第2章 第1节 通过植物组织培养可获得完整植株-【新课程学案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程配套课件PPT（浙科版）

第二章 植物细胞工程 培养学习志向·勇担社会责任 植物细胞工程的发展历程 1902年，哈伯兰特(G.Haberlandt， 1854—1945)提出了细胞全能性的理论，但相关的实验尝试没有成功。 1958年，植物学家斯图尔德(F.C.Steward，1904—1993)和植物学家赖纳特(J.Reinert， 1912—2002)用胡萝卜根的韧皮部单细胞进行培养，得到完整的小植株，第一次通过实验科学验证了哈伯兰特关于植物细胞全能性的设想，由器官到组织再到细胞，单细胞的成功培养成为植物组织培养研究历史上的一个里程碑。 1960年，科金(E.C.Cocking，1931—)用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体。 1964年，古哈(S.Guha，1938—2007)等在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚。 1972年，卡尔森(P.S.Garlson，1944—2017)诱导烟草种间原生质体融合，获得了第一株体细胞种间杂种植株。 1974年，土壤农杆菌的Ti质粒被发现。之后，该质粒应用于植物分子生物学领域，促进了植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。 第一节　通过植物组织培养可 获得完整植株 |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。 [四层]学习内容1 落实必备知识 [四层]学习内容2 融通关键能力 课时跟踪检测 目录 [四层]学习内容3·4 浸润学科素养和核心价值 [四层]学习内容1 落实必备知识 一、细胞工程的概念及分类 主干知识梳理 概念 按照一定的设计方案，借助工程学的方法或技术，以_____________ _______________为对象进行操作，在______水平上改造生物遗传特性，以获得特定的细胞产物、细胞、组织、器官或新生物体的技术 分类 按技术类型分 ______________培养、细胞融合、核移植技术等 按生物类型分 ________细胞工程和________细胞工程等 生物组织、 细胞和细胞器 细胞 细胞和组织 植物 动物 二、植物细胞的全能性使离体组织发育成完整植株成为可能 1.植物细胞全能性研究科学史 时间 科学家 事件 1902年 德国植物学家___________ 提出____________设想，为植物组织培养的研究与发展奠定了基础 哈伯兰特 细胞全能性 1958年 美国植物学家___________、德国植物学家赖纳特 用___________________单细胞进行培养，得到完整小植株，第一次通过实验科学验证了________________设想 20世纪60年代后 —— 植物组织培养技术日趋完善和成熟，形成了以细胞全能性为基础、以细胞________和_________为调控中心的理论体系 续表 斯图尔德 胡萝卜根的韧皮部 植物细胞全能性 脱分化 再分化 2.植物细胞全能性与植物组织培养 (1)植物细胞全能性 ①概念：指植物体的每个生活细胞都具有该植物所包含的全部遗传信息，因而具有发育成完整植株的潜能。   脱分化 再分化 对象 _________的细胞 ______组织 结果 失去细胞的特有结构和功能，重新______________，产生无组织结构、松散的_______细胞团 一定条件下，重新分化为各种类型的细胞，进而形成________等，再生出新的植株 ②全能性的实现：植物细胞全能性的表达是通过细胞的________和________实现的。 脱分化 再分化 已分化 愈伤 获得分裂能力 薄壁 芽或根 (2)植物组织培养 ①概念：指在_______和人工控制条件下，将离体的__________ _________________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，也称为__________。 ②外植体：指用于培养的植物的_______器官、组织等。 ③植物组织培养的类型 根据外植体的不同，植物组织培养分为__________、组织培养、细胞培养、_______________等。 无菌 植物体 器官、组织或细胞 离体培养 离体 器官培养 原生质体培养 ④植物组织培养流程模式图 脱分化 愈伤 组织 胚状体 途径1为___________途径：愈伤组织首先在一种培养基上诱导形成芽，再在另一种培养基上形成根。 途径2为_______________途径：由愈伤组织表面形成类似种子____的结构，进而发育成完整植株。 器官发生 体细胞胚发生 胚 三、植物组织培养的应用 1.组织培养技术可快速繁殖植物 (1)初代培养和继代培养 初代培养 指从植物体上分离下来的外植体的第一次培养 继代培养 将初代培养获得的培养物转移到新的培养基上继续进行扩大培养 (2)优点 ①可以很好地保持品种的优良性状。 ②可以微型化和精密化，人为控制培养基中的成分和各种环境条件，故可全年连续实验和生产，节约人力、物力。 2.组织培养技术可用于植物脱毒 原因 无性生殖的植物感染病毒后，可由无性繁殖器官不断传播蔓延 原理 植物________附近的病毒浓度很低甚至无病毒 生长点 人工种子的概念 将植物离体培养产生的_______________________等包埋在含有营养成分和保护功能的物质中 人工种子的组成 包括___________、人工胚乳和人工种皮三部分 3.组织培养技术可用于生产人工种子 体细胞胚、芽、愈伤组织 4.组织培养技术可用于细胞代谢产物的工业化生产 通过__________________的培养来提取有价值的天然产物，满足人类对植物产品的巨大需求。 体细胞胚 植物细胞、组织 5.组织培养技术可用于作物新品种的培育 植物组织培养广泛应用于植物育种的各个方面，例如： ①细胞_________的筛选； ②_________育种； ③_________植物的克隆； ④植物________杂交。 突变体 单倍体 转基因 体细胞 四、菊花的组织培养及幼苗的移栽 1.实验原理 (1)理论基础：植物细胞的_________。 (2)各环节的操作原理 ①用含有___________相对较多和生长素相对较少的______培养基培养菊花茎段，使其长出较多的丛状苗； ②将________用含有一定浓度生长素的培养基分株培养，使其_____； ③将生根的试管植株移至________和蛭石中继续生长，苗健壮后移栽______。 全能性 细胞分裂素 发芽 丛状苗 生根 珍珠岩 定植 _______培养基配方 MS+______ 1.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L ______培养基配方 MS+______ 0.1 mg/L 2.培养基配制 发芽 6-BA 生根 NAA 3.方法步骤 (1)菊花外植体的接种与培养 超净工作台 75%酒精 洗涤 75%酒精 10%次 氯酸钠 灭菌 培养皿 灭菌 芽 封口 膜 1~3 18~25 (2)菊花试管苗的生根培养 瓶口 单株 生根 20~28 (3)菊花试管苗的移栽 外部环境 蛭石和珍珠岩 1∶1 褐化 琼脂 水饱和 保鲜膜 [预习效果自评] 1.判断下列说法的正误 (1)二倍体植株的花粉经植物组织培养后可得到稳定遗传的植株。 ( ) × 提示：二倍体植株的花粉只含有一个染色体组，在花药离体培养后，需要在幼苗期用秋水仙素处理得到含有两个相同的染色体组的植株，才能够稳定遗传。 (2)体细胞胚只能来自体细胞的分裂分化，不能来自未受精生殖细胞的直接分裂与分化。 ( ) 提示：体细胞胚有3个来源：①体细胞的分裂与分化；②未受精生殖细胞的直接分裂与分化；③由外植体经愈伤组织再分化产生或直接在外植体上发生。 (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。 ( ) 提示：植物激素调控细胞的脱分化和再分化过程。 × × (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。 ( ) 提示：菊花的组织培养实验中选材部位的不同，会影响成活率，一般选择带有芽的茎。 (5)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：胚状体是指在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。 × × 2.(2025·嘉善高级中学月考)利用烟草根尖细胞进行组织培养的过程示意图如下，①②③④表示相应过程。下列叙述错误的是 (　　) A.过程①需适当配比的营养物质和生长调节物质 B.过程②是直接将试管乙转移到摇床上继续培养 C.过程③依次出现细胞团、球形胚、心形胚和胚状体 D.甲到乙未体现细胞的全能性，甲到丁体现了细胞的全能性 解析：试管乙中诱导愈伤组织产生利用的是固体培养基，获取单细胞用到的是液体培养基，且过程②需要配比适当的营养物质和生长调节物质，因此不能直接将试管乙转移到摇床上继续培养，B错误。 √ 3.在菊花的组织培养过程中，发现有些外植体被污染，试分析被污染的原因。 提示：用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等。导致外植体被污染的原因可能有培养基、接种工具灭菌不彻底；外植体消毒不彻底；操作过程不符合无菌操作的要求等。 [精要内容把握] 一、知识体系建一建 二、核心语句背一背 1.植物组织培养是指在无菌和人工控制的条件下，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。 2.植物激素调控细胞的脱分化和再分化过程。 3.通常人工种子包括体细胞胚、人工胚乳和人工种皮三部分。 [四层]学习内容2 融通关键能力 任务驱动 提能点(一)　植物组织培养 图示过程为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下，形成试管苗的培育过程。 (1)图示过程依据的原理是什么? 提示：植物细胞具有全能性。 (2)早在19世纪，魏斯曼试图对细胞分化现象作出解释，提出“体细胞分化是由于遗传物质的丢失”所致，通过上面科学家斯图尔德胡萝卜组织培养实验的成功事例可以说明什么? 提示：高度分化的植物细胞遗传物质并没有丢失，仍然有发育成完整植株的能力。 (3)图中A、B分别是何过程?影响A、B过程的主要激素是什么? 提示：A、B过程分别为脱分化和再分化。影响A、B过程的激素主要是生长素类和细胞分裂素类。 (4)在培养过程中，愈伤组织在培养基中未形成根，但形成了芽，试分析可能的原因。 提示：培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量比例不合理(或培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比值偏低)。 (5)A、B两过程能否在同一培养基上进行?试分析原因。 提示：不能，外植体的脱分化和再分化的培养基中植物激素的种类和比例均不同。 生成认知 一、植物细胞的全能性 1.细胞具有全能性的原因 一般生物体的每一个细胞都包含该物种所特有的全套遗传物质，都具有发育成为完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。 2.细胞全能性大小的比较 ①植物细胞>动物细胞(动物细胞只有细胞核具有全能性)。 ②受精卵>生殖细胞(精子、卵细胞)>体细胞。 ③体细胞：分化程度低的>分化程度高的；细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的；幼嫩的细胞>衰老的细胞。 3.植物细胞表现全能性的条件 离体状态 器官、组织或细胞 营养物质 种类齐全、比例合适 植物激素 生长素、细胞分裂素 外界条件 适宜的温度、pH和光照等 操作要求 无菌操作 注：愈伤组织的形成和生长需要避光培养，分化培养需照光。 二、植物组织培养的常见途径及基本操作要求 1.组织培养的常见途径 2.植物组织培养的基本操作要求 (1)外植体的选择及培养条件 外植体的选择 选择外植体时，由于外植体脱分化的难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而有很大差异。一般来讲，烟草、胡萝卜等植物的花药和幼嫩的组织脱分化相对较易，而植物的茎、叶和成熟的老组织则较难 严格的无菌条件 植物组织培养要想取得成功，必须要有效地防止细菌等污染，保证培养材料、培养基、培养用具完全无菌。为了达到这一要求，就要在植物组织培养过程中进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作 续表 完全的 营养条件 离体的植物细胞失去了植物的自养能力，所以需要为其提供水、有机营养、矿质营养、维生素等营养物质 光照 离体的植物细胞、组织和器官脱分化形成愈伤组织时，需要避光处理，而愈伤组织再分化形成植物幼苗时，需要光照处理 (2)培育过程中的激素调控 ①在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。 ②使用顺序不同，结果不同，具体如下： 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 细胞既分裂又分化 同时使用 分化频率提高 ③用量不同，结果不同 [典例]　(2025·宁波九校期中)下图是由愈伤组织再分化为完整植株的途径示意图，下列叙述错误的是 (　　) A.途径①为器官发生途径，一般应先诱导形成根，再诱导形成芽 B.途径②为体细胞胚发生途径，胚状体能发育形成完整的植株 C.以植物的茎尖为外植体培养时，腋芽或顶芽可不经愈伤组织阶段直接萌生成一株幼苗 D.体细胞胚虽经历了与合子胚相似的发育过程，但其来源不是合子 √ [解析]　器官发生途径中，一般应先在一种培养基上诱导形成芽，再在另一种培养基上形成根，A错误。 　[归纳拓展]　分化、脱分化及再分化的比较 项目 含义 形成的结构 条件 分化 基因在特定时间和空间条件下选择性表达 形成不同组织或器官 生物体生长发育中 脱分化 已经分化的细胞转变成未分化细胞 形成无组织结构、松散的薄壁细胞团 ①离体 ②提供激素 ③提供营养物质 ④提供适宜的外界条件 再分化 由愈伤组织分化出胚状体(幼苗) 形成具根、芽的胚状体 1.(2025·绍兴市适应性考)某小组用组织培养技术繁殖铁皮石斛，为研究培养过程中培养基中蔗糖和光各自的作用进行了对照实验，结果如下表。下列说法正确的是 (　　) 跟踪训练 培养条件 加蔗糖 不加蔗糖 光 正常生长，分化 不生长，死亡 暗 只生长，不分化 不生长，死亡 解析：由题表可知，蔗糖能为生长提供能量，光能促进细胞分化，A正确，B错误；由题表可知，光照不仅影响到植物光合作用效率，还能促进细胞分化，整个组织培养过程中，培养基中不加入蔗糖，细胞不生长且会死亡，C、D错误。 A.蔗糖为生长提供能量，光促进细胞分化 B.光为生长提供能量，蔗糖促进细胞分化 C.光照只会影响到光合作用效率 D.整个组织培养过程中，培养基中都不加入蔗糖也可发育成幼苗 √ A.过程①发生了细胞的脱分化和有丝分裂 B.过程②经细胞的再分化形成不同种类的细胞 C.过程②③所用培养基的成分、浓度相同 D.培养基中糖类既能作为碳源，又与维持渗透压有关 2.(2025·江苏高考)图示一种植物组织培养周期，①~③表示相应过程。下列相关叙述错误的是 (　　) √ 解析：根据题图可知，过程①是脱分化，该过程中细胞会进行有丝分裂，A正确；过程②是再分化，愈伤组织细胞经再分化形成不同种类的细胞(如根、芽等器官的细胞)，B正确；过程②(再分化)和过程③(胚状体发育)中，诱导的方向不同(②诱导愈伤组织再分化形成根、芽等，③是胚状体进一步发育生长)，所用培养基的成分、浓度等不同，C错误；培养基中的糖类可作为植物细胞培养的碳源，为细胞提供能量，同时糖类能参与维持培养基的渗透压，保持细胞的正常形态和生理功能，D正确。 3.(2025·台州九校期中)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过程所需的生长素和细胞分裂素的比例不同 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 √ 解析：用胡萝卜根段培养成试管苗，利用了植物组织培养技术，体现了植物细胞的全能性，A正确；在植物组织培养过程中，激素的比例不同可以影响植物的发展趋势，⑤是脱分化形成愈伤组织，⑥是通过再分化形成试管苗，故组织培养过程中脱分化和再分化所需的生长素和细胞分裂素的比例不同，B正确；愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是无组织结构、松散的薄壁细胞团，C错误；经组织培养得到的植株，属于无性生殖，一般可保持原品种的遗传特性，D正确。 随着生物科技的进步，植物细胞工程作为一门新兴的生物技术，已经普遍应用于社会生产的方方面面，下表列出了植物组织培养的一些应用方向。据表中信息思考以下问题： 任务驱动 提能点(二)　植物组织培养的应用 应用 价值 离体繁殖 植物组织培养技术高效快速地实现种苗的繁殖，保持优良品种的遗传特性 脱毒幼苗 减少病毒伤害，实现作物增产 神奇的人工种子 提高繁育速度，可用于生育周期长、育性不良且难于有性繁殖的植物 作物新品种的培育 基于花药离体培养技术的单倍体育种能明显缩短育种周期 (1)基于植物组织培养的微型繁育能保持优良品种的遗传特性，试分析原因。 提示：植物组织培养为无性繁殖，再生个体的遗传特性与母体一致，因此可以保持优良品种的遗传特性。 (2)脱毒幼苗在何种繁殖类型的植物中应用广泛? 提示：无性繁殖的植物。病毒感染后，会通过无性繁殖器官不断传播蔓延，使植物发生退化，甚至导致植物品种灭绝。 (3)简述人工种子的主要制作流程。 提示：外植体→植物组织培养产生体细胞胚、芽等→人工胚乳包埋→人工的有机薄膜包裹→人工种子。 (4)作物新品种的培育中植物组织培养可用于细胞突变体筛选，试分析原因。 提示：植物组织培养中，培养的细胞处于不断地分裂状态，因此容易产生突变。 生成认知 一、植物繁殖的新途径 1.快速繁殖(也称微型繁殖) 实质 植物组织培养 原理 植物细胞的全能性 优点 ①能保持亲本的一切优良性状，子代个体的遗传物质与亲本相同； ②选材少，培养周期短，繁殖率高； ③不受自然生长季节的限制，便于自动化管理，有利于进行工业化生产 2.植物脱毒 (1)进行植物脱毒的原因 长期进行无性繁殖的植物(如马铃薯和草莓)，它们感染的病毒很容易传给后代。病毒在植物体内逐年积累，从而导致作物产量降低，品质变差。 (2)材料的选取 在植物生长点附近(如茎尖)的细胞代谢十分旺盛、细胞分裂速度快，很少被病毒感染，甚至无病毒。因此，利用植物的分生组织进行组织培养，可以使新长成的植株不带病毒，从而获得脱毒苗。用脱毒苗进行繁殖，种植的作物就不会或极少感染病毒。 3.快速繁殖与作物脱毒的比较 项目 概念(或原理) 特点 快速 繁殖 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 ①保持优良品种的遗传特性； ②高效快速地实现种苗的大量繁殖 作物 脱毒 植物生长点附近的病毒极少，甚至无病毒，因此，取茎尖等进行组织培养形成脱毒苗 ①获得高产、优质的脱毒植株； ②繁殖速度快，保持植株的遗传特性 二、作物新品种的培育和细胞产物的工业化生产 1.单倍体育种 (1)原理：整个单倍体育种过程的原理是染色体变异，其中花药离体培养利用了植物细胞的全能性。 (2)过程 (3)优点：明显缩短育种年限，后代不发生性状分离。 2.突变体的利用 (1)原理：基因突变和植物细胞的全能性。 (2)过程 (3)优点：提高愈伤组织的突变率，可以获得高抗、高产、优质、抗逆的新品种，加快育种进程。 3.细胞产物的工业化生产 (1)过程 (2)实例：工业化生产紫草宁 (3)优点：提高生产速度、便于操作管理。 三、单倍体育种得到的后代分析 1.亲本为二倍体 如果单倍体植株由二倍体(假设基因型为AaBb)植株配子发育而来，则基因型为ab、Ab、aB、AB的单倍体植株经秋水仙素处理后，基因型分别变为 aabb、AAbb、aaBB、AABB，得到的全是二倍体，均为纯合子。 2.亲本为四倍体 如果单倍体植株由四倍体(假设基因型为 AAaaBBbb)植株配子发育而来： (1)若单倍体植株的基因型为aabb、AAbb、AABB、aaBB，经秋水仙素处理后基因型分别为 aaaabbbb、AAAAbbbb、 AAAABBBB、aaaaBBBB，得到的全是四倍体，均为纯合子。 (2)若单倍体植株的基因型为AaBb、AaBB、Aabb、aaBb、AABb，经秋水仙素处理后基因型分别变为 AAaaBBbb、AAaaBBBB、AAaabbbb、aaaaBBbb、AAAABBbb，得到的全是四倍体，但均不是纯合子。 四、植物细胞工程的操作流程 [典例]　下列关于植物组织培养及其应用的叙述，正确的是 (　　) A.紫草素等细胞产物可从再分化得到的愈伤组织中提取 B.以植物芽尖为材料通过组织培养可以获得抗病毒新品种 C.以人工薄膜包裹种子可制得人工种子 D.离体的植物组织、器官必须经过消毒处理才可接种到培养基中 √ [解析]　紫草素等细胞产物可从脱分化得到的愈伤组织中提取，A错误；以植物芽尖为材料通过组织培养可以获得脱毒苗，要获得抗病毒新品种需要通过体细胞无性系变异和离体诱变技术获得，B错误；人工种子是将离体培养产生的体细胞胚、芽、愈伤组织等包埋在含有营养成分和保护功能的物质中而制成的，C错误；离体的植物组织、器官必须经过消毒处理才可接种到培养基中，D正确。 A.②和③阶段发生减数分裂 B.①阶段需要生长素而③阶段仅需要细胞分裂素 C.此兰花的花药离体培养所得的植株体细胞中含有两个染色体组 D.①阶段不仅有细胞增殖且细胞分化速率很快 跟踪训练 1.(2025·越州中学高二期中)如图表示四倍体兰花叶片通过植物组织培养形成植株的过程。下列相关叙述正确的是 (　　) √ 解析：在四倍体兰花叶片植物组织培养过程中涉及有丝分裂，不涉及减数分裂，A错误；在植物组织培养过程中，不同阶段的培养基中需添加不同比例的生长素和细胞分裂素，B错误；四倍体兰花植物通过减数分裂产生的生殖细胞中含有两个染色体组，因此兰花的花药离体培养获得的单倍体植株体细胞中含有两个染色体组，C正确；植物组织培养技术包括脱分化和再分化两个阶段，①表示脱分化阶段，细胞进行增殖和脱分化，D错误。 2.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，一般都用脱毒苗。下列有关脱毒苗培育过程的叙述，错误的是 (　　) A.脱毒苗培育过程的原理是高度分化的植物细胞具有全能性 B.脱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.培育脱毒苗应将茎尖进行消毒处理，接种过程应进行无菌操作 √ 解析：脱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；脱毒苗培育经过脱分化和再分化两个阶段，并且两个阶段的培养基中激素的成分和含量不同，光照条件也不同，B正确，C错误；培育脱毒苗应将茎尖进行消毒处理，接种过程应严格进行无菌操作，避免微生物污染，D正确。 3.(2025·宁波效实中学期中)下列关于植物细胞工程的相关叙述，错误的是 (　　) A.可利用组织培养形成的胚状体制作人工种子，解决种苗用量大、成本高的问题 B.可利用茎尖分生组织培养脱毒苗，使植株具备抗病毒的能力，产品质量得到提高 C.可以通过植物细胞培养获得酚类、萜类等植物细胞代谢产物 D.利用培养的愈伤组织进行诱变育种，可以显著提高变异频率，大大缩短育种年限 √ 解析：植物细胞工程应用之一是利用胚状体包囊人工胚乳和人工种皮制成人工种子，实现大规模生产，从而降低成本，A正确；茎尖等分裂旺盛部位几乎无病毒感染，所以利用茎尖分生组织培养出无病毒且保持优良性状的脱毒幼苗，但不抗病毒，抗病毒苗是体细胞无性系变异和离体诱变技术的产物，B错误；可以通过植物细胞培养获得酚类、萜类等植物细胞代谢产物，C正确；愈伤组织具有分裂旺盛的优点，适于诱变育种的取材，能提高突变频率，大大缩短育种年限，D正确。 [四层]学习内容3·4 浸润学科素养和核心价值 科学探究——菊花的组织培养实验结果分析与评价 1.选材是否恰当 年龄 一般情况下，外植体的年龄越小，分化的程度越低，组织培养的成功率就越高。因此，尽量选择幼嫩的植物组织或器官作为外植体 大小 外植体过小或过大都不合适，过小的外植体极容易死亡，过大的外植体不容易消毒。因此，要选择大小适中的外植体 所在 部位 一般选择植物的芽尖、根尖或幼嫩的茎作为外植体，这些部位的组织细胞分裂能力强，容易形成愈伤组织 2.无菌技术是否过关 无菌技术是植物组织培养获得成功的关键。植物组织培养中的无菌技术包括培养基的灭菌、外植体的消毒及接种过程的无菌操作等。 3.是否设置对照组和重复组 (1)通过设置重复组和对照组可以选出最佳的实验材料、最合适的培养基配方，也可以找出实验失败的原因。如设置对照实验时可以取一个经过灭菌的装有培养基的培养瓶，与接种后的培养瓶一同培养，用以说明培养基配制是否合格，有没有被杂菌污染。 (2)不同组的同学可以设置不同浓度的植物激素，比较植物生长的速度。 素养评价 1.下列关于菊花组织培养过程的叙述，正确的是 (　　) A.培育菊花丛状苗的过程可以不经历脱分化过程 B.培养基成分不会影响愈伤组织的再分化途径类型 C.一般选取菊花的叶肉细胞获得脱毒苗 D.组培技术不能用于选育出抗病性强的菊花新品种 √ 解析：从带芽的茎段上长出丛状苗不需要经历脱分化，长出的丛状苗需分株，A正确；从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过哪一条途径主要取决于培养基成分中激素的种类及其浓度配比，B错误；由于芽尖几乎不含病毒，故一般选择芽尖作为外植体进行组织培养，来获得脱毒苗，而不是叶肉细胞，C错误；植物组织培养技术可以用于选育出抗病性强的菊花新品种，比如花药离体培养技术的应用等，D错误。 2.(2025·杭州八校联考)菊花的组织培养需要严格的无菌操作，下列说法错误的是 (　　) A.对菊花茎段进行组织培养，培养基中通常要添加植物激素类物质 B.幼苗要先移植到高压蒸汽灭菌的蛭石和珍珠岩环境下生活一段时间 C.接种后的菊花茎段应置于18~25 ℃的条件下培养，每天光照10~12 h D.置于温室中的育苗盘应覆盖保鲜膜保湿，切忌打开保鲜膜造成杂菌污染 √ 解析：对菊花茎段进行组织培养，培养基中通常要添加植物激素类物质，A正确；幼苗要先移植到高压蒸汽灭菌的蛭石和珍珠岩环境下生活一段时间，B正确；接种后的菊花茎段应置于18~25 ℃的条件下培养，每天光照10~12 h，C正确；置于温室中的育苗盘应覆盖保鲜膜保湿，并定期打开通气，D错误。 Ⅰ.活动“菊花的组织培养及幼苗的移栽”讨论题参考答案(教材P49) 1.提示：不可以，因为不同植物或同一植物的不同器官脱分化、再分化所需要的激素浓度和比例可能不同。 2.提示：人工合成的激素性质稳定，成本低，并且和天然的植物激素有着同样的作用。 3.提示：请根据实际实验情况回答。 4.提示：将外植体培养得到的试管苗进一步切割为带芽的茎段，接种在细胞分裂素含量相对较多、生长素含量相对较少的培养基中培养。 教材活动与课后习题参考答案 Ⅱ.课后思考与练习参考答案(教材P53) 一、选择题 1.C　2.D　3.A　4.C 二、简答题 1.提示：外植体及配方：略。学生可根据查阅资料选择外植体及培养基配方。 一般过程：根据学生所查阅资料描述大红袍植物组织培养的过程，答案合理即可。一般需要包括外植体的消毒和切割、初代培养、试管苗的扩大繁殖、试管苗的生根、试管苗的移栽与培养等阶段。 2.提示：植物组织培养工厂一般包括四个车间： 准备室：器材的清洗及灭菌、培养基的配制及灭菌等。 无菌接种室：植物材料的接种。 试管苗培养室：培养接种于培养基中的外植体、试管苗等。 植物栽培温室：用于移栽后的幼苗和定植后植株的培养。 课时跟踪检测 一、选择题 1.关于植物组织培养的叙述错误的是(　　) A.外植体需消毒 B.培养基中需加入植物激素 C.接种外植体可以倒插 D.植物组织培养属于无性繁殖 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 解析：生长素的运输是极性运输，即从形态学的上端运到形态学的下端，故接种外植体到培养基时，需要注意形态学方向，不可倒插，C错误。 2.下列有关细胞全能性的叙述，正确的是 (　　) A.植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因 B.高度分化的植物细胞只有处于离体状态时，才有可能表现出全能性 C.植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同 D.紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 解析：细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因，同样具有全能性；细胞全能性的表达前提是离体培养的细胞、组织或器官；植物体内细胞没有表现出全能性，这是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果；种子是具有胚结构的植物幼体，其发育成植株，不属于细胞全能性。 3.(2025·浙江北斗联盟期中改编)用盆栽优质铁皮石斛品种的茎进行快速繁殖时，给茎组织消毒无需使用的是 (　　) A.75%酒精 B.无菌水 C.0.1 mg/L的NAA D.10%次氯酸钠 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 √ 解析：给茎组织消毒首先需要用流水将泥土等杂质去除，然后用酒精、次氯酸钠(或氯化汞)进行消毒处理，最后用无菌水冲洗。0.1 mg/L的NAA是植物生长调节剂，用于植物组织培养过程中植物生理状态发育的调整。 4.下列有关植物细胞工程应用的叙述，错误的是 (　　) A.人工种子包埋胚状体的胶质可以看作自然种子的种皮 B.在紫草素的细胞产物工业化生产的过程中使用的是液体培养基 C.对愈伤组织进行诱变处理，从分化的植株中可筛选出新品种 D.利用植物组织培养技术培育的脱毒苗具有不含或含很少病毒的特点 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 √ 解析：人工种子包埋胚状体的胶质可以看作自然种子的种皮及提供营养的胚乳或子叶，A错误。 5.菊花的组织培养需要严格的无菌操作，下列叙述不正确的是 (　　) A.外植体首先在诱导愈伤组织的培养基上生长，一段时间后转接到诱导生根的培养基上，长出根后再将其转接到诱导生芽的培养基上，进一步形成试管苗 B.幼苗要先移植到消过毒的蛭石或者珍珠岩等环境下生活一段时间 C.材料的年龄、保存时间的长短等都会影响植物组织培养的效果 D.将菊花茎段插入时应注意方向，不应倒插 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 解析：外植体首先在诱导愈伤组织的培养基上生长，一段时间后转接到诱导生芽的培养基上，长出芽后再将其转接到诱导生根的培养基上，进一步形成试管苗，A错误。 6.(2025·浙江七彩阳光联盟期中)下列有关植物组织培养的叙述错误的是 (　　) A.获取的植株茎尖需用75%的酒精和10%次氯酸钠进行消毒处理 B.脱毒苗培育过程需要更换培养基，提高生长素的比例有利于根的分化 C.形成愈伤组织的过程中，可能会发生染色体畸变、基因突变及细胞分化 D.可以选择茎尖分生组织作为外植体进行组织培养 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 解析：植物组织培养获得的植株茎尖需用75%的酒精和10%的次氯酸钠进行消毒处理，A正确；提高生长素比例可促进根的分化，B正确；形成愈伤组织的过程是脱分化，可能会发生染色体畸变、基因突变，但不会发生细胞分化，C错误；可以选择茎尖分生组织作为外植体进行组织培养，D正确。 7.(2025·金华月考)下列关于植物组织培养应用的叙述，错误的是 (　　) A.植物组织培养过程可以微型化和精密化，可节约人力、物力 B.在紫杉醇的工业化生产的过程中使用的是固体培养基 C.对植物进行脱毒时应选用生长旺盛的茎尖等 D.利用植物组织培养技术培育人工种子不受季节限制，可以大量、快速繁殖优良品种 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 3 解析：在紫杉醇的工业化生产的过程中使用的是液体培养基，目的是扩大培养细胞，B错误。 A.①过程是外植体的消毒和接种 B.②过程所用培养基通常需加入天然植物激素 C.③的后期通常需浇灌稀释的MS或其他营养液 D.图中①→④→⑤为体细胞胚发生途径 8.(2025·金华期末)利用植株组培获得辣椒素的途径如图所示，①②③④⑤代表过程。下列叙述正确的是 (　　) √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 解析：①表示外植体的消毒和脱分化，A错误；②再分化过程中需用适宜配比的生长素类和细胞分裂素类溶液处理，但不一定是天然植物激素，可用其类似物，B错误；③表示脱毒苗移栽培养，通常需浇灌稀释的MS或其他营养液，C正确；图中①→④→⑤为体细胞培养过程，D错误。 9.(2025·浙江6月选考)科研人员研究某种红豆杉的细胞悬浮培养和原生质体培养方式对合成紫杉醇的影响，甲组为细胞悬浮培养，乙组为原生质体的液体静置培养，丙组为琼脂糖包埋后的原生质体悬浮培养。三组的培养基相同，其中乙、丙两组另加细胞壁合成抑制剂等。结果如图所示。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 下列叙述正确的是 (　　) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 A.比较甲和丙，丙组的培养方式有利于原生质体的增殖，从而提高紫杉醇总产量 B.比较乙和丙，丙组的培养方式有利于应用到发酵罐进行紫杉醇的生产 C.丙组中琼脂糖凝胶的作用是持续为原生质体供应碳源 D.上述实验表明细胞壁完整有助于紫杉醇在细胞内的合成与积累 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 解析：比较甲和丙，可知丙组的培养方式能提高紫杉醇总产量，但不能得出丙组的培养方式有利于原生质体增殖，A错误；培养相同时间时，丙组的胞外紫杉醇浓度比乙组高，说明丙组的培养方式能更多地产生可提取的紫杉醇，有利于用发酵罐进行紫杉醇的生产，B正确；琼脂糖凝胶的作用是为细胞提供支撑和固定，它不能为细胞提供碳源，C错误；甲组细胞有细胞壁，但其紫杉醇总量低于乙组和丙组，表明细胞壁完整不利于紫杉醇在细胞内的合成，D错误。 10.研究发现甘蔗茎尖经适当温度处理后组织培养获得的幼苗脱毒效果更好。下列相关叙述错误的是 (　　) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 A.甘蔗茎尖与其他成熟组织相比病毒含量更低 B.推测过程②的温度导致部分病毒失去活性 C.过程③④均属于再分化，培养基A和B的激素比例不同 D.获得的脱毒苗与原甘蔗苗相比细胞核遗传物质发生了改变 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 解析：茎尖细胞病毒含量极少甚至没有病毒，A正确；组织中的病毒在图中温度处理下可能部分或全部失活，B正确；过程③④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；图中获得脱毒苗采用的是植物组织培养技术，该技术不改变生物的细胞核遗传物质，D错误。 二、非选择题 11.如图1表示在生产实践中，利用离体的植物组织或细胞培育出完整植株的过程。请据图回答下列问题： (1)利用离体的植物组织或细胞培育出完整植株，这种技术称为______________技术，其原理是利用了植物细胞的________。消毒用到的消毒液有__________________________等。  1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 植物组织培养 全能性 75%的酒精、10%次氯酸钠 解析：利用离体的植物组织或细胞培育出完整植株，这种技术称为植物组织培养技术，其原理是利用了植物细胞的全能性。消毒用到的消毒液有75%的酒精、10%次氯酸钠等。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 (2)过程a称为________，过程c需用______培养基，过程d称为_____。  解析：据图1分析可知，过程a称为脱分化，过程c需用生根培养基，过程d称为炼苗。 脱分化 生根 炼苗 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 (3)若过程b在生长素少、细胞分裂素也不多的培养基中进行，则会出现图2______ (填编号)的情况。  解析：若过程b(再分化)在生长素少、细胞分裂素也不多的培养基中进行，则愈伤组织不会分化，出现图2中A的情况。 A 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 12.如图A、B、C为利用植物组织培养技术培育某兰花品种脱毒苗不同阶段的培育结果示意图。培育过程中，通过调节相关植物激素的配比调控相关过程，相关数据如下表。请回答下列问题： 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 (1)操作时，常取兰花生长点部位的组织细胞作为外植体，其原因是________________________________。对外植体进行消毒时，常用到的化学试剂有_____、_____________________________和无菌水。培养基中添加植物激素的目的是诱导外植体完成_______和再分化。  兰花组织培养阶段 阶段Ⅰ 阶段Ⅱ 阶段Ⅲ 诱导形成愈伤组织 诱导形成幼芽 诱导生根 细胞分裂浓度/(μmol·L-1) m1 m2 m3 生长素浓度/(μmol·L-1) n1 n2 n3 这些部位病毒含量少，甚至无病毒 酒精 次氯酸钠(或氯化汞、过氧化氢) 脱分化 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 解析：据题意可知，该过程是进行兰花无病毒植株的培育，兰花生长点部位的组织细胞含病毒少，甚至无病毒，因此要选择兰花茎尖分生组织作为外植体。通常使用75%的酒精、10%的次氯酸钠和无菌水等对外植体进行消毒。培养外植体的培养基除添加营养物质外，还需要添加植物激素，其目的是诱导外植体脱分化和再分化。 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 (2)在生产实践中，若要获得兰花细胞大量的次生代谢产物，可将图中_______ (填写小写字母)放入________ (填“固体”或“液体”)培养基进行培养。  b 解析：在生产实践中，若要获得兰花细胞大量的次生代谢产物，可将b愈伤组织放入液体培养基中，制备成细胞悬浮液，再经过扩大培养即可获得大量细胞。 液体 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 (3)表中阶段Ⅱ培育结果对应于图______ (填写大写字母)，该阶段通常______ (填“需要”或“不需要”)光照。与阶段Ⅰ相比，阶段Ⅱ中m2/n2的比值_______ (填“大于”“等于”或“小于”)m1/n1。  C 需要 大于 解析：据表可知，阶段Ⅱ是诱导形成幼芽，是再分化之后的产物，对应于图中的C。再分化形成的幼芽，已经有绿色部分(包含叶绿素)，所以需要光来进行光合作用以生长发育。生长素的用量比细胞分裂素用量，比值高时，有利于根的分化；比值低时，有利于芽的分化；比值适中时，促进愈伤组织的形成。因此与阶段Ⅰ(形成愈伤组织)相比，阶段Ⅱ(再分化形成幼芽)中m2/n2(细胞分裂/生长素)的比值大于m1/n1(细胞分裂/生长素)。 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 (4)植物组织培养技术不仅应用于花卉、果树的快速、大量繁殖以及脱毒植株的获取，还广泛用于_____________ (至少答出一点)等育种过程中。  单倍体育种 解析：植物组织培养技术不仅应用于花卉、果树的快速、大量繁殖以及脱毒植株的获取，还广泛用于植物体细胞杂交育种、基因工程育种、单倍体育种等育种过程中。 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