2019-2020学年高中生物 第一章 无菌操作技术实践 第三节 植物组织培养技术学案 苏教版选修1

第三节植物组织培养技术学习导航明目标、知重点难点理解植物组织培养的原理。(重点)明确植物组织培养的一般过程。(重、难点)[学生用书P20]一、阅读教材P26～27分析植物组织培养技术1．含义：在无菌和人工控制的条件下，诱导离体的植物器官、组织等，在适宜的培养条件下发育成完整植株的技术。2．原理：植物细胞的全能性。植物细胞的全能性是指植物体的每个体细胞都携带来自受精卵的完整基因组，并具有发育成完整植株的潜在能力。3．过程4．激素与愈伤组织的再分化(1)愈伤组织的细胞是一种具有分生能力的薄壁细胞。(2)脱分化：已经分化的植物细胞或组织产生愈伤组织的过程。(3)再分化：在一定条件下继续培养脱分化的愈伤组织，又可以重新诱导根、芽等器官的分化。(4)生长素、细胞分裂素是启动生长、细胞分裂、脱分化、再分化的关键激素。使用比例对分化结果的影响如表：使用的量实验结果用量相当促进愈伤组织的生长生长素＞细胞分裂素有利于根的形成生长素＜细胞分裂素有利于芽的形成二、阅读教材P28～30完成天竺葵的组织培养1．组织培养准备(器具准备、试剂准备)→配制培养基→灭菌→取材与接种→观察与记录→转接培养。2．露地栽培组织培养得到的试管苗在移栽至露天大田之前，一般要经过炼苗，使其更好地进行光合作用，并逐渐适应自然环境下的生长条件。其基本步骤为：培育壮苗→选择合适的移植基质→移栽试管苗→移栽后条件控制→栽培。判一判(1)在植物组织培养过程中，一般要添加生长素和细胞分裂素等激素。(√)(2)当生长素的用量与细胞分裂素用量的比值高时，有利于愈伤组织的形成。(×)(3)植物虽然能够进行光合作用，但植物组织培养过程中却不需要光照。(×)(4)向MS基本培养基中加入等量的2，4­D和6­BA，可诱导芽的分化。(×)连一连植物组织培养的基本过程和激素的影响[学生用书P20]植物组织培养是指在无菌和人工控制的条件下，诱导离体的植物器官、组织等在适宜的培养条件下发育成完整植株的技术。结合教材P26～27内容完成以下探究。(1)植物组织培养过程证实了植物细胞具有全能性，这个特性是植物组织培养的理论基础。该过程需要在无菌条件下进行，并需控制温度、pH和光照等条件。(2)培养过程中，为诱导愈伤组织形成根或芽等器官，培养基中要添加植物激素，主要是生长素、细胞分裂素等，主要调节细胞的分裂和分化。(3)植物组织培养中脱分化和再分化的比较比较内容脱分化再分化过程细胞→愈伤组织愈伤组织→胚状体特点排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞有根、芽同一株植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因组成一定相同吗？提示：不一定相同，如取的是花粉，是通过减数分裂形成的，获得的愈伤组织染色体数是体细胞的一半，所以与体细胞形成的愈伤组织基因组成不同。1．植物组织培养过程2．脱分化和再分化的分析(1)先后顺序：植物组织培养过程中，先进行脱分化再进行再分化，脱分化是再分化的基础；(2)结果：脱分化形成的是愈伤组织，再分化形成的是根或芽等器官；(3)细胞活动不同：脱分化进行的是有丝分裂，而再分化是基因选择性表达的过程；(4)激素的使用量不同：脱分化需要生长素和细胞分裂素比例适中，再分化过程中生长素多于细胞分裂素有利于根的分化，生长素少于细胞分裂素有利于芽的分化。3．植物细胞全能性(1)植物细胞全能性表达的条件①离体条件；②无菌操作(防止杂菌污染)；③适宜物质的诱导和调节(激素主要是生长素、细胞分裂素)；④种类齐全、比例合适的营养物质；⑤温度、pH、光照等条件的控制。(2)植物细胞全能性大小的比较①受精卵＞生殖细胞＞体细胞。②体细胞中：幼嫩组织细胞(芽尖)＞成熟组织细胞。突破1植物组织培养的过程1．植物组织培养的过程可以归纳为：①――→脱分化②――→再分化③―→④，对此叙述有误的是()A．②→③的再分化过程中，当细胞分裂素与生长素的浓度比低时，有利于根的发生B．植物组织培养所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．③为愈伤组织解析：选D。②为愈伤组织，③为胚状体，故D项错误。突破2激素对组织培养过程的影响2．回答下列有关植物组织培养的问题：(1)用于植物组织培养的植物材料称为________。(2)组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的过程称为____________。(3)在再分化阶段所用的培养基中，含有植物激素X和植物激素Y，逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如图所示，据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系：①当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时，________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)生产上用试管苗保留植物的优良性状，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)用于植物组织培养的材料叫外植体。(2)植物组织培养的核心过程是脱分化与再分化，脱分化指由分化状态变为未分化状态，再分化指由未分化状态变为分化状态。(3)仔细分析所给示意图，可知植物激素X与植物激素Y浓度比为1时，利于愈伤组织的形成，大于1时利于细胞群分化出芽，小于1时利于细胞群分化出根。(4)植物组织培养是一种无性繁殖技术，利于保持亲本的优良性状。答案：(1)外植体(2)脱分化(3)①未分化细胞群经分裂形成愈伤组织②当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时，未分化细胞群分化形成芽③当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时，未分化细胞群分化形成根(4)组织培养形成试管苗的过程属于无性繁殖，后代不发生性状分离生长素和细胞分裂素使用顺序和比例对结果的影响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也分化同时使用分化频率提高用量相当促进愈伤组织的生长生长素＞细胞分裂素有利于根的分化生长素＜细胞分裂素有利于芽的分化天竺葵的组织培养过程[学生用书P22]植物细胞具有全能性，利用天竺葵的组织或者细胞能获得完整的幼苗。结合教材P28～30内容理解植物组织培养的过程。1．准备：包括实验器材和试剂。2．MS培养基的配制(1)无机营养①大量元素：氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)等元素。②微量元素：铁(Fe)、铜(Cu)、钼(Mo)、锌(Zn)、锰(Mn)、钴(Co)、硼(B)和碘(I)等。(2)有机营养：甘氨酸、维生素、肌醇、烟酸、蔗糖等有机物质；添加琼脂作凝固剂。(3)植物生长调节物质植物生长调节物质起关键作用的是生长素、细胞分裂素；二者的比例与使用先后顺序均影响细胞的分裂和分化。分别向MS基本培养基中添加所需的激素，配制诱导愈伤组织形成的培养基、诱导分化芽的培养基、诱导生根的培养基，搅拌均匀，再一次定容，按要求调节pH。3．灭菌：将培养基在121_℃温度下湿热灭菌20min。灭菌彻底的培养基用于天竺葵的组织培养。4．取材与接种(1)植物组织培养的各项操作均需在无菌室中或超净工作台上进行。(2)取天竺葵幼嫩的叶，用流水冲净后，消毒并切成约0.5cm2的小块。(3)接种在已经配制好的诱导愈伤组织形成的培养基上，做好标记放在适宜条件下培养。5．观察与记录：每天观察外植体的生长情况，并记录其变化情况。6．转接幼苗将增长至一定体积的愈伤组织转接到诱导分化芽的培养基上，在15～25℃、光照强度为1_000～2_000_lx的光照培养箱内继续培养。分化出幼芽后，再转接至诱导生根的培养基上。7．露地栽培(1)一般要经过炼苗驯化的原因组织培养得到的试管苗植株特点是非常嫩弱，所处的环境是恒温、高湿、弱光、无菌和有完全营养的条件，植株表面没有蜡质和角质层等保护组织，气孔没有关闭功能，有叶绿体但光合能力差，在自然条件下会很快萎蔫甚至死亡。(2)露地栽培的步骤培育壮苗→选用合适的移植基质→洗净琼脂培养基→移栽试管苗→移栽后条件控制→栽培。1．植物组织培养中的无菌技术(1)无菌技术的对象：包括对培养基、器械和植物材料(外植体)的灭菌或消毒。(2)无菌技术的原则：对培养材料进行表面消毒时，一方面要考虑药剂的消毒效果，另一方面要考虑植物材料的耐受能力。(3)妥善处理被污染的培养物：一旦发现培养材料被污染，特别是真菌污染，一定要先灭菌然后再打开清洗。2．试管苗培养过程中应注意的问题(1)培养一株完整的试管苗，必须先进行生芽培养，然后进行生根培养，如果顺序颠倒，先诱导生根，就不好诱导生芽了。(2)试管苗应该进行见光培养。(3)试管苗一般在高湿、弱光、恒温下异养生长，出瓶后一定要保温、保湿。(4)试管苗光合作用能力低，在移栽前给予较强光照闭瓶炼苗，以促进小苗向自养转化。突破1MS培养基的配方1．下列关于MS培养基与微生物培养基的配方相比的说法，错误的是()A．MS培养基中常常添加植物激素，微生物培养基中不需要B．MS培养基中的碳源和能源是蔗糖，微生物培养基中的碳源和能源主要是葡萄糖C．MS培养基中需提供植物生长必需的大量元素和微量元素D．MS培养基中不需加维生素，微生物培养基中要加维生素作生长因子解析：选D。MS培养基中需要加入甘氨酸、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。突破2天竺葵的组织培养过程2．某班同学在学完天竺葵的组织培养内容之后，决定利用课余时间去实践这项技术，培养出美丽的天竺葵来美化教室的环境。(1)在制备MS固体培养基时先根据________________进行计算。MS培养基含有20多种营养成分。其中________________等元素属大量元素；________________等元素属微量元素，能源物质是________。此外还需要添加________________类生长调节剂。(2)将分装好的培养基连同培养器械一起进行________灭菌。(3)选取天竺葵的________部分进行外植体消毒，消毒时间不宜过长。(4)接种时要特别注意________________，每瓶接种6～8块外植体。将接完种的锥形瓶放在________中培养，培养期间定期消毒。解析：答案：(1)植物组织对各物质的需求量N、P、K、Ca、Mg、SB、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co蔗糖生长素和细胞分裂素(2)高压蒸汽(3)生长旺盛的嫩枝(4)插入时的方向，不要倒插无菌箱核心知识小结[网络构建][关键语句]植物组织培养的基本过程：外植体――→脱分化愈伤组织．．．．――→再分化胚状体．．．――→分化试管苗。生长素、细胞分裂素是启动生长、细胞分裂、脱分化、再分化的关键激素。进行组织培养时要配备三种培养基，分别是愈伤．．组织形成培养基、诱导生根培养．．．．．．．．．．．．．．基和诱导生芽培养基．．．．．．．．．。天竺葵的组织培养过程：准备(器具准备、试剂准备)→配制．．培养基．．．→灭菌．．→取材与接种．．．．．→观察与记录→转接培养。[随堂检测][学生用书P23]知识点一植物组织培养基本过程及激素影响1．植物组织培养过程中的