课题2　月季的花药培养教学目标设计

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专题3 植物的组织培养技术

一、课标要求：

（一）知识目标：

1、说明植物组织培养的基本原理。

2、说出被子植物花粉发育的过程及花药培养产生花粉植株的两种途径。

3、说出影响花药培养的因素。

（二）能力目标：

掌握培养基制备、外植体消毒、接种、培养、移栽以及栽培等基本操作技术。

（三）情感态度与价值观：

了解植物组织培养的发展历史及应用，感悟生命的奇迹。

二、知识网络构建

菊花组织培养

植物组织培养1、基本过程

2、影响因素

3、实验操作

月季的花药离体培养

1、花粉发育历经的时期

2、花粉植株产生的途径

3、影响培养的因素

4、实验操作

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三、重要考点归纳：

（一）植物组织培养的原理与基本过程

1、原理：细胞全能性。

2、基本过程：外植体愈伤组织胚配装体新植物体

3、MS培养基与微生物培养基的比较

答：微生物培养基以有机营养为主，而MS培养基则需提供大量无机营养，无机盐混合物包括植物生长必须的大量元素和微量元素两大类。MS培养基中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，同时能够维持细胞的渗透压；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、植物组织培养技术与花药培养技术的相同之处是：培养基配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同。两者的不同之处在于：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；花药培养对培养基配方的要求更为严格。这些都使花药培养的难度大为增加。

（二）影响植物组织培养的因素

1、培养基配制：要严格的进行灭菌

2、外植体的选取：生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化。

3、消毒：

4、接种：

5、培养：

6、移栽和栽培：

（三）影响花药培养的因素：选取适宜的材料和培养基组成是花粉植株诱导成功的关键。最适宜的花药发育时期会因植物种类和品种的不同而不同，但对大多数植物而言，适宜进行花药培养的时期是单核居中期或单核靠边期。

（四）实验操作指导

1、无菌技术是植物组织培养能否获得成功的关键

①植物组织培养不同于扦插、分根、叶插等常规无性繁殖。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。而培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。

②无菌技术包括培养基消毒灭菌和植物材料（外植体）的消毒灭菌。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。

③对接种操作中污染情况的分析：接种3～4 d后，在接种操作中被杂菌污染的培养物会表

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现出被污染的现象。一般情况下，细菌污染可能是由接种人员造成的，如未戴口罩，接种时说话，或手及器械消毒不严等。真菌污染可能是植物材料灭菌不当。

④妥善处理被污染的培养物：操作后常出现培养物被污染的情况。一旦发现培养材料被污染，特别是真菌性污染，一定不要打开培养瓶。应先将所有被污染的培养瓶统一放在高压蒸汽锅内进行高压蒸汽灭菌，然后再打开培养瓶，进行清洗。

⑤有毒药品的用后处理：外植体灭菌用过的有毒药品要妥善处理（如氯化汞等），以免引起环境污染。

2、设置对照实验和重复组

通过设置重复组和对照组可以选出最佳的实验材料、最好的培养基配方、找出实验失败的原因。如设置对照实验可以取用一个经过灭菌的装有培养基的锥形瓶，与接种操作后的锥形瓶一同培养，用以说明培养基制作是否合格，有没有被杂菌污染。

（五）课题成果评价

（一）选材是否恰当：选材是否成功是花药培养成功的关键。学生应学会通过显微镜观察处于适宜发育期的花粉。

（二）无菌技术是否过关：如果出现了污染现象，说明某些操作步骤，如培养基灭菌、花蕾消毒或接种等有问题。

（三）接种是否成功：如果接种的花药长出愈伤组织或释放出胚状体，花药培养的第一步就成功了。要适时转换培养基，以便愈伤组织或胚状体进一步分化成再生植株。

四、经典例题解析

例题1、（2003年新课程理综高考题）甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的

A.有丝分裂

B.分化

C.减数分裂

D.全能性

解析：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间后，脱分化，通过细胞分裂，形成愈伤组织；脱分化的愈伤组织继续培养，又可重新分化成根或芽等器官；再分化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的植物体。由愈伤组织发育为完整的植物体体现了细胞的全能性。植物组织培养的过程是无性繁殖的过程，不涉及减数分裂，减数分裂是生物在进行有性生殖的过程中的一种分裂方式。本题解决的关键是要了解植物的组织培养过程。

答案：C 例题2、（2004年广东模拟题）植物细胞表现出全能性的必要条件是

A.导入其他植物细胞的基因

B.将成熟的细胞核移植到去核的卵细胞中

C.用适当浓度的秋水仙素处理

D.脱离母体后，给予适宜的营养和适宜的温度等外界条件

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解析：植物细胞只有脱离了植物体，在一定的外部因素作用下，经过细胞分裂形成愈伤组织，才能表现出全能性，由愈伤组织细胞发育、分化出新的植物体。

答案：D 例题3、动物细胞培养与植物组织培养的重要区别在于

A.培养基不同

B.动物细胞培养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

解析：动物细胞培养所用的培养基是液体培养基，其中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。植物组织培养所用的培养基是固体培养基。

答案：A 例题4、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，下列哪一项条件是不需要的

A.消毒灭菌

B.适宜的温度

D.适宜的养料和激素

C.充足的光照

解析：离体的植物器官、组织或细胞脱分化过程是在无菌条件下进行的，在愈伤组织形成过程中，需要适宜的温度、一定的营养物质和植物激素的诱导，但不需要阳光。

答案：C 例题5、生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为

细胞丧失了全能性

B.基因的表达具有选择性

C.不同的细胞内基因不完全相同

D.在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化

解析：生物的每一个体细胞都包含有该物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全部基因，所以每一个细胞都有全能性。在生物体内之所以没有表现，是基因选择表达的结果。

答案：B 例题6、下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：

脱分化

再分化

①——→②——→③——→④ （1）①表示

，它能被培养成为④的根本原因是

。

（2）②表示

，它与①相比分化程度

，全能性

。

（3）若想制作人工种子，应该选用（填编号）

。

（4）若①是花药，则④是

，继续对其使用

处理可获得

正常植株，该过程称为

。

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（5）若①是胡萝卜根尖细胞，则培养成的④的叶片的颜色是

，这说明根尖细胞

。

（6）若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，培养将进行到 （填编号）

答案：（1）外植体、植物细胞具有全能性

（2）愈伤组织、低、高

（3）③、

（4）单倍体植株、秋水仙素、二倍体、单倍体育种

（5）绿色、有控制叶片绿色性状的基因

（6）②

五、限时训练

一、选择题：25*2=50分

1.植物组织培养技术的理论基础之一是：

A.植物细胞的完整性 B.植物细胞的多样性 C.植物细胞的全能性 D.植物细胞杂交

2.要大量繁殖用植物体细胞杂交方法获得的植物，应该采用哪种繁殖方式？

A.种子繁殖 B.分裂生殖 C.出芽生殖 D.营养生殖

3.下列关于愈伤组织的说法中不正确的是

A.愈伤组织的细胞能够进行细胞分裂

B.用叶培养形成的愈伤组织细胞能够进行光合作用

C.培养愈伤组织的培养基中应含有有机养料 D.人们可以从愈伤组织中提取所需物质

4.在一个多细胞生物体内，存在形态、结构和生理功能上具有稳定性差异的细胞，是因为 A.细胞失去全能性 B．不同的细胞，基因是不同的

C.不同细胞中基因选择性表达的结果 D．变异一般是不定向的

5.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

6.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

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7.下列植物细胞全能性最高的是 A.形成层细胞 B.韧皮部细胞 C.木质部细胞 D.叶肉细胞

8．植物组织培养是指

A．离体的植物器官或细胞培育成愈伤组织

B．愈伤组织培育成植株

C．离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植物体

D．愈伤组织形成高度液泡化组织

9．某园艺场经过长期精心选育，培养出一株形态优美的兰花，如果要保持母本的优良性状，并尽快大规模繁殖，最适合的繁殖方式是

（ ）

A．分裂生殖 B．有性生殖 C．孢子生殖 D．组织培养

10．胡萝卜的韧皮部细胞通过组织培养，能发育成新的植株。下列有关的叙述中，不正确的．．．是 （ ）

A．说明高度分化的植物细胞具有全能性 B．植物细胞的全能性得以表达要离开母体

C．新植株的形成是细胞分裂和分化的结果 D．高度分化的动物细胞也具有全能

11．某株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，可以利用该植株的一部分器官或组织进行离体培养，发育出完整的植株。进行离体培养时不应采用该株的

（ ）

A．茎尖 B．子房壁 C．叶片 D．花粉粒

12．植物组织培养的过程可以归纳为：①②③④，对此叙述有错误的是 （ ）

A．②→③的再分化过程中，细胞增殖的方式为有丝分裂

B．植物组织培养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．将①经脱分化培养成②时，再植上人造种皮可获得人工种子

13．下图表示AaBb的水稻单倍体育种过程，下列说法不正确的是 （ ）

．．．A．二倍体水稻的纯合体基因型为AABB B．单倍体育种比杂交育种年限短

C．AaBb水稻单倍体育种育出的二倍体水稻，有两种基因型

D．试管苗高度不育

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14．下列各细胞中，分化程度最高的是 A．幼小的植物胚细胞 B．造血干细胞 （ ）

C．根尖分生区细胞 D．效应T淋巴细胞

15．以下四种细胞工程的技术中，培育出的新个体不具有两个亲本遗传性状的方法是

（ ）

．．．A．细胞融合 B．细胞核移植 C．细胞的组织培养 D．动物胚胎移植

二、多选题：4*3=12分

16、用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可形成愈伤组织，下列叙述正确的是： A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的 B.该愈伤组织的细胞没有全能性

C.该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成

D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构

17、甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平，这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程涉及细胞的： A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性

18、要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，需要： A.具有完整细胞核的细胞 B.离体状态 C.导入外源基因 D.一定的营养物质和激素

19、下列选项中，需要采用植物组织培养技术的是： A.利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗获得多倍体植株

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虫棉

D.利用细胞工程培育“番茄－马铃薯”杂种植株

二、非选择题（50分）

20、（9分）植物组织培养的培养基中加有激素。下表是培养基中两种植物激素在不同比例时的实验结果，请分析回答：

实验组别

激素种类及

浓度关系

结果

1 6－BA 组织块产生

2 6－BA＞IBA 愈伤组织

3 6－BA＝IBA 愈伤组织

4 6－BA＜IBA 愈伤组织有

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愈伤组织

分化出芽

不断生长

长根趋势

（1）6－BA属于 类激素，其作用是 。

（2）IBA属于 类激素，它在本实验中的作用是 。

（3）在植物组织培养中，脱分化可用的激素组合是实验 中的激素浓度关系，再分化时可用的激素组合是实验 中的激素浓度关系。

（4）植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有 ，它的成分至少应该含有 等。

（5）判断愈伤组织是否产生，依据是：看是否产生了____________________的细胞。

21、(12分)研究性学习小组的同学做了“观察被子植物花粉管”的实验后，所写的实验报告如下：

实验材料及条件：葱兰的成熟花粉 5％蔗糖液

吸管

载玻片

低倍显微镜

脱脂棉

室温20℃

方法步骤：

① 5%蔗糖液滴2滴于载玻片上，用少许脱脂棉蘸取适量花粉弹落于蔗糖液面上，保持悬浮。

②

轻轻将载玻片放置在显微镜载物台上，防止花粉粒下沉影响萌发。大约经过2小时，仅观察到个别花粉粒伸出很短的花粉管。

实验结论：在蔗糖液面上，花粉不易萌发，花粉管不易生长。

可能的原因是：

①

作为能源物质，蔗糖不易被花粉吸收、利用；

②

缺乏能促进花粉萌发和花粉管生长的某种微量元素。

现请你根据研究性学习小组的实验报告，改进该实验。

（1）选择合适的实验材料，另外配制3组培养

实验组

液，将其成分填在表格中，以便进行实验

观察并比较结果，找出最佳培养液配方。

1 2 培养液成分

5%蔗糖液

（2）你预期能使花粉萌发和花粉管生长都最迅

3 速的营养液成分是 。

22、(12分)阅读材料，回答下列问题：

4 科学家从悬浮培养的单细胞、离体花粉或胚囊中，通过植物组织培养技术获得胚状结构(胚状体)，井将其包埋在一个能提供营养的胶质中，外包裹上人造种皮，便制成了“人工种子”。人工种子的概念是1978年在加拿大举行的第四后国际植物组织、细胞培养会议上首次提出来的。目前，我国科学家利用植物组织培养技术已在烟草、水稻、小麦和玉米等植物上成功诱导出胚状体，而美、日、法等各国正着手将人工种予市场化、商品化。

（1）简要归纳“离体的细胞”进行植物组织培养获得胚状体的过程 。

（2）“人工种子”可大体由 部分组成，包埋胚状体的胶质

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可看作玉米种子的哪个结构 。“人造种皮”的制备是 结构和功能的研究深入到分子水平的体现。

（3）由“人工种子”萌发出的植株是否可育? （4）写出“人工种子”商品化的意义(一项)

23、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一个被外层物包埋的具有类似种子胚功能的胚状体。胚状体不同于一般的种子胚，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”。胚状体在一定的条件下，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”。

自从1958年P·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，40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。

根据上述材料回答：12分

(1)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为种子的____________________________的部分。

(3)该项技术的成功应用，反映了细胞的_________________________性。

(4)人工种子的研究和商品化有何意义?_________________________________________ __________________________________________________________________________。

(5)在培育豆科植物的人工种子中常掺入根瘤菌的目的是_________________________ 24、（5分）1958年，美国科学家将胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培养，最终发育成完整的新植株，请根据下面实验过程示意图

分析回答：

（1）过程③在生物技术中称为

，由单个细胞形成细胞团需要经过 过程。

（2）过程④由细胞团形成胚状体要经过 过程，其结果 。

（3）此实验成功证明了 。

25、（8分）下图表示水稻的花药通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下形成试管苗的培育过程。已知该水稻是二倍体(24条染色体)，基因型为AaBb。

（1）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有 和 两类植物激素。

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（2）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 以及小分子有机物等营养物质。

（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成茎和叶，这一过程必须给予光照，其原因是 利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。

（4）试管苗的细胞核中含有 条脱氧核苷酸长链。

（5）培育成的试管苗，可能出现的基因型有 。

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植物组织培养限时训练答案

一、选择题（单项选择题30分，多项选择题12分，共计42分）

1 C 2 D 3 B 4 C 17 5 C 18 6 C 19 7 A 8 C 9 D 10 11 12 13 D D D C 14 15 16 D

C 20 21 22 23 24 25

ACD ABD ABD BCD

二、非选择题（58分）

20、（9分）（1）细胞分裂素

促进细胞分裂 （2）生长素

促进生根

（3）1和3 2和4（4）营养物质

有机物、矿质元素

（5）排列疏松、无定形、液泡化。

21、(每空3分，共12分) （1）如下表

（2）5％葡萄糖液(或ATP液)加入微量硼(硼酸)

22、（12分）(1) (2)3；胚乳；生实验组

1 2 3 4 5％蔗糖液

5％蔗糖液加入微量硼(硼酸) 5％葡萄糖液(或ATP液) 5％葡萄糖液(或ATP液)加入微量硼(硼酸) 培养液成分

物膜(3)由花粉培养发育的植株一般不可育，由体细胞经组织培养发育的植株则是可育的(答不完整不给分)(4)可用于苗木的快速繁育，无病毒植株培养，解决有些作物繁殖力差、结子困难或发芽率低等问题(只需回答一项即可)

23、(12分) （1）植物组织培养（2）种皮（3）全能性 （4）快速繁殖优良植物品种，不受季节和地域的限制

（5）根瘤菌能进行生物固氮，为豆科植物提供氮素营养。

24、（5分）（1）细胞培养（脱分化）/有丝分裂（2）细胞分化（再分化）/形成不同的组织

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和细胞（3）高度分化的植物细胞仍保持着细胞全能性

25、（8分）（1）细胞分裂素；生长素。 （2）水、矿质元素。

（3）愈伤组织中的叶绿体。 （4）24。 （5）AB、Ab、aB、ab。