第十一章：植物体细胞无性系变异

试卷编号NO：高等函授教育《植物组织培养》试题学号：姓名：一名词解释：（10*2分=20分）1、植物细胞组织培养2、细胞全能性3、脱分化4、外植体5、试管苗驯化6、间接不定芽发生7、双极性8、微体嫁接9、人工种子10、体细胞无性系变异二填空：（30*1分=30分）1、目前植物组织培养应用最广泛的方面是和。

2、由脱分化的细胞再分化出完整植株有两种途径，一种叫做，另一种叫做。

3、培养用具的常用灭菌方法有、、。

4、某些生长调节物质及抗生素、酶类物质遇热不稳定，对其灭菌时不能进行，而要进行。

5、一般来说，黑暗条件下有利于的增殖，而往往需要一定的光照。

6、植物离体授粉技术通常包括、、三个方面。

7、一般液体培养的继代时间较短，继代一次；而固体培养继代时间可以长些，继代一次。

8、外植体器官发生的三种途径包括、、。

9、从再生植株倍性来看，小孢子培养通常产生植株，胚培养通常产生植株，通常产生三倍体植株。

10、脱毒苗鉴定与检测的主要方法有、、、。

11、在生长素中，对于许多作物花粉的启动、分裂、形成愈伤组织和胚状体起着决定性作用，但是对却有抑制作用。

12、用平板培养法培养单细胞或原生质体时，常用来衡量细胞培养效果。

13、用药剂处理是诱导染色体加倍的传统方法。

三计算题（1*10分=10分）某培养基的配方是MS＋BA 2.0mg/L＋NAA 0.5mg/L＋2.5%蔗糖＋0.7％琼脂粉。

MS母液的浓度分别是：大量元素２０倍，微量元素500倍，铁盐100倍，有机物５０倍；BA母液浓度1.0 mg/ml ，NAA母液浓度0.1mg/ml。

要配制400ml 该培养基，需要吸取各种母液各多少ml？分别称取蔗糖、琼脂粉各多少克？（要求写出计算步骤）四简答题（5*5分=25分）1、造成组织培养过程中发生污染的原因有哪些？如何有效控制污染？2、简述外植体消毒的一般步骤。

3、胚培养在科学研究及生产实践中有哪些应用？4、结合花粉培养，简述看护培养法。

第十二章植物体细胞无性系变异与体细胞遗传第一节 植物体细胞无性系变异概念与应用一、植物体细胞无性系及其变异概念体细胞无性系和体细胞无性系变异（somaclone and somaclonal variation ）：植物细胞、组织、器官在无菌条件下进行离体人工培养，经过脱分化和再分化过程，重新形成愈伤组织和完整植株，称为体细胞无性系。

其所产生的变异称为体细胞无性系变异。

二、植物体细胞无性系变异的应用1、体细胞无性系变异与抗病育种2、体细胞无性系变异与抗非生物胁迫（耐盐、耐铝、耐旱、抗除草剂、抗虫；种子品质改良；外源基因的整合）。

3、遗传研究4、发育生物学研究5、生化代谢途径研究第二节 植物体细胞无性系变异的遗传学基础与特点一、遗传学基础1、染色体数目变化大量研究表明，染色体变异是植物组织培养的一个基本特点。

培养时间的长短（时间延长染色体变化明显） 愈伤组织细胞染色体数目 植物种类不同而不同同一物种不同基因型同一基因型不同外植体（细胞、原生质体、器官） 同一外植体不同生理年龄李士生和张玉玲（1991）以小麦幼穗为外植体于不同培养基和不同培养时间研究愈伤组织染色体的变化如下表：培养时间延长，各培养基上愈伤组织中正常二倍体细胞的频率有逐渐上升趋势。

细胞和原生质体培养较难，尤其是禾本科植物，因此有关他们的染色体数变化的详细报道还很少，有待进一步研究。

2、染色体结构变化染色体断裂与重组。

在马铃薯、黑麦草和燕麦的体细胞无性系变异中发现染色体易位。

在黑麦草和大麦等体细胞无性系变异中发现染色体缺失、重复、到位以及其它的微小的染色体重组。

3、单基因突变4、细胞质遗传上的改变5、DNA序列的选择性扩增和丢失与核的变化6、转座子激活7、DNA甲基化8、非正常有丝分裂二、影响体细胞无性系变异的因素1．供体植物供体植物的倍性、基因型、外植体等2．培养基及培养方式不同激素浓度与染色体倍性。

3．继代培养的次数一般而言，离体培养时间越长，继代次数越多，细胞变异的几率就越高。

植物组织培养技术与应用_中国计量大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.在中培养物生长过程中排出的有害物质容易积累，由此造成自我毒害，所以必须及时转移。

参考答案:固体培养基2.利用植物组织培养进行脱毒，最常用的是（）。

参考答案:茎尖脱毒3.旺盛生长的愈伤组织其质地有显著差异，可分为松脆型和坚硬型两类，两者可以相互转化，当培养基中的( )素物质低时，可以使愈伤组织变成坚实的小块。

参考答案:生长素4.从理论上说，所有的植物细胞与组织材料都能培养成功，其培养的难易程度基本相同。

参考答案:错误5.下列不属于逆境对孤雄生殖有好的诱导作用的是（）。

参考答案:氟乐灵6.( )适用于接种操作及继代培养时移取植物材料用。

参考答案:钝头镊子7.培养基进行高压灭菌时，当压力升到 108kPa 时维持 15-20min ，即可达到灭菌目的。

此时灭菌锅内的温度可达（）。

参考答案:121 ℃8.一般而言，愈伤组织的形成大约要经过三个阶段，这三个阶段按时间顺序分为（）。

参考答案:启动期分裂期分化期9.下列元素中不属于植物所需大量元素的是（）。

参考答案:Fe10.“脱毒苗”是指不含该种植物的主要危害病毒。

参考答案:正确11.下列现象中不属于离体培养容易出现的三大问题的是（）。

参考答案:黄化12.细胞悬浮培养的培养基中氧浓度低于临界水平时，利于形成胚状体。

参考答案:正确13.植株进行一次病毒鉴定未发现病毒，就可确定该植株不带病毒。

参考答案:错误14.植物组织培养时，生长素/细胞分裂素的比例低时，有利于（）。

参考答案:芽的分化15.MS培养基是1962年Murashige和Skoog为培养烟草材料而设计的。

它的特点是无机盐的浓度高，营养丰富，不需要添加更多的有机附加物，就能满足植物组织对矿质营养的要求，有加速愈伤组织和培养物生长的作用，当培养物久不转移时仍可维持其生存。

故这是目前应用最广泛的一种培养基。

参考答案:正确16.诱导多种植物体细胞胚发生的重要激素是（）。

植物细胞全能性:植物体的每个细胞都携带有该物种的全部遗传信息，因而只要在适当的条件下，植物一切生活细胞都具有分化为一个完整植株的潜在能力，这就是细胞的全能性。

这是细胞工程的理论基础。

细胞分化:个体细胞发育过程中，后代细胞在形态、结构和生理功能上发生差异的过程。

脱分化:原已分化的细胞，失去原有的形态和机能，又回复到没有分化的无组织的细胞团或愈伤组织，这个过程称为脱分化。

再分化:由脱分化状态的细胞再度分化形成另一种或几种类型的细胞的过程，称为再分化愈伤组织:外植体在离体条件下，细胞经脱分化等一系列过程，转变为一种能迅速增殖的无特定结构和功能的细胞团，称为愈伤组织。

愈伤组织细胞大而不规则,高度液泡化、没有次生细胞壁和胞间连丝。

继代培养:对来自于外植体所增殖的培养物通过更新新鲜培养基及不断切割或分离,进行连续多代的培养.外植体:植物组织培养中用来进行离体无菌培养的材料,可以是器官、组织、细胞和原生质体。

器官发生:指离体培养条件下的组织或细胞团分化形成不定根、不定芽等器官过程。

体细胞胚：由外植体可直接形成胚状体，外植体也可以经脱分化先形成愈伤组织，再由愈伤组织形成胚状体。

胚状体是由体细胞发育而来人工种子：通过将植物组织培养中所产生的体细胞胚或珠芽等包埋在“人工胚乳”和“人工种皮”里，制成的具有播种功能、类似天然种子的颗粒就称为人工种子。

繁殖系数：也叫增殖系（倍)数或增殖率，是指繁殖材料在一个培养周期内增殖的倍数。

污染：指在组织培养过程中培养基和培养材料滋生杂菌，导致培养失败的现象。

褐变：指在组织培养中，由于材料被切割而使多酚氧化酶活化将组织中的酚类物质氧化形成棕褐色的醌类物质，并向培养基中扩散，抑制培养物生长甚至导致其死亡的现象。

玻璃化：指组织培养过程中的特有的一种生理失调或生理病变，试管苗呈半透明状外观形态异常的现象。

悬浮培养：将游离的单细胞或小的细胞团，按照一定的细胞密度，悬浮在液体培养基中进行培养的方法。

植物体细胞无性系变异及其育种上的应用在Schleiden和Schwann的细胞学基础上，1902年德国Haberlandt提出植物细胞具有全能性（totipotent）的理论，直到二十世纪四十年代，组织培养得以建立。

经众多科学家和学者的不断努力，植物组织培养技术得以完善，被应用于植物生产的众多领域。

植物组织培养（plant tissue culture）是指植物的一个细胞、器官或组织，在无菌条件下，经人工培养，使其最终形成完整的新植株的过程。

虽然植物细胞、器官或组织具有分化成完整的植株的能力已广为人知，但是在未来的几十年里，这仍然被视为科学界的重大问题之一[1]。

1980年，Shepard等[2]发现利用可无性繁殖的植物——马铃薯（Solanumtuberosum）栽培品种“Russet Burbank”的叶肉原生质体培养，可获得突变频率较高的突变体。

随后，Larkin和Scowcroft[3]将这种现象命名为体细胞无性系变异（somaclonal variation）来描述植物细胞组织培养过程中的再生细胞存在的大量变异现象，为体细胞无性系的筛选和新变异来源做了铺垫。

目前，对于体细胞无性系变异的研究已有很多，但仍有许多没有研究清楚的地方，有待后人在这一方面做出更多贡献，并大规模推广应用。

1.体细胞无性系变异的遗传基础体细胞无性系变异是具有遗传基础的，具体表现在染色体变异、基因突变以及转座子激活等方面[4]。

在水稻[5]、小麦[6]和大蒜[7]等植物愈伤组织培养过程中，均发现了染色体数目倍性变异的现象；组培大蒜愈伤组织[8]，再生黑麦根尖细胞[9]，均发现其中发生了不同类型的染色体结构变异。

袁云香等[10]用含Ac/Ds转座元件的愈伤组织组培，结果6%的再生植株仅含Ac，而Ds因切离而丢失，表明组织培养可获得突变体。

此外，组织培养还会造成植物DNA甲基化的变异，经组织培养的香蕉[11]和豌豆[12]等，研究表明其DNA甲基化水平上升；而在大豆[13]、大麦[14]和草莓[15]上发现，DNA甲基化水平降低。

生物技术:也称生物工程, 是指以现代生命科学为基础,结合先进的工程技术手段和其他基础科学的科学原理, 按照预先的设计改造生物体或加工生物原料, 为人类生产出所需要的产品或达到某种目的的一系列技术。

重组DNA技术：采用分子生物学操作方法，在体外将外源DNA与载体DNA构建成具有自我复制能力的DNA分子，通过转化或转染宿主细胞，筛选出含有该外源DNA的转化细胞，在进行增殖。

细胞工程:指应用细胞生物学和分子生物学的方法，在细胞水平进行的遗传操作。

愈伤组织:植物外植体脱分化、经过细胞分裂形成的一团无序生长的薄壁细胞。

体细胞胚:又叫胚状体，是指离体培养条件下没有经过受精过程而形成的胚胎类似物。

人工种子:是将植物离体培养产生的体细胚包埋在含有营养成分和保护功能的物质中，在适宜的条件下发芽出苗。

茎尖培养:取植物茎尖组织放入培养液中进行的无菌培养。

植物组织培养:在含有营养物质及植物生长物质的培养液中，培养离体植物组织（器官或细胞）并诱导使其长成完整植株的技术。

细胞全能性:广义的细胞全能性指一个细胞发育成一个完整有机个体的潜能和特性。

植物细胞的全能性指具有完整细胞核的细胞，在适宜的条件下能够分化发育成完整植株的潜在能力。

无病毒苗：未被病毒感染，或经人工处理去除病毒的植物苗株。

外植体:从植株上切离、用于培养的部分或器官称为外植体。

植物胚胎培养：在无菌条件下对植物的胚、子房、胚珠和胚乳进行离体培养，使其发育成完整植株的技术。

单细胞培养:指从植物器官、愈伤组织或悬浮培养物中游离出单个细胞，在无菌条件下，进行外培养，使其生长、发育的过程。

细胞悬浮培养:指将植物的细胞和小的细胞聚集体悬浮在液体培养基中进行培养，使之在体外生长、发育，并在培养过程中保持很好的分散性。

体细胞无性系变异：指植物体细胞在组织培养过程发生变异，进而导致再生植株发生遗传改变的现象。

细胞突变体:指将植物细胞培养在附加一定化学物质的培养基上，用生物化学的方法诱导细胞遗传物质的改变，从细胞水平上大量筛选拟定目标突变体。

第十一章植物离体无性繁殖1植物离体无性繁殖的概念和特点植物有两种基本生殖方式：有性生殖和无性生殖.有性生殖是经过雌、雄性细胞融合而发育成合子胚或种子，并用种子繁殖后代的，如小麦、水稻、玉米等的繁殖。

无性生殖是不经过雌、雄性细胞融合而直接用营养体细胞繁殖后代，如甘蔗、甘薯、土豆等的繁殖。

由于很多的植物是高度杂合的，如大多数果树和观赏植物、甘蔗、甘薯、马铃薯等,因此它们的种子后代不可能与原种完全相同.只有由无性繁殖产生的植株,在遗传上才能与其亲本植物完全相同，从而可使品种的特性代代相传。

一个品种通过无性繁殖可产生在遗传上等同的多个拷贝，其中由一个个体通过无性繁殖产生的一个群体称为一个无性系(克隆)。

在自然界中，无性繁殖的途径有二种:一是无融合生殖,即不经过减数分裂和受精而形成种子；二是营养繁殖，即由母株的营养体部分再生出新的植株。

无融合生殖是指被子植物未经受精的卵或胚珠内某些细胞直接发育成胚的现象。

它不经过雌、雄性细胞融合而直接由营养体细胞或卵细胞发育成无性胚或无性种子。

包括:（1）孤雌生殖。

卵细胞不经受精直接发育成胚的现象。

孤雌生殖有两种类型：一种是由经过减数分裂的胚囊中的单倍体卵细胞发育成胚，这样的胚长成的植物体为单倍体，不能产生后代。

这种类型在自然界罕见。

另一种是由未经减数分裂的胚囊中的二倍体卵细胞发育成胚.如蒲公英。

（2）无配子生殖。

由胚囊内卵细胞以外的非生殖性细胞,如助细胞、反足细胞或极核等直接发育成胚的现象。

见于韭、含羞草、鸢尾等植物。

（3）无孢子生殖.由珠心或珠被细胞直接发育成胚的现象。

见于柑桔属、高粱属等植物。

由于无融合生殖只发生在少数几个物种,因此,人们一直采用营养繁殖的方法对入选品种进行无性繁殖。

有些栽培植物，例如香蕉、葡萄、无花果、矮牵牛和菊花等的某些品种,很少产生或不产生有生活力的种子，所以营养繁殖是惟一的繁殖方法。

作为植物营养繁殖的一个新手段，植物组织培养技术现正日益普及。

从总体上讲，组织培养后植株变异的原因有三：一是由源植株中预先存在的变异的表达，二是组织培养过程中引起的可遗传的变异（DNA改变），三是由外遗传及生理作用引起。

（一）外植体中预先存在变异的表达研究表明，某些体细胞无性系变异是由于外植体中细胞预先存在的变异的表达。

一般说来，除非采用单细胞或原生质体，否则，对由不同类型细胞组成的多细胞外植体进行培养会导致再生植株表型的不一致性。

预先存在变异包括内复制造成的细胞间染色体倍性差异，体细胞突变及DNA甲基化状态的变化等。

由不定芽再生导致的嵌合体的分离（破坏、丢失或重排）是最明显的预先存在变异的表现。

嵌合体一般可分为扇形嵌合体、部分周缘嵌合体和周缘嵌合体三种。

前两种在常规繁殖中不稳定，而周缘嵌合体在常规繁殖中较为稳定，但即使是周缘嵌合体，利用组织培养进行快速繁殖或不定繁殖时，也会引起大部分嵌合体破坏（＞30%）。

颜色、形态和生理习性嵌合体是可见的，而细胞嵌合体（染色体或染色体组不同的细胞）通常是难以直接观察到的，只对植株的营养价值、同工酶谱等表现有很小的影响。

另一方面，由于病毒在植物体内不均匀分布，利用植物组织培养手段（分生组织培养、不定芽再生或原生质体培养等）可脱除植物病毒，从而也可引起性状的改变。

通常植物（指二倍体植物）的分生组织中都是二倍体细胞，所以采用顶端分生组织或幼嫩组织或器官作外植体进行启动培养，再生植株表型和倍性水平的稳定性远大于其他类型外植体培养获得的植株。

（二）培养中诱导产生的变异培养中诱导产生的变异主要受培养类型（或植株再生方式）、外植体类型（或组织来源）、生长调节物质、培养物的年龄（或继代培养时间）、遗传组成（或基因型）等因素的影响。

1. 培养类型（或植株再生方式）一般而言，一个已分化的细胞经历变化剧烈的脱分化和再分化很容易产生变异，因而愈伤组织培养常与体细胞无性系变异联系在一起；另一方面，愈伤组织通常从切口处产生，因而与活体中的伤口反应极为类似，容易激发转座子的活动，以及胁迫刺激诱导产生某种酶类或特异性附产物。

植物体细胞无性系变异技术的研究进展
陆柳英;莫饶;李开绵
【期刊名称】《南方农业学报》
【年(卷),期】2007(038)003
【摘要】伴随着组织培养技术的快速发展,植物体细胞无性系变异技术在育种中的地位逐渐上升.利用体细胞无性系变异结合诱变育种技术简称为离体诱变(in vitro mutagenesis)育种.这项技术越来越多地被应用于育种工作,并且取得了重要进展,其成果已对人们的生产生活产生了深刻影响.文章探讨了植物体细胞无性系变异的细胞学和分子生物学基础及其影响因素,论述了诱变技术和离体诱变技术的研究进展及应用现状,并对体细胞无性系变杂技术的应用前景作了展望.
【总页数】6页(P238-243)
【作者】陆柳英;莫饶;李开绵
【作者单位】中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所,海南儋州,571737;华南热带农业大学农学院,海南儋州,571737;中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所,海南儋州,571737
【正文语种】中文
【中图分类】Q943.1
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1.利用体细胞无性系变异改良药用植物的研究进展 [J], 唐玉倩;于元杰
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3.植物组织培养中体细胞无性系变异的研究进展 [J], 鲍智娟
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5.植物体细胞无性系变异的研究进展 [J], 牛艳丽;张艳芳;杜鹃;虞志军
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