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第5章 植物的组织培养【学习导航】利用植物的一块组织，甚至一个细胞，就能培养出完整的植株，靠的就是植物组织培养技术。
运用这种技术，可以实现优良品种的快速繁殖，保持遗传性状的一致；可以培育出大量不含病毒的幼苗，提高作物产量；可以实现花卉的连续生产，不受开花季节的限制…… 在学习本专题的过程中应引导学生联系与微生物培养基的对比来认识植物组织培养的MS 培养基的特点；学会正确配制MS 培养基的方法；与有关植物激素的作用、原理等相联系，来正确理解植物组织培养技术的原理、培养基的配制等具体操作过程。
同时还可与单倍体育种常用方法——花药离体培养相联系，使植物组织培养技术应用到生产实践中去。
植物的花药培养在育种上有特殊的意义。
育种工作者可以采用花药培养的方法，使花粉粒发育为单倍体植株，再经过人工诱导使染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。
这样的植株不仅能够正常生殖，而且每对染色体上的成对的基因都是纯合的，自交产生的后代不会产生性状分离。
单倍体育种不仅缩短了育种周期，也为新品种的培育开辟了新途径。
【导学诱思】1． 被子植物的花粉发育被子植物花粉的发育要经历 、 和 等阶段。
花粉是由花粉母细胞经过 而形成的，因此花粉是 。
2． 产生花粉植物的两种途径通过花药培养产生花粉植株的两种途径： ① ②思考：（1）花药培养产生花粉植株的两种途径的差别主要取决于什么？（2）什么是体细胞胚？（3）单倍体性细胞产生的花粉胚，也可发育成为单倍体植株，这和植物的体细胞克隆有区别吗？3． 影响花药培养的因素诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低，受多种因素影响，其中 与 是主要的影响因素； 也是提高诱导成功率的重要因素；另外亲本植株的生长条件、 以及 等对诱导成功率都有一定影响。
思考：（1）为什么选择合适的花粉发育期是诱导花药培养成功率的重要因素？（2）为什么花药的培养要选择完全未开放的花蕾？4． 实验操作（1） 材料的选取选择花药时，一般要通过 来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期。
第二节植物种苗脱毒技术掌握植物种苗脱毒的基本过程。
一、种苗脱毒把茎尖分生组织从感染病毒的植株上剥离,在离体条件下进行组织培养,从而获得不含病毒的脱毒苗,这一过程称为种苗脱毒。
二、脱毒苗的培养实例1．马铃薯脱毒苗的培养（1）取材和消毒将欲脱毒的马铃薯块茎催芽,剪芽并剥去外叶，用自来水冲洗10 min，在无菌室内用质量分数为5％的漂白粉溶液消毒后，用无菌水冲洗2～3次。
(2)剥离和接种取马铃薯芽的尖端1～2 cm，在解剖镜下，用解剖刀小心地除去茎尖周围的叶片组织，露出顶端圆滑的分生区,用解剖针细心剥取所需的茎尖（约0。
1～0.5 cm）,接种于MS培养基上，切面接触培养基。
(3）培养于25 ℃、1 500～3 000 lx光照下培养，当长成3～4片叶的小植株时，即可移栽.2．草莓脱毒苗的培养3．探究切取茎尖的最佳长度在进行种苗脱毒时，切取的茎尖越小，脱毒效果就越好，但组织培养的速度就越慢，越不容易成活;如果切取的茎尖大一些，组织培养虽容易成功,但脱毒效果却很差.污染的预防污染就是指在组织培养过程中，培养容器内滋生菌斑，使培养材料不能正常生长发育,从而导致培养失败的现象。
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,对无菌操作的要求非常严格。
污染有两种类型：(1）细菌污染：菌斑呈黏液状，界限比较明显,一般接种后1～2天即能发现。
主要是大肠杆菌和链球菌。
一般是由接种人员造成的.（2）真菌污染：菌斑呈绒毛状、絮状，界限不明显，伴有不同颜色的孢子,接种后3～10天才能发现.主要是霉菌污染，可能是植物材料灭菌不当造成的。
可以通过以下措施做好预防。
(1）防止外植体带菌。
①选择好外植体采集时期和采集部位。
外植体采集以春秋为宜，优先选择地上部分作为外植体，阴雨天勿采，晴天下午采，采前喷杀虫剂、杀菌剂或套塑料袋.②在室内或无菌条件下进行预培养。
植物种苗脱毒技术练习1 下列有关植物细胞与组织培养的叙述，错误的是（）。
A．花药、胚不能作为组织培养的材料B．利用植物组织培养技术可以进行植物的快速繁殖，培育无病毒植株等C．外植体是指用于培养的植物组织或器官D．外植体可诱导出愈伤组织2 利用组织培养技术培育出来的植物一般很少有植物病毒的危害，其原因是（）。
A．在组织培养过程中的细胞进行的是快速分裂和分化B．人工配制的培养基上，病毒根本无法生存C．组织培养出来的植物体内水分太少，无机盐含量太高D．进行组织培养的过程都是在无菌条件下进行的3 将基因型为AaBb 的水稻（具有24 条染色体）的叶肉细胞通过无菌操作接入含有全部营养成分的培养基的试管中，在一定条件下形成试管幼苗，其过程如下所示：（1）图中的[1]叫________，图中的[2]叫________，[2]过程所需要的条件有________________________________________________________________________。
（2）在形成愈伤组织的过程中，必须不断地从培养基中获得________、________和小分子有机物等营养物质。
（3）如果[4]是无病毒植株，则水稻的细胞应选用________或________细胞。
其培养成的植株的基因型为________。
（4）如果某种细胞选用的是水稻花粉细胞，则[4]称为________。
基因型可能是________________________________________________________________________。
植株特点为______________，需用______________________________________处理，使其体细胞染色体数恢复正常，其恢复后的基因型为____________。
（5）如果此过程是为了生产水稻的人工种子，则人工种皮包裹的是［］________________________________________________________________________。
第五章植物的组织培养技术第二节植物种苗脱毒技术
1．马铃薯可以进行的生殖方式是（）
A．出芽生殖和有性生殖
B．分裂生殖和营养生殖
C．营养生殖和有性生殖
D．出芽生殖和营养生殖
2．利用植物的茎尖或叶片、茎段等，在无菌条件下，培养在玻璃器皿中人工配制的培养基上，使它发育成完整的植株。
这种技术可以用来培育植物新品种、在较短的时间内大量繁殖植物、防止病毒的侵害。
下列关于这种技术的叙述，正确的是（）
①这种技术利用了植物细胞的全能性②这种技术叫做组织培养，可以克隆生物体③这种技术属于细胞工程的应用领域之一④这种技术是一种无性繁殖的方式A．①②B．①②③
C．①②③④D．①②④
3．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。
这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程涉及细胞的（）
①有丝分裂②分化③减数分裂④全能性
A．①②③B．②③④
C．①③④D．①②④
4．在下列选项中，没有采用组织培养技术的一项是（）
A．花药离体培养得到单倍体植株
B．秋水仙素处理萌发的种子或幼苗得到多倍体植株
C．基因工程培育的抗棉铃虫的棉花植株
D．快速繁殖月季
5．在植物组织培养过程中，愈伤组织的形成和形态发生是十分关键的一步。
除需要必备的营养外，还需要有起诱导作用的物质，这些物质是（）
A．铜、锌等微量元素B．细胞分裂素和生长素
C．蔗糖和葡萄糖D．维生素和氨基酸
6．无菌技术是植物组织培养能否获得成功的关键，以下说法正确的是（）
①由于植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对无菌操作的要求非常严格
②对培养基及器具用高压蒸汽灭菌③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
④培养中不同药剂、不同植物材料，甚至不同器官要区别对待⑤对培养材料可用高压蒸汽灭菌⑥如果不小心引起污染，将可能造成培养工作前功尽弃
A．①②③④⑤ B．①②③④
C．①②③④⑥ D．①②③④⑤⑥
7．利用组织培养技术培育出来的植物一般很少有植物病毒的危害，其原因是（）A．在组织培养过程中的细胞进行的是快速分裂和分化
B．人工配制的培养基上，病毒根本无法生存
C．组织培养出来的植物体内水分太少，无机盐含量太高
D．进行组织培养的过程都是在无菌条件下进行的
8．在植物组织培养过程中，容易获得突变体的主要原因是（）
A．培养的细胞一直处于不断的分生状态
B．培养基营养丰富，适于植物生长
C．纺锤丝的形成容易受抑制
D．DNA复制容易受抑制
9．下列各项关于植物的组织培养技术的叙述，正确的是（）
A．植物细胞只要在离体状态下即可表现出全能性
B．脱分化的过程就是愈伤组织不断进行有丝分裂的过程
C．愈伤组织经过细胞的增殖会形成新的植物组织器官
D．叶肉细胞经脱分化形成愈伤组织离不开植物激素的作用
10．为了探究6-BA和IAA对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响，某研究小组在MS
，配制成四种培养基（见下表）
（1）按照植物的需求量，培养基中无机盐的元素可分为____________和___________两类。
上述培养基中，6-BA属于____________类生长调节剂。
（2）在该实验中，自变量是__________，因变量是______________________________ __________________________________________________，自变量的取值范围是______________。
（3）从实验结果可知，诱导丛芽总数最少的培养基是______号培养基。
（4）为了诱导该菊花试管苗生根，培养基中一般不加入________（填“6-BA”或“IAA”）。
11．草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代，导致产量降低、品质变差。
运用植物组织培养技术可以培育出无病毒幼苗。
草莓组织培养的基本过程如下：外植体――→①愈伤组织――→②芽、根―→植株
请回答下列问题。
（1）组织培养培育无病毒草莓时，一般选取__________作为外植体，其依据是____________________________。
（2）在过程①中，常用的MS 培养基主要成分包括大量元素、微量元素和________，在配制好的培养基中，常常需要添加__________，有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织。
接种后2～5 d ，若发现外植体边缘局部污染，原因可能是____________________。
（3）在过程②中，愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根，但分化出了芽，其原因可能是______________________________________________________。
12．人参是一种名贵中药材，其有效成分主要是人参皂苷。
利用细胞培养技术生产人参皂苷的大致流程如下图所示。
请回答下列问题。
（1）配制诱导愈伤组织的固体培养基，分装后要进行________。
接种前，要对人参根进行________。
（2）用于离体培养的根切块，叫做外植体。
培养几天后发现少数培养基被污染，若是有颜色的绒毛状菌落，属于________污染；若是有光泽的黏液状菌落，属于________污染。
（3）用少量________酶处理愈伤组织，获取单细胞或小细胞团，在液体培养基中进行悬浮培养，可有效提高人参皂苷合成量。
（4）人参皂苷易溶于水溶性（亲水性）有机溶剂，从培养物干粉中提取人参皂苷宜选用________方法，操作时应采用________加热。
参考答案
1．解析：马铃薯可以进行有性生殖，也可以用块茎进行营养生殖。
答案：C
2．解析：植物组织培养利用了植物细胞的全能性，所有个体性状相似，属于无性繁殖，即植物克隆。
答案：C
3．解析：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。
在这个过程中通过细胞的有丝分裂增加细胞的数目，通过细胞的分化使来自同一细胞的这些细胞功能发生差异。
该项技术的理论基础是植物细胞的全能性。
答案：D
4．解析：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，发育得到多倍体植株，没有涉及组织培养。
答案：B
5．解析：A、C、D三项所述是营养物质，细胞分裂素和生长素起诱导作用。
答案：B
6．解析：植物组织培养的材料大部分来自田间，带有大量病毒，需要进行消毒。
若对培养材料使用高压蒸汽灭菌不仅把病毒杀灭，而且也杀死了外植体，应采用化学药物消毒。
答案：C
7．解析：此题考查的是利用植物组织培养技术生产脱毒苗的知识。
组织培养脱毒苗首先选用的是尚未被病毒感染的嫩茎尖端的分生区，经消毒后，在无菌条件下培养而成，整个过程无细菌或病毒的感染。
答案：D
8．解析：在植物组织培养过程中，由于培养的细胞一直处于不断的分生状态，容易受一些条件的影响而产生突变。
答案：A
9．解析：植物细胞表现出全能性除了要脱离原植物体外，还需要给予适当的外界条件。
脱分化的过程是由外植体脱分化形成愈伤组织的过程。
愈伤组织通过再分化才会形成新的植物组织、器官，而不是通过分裂。
答案：D
10．解析：（1）根据植物的需求量，培养基中的元素分为大量元素和微量元素，6-BA 属于细胞分裂素类的植物生长调节剂。
（2）实验中的自变量是IAA的浓度，因变量是再生丛芽外植体的比率和再生丛芽外植体上的丛芽平均数。
自变量的取值范围在0～0.5 mg·L－1之间。
（3）诱导丛芽的总数量为m与n的乘积，所以1号培养基最少。
（4）6-BA属于细胞分裂素，有利于芽的分化，抑制根的形成。
答案：（1）大量元素微量元素细胞分裂素
（2）IAA浓度再生丛芽外植体的比率（m）和再生丛芽外植体上的丛芽平均数（n）0～0.5 mg·L－1
（3）1
（4）6-BA
11．解析：（1）植物组织培养时常采用根尖或茎尖部位，原因是该部位含病毒极少，甚至无病毒。
（2）MS培养基的成分包括大量元素、微量元素和有机物，在配制好的培养基中，常需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素。
植物组织培养也应注意无菌操作。
（3）生长素用量与细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化，比值高时，有利于根的分化。
答案：（1）茎尖（或根尖）茎尖（或根尖）病毒极少，甚至无病毒
（2）有机物植物激素外植体消毒不彻底
（3）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
12．解析：（1）进行植物组织培养时，培养基要灭菌，培养物要消毒。
（2）若发生污染，绒毛状菌落为真菌，黏液状菌落为细菌。
（3）利用果胶酶处理植物组织可得到单细胞或小细胞团。
（4）人参皂苷易溶于水溶性有机溶剂，可用萃取方法提取，为避免高温加热使人参皂苷变性可用水浴加热。
答案：（1）灭菌消毒
（2）真菌（霉菌）细菌
（3）果胶
（4）萃取（浸取）水浴。
