2.1.2 植物组织培养的应用、菊花的组织培养及幼苗的移栽-【步步高】2023-2024学年高二生物学选择性必修3 生物技术与工程（浙科版）

第2课时　植物组织培养的应用、菊花的组织培养及幼苗的移栽 [学习目标]　1.举例说明植物组织培养有效地提高了生产效率。2.尝试进行菊花的组织培养。 一、植物组织培养通过多种途径有效地提高生产效率 判断正误 (1)离体繁殖不仅繁殖速度快，而且还可以保持品种的优良特性(　　) (2)脱病毒苗种植后不会再感染病毒(　　) (3)单倍体育种就是花药或花粉离体培养(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)× 任务一：快速繁殖、植物脱毒 1．快速繁殖得到的产品会不会出现性状分离？为什么？ 提示　不会；因为快速繁殖利用了植物组织培养技术，属于无性繁殖，可以保持亲本的优良性状。 2．经植物组织培养技术培育出的脱病毒苗抗病毒吗？为什么？ 提示　不抗病毒；因为“脱毒”与“抗毒”不同，前者指的是本身病毒极少，甚至无病毒，受病毒感染的机会少，而后者指的是能抵抗病毒的感染。 任务二：突变体的筛选和利用 如图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题： (1)突变体育种的原理是什么？ 提示　基因突变和植物细胞的全能性。 (2)在培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是什么？ 提示　愈伤组织细胞分裂旺盛，一直处于不断增殖的状态，此时易发生基因突变。 (3)诱导分化得到的突变体都可以利用吗？为什么？ 提示　大多数都不可以；因为基因突变具有多方向性，得到的突变体不一定符合人类的需要。 　组织培养技术繁育作物的四种途径的比较 育种方法 原理 过程 优点 快速繁殖 植物细胞的全能性 脱分化、再分化 保持优良品种的遗传特性 突变体的利用 基因突变、植物细胞的全能性 对愈伤组织进行诱变处理后再筛选 提高突变率，获得优良性状 单倍体育种 植物细胞的全能性、染色体畸变 花药离体培养、秋水仙素诱导染色体数目加倍 明显缩短育种周期 转基因植物育种 基因重组、植物细胞的全能性 将外源基因导入离体植物细胞 定向改造植株的特性 1．某课外活动小组获得了一株性状优良的结球生菜，并利用植物组织培养技术对其进行快速繁殖。下列有关叙述正确的是(　　) A．使用体积分数为95%的酒精对外植体进行消毒 B．为保持结球生菜的优良遗传性状，应选用花粉进行培养 C．在诱导生根时，培养基中应提高细胞分裂素的比例和用量 D．经再分化产生的不定芽可经人工薄膜包装制成人工种子 答案　D 解析　使用体积分数为75%的酒精对外植体进行消毒，A错误；由于产生花粉过程中会发生基因重组，故为保持结球生菜的优良遗传性状，应选用体细胞进行培养，B错误；在诱导生根时，培养基中应提高生长素的比例和用量，C错误；用人工薄膜将体细胞胚、不定芽等分别包装可制成人工种子，D正确。 2．如图为培育甘蔗脱病毒苗的两条途径，研究发现经②过程获得的幼苗脱毒效果更好。下列叙述不正确的是(　　) A．带叶原基的芽与植物体其他组织中的病毒含量相同 B．②过程的作用是使组织中的病毒在图中处理温度下部分或全部失活 C．③④过程所用培养基中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同 D．图示中脱病毒苗的培育过程体现了植物细胞的全能性 答案　A 解析　带叶原基的芽与植物体其他组织中的病毒含量不同，A错误；③过程是诱导生芽、④过程是诱导生根，两个过程所用的培养基中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同，C正确。 二、活动：菊花的组织培养及幼苗的移栽 1．实验原理 (1)首先用发芽培养基(含细胞分裂素相对较多和生长素相对较少)培养菊花茎段，使其长出较多的丛状苗。 (2)然后用含一定浓度生长素的培养基将丛状苗分株培养，使其生根。 (3)再将生根的试管植株移至草炭土或蛭石中继续生长，苗健壮后可移栽定植。 2．方法步骤 判断正误 (1)外植体用化学试剂消毒后需经自来水多次冲洗才可用于接种(　　) (2)解剖刀在火焰上灼烧后需冷却才能用于切割外植体(　　) (3)接种操作需在超净工作台的酒精灯火焰旁进行(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)√ 3．菊花的组织培养需要进行严格的无菌操作，下列说法不正确的是(　　) A．培养基连同其他器械一起进行高压蒸汽灭菌 B．幼苗要先移植到消过毒的蛭石和珍珠岩等环境下生活一段时间 C．菊花茎段在洗涤灵稀释液中浸泡2 min，用流水冲洗干净后，在75%酒精中消毒30 s，再用流水冲洗后置于10%次氯酸钠溶液中消毒10 min，然后用蒸馏水多次冲洗 D．接种时用镊子夹取菊花茎段，注意茎段的形态学上下端，再插入培养基 答案　C 解析　高压蒸汽灭菌法常用于培养基及其他器械的灭菌，A正确；幼苗要先移植到消过毒的蛭石和珍珠岩等环境下生活一段时间，以逐步适应外界的环境，B正确；菊花茎段在洗涤灵稀释液中浸泡2 min，用流水冲洗干净后，在75%酒精中消毒30 s，再用流水冲洗后置于10%次氯酸钠溶液中消毒10 min，然后用无菌水多次冲洗，C错误；由于生长素的极性运输，接种时用镊子夹取菊花茎段，注意茎段的形态学上下端，再插入培养基中，不能倒插，D正确。 4．(2023·绍兴高二月考)水竹易管理和培植，干净而雅致。如图为通过植物组织培养大量获得水竹幼苗的过程。下列相关叙述正确的是(　　) A．水竹外植体插入培养基前要用无水乙醇进行消毒处理 B．生长素与细胞分裂素用量的比值大时，有利于芽的分化 C．应将水竹外植体的形态学上端插入诱导愈伤组织的培养基中 D．②过程为再分化，实质是基因的选择性表达 答案　D 解析　水竹外植体插入培养基前要用75%酒精和10%次氯酸钠溶液进行消毒处理，A错误；生长素与细胞分裂素用量的比值大时，有利于根的分化，B错误；应将水竹外植体的形态学下端插入诱导愈伤组织的培养基中，C错误；由图分析可知，②过程为再分化，再分化过程的实质是基因的选择性表达，D正确。 题组一　植物组织培养的应用 1．植物克隆的基本操作技术是(　　) A．植物细胞的全能性 B．植物组织培养 C．发酵工程 D．消毒灭菌 答案　B 2．科研人员研究了草莓茎尖长度对分化苗的形成及脱毒效果的影响，结果如表所示。下列相关叙述错误的是(　　) 处理 外植体数/个 分化苗数/株 脱毒苗数/株 小于0.3 mm 20 1 1 0.3 mm～0.5 mm 20 10 7 大于0.6 mm 20 13 4 A.茎尖越短，分化苗的形成越困难 B．茎尖越长，脱毒苗所占比例越低 C．选取0.3～0.5 mm的茎尖有利于培养脱毒草莓苗 D．0.4 mm的茎尖比0.6 mm的茎尖中的分生区细胞多 答案　D 解析　根据表格中数据不能确定0.4 mm的茎尖和0.6 mm的茎尖中的分生区细胞数目的多少，D错误。 3.(2023·金华高二质检)通过植物组织培养技术，可以把外植体培养成体细胞胚，再包装人工种皮得到人工种子，如图所示。人工种子可在适宜条件下萌发生长。下列相关叙述正确的是(　　) A．人工种皮能够隔绝空气，有利于人工种子的贮藏 B．人工胚乳的组成成分是植物激素和无机盐 C．体细胞胚可由外植体经愈伤组织再分化产生 D．人工种子萌发长成植物幼体，体现了植物细胞的全能性 答案　C 解析　人工种皮应具有透气性，便于萌发时种子的细胞呼吸，A错误；人工胚乳的成分除了植物激素和无机盐外，还应存在一些碳源、维生素等物质，B错误；体细胞胚是由愈伤组织经过再分化形成的类似种子胚的结构，C正确；细胞全能性需要在离体的条件下表现，人工种子萌发成植物幼苗，不能表现植物细胞的全能性，D错误。 4．下列各项植物培养中，属于组织培养技术的是(　　) A．无籽番茄的培育 B．无籽西瓜的培育 C．月季枝条嫁接到蔷薇开出月季花 D．胡萝卜块根细胞培养成胡萝卜植株 答案　D 解析　无籽番茄的培育属于植物激素的应用范围，A不符合题意；三倍体无籽西瓜的培育属于多倍体育种，原理是染色体畸变，B不符合题意；月季枝条嫁接到蔷薇开出月季花属于无性繁殖的嫁接，C不符合题意；用胡萝卜块根细胞培养成了完整的植株，这体现了植物体细胞具有全能性，属于植物组织培养技术，D符合题意。 5．紫草宁是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤的药物的原料。研究人员欲通过植物组织培养技术培养紫草细胞进而生产紫草宁，下列相关操作错误的是(　　) A．对作为外植体的紫草叶片进行消毒处理，既可保证细胞活性也可减轻污染 B．培养基中要加入植物激素，保证已分化的植物细胞脱分化形成愈伤组织 C．调节植物激素的种类和比例，以保证愈伤组织再分化并得到完整的植株 D．在培养细胞的过程中要不断通入无菌空气，以保证氧气的充足供应 答案　C 解析　本题植物组织培养的目的是获得细胞代谢产物，而不是完整植株，培养到愈伤组织阶段就可以，C错误。 题组二　菊花的组织培养 6．(2023·舟山高二检测)外植体经消毒后，需要用无菌水多次冲洗，其目的是(　　) A．洗去外植体表面的泥土、灰尘颗粒 B．增加次氯酸钠等消毒剂的消毒效果 C．避免消毒剂长时间作用对外植体产生毒害 D．保证培养基能够彻底灭菌 答案　C 7．下列有关菊花的组织培养的说法，正确的是(　　) A．先添加生长素再添加细胞分裂素，有利于细胞的分裂和分化 B．要用高压蒸汽对培养基进行灭菌，即在100 ℃下保持15 min C．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 答案　D 解析　先添加生长素再添加细胞分裂素，有利于细胞的分裂，但细胞不分化，A错误；在对培养基进行高压蒸汽灭菌时，要在1 kg/cm2、121 ℃条件下保持15～20 min，B错误；在培养过程中要先让愈伤组织生芽后，再使其生根，C错误；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，D正确。 8．下列有关菊花组织培养的叙述，错误的是(　　) A．外植体一般选自未开花植株的茎上部新萌生的嫩枝 B．为充分利用培养条件，每个培养瓶中可接种1～3个外植体 C．培养形成的愈伤组织可继续在原培养基中分化形成植株 D．外植体接种前常进行流水冲洗、酒精处理、消毒液处理等消毒措施 答案　C 解析　在以快速繁殖为主要目的时，菊花未开花植株的茎上部新萌生的侧枝是最为常用的外植体，因为该处细胞分裂能力强、分化程度低，全能性容易表达，A正确；培养形成的愈伤组织需要转移到分化培养基中才能再分化形成植株，C错误；外植体接种前常进行流水冲洗、酒精处理、消毒液处理等消毒措施，最后为了避免消毒液的危害，需要用无菌水清洗多次，D正确。 9．“烟薯－25”是一种甜度大、抗病力强、产量高的红薯。它是进行无性繁殖的作物，多代繁殖后病毒会在体内积累，导致含糖量不足，产量下降。大面积栽培时，一般都用脱病毒苗。下列有关脱病毒苗培育过程的叙述，错误的是(　　) A．脱病毒苗培育过程的原理是植物细胞具有全能性 B．脱病毒苗培育过程需经历脱分化和再分化两个阶段 C．脱分化和再分化的培养基成分是相同的，但两个阶段光照条件不同 D．培育脱病毒苗应选用分生组织，因为分生组织所含的病毒少或不含病毒 答案　C 解析　脱病毒苗的培育采用了植物组织培养技术，而该技术的原理是植物细胞具有全能性，A正确；除了光照条件不同外，植物组织培养过程中脱分化和再分化的培养基中激素的含量和比例也不同，C错误；由于植物生长点附近(如分生组织)细胞的病毒浓度很低甚至无病毒，可利用分生组织(如芽尖)细胞对植物进行脱毒培养，获得脱病毒苗，D正确。 10．束顶病毒是香蕉的严重病害之一，常用易感病植株的茎尖作外植体以获得脱病毒苗。科研人员进行相关实验的结果如表所示，下列相关叙述错误的是(　　) 茎尖预处理 茎尖数量 成活茎尖数 成活率(%) 脱病毒茎尖数 脱毒率(%) 未低温保存 32 30 93.75 8 26.67 超低温保存 60 33 55.00 20 60.61 A.获得脱病毒苗利用植物细胞具有全能性的原理 B．培养基中常添加生长素、细胞分裂素等植物激素 C．结果显示超低温保存茎尖可以提高脱毒率 D．用光学显微镜观察病毒颗粒检测茎尖脱毒率 答案　D 解析　光学显微镜无法观察到病毒，D错误。 11．如图表示利用植物组织培养技术培育耐盐石楠植株的流程。下列相关叙述错误的是(　　) A．由植物茎段培育出愈伤组织需要激素的诱导 B．用γ射线照射愈伤组织的目的是获得突变体 C．在培养基中加入的物质X可能是NaCl D．处理后，所挑选的生长的愈伤组织的遗传物质没有发生改变 答案　D 解析　处理1中用γ射线照射是为了诱导基因突变，获得突变体，遗传物质发生了改变，D错误。 12．组培苗在移栽前一般需要炼苗，目的是提高组培苗对外界环境条件的适应性。如图是不同炼苗方式组合对白兰地红枫组培苗移栽存活率的影响，下列有关叙述错误的是(　　) A．炼苗初期的环境应与培养时的环境条件相似，不能与室外环境相同 B．开盖炼苗期间应控制的环境条件为无菌、无光，并保持一定的湿度 C．白兰地红枫组培苗的最佳炼苗方式是闭盖炼苗6 d后，再开盖炼苗2 d D．白兰地红枫组培苗的移栽存活率随着闭盖炼苗时间的增加先升高后降低 答案　B 解析　炼苗初期的环境应和培养时的环境条件相似；炼苗后期的环境则要与预计的栽培条件相似，从而达到逐步适应的目的，A正确；植物组织培养期间需要无菌环境，开盖炼苗期间不需要无菌、无光的环境，应和预计的室外栽培条件相似，B错误；分析题图可知，闭盖炼苗6 d后，再开盖炼苗2 d，组培苗的移栽存活率最高，是白兰地红枫组培苗的最佳炼苗方式，C正确；分析题图可知，在相同开盖炼苗天数下，白兰地红枫组培苗的移栽存活率随着闭盖炼苗时间的增加先升高后降低，D正确。 13．花药离体培养是重要的育种手段。如图是某二倍体植物花药育种过程的示意图，下列叙述正确的是(　　) A．过程③逐步分化的植株中可筛选获得纯合的二倍体 B．过程②的培养基中需要添加较高浓度的细胞分裂素以利于根的分化 C．过程④应将炼苗后的植株移栽到含有蔗糖和多种植物激素的基质上 D．为了防止微生物污染，过程①所用的花药需在75%酒精中浸泡30 min 答案　A 解析　二倍体植物的花药细胞核中只含有1个染色体组，通过花药离体培养形成愈伤组织后，再经过秋水仙素处理，可以通过筛选获得纯合的二倍体，A正确；过程②是脱分化，培养基中生长素和细胞分裂素比例应适中，B错误；过程④应将炼苗后的植株移栽到灭菌的蛭石和珍珠岩中，C错误；过程①所用的花药不能在75%酒精中浸泡30 min，长时间浸泡会杀死花药细胞，D错误。 14．(2023·丽水高二调研)回答下列关于植物组织培养的问题： (1)在进行菊花组织培养之前，要打开接种室和超净工作台的________，照射20～30 min；打开工作台的________，5～10 min后进入接种室操作。 (2)利用MS培养基配制成发芽培养基时，要在MS培养基中加入相应量的_______溶液和_____溶液，经高压蒸汽灭菌后备用。影响高压蒸汽灭菌效果的因素有温度、压力、_____等。 (3)将带芽的菊花枝条剪成一定大小，在__________稀释液中浸泡2 min，用流水冲洗干净后，再用75%酒精和______________溶液对茎段进行消毒；发芽培养时________(填“需要”或“不需要”)光照。 答案　(1)紫外灯　风机　(2)6－BA　NAA　时间(其他合理答案也可)　(3)洗涤灵　10%次氯酸钠(或0.1%氯化汞)　需要 15．植物工厂通常通过人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件来生产蔬菜和其他植物产品。请回答下列问题： (1)下表是某同学为某植物工厂提供的营养液配方，你认为该营养液还需补充含________元素的化合物，营养液的浓度应________(填“大于”“等于”或“小于”)植物细胞液浓度，理由是___________________________________________________________________________。 Ca(NO3)2 KH2PO4 (NH4)2SO4 FeCl3 微量元素 H2O 1.2 g 0.3 g 0.28 g 0.08 g 微量 1 000 mL (2)植物工厂一般不用绿光作补充光源，原因是______________________________________。 (3)在植物工厂中，可将外植体培养成完整植株，其原理是____________________________。细胞产物工厂化生产时，高产细胞系必须在_____________培养基中培养至_______________，再从中提出代谢产物。 (4)与传统农业相比，植物工厂的优势有_________________________________________(答两点即可)。 答案　(1)Mg　小于　保证植物吸收无机盐离子的同时能渗透吸水　(2)叶绿体中的色素吸收绿光最少　(3)植物细胞的全能性　液体　愈伤组织　(4)作物生长快、产量高；不受季节限制；不受地区、土壤等条件的限制 学科网（北京）股份有限公司 $$