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1、生物技術(shù)實踐生物技術(shù)實踐第第 35 35 講講植物的組織培養(yǎng)技術(shù)植物的組織培養(yǎng)技術(shù)選修11 1菊花的組織培養(yǎng)。菊花的組織培養(yǎng)。2 2月季的花藥培養(yǎng)。月季的花藥培養(yǎng)。1.人參是一種名貴中藥材，其有效成分主要是人參皂苷。利用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)人參皂苷的大致流程如下：請回答：(1)配制誘導(dǎo)愈傷組織的固體培養(yǎng)基，分裝后要進(jìn)行。接種前，要對人參根進(jìn)行。(2)用于離體培養(yǎng)的根切塊，叫做。培養(yǎng)幾天后發(fā)現(xiàn)少數(shù)培養(yǎng)基被污染，若是有顏色的絨毛狀菌落，屬于污染；若是有光澤的黏液狀菌落，屬于污染。滅菌滅菌消毒消毒外植體外植體真菌真菌(霉菌霉菌)細(xì)菌細(xì)菌(3)用少量酶處理愈傷組織，獲取單細(xì)胞或小細(xì)胞團，在液體培養(yǎng)基中進(jìn)行

2、懸浮培養(yǎng)，可有效提高人參皂苷合成量。(4)人參皂苷易溶于水溶性(親水性)有機溶劑，從培養(yǎng)物干粉中提取人參皂苷宜選用方法，操作時應(yīng)采用加熱。果膠果膠萃取萃取(浸取浸取)水浴水浴 山東理綜生物試題的選修試題，山東理綜生物試題的選修試題，歷年來，都是立足課本，主要考查課本歷年來，都是立足課本，主要考查課本的基礎(chǔ)知識，題目較簡單。今年仍然立的基礎(chǔ)知識，題目較簡單。今年仍然立足課本，以植物組織培養(yǎng)為材料背景考足課本，以植物組織培養(yǎng)為材料背景考查了植物組織培養(yǎng)過程中涉及的培養(yǎng)基查了植物組織培養(yǎng)過程中涉及的培養(yǎng)基及消毒滅菌的相關(guān)知識及污染后的菌落及消毒滅菌的相關(guān)知識及污染后的菌落特征的比較。同時考查了選修特

3、征的比較。同時考查了選修1中關(guān)于中關(guān)于物質(zhì)的提取和鑒定的專題，跨度較大，物質(zhì)的提取和鑒定的專題，跨度較大，考查的知識面較廣。考查的知識面較廣。(1)接種前，要對材料進(jìn)行消毒(不能填滅菌，滅菌時是采用強烈的因素殺菌)，配制培養(yǎng)基并分裝后要用滅菌鍋滅菌。(2)比較菌落特征：真菌污染：有顏色的絨毛狀菌落;細(xì)菌污染：有光澤的黏液狀菌落。(3)利用果膠酶處理愈傷組織可以獲得單個的細(xì)胞。(4)由題干知，人參皂苷易溶于親水性有機溶液，故而采用萃取的方法可以從培養(yǎng)物干粉中提取人參皂苷。2 2(2010(2010全國新課標(biāo)全國新課標(biāo)) )請回答：請回答：(1)(1)植物微型繁殖技術(shù)屬于植物組織培養(yǎng)的范植物微型繁

4、殖技術(shù)屬于植物組織培養(yǎng)的范疇。該技術(shù)可以保持品種的疇。該技術(shù)可以保持品種的 ，繁殖，繁殖種苗的速度種苗的速度 。離體的葉肉細(xì)胞在適宜的條。離體的葉肉細(xì)胞在適宜的條件下培養(yǎng)，最終能夠形成完整的植株，說明件下培養(yǎng)，最終能夠形成完整的植株，說明該葉肉細(xì)胞具有該植物的全部該葉肉細(xì)胞具有該植物的全部 。(2)(2)把試管苗轉(zhuǎn)接到新的培養(yǎng)基上時，需要在把試管苗轉(zhuǎn)接到新的培養(yǎng)基上時，需要在超凈工作臺上進(jìn)行，其原因是避免超凈工作臺上進(jìn)行，其原因是避免的污染。的污染。遺傳特性遺傳特性快快遺傳信息遺傳信息微生物微生物(3)微型繁殖過程中，適宜濃度的生長素單獨使用可誘導(dǎo)試管苗 ，而與配比適宜時可促進(jìn)芽的增殖。若要抑

5、制試管苗的生長，促使愈傷組織產(chǎn)生和生長，需要使用的生長調(diào)節(jié)劑是 (脫落酸、2,4D)。生根生根細(xì)胞分裂素細(xì)胞分裂素2,4D(4)將某植物試管苗培養(yǎng)在含不同濃度蔗糖的培養(yǎng)基上一段時間后，單株鮮重和光合作用強度的變化如圖。據(jù)圖分析，隨著培養(yǎng)基中蔗糖濃度的增加，光合作用強度的變化趨勢是 ，單株鮮重的變化趨勢是 。據(jù)圖判斷，培養(yǎng)基中不含蔗糖時，試管苗光合作用產(chǎn)生的有機物的量(能、不能)滿足自身最佳生長的需要。逐漸減弱逐漸減弱 先增先增 加后下降加后下降不能不能(5)據(jù)圖推測，若要在誘導(dǎo)試管苗生根的過程中提高其光合作用能力，應(yīng) (降低、增加)培養(yǎng)基中蔗糖濃度，以便提高試管苗的自養(yǎng)能力。降低降低 植物組織

6、培養(yǎng)技術(shù)是利用植物細(xì)胞全能性的原理進(jìn)行的，是植物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)。在操作過程中應(yīng)注意無菌操作，避免雜菌污染，因為培養(yǎng)過程中使用的培養(yǎng)基營養(yǎng)物質(zhì)豐富。適宜濃度的生長素可以誘導(dǎo)試管苗生根，而如果要促進(jìn)愈傷組織形成芽，則需要與細(xì)胞分裂素配比適宜。促進(jìn)愈傷組織產(chǎn)生和生長應(yīng)該使用生長素類似物(如2,4D)。理論依據(jù)細(xì)胞的全能性過程簡圖離體的植物組織或器官(外植體)脫分化愈傷組織再分化試管苗(先長出叢芽后生根)移栽完整的植物體一、植物的組織培養(yǎng)理論依據(jù)細(xì)胞的全能性影響因素(1)外植體的選擇：材料本身的種類，同一植物材料的年齡、保存時間的長短等(2)營養(yǎng)條件：無機營養(yǎng)(大量元素、微量元素)和有機營養(yǎng)(維生素、

7、甘氨酸、煙酸、肌醇以及蔗糖等)(3)植物激素常用激素：生長素和細(xì)胞分裂素使用這兩種激素順序不同，實驗結(jié)果不同(見教材表)這兩種激素比值不同，對細(xì)胞發(fā)育方向的影響不同(見教材旁欄)理論依據(jù)細(xì)胞的全能性實驗操作 制備MS培養(yǎng)基外植體消毒接種培養(yǎng)移栽栽培二、月季的花藥培養(yǎng)1.被子植物的花粉發(fā)育2.產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑這兩種途徑的區(qū)別主要取決于培養(yǎng)基中的配比。激素的種類及其濃度激素的種類及其濃度主要因素材料的選擇從花藥來看，應(yīng)當(dāng)選擇初花期的花藥從花粉來看，應(yīng)當(dāng)選擇的花粉從花蕾來看，應(yīng)當(dāng)選擇完全未開放的花蕾培養(yǎng)基的組成培養(yǎng)基各成分中，植物生長調(diào)節(jié)劑的水平和配比，常對誘導(dǎo)細(xì)胞的分裂、生長和分化起決定作用

8、。在誘導(dǎo)愈傷組織或胚狀體產(chǎn)生的誘導(dǎo)培養(yǎng)基中，廣泛地使用2，4D、NAA等其他因素植物的種類、親本植株的生長條件、材料的預(yù)處理、種密度、培養(yǎng)的環(huán)境條件等3.影響花藥培養(yǎng)的因素低溫低溫單核期單核期項目花藥培養(yǎng)技術(shù)植物組織培養(yǎng)不同點生殖方式有性生殖無性生殖操作流程制備MS培養(yǎng)基外植體消毒接種培養(yǎng)移栽栽培材料的選取材料的消毒接種和培養(yǎng)鑒定和篩選三、花藥培養(yǎng)技術(shù)和植物組織培養(yǎng)技術(shù)的比較項目花藥培養(yǎng)技術(shù)植物組織培養(yǎng)不同點取材取材為花藥(需事先摸索時期適宜的花蕾)，培養(yǎng)的為單倍體幼苗，植株弱小，高度不育。必須用秋水仙素處理，使染色體加倍，恢復(fù)正常植株的染色體數(shù)，而且為純種外植體為體細(xì)胞，染色體數(shù)無需加倍項目

9、花藥培養(yǎng)技術(shù)植物組織培養(yǎng)不同點轉(zhuǎn)移培養(yǎng)花藥裂開后釋放出的愈傷組織或胚狀體要及時更換培養(yǎng)基培養(yǎng)?；ㄋ幣囵B(yǎng)對培養(yǎng)基配方的要求更為嚴(yán)格不需轉(zhuǎn)移便可再分化為植株鑒定篩選需要不需要相同點(1)原理：植物細(xì)胞的全能性(2)過程：脫分化、再分化(3)操作：培養(yǎng)基配制方法、無菌技術(shù)及接種操作等基本相同激素使用實驗結(jié)果使用順序先生長素后細(xì)胞分裂素有利于細(xì)胞分裂，但細(xì)胞不分化先細(xì)胞分裂素后生長素細(xì)胞既分裂也分化生長素與細(xì)胞分裂素同時使用分化頻率提高四、植物激素在組織培養(yǎng)中的重要作用生長素和細(xì)胞分裂素是啟動細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素，其作用特點為：激素使用實驗結(jié)果生長素用量與細(xì)胞分裂素用量的比例該比值高時利

10、于根的分化，抑制芽的形成該比值低時利于芽的分化，抑制根的形成該比值適中時促進(jìn)愈傷組織的生長1.植物細(xì)胞具全能性的原因是什么？不同細(xì)胞的全能性表達(dá)難易程度如何？ 植物細(xì)胞具有全能性的原因是因為植物體的每一個具核的活細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)。不同細(xì)胞的全能性表達(dá)難易程度不同。最易表達(dá)的是受精卵；其次是生殖細(xì)胞(未受精的卵細(xì)胞和花粉細(xì)胞)；第三是各種分生組織等薄壁細(xì)胞；然后是其他已經(jīng)分化的組織?？傊?，分化程度越低的組織越易培養(yǎng)，分化程度越高的組織越難培養(yǎng)。2.為什么生物體內(nèi)的細(xì)胞不表現(xiàn)全能性?植物細(xì)胞體現(xiàn)全能性的條件是什么？ 生物體內(nèi)的細(xì)胞不表現(xiàn)全能性的原因是：在特定的時間和空間條件下

11、，細(xì)胞中的基因會有選擇性的表達(dá)出各種蛋白質(zhì)，從而構(gòu)成生物體的不同組織和器官。植物細(xì)胞體現(xiàn)全能性的條件有以下方面：離體狀態(tài)；一定的營養(yǎng)物質(zhì)；植物激素；其他適宜的外界條件(溫度、pH、氧氣、光照、無菌等)。3.培養(yǎng)基中各種營養(yǎng)物質(zhì)有什么作用？MS培養(yǎng)基的配方與微生物培養(yǎng)基的配方相比有哪些明顯的不同？ 培養(yǎng)基中各種營養(yǎng)物質(zhì)的作用分別是：微量元素和大量元素提供植物細(xì)胞生活所必需的無機鹽；蔗糖提供碳源，同時能夠維持細(xì)胞的滲透壓；甘氨酸、維生素等物質(zhì)主要是為了滿足離體植物細(xì)胞在正常代謝途徑受到一定影響后所產(chǎn)生的特殊營養(yǎng)需求。微生物培養(yǎng)基以有機營養(yǎng)為主。與微生物的培養(yǎng)不同，MS培養(yǎng)基則需提供大量無機營養(yǎng)，無

12、機鹽混合物包括植物生長必需的大量元素和微量元素兩大類。4.為什么無菌技術(shù)是植物組織培養(yǎng)成功的關(guān)鍵？ 植物組織培養(yǎng)不同于扦插、分根、葉插等常規(guī)無性繁殖。由于植物組織培養(yǎng)所利用的植物材料體積小、抗性差，所以對培養(yǎng)條件的要求較高。用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基同樣適合于某些微生物的生長，如一些細(xì)菌、真菌等的生長。培養(yǎng)材料一旦被微生物(如細(xì)菌)污染，其分裂快、生長迅速，會爭奪培養(yǎng)基中的營養(yǎng)，還會產(chǎn)生代謝廢物毒害培養(yǎng)材料，導(dǎo)致實驗失敗。因此要進(jìn)行嚴(yán)格的無菌操作。5.將花藥接種到MS培養(yǎng)基上之前，對消毒過的花蕾的處理應(yīng)注意哪些？ (1)在無菌條件下，除去萼片和花瓣。(2)在剝離花藥時，要盡量不損傷花藥，否則接種

13、后容易在受傷部位產(chǎn)生愈傷組織。(3)要徹底除去花絲，因為與花絲相連的花藥不利于愈傷組織或胚狀體的形成。6.實驗操作中應(yīng)注意哪些問題？ (1)材料的選取：菊花的組織培養(yǎng)實驗中，應(yīng)選擇未開花植株的莖上部新萌生的側(cè)枝；月季花藥的離體培養(yǎng)實驗中，應(yīng)選擇花粉發(fā)育過程中的單核靠邊期的花粉進(jìn)行培養(yǎng)。(2)外植體消毒：所用消毒劑為體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氯化汞溶液，所使用的清洗液是無菌水。(3)培養(yǎng)過程：在初期，菊花的組織培養(yǎng)需光照，月季花藥的培養(yǎng)不需要光照；而在后期均需要光照。菊花的組織培養(yǎng) 植物組織培養(yǎng)所需營養(yǎng)的敘述，不正確的是()A.MS培養(yǎng)基既含硝態(tài)氮又含銨態(tài)氮B.維生素以輔酶的形

14、式參與生物催化劑酶系活動C.植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)包括生長素、細(xì)胞分裂素及赤霉素等D.植物組織培養(yǎng)過程中無需從外部供糖 D通常植物本身能進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生糖類，不需從外部供給糖。但植物組織培養(yǎng)過程中，離體組織或器官培養(yǎng)至愈傷組織的過程中，不能進(jìn)行光合作用合成糖類，因此必須在培養(yǎng)基中添加糖，作為碳素來源和能量來源。下列關(guān)于影響植物組織培養(yǎng)因素，說法正確的是()A.不同植物組織培養(yǎng)的難易程度不同,同一種植物材料培養(yǎng)的難易程度相同B.在植物的組織培養(yǎng)中,培養(yǎng)基中必須添加植物激素C.植物激素中生長素和細(xì)胞分裂素的作用是互相獨立的D.pH、溫度、光照條件等對植物組織培養(yǎng)也特別重要D本題很易錯選B項。在配制好的

15、MS培養(yǎng)基中常常需要添加植物激素，而不是必須。比如菊花的莖段的組織培養(yǎng)比較容易，因此不必添加植物激素。植物組織培養(yǎng)中，離體器官或組織的細(xì)胞都必須通過脫分化才能形成愈傷組織，愈傷組織可再分化形成根、芽等器官。相關(guān)概念歸納如下：(1)脫分化：讓已經(jīng)分化的細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過程。即是由高度分化的植物器官、組織或細(xì)胞，產(chǎn)生愈傷組織的過程。(2)愈傷組織：細(xì)胞排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的、具分生能力的薄壁細(xì)胞。愈傷組織的細(xì)胞中不含有葉綠體。(3)再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)，又可以重新分化成根或芽等器官的過程。月季的花藥培養(yǎng) 進(jìn)

16、行月季花粉培養(yǎng)時選擇花粉的最佳時期為()A.盛開期的月季花B.略微開放的月季花C.完全未開放的花蕾D.近凋謝時期的月季花 C選擇合適的花粉發(fā)育時期是提高誘導(dǎo)成功率的重要因素?；ǚ郯l(fā)育過程中，只有單核期核移向細(xì)胞一側(cè)的時期(單核靠邊期)，花粉培養(yǎng)成功率最高，因此，通常選擇完全未開放的花蕾。關(guān)于花粉胚和愈傷組織的說法正確的是()A.花粉胚的細(xì)胞含有與體細(xì)胞相同的染色體B.愈傷組織只能由體細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生C.花粉胚具有直接發(fā)育成植株的能力D.愈傷組織分化的花粉植物為二倍體 CA錯誤：花粉是有性生殖細(xì)胞，形成的花粉胚細(xì)胞中染色體數(shù)目與花粉粒中相同，為體細(xì)胞的一半。B錯誤：花粉植物的培育過程中，由花藥中的花粉經(jīng)脫分化也可形成愈傷組織。C正確、D錯誤：由單倍體性細(xì)胞產(chǎn)生的花粉胚也可發(fā)育成單倍體植株，但不能稱二倍體。植物組織培養(yǎng)技術(shù)與花藥培養(yǎng)技術(shù)的異同相同之處：培養(yǎng)基配制方法、無菌技術(shù)及接種操作等基本相同。不同之處：花藥培養(yǎng)的選材非常重要，需事先摸索時期適宜的花蕾；花藥裂開后釋放出的愈傷組織或胚狀體也要及時更換培養(yǎng)基；花藥培養(yǎng)對培養(yǎng)基配方的要求更為嚴(yán)格。這些都使花藥培養(yǎng)的難度大為增加。