資源簡介

（4）通過植物組織培養(yǎng)可獲得完整植株
——高二生物學(xué)浙科版（2019）選擇性必修三課堂速測
基礎(chǔ)檢測
一、植物細(xì)胞的全能性使離體組織發(fā)育成完整植株成為可能
1．植物組織培養(yǎng)：指在 和人工控制條件下，將離體的植物體器官、組織或細(xì)胞等培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，使其生成完整植株或使其細(xì)胞增殖并產(chǎn)生細(xì)胞代謝產(chǎn)物的技術(shù)。
2．離體培養(yǎng)：由于植物組織培養(yǎng)是植物材料在 的條件下進(jìn)行的，所以也稱為離體培養(yǎng)。
3．外植體：用于培養(yǎng)的植物的 等稱為外植體。
4．植物細(xì)胞的全能性：已分化的細(xì)胞中遺傳物質(zhì)一般不發(fā)生改變，植物體的每個生活細(xì)胞都具有該植物所包含的 的遺傳信息，因而具有發(fā)育成完整植株的潛能，這就是植物細(xì)胞的全能性。
5．植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)： 因脫離了母體的影響，一定條件下能實(shí)現(xiàn)其全能性。
6．離體培養(yǎng)條件下，植物細(xì)胞全能性的表達(dá)是通過細(xì)胞的 和 實(shí)現(xiàn)的。
(1)脫分化：離體條件下已分化的細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)， 特有的結(jié)構(gòu)和功能，重新獲得分裂能力，稱為脫分化。
(2)愈傷組織：脫分化的細(xì)胞不斷分裂增殖，產(chǎn)生 結(jié)構(gòu)、松散的 ，稱為愈傷組織(callus)。
(3)再分化：愈傷組織細(xì)胞在一定條件下，可重新分化為各種類型的細(xì)胞，進(jìn)而形成
或根等，再生出新的植株，這個過程稱為再分化。
7．愈傷組織再分化為完整植株的途徑
(1)圖示
(2)器官發(fā)生途徑
首先在一種培養(yǎng)基上誘導(dǎo)形成芽，再在另一種培養(yǎng)基上形成根，因?yàn)檠亢透际侵参锏钠鞴伲赃@一途徑稱為器官發(fā)生途徑。
(3)體細(xì)胞胚發(fā)生途徑
由愈傷組織表面形成類似種子胚的結(jié)構(gòu)，這種在離體培養(yǎng)條件下不經(jīng)過受精過程由體細(xì)胞發(fā)育成的類似胚的結(jié)構(gòu)稱為 ， 繼續(xù)發(fā)育成完整的植株。
二、離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜條件下方可發(fā)育成完整的植株
1．植物組織培養(yǎng)是在嚴(yán)格的無菌條件下進(jìn)行的。
(1)保證培養(yǎng)過程中植物材料不被污染是成功的基礎(chǔ)。
(2)接種器具和培養(yǎng)基一般用 。
(3)接種室和操作臺常利用 照射滅菌。
2．培養(yǎng)基能為離體植物材料提供適宜的營養(yǎng)條件。
(1)植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中通常含有水、無機(jī)鹽、 成分、瓊脂、植物激素等物質(zhì)。
(2)無機(jī)鹽為植物提供必需的礦質(zhì)元素。
(3)有機(jī)營養(yǎng)成分中含有 、氨基酸、維生素等物質(zhì)。
①糖類既可作為碳源和能源物質(zhì)，又參與維持培養(yǎng)基的滲透壓。
②維生素往往以輔酶的形式參與細(xì)胞的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、糖代謝等重要活動。
(4)植物激素調(diào)控細(xì)胞的脫分化和再分化過程
①植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)包括 和 的激素類似物。
②植物生長素類和細(xì)胞分裂素類物質(zhì)是植物組織培養(yǎng)不可缺少的兩類調(diào)節(jié)物質(zhì)，兩者的濃度和配比在脫分化和再分化中起著關(guān)鍵作用。
③生長素類和細(xì)胞分裂素類物質(zhì)的比值 時，有利于根的形成；比值 時，則促進(jìn)芽的形成。
(5)盡管植物生長所需營養(yǎng)物質(zhì)具有高度的一致性，但不同植物對這些營養(yǎng)成分的需要量有較大差異，同一種植物不同部位的營養(yǎng)要求也不相同
①根據(jù)不同的培養(yǎng)類型、植物不同的營養(yǎng)需求，可設(shè)計(jì)不同的培養(yǎng)基配方。
②在設(shè)計(jì)植物培養(yǎng)基時，最常改動的成分就是植物激素類物質(zhì)的 。
三、植物組織培養(yǎng)通過多種途徑有效地提高生產(chǎn)效率
1．組織培養(yǎng)技術(shù)可快速繁殖植物
(1)根據(jù)培養(yǎng)過程，植物組織培養(yǎng)可分為 培養(yǎng)和 培養(yǎng)。
①初代培養(yǎng)：指從植物體上分離下來的外植體的 培養(yǎng)。
②繼代培養(yǎng)：將初代培養(yǎng)獲得的培養(yǎng)物轉(zhuǎn)移到新的培養(yǎng)基上繼續(xù)進(jìn)行 。
(2)離體繁殖主要以營養(yǎng)器官為外植體，再生個體的遺傳性與母體一致，因此快速繁殖的過程就是植物克隆的過程。組織培養(yǎng)再生的個體被稱為 植物，可以很好地保持品種的優(yōu)良性狀。
2．組織培養(yǎng)技術(shù)可用于植物脫毒
(1)選材部位：植物生長點(diǎn)附近(莖尖、芽尖等)。
(2)操作過程：利用組織培養(yǎng)方法，取一定大小的莖尖進(jìn)行培養(yǎng)，再生的植株有可能不帶病毒，從而獲得脫病毒苗，再用脫病毒苗進(jìn)行繁殖。
(3)優(yōu)點(diǎn)：種植的作物不會或極少發(fā)生病毒。
3．組織培養(yǎng)技術(shù)可用于生產(chǎn)人工種子
(1)人工種子：是將植物離體培養(yǎng)產(chǎn)生的 等包埋在含有營養(yǎng)成分和保護(hù)功能的物質(zhì)中而制成的。在條件適宜時，它同普通種子一樣可以發(fā)芽成苗。
(2)人工種子通常包括體細(xì)胞胚、 和人工種皮三部分。
(3)優(yōu)點(diǎn)：①生產(chǎn)過程不受季節(jié)限制。
②可以大量、快速繁殖優(yōu)良品種。
4．組織培養(yǎng)技術(shù)可用于細(xì)胞代謝產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)
5．組織培養(yǎng)技術(shù)可用于作物新品種的培育
(1)細(xì)胞突變體的篩選
①產(chǎn)生原因：在組織培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)物的細(xì)胞處于 狀態(tài)，易受培養(yǎng)條件和外界壓力(如射線和化學(xué)物質(zhì)等)的影響而發(fā)生變異。
②優(yōu)點(diǎn)：在細(xì)胞和原生質(zhì)體培養(yǎng)時進(jìn)行 ，誘變頻率大于個體或器官水平，而且在較小的空間內(nèi)一次可處理大量材料。
(2)單倍體育種
①過程：花藥離體培養(yǎng)―→單倍體植株純合子植株。
②優(yōu)點(diǎn)
a．后代是純合子，能穩(wěn)定遺傳。
b．明顯縮短了育種的年限。
(3)離體的器官、組織、 、原生質(zhì)體常作為外源基因的受體。
小試牛刀
1.植物組織培養(yǎng)過程中，一般在培養(yǎng)基中添加的植物激素分別是( )
A.生長素和細(xì)胞分裂素 B.生長素和乙烯
C.乙烯和脫落酸 D.赤霉素和生長素
2.植物克隆的基本操作技術(shù)是( )
A.植物細(xì)胞全能性 B.植物組織培養(yǎng)
C.植物體細(xì)胞雜交 D.消毒滅菌
3.煙草組織培養(yǎng)基中生長素和細(xì)胞分裂素的比值高時( )
A.有利于愈傷組織的形成 B.有利于根的形成
C.有利于芽的形成 D.有利于脫分化
4.下列植物組織細(xì)胞中不適合進(jìn)行組織培養(yǎng)的是( )
A.成熟篩管細(xì)胞 B.葉肉細(xì)胞 C.莖尖分生區(qū)細(xì)胞 D.表皮細(xì)胞
5.下列屬于影響植物組織培養(yǎng)的因素的是( )
A.植物種類 B.培養(yǎng)基組成成分
C.激素和環(huán)境因素 D.以上全部
6.植物組織培養(yǎng)的脫分化階段,下列各項(xiàng)可不必考慮的是( )
A.大量元素要充足 B.微量元素不可少 C.不能被雜菌污染 D.要有一定光照
7.下圖表示植物組織培養(yǎng)的過程。下列敘述錯誤的是( )
A.若①是根尖組織，則得到的植株的葉片為綠色
B.若①是花粉，則得到的植株是單倍體
C.若提取藥物紫杉醇，可從②階段提取
D. ③是由薄壁細(xì)胞團(tuán)組成的新生組織
8.下圖為植物組織培養(yǎng)過程的示意圖，下列敘述錯誤的是( )
①②③→④
A.④植上人造種皮可獲得人工種子
B.植物組織培養(yǎng)所依據(jù)的原理是細(xì)胞的全能性
C.如果①為花藥，則培養(yǎng)成的④是單倍體
D.②→③的再分化過程中，細(xì)胞內(nèi)的基因選擇性表達(dá)
答案以及解析
1.答案：A
解析：在植物組培中，需要使用生長素和細(xì)胞分裂素，兩種激素的使用比例、順序均能影響植物組培的結(jié)果，A正確，BCD錯誤。故選A。
2.答案：B
解析：植物克隆的基本操作技術(shù)是植物組織培養(yǎng)，利用植物細(xì)胞具有全能性這個特點(diǎn)，在無菌和人工控制的條件下，將離體的植物組織最終形成完整的植株，B正確，ACD錯誤。故選B。
3.答案：B
解析：生長素和細(xì)胞分裂素的比值高時有利于根的形成，比值低時有利于芽的形成，生長素和細(xì)胞分裂素都較少時有利于愈傷組織的形成或有利于脫分化。故選B。
4.答案：A
解析：葉肉細(xì)胞、莖尖分生區(qū)細(xì)胞和表皮細(xì)胞都可進(jìn)行組織培養(yǎng)，而成熟篩管細(xì)胞無細(xì)胞核，不適合進(jìn)行組織培養(yǎng)。即A符合題意，BCD不符合題意。故選A。
5.答案：D
解析：影響植物組織培養(yǎng)的因素主要有植物種類、培養(yǎng)基的成分和培養(yǎng)的環(huán)境條件，故ABC均符合題意，故選D。
6.答案：D
解析：ABC、配制植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基時要考慮大量元素充足、微量元素不可少，水、無機(jī)鹽、碳源和氮源中含有足量的大量元素和微量元素，另外防止雜菌污染是制備培養(yǎng)基必須的，ABC不符合題意；D、脫分化過程應(yīng)該避光，否則就會形成維管組織，不易形成愈傷組織，故植物組織培養(yǎng)的脫分化階段，光照不是必須的，D符合題意。故選D。
7.答案：D
解析：A、若①是根尖細(xì)胞，則培養(yǎng)得到的植株的葉片的顏色是綠色，這說明與葉綠體形成有關(guān)的基因表達(dá)了，A正確；
B、若①是花藥，花藥經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生，染色體數(shù)目減半，經(jīng)組織培養(yǎng)后得到的是單倍體植株，B正確；
C、紫杉醇是細(xì)胞代謝產(chǎn)物，提取該物質(zhì)可從②愈傷組織階段提取，C正確；
D、③應(yīng)為分化后得到的器官或組織，最后形成植株，題中所描述的由薄壁細(xì)胞團(tuán)組成的新生組織應(yīng)為②愈傷組織，D錯誤。
故選D。
8.答案：A
解析：A、②是愈傷組織，③胚狀體，④為新植物體，其中胚狀體包裹上人造種皮可獲得人工種子，A錯誤；
B、植物組織培養(yǎng)依據(jù)的原理為植物體細(xì)胞的全能性，即已經(jīng)分化的細(xì)胞仍然具有發(fā)育成完整植株的潛能，B正確；
C、如果①為花藥，則培養(yǎng)成的④是單倍體，C正確；
D、②→③的再分化過程中，需向培養(yǎng)基中添加細(xì)胞分裂素與生長素，細(xì)胞內(nèi)的基因選擇性表達(dá)，D正確。
故選A。
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