D解析在植物组织培养过程中，蔗糖是最常用的碳源和能源物质，蔗糖还可以调节培养基的渗透压，从而维持细胞正常的形态和功能；愈伤组织的分化常受细胞分裂素及生长素用量比例的调节，当这一用量比值高时，可诱导芽的形成，反之则有促进生根的趋势；对于同一株绿色开花植物来说，组织培养的对象既可以是体细胞也可以是生殖细胞，杂合子可以产生基因组成不同的花粉，因此获得的愈伤组织的基因组成不一定相同。11.如图是用胡萝卜根细胞进行组织培养的某些过程示意图。请据图回答下面的问题：(1)把组织培养的过程按正确顺序排列_(以字母表示)。(2)实验前试管和培养基应经_处理。(3)培养基中除加入各种营养物质外，还应加入_、_等植物激素。(4)图D上的细胞团是_。(5)从理论上讲，植物细胞有形成再生植株的可能性，这是_的表现。答案(1)BDCA(2)灭菌(3)生长素细胞分裂素(4)愈伤组织(5)细胞全能性解析(1)植物组织培养技术可用下图表示：外植体愈伤组织生芽、生根 植株(2)实验前所用器具和材料都应灭菌。(3)在进行植物组织培养中，生长素和细胞分裂素在脱分化、再分化中起关键性作用。(4)脱分化后形成的细胞团是愈伤组织。(5)植物细胞发育成完整植株，是细胞全能性的表现。12.为了探究6BA和IAA对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响，某研究小组在MS培养基中加入6BA和IAA，配制成四种培养基(见下表)，灭菌后分别接种数量相同、生长状态一致、消毒后的茎尖外植体，在适宜条件下培养一段时间后，统计再生丛芽外植体的比率(m)，以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n)，结果如下表。培养基编号浓度/mgL1m/%n/个6BAIAA10.5076.73.120.177.46.130.266.75.340.560.05.0回答下列问题：(1)按照植物的需求量，培养基中无机盐的元素可分为_和_两类。上述培养基中，6BA属于_类生长调节剂。(2)在该实验中，自变量是_，因变量是_，自变量的取值范围是_。(3)从实验结果可知，诱导丛芽总数最少的培养基是_号培养基。(4)为了诱导该菊花试管苗生根，培养基中一般不加入_(填“6BA”或“IAA”)。答案(1)大量元素微量元素细胞分裂素(2)IAA浓度再生丛芽外植体的比率(m)和再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n)00.5 mgL1(3)1 (4)6BA解析植物组织培养所用的培养基的主要成分有无机盐(大量元素和微量元素)、有机物，常常还需要添加植物激素。根据实验结果可知，本实验所用培养基中加入的6BA属于细胞分裂素类生长调节剂。根据表中所列数据及实验结果可知，本实验自变量是IAA浓度，其取值范围是00.5 mgL1，因变量是再生丛芽外植体的比率(m)和再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n)。当生长素用量与细胞分裂素用量的比值高时，有利于根的分化，所以为了诱导菊花试管苗生根，培养基中一般不加入6BA。个性拓展13.近几年生物技术发展迅猛，和我们的生活越来越密切了。请回答下列问题：(1)利用植物组织培养可实现农作物的大规模快速繁殖，植物组织培养基的类型有_、发芽培养基。如图中，由外植体通过植物组织培养技术培育成完整植物，这项技术利用了植物细胞具有全能性的原理。图中A代表_；AB过程表示_。(2)在植物组织培养中关于消毒和灭菌操作的叙述，正确的是()A.操作者的双手可以不消毒B.外植体可以用酒精消毒C.镊子等器械需用酒精灭菌D.接种后培养基需用高压蒸汽灭菌(3)通常用来分离菌种的方法有_和_。(4)具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种，对野生酵母菌进行诱变后通过筛选可以得到具有这些特性的突变菌，诱变及筛选过程如下：第一步：野生菌液体培养一段时间后接受紫外线照射诱变处理。第二步：制备选择培养基。在基本培养基的基础上，还要添加_，加琼脂后灭菌，制成固体平板。 第三步：将紫外线照射后的菌液稀释涂布平板。第四步：根据是否能在该培养基上生长筛选出突变菌。(5)土壤中有些细菌含有脲酶，这些细胞能够将_分解成氨，从而使培养基中加入的_指示剂产生红色透明环。答案(1)生根培养基愈伤组织再分化(2)B(3)划线分离法涂布分离法(4)高浓度蔗糖(或葡萄糖)、调低pH(加酸)(5)尿素酚红解析(1)植物组织培养基的类型有生根培养基和发芽培养基。(2)在植物组织培养中操作者的双手应用酒精进行消毒，A错误；外植体可以用酒精消毒，B正确；镊子等器械需用高压蒸汽灭菌法灭菌操作过程中还需灼烧灭菌，培养基接种前需用高压蒸汽灭菌法灭菌，C、D错误。(3)通常用来分离菌种的方法有划线分离法和涂布分离法。(4)筛选具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌，需在普通培养基的基础上再添加高浓度蔗糖(或葡萄糖)、调低pH(加酸)。(5)含有脲酶的细菌能够将尿素分解成氨，使酚红显红色。