第2章 第1节 第1课时 植物细胞的全能性、植物组织培养的过程和条件-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二生物学选择性必修第三册教师用书（浙科版2019）

第二章 植物细胞工程 <<< 第1课时 植物细胞的全能性、植物组织培养的过程和条件 1 学习目标 1.阐明植物细胞全能性的含义。 2.概述植物组织培养的过程。 3.举例说明离体培养实现细胞全能性的条件。 内容索引 一、植物细胞的全能性和植物组织培养的过程 课时对点练 二、离体培养的条件 植物细胞的全能性和植物组织培养的过程 一 4 梳理　教材新知 1.细胞工程的含义 细胞 细胞器 细胞产 物 新生物体 2.植物组织培养 无菌 离体 完整植株 产生细胞代谢产物 完整植株 不发生改变 全部遗传信息 离体 外植体 愈伤组织 脱分化 薄壁细胞团 提醒　(1)植物组织培养的种类：根据外植体的不同，可分为器官培养、组织培养、细胞培养、原生质体培养等。 (2)愈伤组织再分化形成完整植株的途径：器官发生途径和体细胞胚发生途径。 (1)一般情况下，植物体的每个细胞都具有发育成完整植株的潜能(　　) √ (2)愈伤组织是一种有一定组织结构、排列整齐的薄壁细胞团(　　) × 提示　愈伤组织是一种无组织结构、松散的薄壁细胞团。 (3)细胞全能性的表达是通过细胞的脱分化和再分化实现的(　　) √ (4)胚状体是植物体内不经过受精过程由体细胞发育而成的类似胚的结构(　　) × 提示　胚状体是离体培养条件下不经过受精过程由体细胞发育成的类似胚的结构。 判断正误 9 任务一：植物组织培养的原理和过程 如图表示利用胡萝卜韧皮部细胞进行植物组织培养的流程，请据图分析回答下列问题： 探究　核心知识 (1)图中①②分别表示什么过程？ 提示　①表示脱分化过程，②表示再分化过程。 (2)经过①过程形成的愈伤组织有何特点？ 提示　愈伤组织是无组织结构、松散的薄壁细胞团。 (3)由愈伤组织经②过程形成完整植株，一般有哪两条途径？ 提示　器官发生途径和体细胞胚发生途径。 (4)植物组织培养的原理是什么？ 提示　植物细胞的全能性。 (5)利用文字、箭头等构建植物组织培养的流程图。 提示　如图所示 核心归纳 体细胞胚和合子胚的比较 项目 体细胞胚 合子胚 不同 由体细胞或生殖细胞分裂、分化而来 由受精卵(合子)发育而来 相同 都能发育成完整植株 1.(2023·湖州高二联考)如图为将胡萝卜的离体组织在一定条件下培育形成试管苗的过程示意图。下列有关叙述正确的是 A.此过程依据的生物学原理是细胞 　膜具有流动性 B.①②过程中都会发生细胞的增殖 　和分化 C.多倍体植株的培育必须经过题图所示过程 D.利用此过程获得的试管苗可能为杂合子 √ 落实　思维方法 植物组织培养的生物学原理是植物细胞具有全能性，A错误； ①过程是脱分化，②过程是再分 化，脱分化过程中细胞增殖，但没有发生细胞分化，再分化时细胞增殖，同时分化成具有特殊功能的细胞，B错误； 多倍体植株的培育无须经过植物组织培养，C错误； 用胡萝卜的离体组织经植物组织培养获得试管苗，试管苗的基因型和提供外植体的亲本基因型相同，如果亲本是杂合子，那么试管苗也为杂合子，D正确。 2.(2024·宁波高二期中)如图是将四倍体兰花的叶片通过植物组织培养形成植株的流程示意图，下列叙述正确的是 A.①②阶段依次经过了脱分化和再分化过程 B.②阶段会发生减数分裂过程 C.①阶段需要激素，②阶段不需要 D.以此兰花的花药进行离体培养所得到的植株为二倍体 √ 图中①阶段为脱分化，②阶段为再分化，②阶段产生根、芽是有丝分裂和细胞分化的结果，A正确，B错误； ①阶段需要激素，②阶段也需要激素，只是这两个过程的激素比例不同，C错误； 此兰花的花药经离体培养所得植株为单倍体，D错误。 离体培养的条件 二 18 梳理　教材新知 次氯酸钠 氯化汞 高压蒸汽 紫外灯 超净工作台 芽 根 有机营养 植物激素 提醒　(1)外植体经消毒后，需要用无菌水多次冲洗，以避免消毒剂长时间作用产生毒害作用。 (2)无机盐为植物提供大量元素和微量元素。 (3)有机营养成分中含有糖类、氨基酸、维生素等物质。 ①糖类既可作为碳源和能源物质，又参与维持培养基的渗透压。蔗糖、葡萄糖和果糖是较好的碳源，其中蔗糖最为常用。 ②维生素往往以辅酶的形式参与细胞的蛋白质、脂质、糖代谢等重要活动。 (4)使用最广泛的植物培养基是MS培养基，改动植物激素类物质的种类和比例可得到以下培养基：发芽培养基的参考配方为MS＋6-BA 1.0 mg/L＋NAA 0.2 mg/L；生根培养基的参考配方为MS＋NAA 0.3 mg/L。 (1)外植体消毒后需经无菌水冲洗多次后才用于接种(　　) (2)培养基在使用之前要放在烤箱中高温灭菌(　　) √ × 提示　培养基一般用高压蒸汽灭菌。 (3)生长素类和细胞分裂素类物质的比值大时，有利于芽的形成(　　) × 提示　生长素类和细胞分裂素类物质的比值大时，有利于根的形成。 判断正误 22 任务二：植物培养基的成分 结合教材表2－1：MS培养基成分表，分析回答下列问题： (1)表中无机盐为植物提供的矿质元素中，大量元素和微量元素分别有哪些？ 探究　核心知识 提示　大量元素有N、P、S、K、Mg、Ca；微量元素有Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、I、Co等。 (2)除了表中所列成分外，植物组织培养时还需要添加哪些物质？ 提示　琼脂、植物激素类物质等。 (3)分析培养基中植物激素的种类和作用。 提示　培养基中添加的植物激素主要包括生长素类和细胞分裂素类；植物激素调控细胞的脱分化和再分化过程。 核心归纳 1.植物细胞表达全能性的条件 材料 离体的器官、组织或细胞等 培养基 营养物质、植物激素类物质、琼脂等 无菌操作 外植体消毒、接种器具和培养基灭菌、接种室和操作台紫外灯照射杀菌、规范的无菌操作流程 核心归纳 2.离体培养过程中的激素和光照的使用 (1)诱导再分化时，植物激素的比例不同，实验结果就会不同。 (2)诱导脱分化时，通常要避光培养；诱导再分化时，通常要给予适宜的光照。 (3)生长素类和细胞分裂素类比例适中→促进愈伤组织的形成；生长素类和细胞分裂素类比值小→利于芽的分化；生长素类和细胞分裂素类比值大→利于根的分化。 3.(2023·嘉兴高二检测)下列关于植物组织培养的叙述，错误的是 A.植物组织培养技术的理论基础是植物细胞具有全能性 B.MS培养基中含有的大量元素包括N、P、K、Ca、Fe等 C.用酒精和氯化汞溶液分别处理离体植物组织后均需要用无菌水冲洗 D.植物的组织培养需要在无菌和人工控制的条件下进行 √ 落实　思维方法 MS培养基中含有N、P、K、Ca等大量元素，Fe属于微量元素，B错误。 4.(2024·杭州高二期中)如图为烟草植物组织培养过程的流程图。下列有关叙述正确的是 A.对过程①获取的根组织块应做较彻底的灭菌处理 B.从根细胞到幼苗形成的过程说明植物根细胞具有全能性 C.过程③表示脱分化，其实质是基因的选择性表达 D.植物组织培养的培养基中不需要加入有机营养物质 √ 过程①为获取外植体，所以对过程①应做消毒处理，而彻底灭菌会导致组织细胞死亡，A错误； 过程③表示再分化，其实质是基因的选择性表达，C错误； 在叶片分化之前植物细胞不能进行光合作用，所以植物组织培养的培养基中需要加入有机营养物质，D错误。 网络构建 课时对点练 三 31 题组一　植物组织培养的原理和过程 1.(2023·嘉兴高二期中)如图表示利用胡萝卜根韧皮部细胞培养获得完整胡萝卜植株的简要流程，这体现了 A.胡萝卜细胞核的杂合性 B.胡萝卜细胞的全能性 C.胡萝卜细胞种类的多样性 D.胡萝卜细胞的易突变性 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2.(2024·台州高二期末)如图为蓝莓植物组织培养过程的流程图，下列有关叙述错误的是 A.对过程①获取的叶组织块进行消毒的原则是既杀死其表面的微生物， 　又减少消毒剂对细胞的伤害 B.过程②选用适宜的培养基，在光照培养箱中照光培养 C.图中愈伤组织还可通过器官发生途径再分化形成完整植株 D.过程④通过诱导可以产生突变 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 愈伤组织阶段一般不需要照光培养，B错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 4.(2023·温州高二质检)用高度分化的离体的植物细胞、组织和器官等进行组织培养可以形成愈伤组织。下列相关叙述错误的是 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的 D.在适宜条件下，该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构 对点训练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 该愈伤组织的细胞经诱导培养可以发育为完整植株，可以体现细胞的全能性，B错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 题组二　植物组织培养的条件 5.将离体的胡萝卜形成层脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪项条件是不需要的 A.消毒灭菌 B.适宜的温度 C.充足的光照 D.适宜的营养物质和植物激素 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 6.(2023·杭州高二期中)某科研小组拟采用“取材→消毒→接种→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”的流程繁殖某种名贵花卉。下列相关叙述正确的是 A.外植体经灭菌后，需要用无菌水多次冲洗 B.愈伤组织是无组织结构、松散的薄壁细胞团 C.培养基中细胞分裂素浓度较高时，有利于生根 D.用该流程获得的再生花卉幼苗不会出现变异 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 外植体不能进行灭菌处理，只能消毒，A错误； 培养基中细胞分裂素浓度较高时，有利于生芽，C错误； 用该流程获得的再生花卉幼苗也可能发生变异，如基因突变，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 7.(2024·嘉兴高二期中)以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。下列叙述错误的是 A.植物组织培养时所用的外植体必须经过表面消毒处理后才能接种 B.以绿色叶片和白色花瓣作为外植体，进行组织培养均能获得试管苗 C.外植体脱分化培养成愈伤组织的过程，需要植物激素类物质的处理 D.若用某一植物细胞进行组织培养，则该细胞必须有完整的细胞核和叶 　绿体 对点训练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 若用某一植物细胞进行组织培养，该细胞必须有完整的细胞核，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 8.(2023·台州高二期中)为了说明生长素和细胞分裂素在植物组织培养中的相互作用，用烟草的愈伤组织做了如下的实验。下列四组实验中，培养基中的细胞分裂素等量，则生长素较少的一组是 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 当培养基中生长素和细胞分裂素的比例适中时，有利于愈伤组织的形成；当生长素比例偏高时，有利于根的形成；当细胞分裂素比例偏高时，有利于芽的分化。A图显示培养基有利于芽的分化，A符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 9.(2022·浙江1月选考，7)农作物秸秆的回收利用方式很多，其中之一是将秸秆碎化后作为食用菌的栽培基质。碎化秸秆中纤维所起的作用，相当于植物组织培养中固体培养基的 A.琼脂＋蔗糖 B.蔗糖＋激素 C.激素＋无机盐 D.无机盐＋琼脂 √ 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 由“秸秆碎化后作为食用菌的栽培基质”可知，秸秆中的纤维素在食用菌菌丝生长过程中大量降解，提供碳源和能源，这相当于植物组织培养基中添加的蔗糖；秸秆中的纤维素是固体，可以作为培养基的支持物，这相当于植物组织培养基中添加的琼脂，A符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 10.(2024·台州高二期末)研究人员利用菊花的花蕾、叶片和茎3种不同外植体，调节培养基中6-BA、NAA的浓度和配比，从而诱导愈伤组织的形成和植株再生，结果如表。下列叙述错误的是 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 外植体 接种外植体数/个 愈伤组织数/块 出苗数/株或丛 花蕾 50 35 35 叶片 25 10 5 茎 50 15 2 A.根据外植体不同，选用花蕾培养属于植物组织培养中的器官培养 B.叶片经脱分化形成愈伤组织后，仍保留原有细胞的结构和功能 C.带芽茎段在一定条件下可不经过愈伤组织阶段直接形成丛状苗 D.据表可知，外植体的愈伤组织诱导率和出苗率：花蕾>叶片>茎 √ 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 外植体 接种外植体数/个 愈伤组织数/块 出苗数/株或丛 花蕾 50 35 35 叶片 25 10 5 茎 50 15 2 综合强化 花蕾是植物的器官，故根据外植体不同，选用花蕾培养属于植物组织培养中的器官培养，A正确； 叶片经脱分化形成愈伤组织后，失去了原来细胞特有的结构和功能，B错误； 因为芽中存在分生组织，故带芽茎段在一定条件下可不经过愈伤组织阶段直接形成丛状苗，C正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 外植体的愈伤组织诱导率＝愈伤组织数/接种外植体数，出苗率＝出苗数/接种外植体数，据表可知，外植体的愈伤组织诱导率和出苗率：花蕾>叶片>茎，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 11.培养胡萝卜根组织可获得试管苗，其过程如图所示。下列叙述错误的是 A.用胡萝卜根段培养成试管苗， 　体现了植物细胞的全能性 B.⑤⑥过程所需的生长素类和细 　胞分裂素类物质的比例不同 C.愈伤组织由一团正方形排列紧密的薄壁细胞组成 D.经组织培养得到的植株一般可保持原品种的遗传特性 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 综合强化 ⑤⑥过程分别形成愈伤组织和试管苗，形成的产物不同，需要的生长素和细胞分裂素的比例不同，B正确； 愈伤组织是无组织结构、松散的薄壁细胞团，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 12.某生物兴趣小组成员以西瓜5天龄幼苗子叶(子叶尚未完全展开且颜色为淡绿色)为外植体进行相关研究，得到如图所示的实验结果。下列相关叙述错误的是 A.实验开始前应对幼苗子叶和MS培 　养基进行灭菌处理 B.与愈伤组织细胞相比，胚状体细胞 　已经分化 C.暗处理时间长短对细胞脱分化率影响不大，但影响再分化率 D.结果表明西瓜子叶诱导形成胚状体的最适暗处理时间是1～2周 √ 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 该实验的外植体(幼苗子叶)需要经过消毒处理，而不是灭菌，灭菌会使外植体死亡而无法培养出愈伤组织和胚状体，A错误。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 13.(2023·舟山高二调研)如图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接种到试管培养基上后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题： 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (1)要促进细胞分裂生长，培养基中应含有营养物质和植物激素。营养物质包括水、无机盐、有机营养成分等。其中无机盐提供的矿质元素根据含量可分为__________和__________，植物激素包括细胞分裂素类物质和________类物质。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 大量元素 微量元素 生长素 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 植物组织培养是指在无菌和人工控制条件下，将离体的植物体器官、组织或细胞等培养在人工配制的培养基上，使其生成完整植株或使其细胞增殖并产生细胞代谢产物的技术。植物组织培养的培养基中通常含有水、无机盐、有机营养成分、琼脂、植物激素(生长素类和细胞分裂素类物质)等物质。 (2)此过程依据的原理是___________________。A和B阶段主要进行的分裂方式是__________，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞______等。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 植物细胞的全能性 有丝分裂 分化 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 植物组织培养的原理是植物细胞的全能性；由外植体发育成试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织细胞经有丝分裂和细胞分化形成试管苗。 (3)此过程要无菌操作，主要是指对________进行灭菌处理。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 培养基 (4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因___________的结果。 选择性表达 综合强化 14.(2024·金华高二联考)在植物组织培养过程中，愈伤组织的成功诱导是至关重要的步骤。科学家以食用稗的成熟胚作为外植体，在基本培养基上研究植物生长调节物质对食用稗愈伤组织诱导率的影响。实验结果如表。请回答相关问题： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 培养基代号 2,4-D/(mg·L－1) 6-BA/(mg·L－1) 愈伤组织诱导率/% L1 1.0 0 65.41 L2 2.0 0 68.76 L3 3.0 0 91.01 L4 3.0 0.2 54.48 L5 3.0 0.5 57.35 L6 3.0 1.0 51.71 注：愈伤组织诱导率＝产生愈伤组织的外植体数/接种外植体总数×100%。 综合强化 (1)从表中数据可以知道，在基本培养基中添加较高浓度的________有利于食用稗的成熟胚形成愈伤组织，而添加_______则不利于食用稗的成熟胚形成愈伤组织。 2,4-D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 培养基代号 2,4-D/(mg·L－1) 6-BA/(mg·L－1) 愈伤组织诱导率/% L1 1.0 0 65.41 L2 2.0 0 68.76 L3 3.0 0 91.01 L4 3.0 0.2 54.48 L5 3.0 0.5 57.35 L6 3.0 1.0 51.71 6-BA 综合强化 表中数据显示，L1、L2、L3培养基的自变量是2,4-D的浓度，这三组的实验结果说明，在基本培养基中添加较高浓度的2,4-D有利于食用稗的成熟胚形成愈伤组织；L4、L5、L6培养基的自变量是6-BA的浓度，这三组的实验结果说明，添加6-BA不利于食用稗的成熟胚形成愈伤组织。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 (2)影响愈伤组织成功诱导的因素除植物生长调节物质外，培养的环境条件也是重要的因素。现提供200个已经消毒过的食用稗的成熟胚，在上述研究的基础上，探究光照对愈伤组织形成的影响。 Ⅰ.实验步骤： ①将200个已经消毒过的食用稗的成熟胚平均分为甲、乙两组，分别接种到_____(填培养基代号)培养基上。 ②甲组置于_____条件下培养，乙组置于_______条件下培养，其他条件相同且适宜。 ③培养一段时间后，分别______________________________________________ _____________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 L3 光照 黑暗 计数甲、乙两组中形成愈伤组织的个数并计算愈伤 组织诱导率　 综合强化 该实验的目的是探究光照对愈伤组织形成的影响，因此自变量是有无光照，因变量是愈伤组织诱导率，而培养基等为无关变量，无关变量应控制相同且适宜，因此应将甲、乙两组的成熟胚分别接种到最有利于形成愈伤组织的L3培养基上。对甲、乙两组进行自变量处理：甲组置于光照条件下培养，乙组置于黑暗条件下培养，其他条件相同且适宜。观察并记录比较相应的因变量：培养一段时间后，分别计数甲、乙两组中形成愈伤组织的个数并计算愈伤组织诱导率。探究性实验的实验预期结果和结论有多种可能，应注意全面讨论。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 Ⅱ.预期实验结果和结论： ①____________________________________________________________ ____________________。 ②____________________________________________________________ __________________。 ③_____________________________________________________________ __________________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 若甲组的愈伤组织诱导率大于乙组的愈伤组织诱导率，则光照有利于愈伤组织的形成 若甲组的愈伤组织诱导率小于乙组的愈伤组织诱导率，则黑暗有利于愈伤组织的形成 若甲组的愈伤组织诱导率和乙组的愈伤组织诱导率相当，则光照对愈伤组织的形成没有影响(①②③可颠倒顺序) 第二章 植物细胞工程 <<< 3.植物组织培养的一般过程可以归结为 A.离体组织细胞愈伤组织组织器官或胚状体植物体 B.愈伤组织组织器官或胚状体植物体 C.离体组织细胞组织器官或胚状体愈伤组织 植物体 D.组织器官或胚状体愈伤组织植物体 $$ 第一节　通过植物组织培养可获得完整植株 第1课时　植物细胞的全能性、植物组织培养的过程和条件 [学习目标]　1.阐明植物细胞全能性的含义。2.概述植物组织培养的过程。3.举例说明离体培养实现细胞全能性的条件。 一、植物细胞的全能性和植物组织培养的过程 1．细胞工程的含义 2．植物组织培养 提醒　(1)植物组织培养的种类：根据外植体的不同，可分为器官培养、组织培养、细胞培养、原生质体培养等。 (2)愈伤组织再分化形成完整植株的途径：器官发生途径和体细胞胚发生途径。 判断正误 (1)一般情况下，植物体的每个细胞都具有发育成完整植株的潜能(　　) (2)愈伤组织是一种有一定组织结构、排列整齐的薄壁细胞团(　　) (3)细胞全能性的表达是通过细胞的脱分化和再分化实现的(　　) (4)胚状体是植物体内不经过受精过程由体细胞发育而成的类似胚的结构(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)× 提示　(2)愈伤组织是一种无组织结构、松散的薄壁细胞团。(4)胚状体是离体培养条件下不经过受精过程由体细胞发育成的类似胚的结构。 任务一：植物组织培养的原理和过程 如图表示利用胡萝卜韧皮部细胞进行植物组织培养的流程，请据图分析回答下列问题： (1)图中①②分别表示什么过程？ 提示　①表示脱分化过程，②表示再分化过程。 (2)经过①过程形成的愈伤组织有何特点？ 提示　愈伤组织是无组织结构、松散的薄壁细胞团。 (3)由愈伤组织经②过程形成完整植株，一般有哪两条途径？ 提示　器官发生途径和体细胞胚发生途径。 (4)植物组织培养的原理是什么？ 提示　植物细胞的全能性。 (5)利用文字、箭头等构建植物组织培养的流程图。 提示　如图所示 　体细胞胚和合子胚的比较 项目 体细胞胚 合子胚 不同 由体细胞或生殖细胞分裂、分化而来 由受精卵(合子)发育而来 相同 都能发育成完整植株 1．(2023·湖州高二联考)如图为将胡萝卜的离体组织在一定条件下培育形成试管苗的过程示意图。下列有关叙述正确的是(　　 ) A．此过程依据的生物学原理是细胞膜具有流动性 B．①②过程中都会发生细胞的增殖和分化 C．多倍体植株的培育必须经过题图所示过程 D．利用此过程获得的试管苗可能为杂合子 答案　D 解析　植物组织培养的生物学原理是植物细胞具有全能性，A错误；①过程是脱分化，②过程是再分化，脱分化过程中细胞增殖，但没有发生细胞分化，再分化时细胞增殖，同时分化成具有特殊功能的细胞，B错误；多倍体植株的培育无须经过植物组织培养，C错误；用胡萝卜的离体组织经植物组织培养获得试管苗，试管苗的基因型和提供外植体的亲本基因型相同，如果亲本是杂合子，那么试管苗也为杂合子，D正确。 2．(2024·宁波高二期中)如图是将四倍体兰花的叶片通过植物组织培养形成植株的流程示意图，下列叙述正确的是(　　) A．①②阶段依次经过了脱分化和再分化过程 B．②阶段会发生减数分裂过程 C．①阶段需要激素，②阶段不需要 D．以此兰花的花药进行离体培养所得到的植株为二倍体 答案　A 解析　图中①阶段为脱分化，②阶段为再分化，②阶段产生根、芽是有丝分裂和细胞分化的结果，A正确，B错误；①阶段需要激素，②阶段也需要激素，只是这两个过程的激素比例不同，C错误；此兰花的花药经离体培养所得植株为单倍体，D错误。 二、离体培养的条件 提醒　(1)外植体经消毒后，需要用无菌水多次冲洗，以避免消毒剂长时间作用产生毒害作用。 (2)无机盐为植物提供大量元素和微量元素。 (3)有机营养成分中含有糖类、氨基酸、维生素等物质。 ①糖类既可作为碳源和能源物质，又参与维持培养基的渗透压。蔗糖、葡萄糖和果糖是较好的碳源，其中蔗糖最为常用。 ②维生素往往以辅酶的形式参与细胞的蛋白质、脂质、糖代谢等重要活动。 (4)使用最广泛的植物培养基是MS培养基，改动植物激素类物质的种类和比例可得到以下培养基：发芽培养基的参考配方为MS＋6-BA 1.0 mg/L＋NAA 0.2 mg/L；生根培养基的参考配方为MS＋NAA 0.3 mg/L。 判断正误 (1)外植体消毒后需经无菌水冲洗多次后才用于接种(　　) (2)培养基在使用之前要放在烤箱中高温灭菌(　　) (3)生长素类和细胞分裂素类物质的比值大时，有利于芽的形成(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)× 提示　(2)培养基一般用高压蒸汽灭菌。(3)生长素类和细胞分裂素类物质的比值大时，有利于根的形成。 任务二：植物培养基的成分 结合教材表2－1：MS培养基成分表，分析回答下列问题： (1)表中无机盐为植物提供的矿质元素中，大量元素和微量元素分别有哪些？ 提示　大量元素有N、P、S、K、Mg、Ca；微量元素有Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、I、Co等。 (2)除了表中所列成分外，植物组织培养时还需要添加哪些物质？ 提示　琼脂、植物激素类物质等。 (3)分析培养基中植物激素的种类和作用。 提示　培养基中添加的植物激素主要包括生长素类和细胞分裂素类；植物激素调控细胞的脱分化和再分化过程。 1．植物细胞表达全能性的条件 材料 离体的器官、组织或细胞等 培养基 营养物质、植物激素类物质、琼脂等 无菌操作 外植体消毒、接种器具和培养基灭菌、接种室和操作台紫外灯照射杀菌、规范的无菌操作流程 2.离体培养过程中的激素和光照的使用 (1)诱导再分化时，植物激素的比例不同，实验结果就会不同。 (2)诱导脱分化时，通常要避光培养；诱导再分化时，通常要给予适宜的光照。 (3)生长素类和细胞分裂素类比例适中→促进愈伤组织的形成；生长素类和细胞分裂素类比值小→利于芽的分化；生长素类和细胞分裂素类比值大→利于根的分化。 3．(2023·嘉兴高二检测)下列关于植物组织培养的叙述，错误的是(　　 ) A．植物组织培养技术的理论基础是植物细胞具有全能性 B．MS培养基中含有的大量元素包括N、P、K、Ca、Fe等 C．用酒精和氯化汞溶液分别处理离体植物组织后均需要用无菌水冲洗 D．植物的组织培养需要在无菌和人工控制的条件下进行 答案　B 解析　MS培养基中含有N、P、K、Ca等大量元素，Fe属于微量元素，B错误。 4．(2024·杭州高二期中)如图为烟草植物组织培养过程的流程图。下列有关叙述正确的是(　　) A．对过程①获取的根组织块应做较彻底的灭菌处理 B．从根细胞到幼苗形成的过程说明植物根细胞具有全能性 C．过程③表示脱分化，其实质是基因的选择性表达 D．植物组织培养的培养基中不需要加入有机营养物质 答案　B 解析　过程①为获取外植体，所以对过程①应做消毒处理，而彻底灭菌会导致组织细胞死亡，A错误；过程③表示再分化，其实质是基因的选择性表达，C错误；在叶片分化之前植物细胞不能进行光合作用，所以植物组织培养的培养基中需要加入有机营养物质，D错误。 课时对点练　[分值：100分] 第1～12题，每题6分，共72分。 题组一　植物组织培养的原理和过程 1．(2023·嘉兴高二期中)如图表示利用胡萝卜根韧皮部细胞培养获得完整胡萝卜植株的简要流程，这体现了(　　) A．胡萝卜细胞核的杂合性 B．胡萝卜细胞的全能性 C．胡萝卜细胞种类的多样性 D．胡萝卜细胞的易突变性 答案　B 2．(2024·台州高二期末)如图为蓝莓植物组织培养过程的流程图，下列有关叙述错误的是(　　) A．对过程①获取的叶组织块进行消毒的原则是既杀死其表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害 B．过程②选用适宜的培养基，在光照培养箱中照光培养 C．图中愈伤组织还可通过器官发生途径再分化形成完整植株 D．过程④通过诱导可以产生突变 答案　B 解析　愈伤组织阶段一般不需要照光培养，B错误。 3．植物组织培养的一般过程可以归结为(　　) A．离体组织细胞愈伤组织组织器官或胚状体植物体 B．愈伤组织组织器官或胚状体植物体 C．离体组织细胞组织器官或胚状体愈伤组织植物体 D．组织器官或胚状体愈伤组织植物体 答案　A 4．(2023·温州高二质检)用高度分化的离体的植物细胞、组织和器官等进行组织培养可以形成愈伤组织。下列相关叙述错误的是(　　) 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的 D．在适宜条件下，该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构 答案　B 解析　该愈伤组织的细胞经诱导培养可以发育为完整植株，可以体现细胞的全能性，B错误。 题组二　植物组织培养的条件 5．将离体的胡萝卜形成层脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪项条件是不需要的(　　) A．消毒灭菌 B．适宜的温度 C．充足的光照 D．适宜的营养物质和植物激素 答案　C 6．(2023·杭州高二期中)某科研小组拟采用“取材→消毒→接种→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”的流程繁殖某种名贵花卉。下列相关叙述正确的是(　　) A．外植体经灭菌后，需要用无菌水多次冲洗 B．愈伤组织是无组织结构、松散的薄壁细胞团 C．培养基中细胞分裂素浓度较高时，有利于生根 D．用该流程获得的再生花卉幼苗不会出现变异 答案　B 解析　外植体不能进行灭菌处理，只能消毒，A错误；培养基中细胞分裂素浓度较高时，有利于生芽，C错误；用该流程获得的再生花卉幼苗也可能发生变异，如基因突变，D错误。 7．(2024·嘉兴高二期中)以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。下列叙述错误的是(　　) A．植物组织培养时所用的外植体必须经过表面消毒处理后才能接种 B．以绿色叶片和白色花瓣作为外植体，进行组织培养均能获得试管苗 C．外植体脱分化培养成愈伤组织的过程，需要植物激素类物质的处理 D．若用某一植物细胞进行组织培养，则该细胞必须有完整的细胞核和叶绿体 答案　D 解析　若用某一植物细胞进行组织培养，该细胞必须有完整的细胞核，D错误。 8．(2023·台州高二期中)为了说明生长素和细胞分裂素在植物组织培养中的相互作用，用烟草的愈伤组织做了如下的实验。下列四组实验中，培养基中的细胞分裂素等量，则生长素较少的一组是(　　) 答案　A 解析　当培养基中生长素和细胞分裂素的比例适中时，有利于愈伤组织的形成；当生长素比例偏高时，有利于根的形成；当细胞分裂素比例偏高时，有利于芽的分化。A图显示培养基有利于芽的分化，A符合题意。 9．(2022·浙江1月选考，7)农作物秸秆的回收利用方式很多，其中之一是将秸秆碎化后作为食用菌的栽培基质。碎化秸秆中纤维所起的作用，相当于植物组织培养中固体培养基的(　　) A．琼脂＋蔗糖 B．蔗糖＋激素 C．激素＋无机盐 D．无机盐＋琼脂 答案　A 解析　由“秸秆碎化后作为食用菌的栽培基质”可知，秸秆中的纤维素在食用菌菌丝生长过程中大量降解，提供碳源和能源，这相当于植物组织培养基中添加的蔗糖；秸秆中的纤维素是固体，可以作为培养基的支持物，这相当于植物组织培养基中添加的琼脂，A符合题意。 10．(2024·台州高二期末)研究人员利用菊花的花蕾、叶片和茎3种不同外植体，调节培养基中6-BA、NAA的浓度和配比，从而诱导愈伤组织的形成和植株再生，结果如表。下列叙述错误的是(　　) 外植体 接种外植体数/个 愈伤组织数/块 出苗数/株或丛 花蕾 50 35 35 叶片 25 10 5 茎 50 15 2 A.根据外植体不同，选用花蕾培养属于植物组织培养中的器官培养 B．叶片经脱分化形成愈伤组织后，仍保留原有细胞的结构和功能 C．带芽茎段在一定条件下可不经过愈伤组织阶段直接形成丛状苗 D．据表可知，外植体的愈伤组织诱导率和出苗率：花蕾>叶片>茎 答案　B 解析　花蕾是植物的器官，故根据外植体不同，选用花蕾培养属于植物组织培养中的器官培养，A正确；叶片经脱分化形成愈伤组织后，失去了原来细胞特有的结构和功能，B错误；因为芽中存在分生组织，故带芽茎段在一定条件下可不经过愈伤组织阶段直接形成丛状苗，C正确；外植体的愈伤组织诱导率＝愈伤组织数/接种外植体数，出苗率＝出苗数/接种外植体数，据表可知，外植体的愈伤组织诱导率和出苗率：花蕾>叶片>茎，D正确。 11．培养胡萝卜根组织可获得试管苗，其过程如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．用胡萝卜根段培养成试管苗，体现了植物细胞的全能性 B．⑤⑥过程所需的生长素类和细胞分裂素类物质的比例不同 C．愈伤组织由一团正方形排列紧密的薄壁细胞组成 D．经组织培养得到的植株一般可保持原品种的遗传特性 答案　C 解析　⑤⑥过程分别形成愈伤组织和试管苗，形成的产物不同，需要的生长素和细胞分裂素的比例不同，B正确；愈伤组织是无组织结构、松散的薄壁细胞团，C错误。 12．某生物兴趣小组成员以西瓜5天龄幼苗子叶(子叶尚未完全展开且颜色为淡绿色)为外植体进行相关研究，得到如图所示的实验结果。下列相关叙述错误的是(　　) A．实验开始前应对幼苗子叶和MS培养基进行灭菌处理 B．与愈伤组织细胞相比，胚状体细胞已经分化 C．暗处理时间长短对细胞脱分化率影响不大，但影响再分化率 D．结果表明西瓜子叶诱导形成胚状体的最适暗处理时间是1～2周 答案　A 解析　该实验的外植体(幼苗子叶)需要经过消毒处理，而不是灭菌，灭菌会使外植体死亡而无法培养出愈伤组织和胚状体，A错误。 13．(16分)(2023·舟山高二调研)如图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接种到试管培养基上后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题： (1)要促进细胞分裂生长，培养基中应含有营养物质和植物激素。营养物质包括水、无机盐、有机营养成分等。其中无机盐提供的矿质元素根据含量可分为________________和________________，植物激素包括细胞分裂素类物质和______________类物质。 (2)此过程依据的原理是____________________________________________________。A和B阶段主要进行的分裂方式是____________，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞________等。 (3)此过程要无菌操作，主要是指对____________进行灭菌处理。 (4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因________________的结果。 答案　(1)大量元素　微量元素　生长素　(2)植物细胞的全能性　有丝分裂　分化　(3)培养基　(4)选择性表达 解析　(1)植物组织培养是指在无菌和人工控制条件下，将离体的植物体器官、组织或细胞等培养在人工配制的培养基上，使其生成完整植株或使其细胞增殖并产生细胞代谢产物的技术。植物组织培养的培养基中通常含有水、无机盐、有机营养成分、琼脂、植物激素(生长素类和细胞分裂素类物质)等物质。(2)植物组织培养的原理是植物细胞的全能性；由外植体发育成试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织细胞经有丝分裂和细胞分化形成试管苗。 14．(12分)(2024·金华高二联考)在植物组织培养过程中，愈伤组织的成功诱导是至关重要的步骤。科学家以食用稗的成熟胚作为外植体，在基本培养基上研究植物生长调节物质对食用稗愈伤组织诱导率的影响。实验结果如表。请回答相关问题： 培养基代号 2,4-D/(mg·L－1) 6-BA/(mg·L－1) 愈伤组织诱导率/% L1 1.0 0 65.41 L2 2.0 0 68.76 L3 3.0 0 91.01 L4 3.0 0.2 54.48 L5 3.0 0.5 57.35 L6 3.0 1.0 51.71 注：愈伤组织诱导率＝产生愈伤组织的外植体数/接种外植体总数×100%。 (1)(2分)从表中数据可以知道，在基本培养基中添加较高浓度的__________有利于食用稗的成熟胚形成愈伤组织，而添加__________则不利于食用稗的成熟胚形成愈伤组织。 (2)(10分)影响愈伤组织成功诱导的因素除植物生长调节物质外，培养的环境条件也是重要的因素。现提供200个已经消毒过的食用稗的成熟胚，在上述研究的基础上，探究光照对愈伤组织形成的影响。 Ⅰ.实验步骤： ①将200个已经消毒过的食用稗的成熟胚平均分为甲、乙两组，分别接种到__________(填培养基代号)培养基上。 ②甲组置于________条件下培养，乙组置于__________条件下培养，其他条件相同且适宜。 ③培养一段时间后，分别__________________________________________________________。 Ⅱ.预期实验结果和结论： ①_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ②_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ③_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案　(1)2,4-D　6-BA　(2)Ⅰ.①L3　②光照　黑暗　③计数甲、乙两组中形成愈伤组织的个数并计算愈伤组织诱导率　Ⅱ.①若甲组的愈伤组织诱导率大于乙组的愈伤组织诱导率，则光照有利于愈伤组织的形成　②若甲组的愈伤组织诱导率小于乙组的愈伤组织诱导率，则黑暗有利于愈伤组织的形成　③若甲组的愈伤组织诱导率和乙组的愈伤组织诱导率相当，则光照对愈伤组织的形成没有影响(①②③可颠倒顺序) 解析　(1)表中数据显示，L1、L2、L3培养基的自变量是2,4-D的浓度，这三组的实验结果说明，在基本培养基中添加较高浓度的2,4-D有利于食用稗的成熟胚形成愈伤组织；L4、L5、L6培养基的自变量是6-BA的浓度，这三组的实验结果说明，添加6-BA不利于食用稗的成熟胚形成愈伤组织。(2)该实验的目的是探究光照对愈伤组织形成的影响，因此自变量是有无光照，因变量是愈伤组织诱导率，而培养基等为无关变量，无关变量应控制相同且适宜，因此应将甲、乙两组的成熟胚分别接种到最有利于形成愈伤组织的L3培养基上。对甲、乙两组进行自变量处理：甲组置于光照条件下培养，乙组置于黑暗条件下培养，其他条件相同且适宜。观察并记录比较相应的因变量：培养一段时间后，分别计数甲、乙两组中形成愈伤组织的个数并计算愈伤组织诱导率。探究性实验的实验预期结果和结论有多种可能，应注意全面讨论。 学科网（北京）股份有限公司 $$