资源简介

专题3
植物的组织培养技术
课题2
月季的花药培养
教材习题点拨
（一）旁栏思考题
为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？
答：花瓣松动后，微生物就可能侵入到花药，给材料的消毒带来困难。
（二）练习
1．答：F2紫色甜玉米的基因型组成可能为Aasusu或AAsusu。如果运用常规育种方法，将F2中的紫色甜玉米与白色甜玉米（aasusu）进行测交，可以选择出基因型为AAsusu纯种紫色甜玉米。但这种方法比较繁琐，耗时也较长，需要至少三年的选种和育种时间。如果利用花药培养的技术，在F1产生的花粉中就可能有Asu的组合，再将花粉植株进行染色体加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的纯合体（AAsusu）。这种方法可以大大缩短育种周期。
2．答：植物组织培养技术与花药培养技术的相同之处是：培养基配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同。两者的不同之处在于：花药培养的选材非常重要，需事先摸索时期适宜的花蕾；花药裂开后释放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养基；花药培养对培养基配方的要求更为严格。这些都使花药培养的难度大为增加。专题3
植物的组织培养技术
课题2
月季的花药培养
庖丁巧解牛
知识 巧学

一、被子植物的花粉发育?
1.发育场所：被子植物雄蕊的花药中。
2.分裂方式：花粉是由花粉母细胞经减数分裂而形成的，因而花粉是单倍体的生殖细胞。
3.发育过程：四分体时期———→单核期———→双核期?
在四分体时期，4个单倍体细胞连在一起，进入单核期时，四分体时期的4个单倍体细胞彼此分离，形成4个具有单细胞核的花粉粒。这时的细胞含浓厚的原生质，核位于细胞的中央（单核居中期）。随着细胞不断长大，细胞核由中央移向细胞一侧（单核靠边期），并分裂成1个生殖细胞核和1个花粉管细胞核，进而形成两个细胞，一个是营养细胞，一个是生殖细胞。生殖细胞再分裂一次，形成两个精子。
要点提示
花粉母细胞形成花粉粒的过程是减数分裂。花粉粒形成营养细胞、两个精子的过程是有丝分裂。
二、产生花粉植株的两种途径
这两种途径之间并没有绝对的界限，主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。
知识拓展
在植物组织培养过程中，某些体细胞在形态上会转变为与合子发育成的胚非常相似的结构，它的发育过程也和合子胚类似，胚芽、胚根、胚轴等结构完整，就像一颗种子，这种结构就叫做体细胞胚或胚状体。制作人工种子选用的是体细胞胚，因为它与亲本的遗传物质相同，而花粉胚则为单倍体。??
三、影响花药培养的因素?
1.材料的选择?
不同的植物、同一种植物的不同生理状况、花期的早晚、花粉发育的不同时期等因素都会影响诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低。
疑点突破
对花期而言，选择早期的花药培养更容易产生花粉植株。对花粉的发育时期而言，选择单核期的花药培养成功率最高，为选到单核期的花药，要选择完全未开放的花蕾。
2.培养基的组成、亲本植株的生长条件、材料的低温预处理以及接种密度等对诱导成功率都有一定影响。?
四、实验操作：月季的花药培养?
1.材料的选取?
选择花药时，一般要通过镜检来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期。?
方法：醋酸洋红法，焙花青－铬矾法。
2.材料的消毒?
体积分数为70％的酒精浸泡—→无菌水清洗—→放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液—→无菌水冲洗。
3.接种和培养?
尽量不要损伤花药，彻底去除花丝，温度控制在25
℃左右，接种时不需要光照，将愈伤组织尽快转移到分化培养基上。
问题 探究
?
问题1
如何判断花药接种是否成功？?
思路:一般经过20～30天培养后，会发现花药开裂，长出愈伤组织或释放出胚状体。将愈伤组织及时转移到分化培养基上，以便进一步分化出再生植株。?
探究:如果接种的花药长出愈伤组织或释放出胚状体，花药培养的第一步就成功了。
问题2
人工种子是人们模仿天然种子结构制造出来的生命有机体，它能像种子一样萌发生长，长成植物。人工种子的核心部件是个被外层物包埋的具有类似种子胚功能的胚状体。胚状体不同于一般的种子胚，是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物，所以，又称“体细胞胚”或“花粉胚”。胚状体在一定的条件下，可以发育形成植株。胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到，也可通过试管培养的愈伤组织、花粉或胚囊获得。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的“人工种子”。自从1968年F·C·斯图尔德和J·赖尔特分别对胡萝卜进行诱导得到胚状体，30多年来约有200多种植物培养出了胚状体。我国利用组织培养技术已成功地在烟草、水稻、小麦和玉米等作物上诱导出了胚状体。各国正着手将人工种子推向商品化。根据上述材料回答：?
由人工种子萌发出的植株是否可育？
人工种子的研究和商品化有何意义？?
思路:本题可以拓展视野，并实现新情境下知识的再运用。植物的胚状体是利用植物组织培养技术，是无性繁殖的产物，体现了细胞的全能性。?
探究:由人工种子萌发出的植株是否可育，关键是看胚状体的来源。胚状体若是由花粉发育来的则不可育，若是由胚囊等体细胞发育来的则可育。人工种子可以实现种子的工业化生产，节约粮食；可用于苗木的快速繁殖和去病毒苗的培养；可用于巩固杂种优势；对研究细胞生长和分化过程中的遗传、生理、生化和代谢也有着重要意义。
典题 热题
例1将一粒花粉培育成幼苗，将它的茎尖用秋水仙素处理，长大后该植物能正常开花结果。该植物与原幼苗植株染色体数目相同的是（　　）?
A.根细胞　　　　　　　　　　　
B.叶细胞?
C.茎细胞
D.子房壁细胞?
解析：由一粒花粉培育成的幼苗为单倍体植株，茎尖将来发育成茎、叶、花等结构，所以用秋水仙素处理后，其染色体数目加倍，由茎尖发育来的这些结构都相同，而根细胞未经处理，所以染色体仍保持原来数目。
?
答案：A
例2下列哪项不是影响诱导花粉植株能否成功及诱导成功率高低的因素（　　）?
A.不同的植物
B.同一种植物的不同生理状况?
C.花期的早晚
D.花粉的数量?
解析：不同的植物、同一种植物的不同生理状况、花期的早晚、花粉发育的不同时期等因素都会影响诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低。?
解：D
拓展延伸
对花期而言，选择早期的花药培养更容易产生花粉植株。对花粉的发育时期而言，应选择单核期的花药培养，成功率最高，为选到单核期的花药，要选择完全未开放的花蕾。
例3下列四个选项中没有采用植物组织培养技术的是（　　）?
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?
C.抗虫棉的培育过程?
D.细胞工程培育“番茄—马铃薯”杂种植株?
解析：花药离体培养是单倍体育种的一项基础技术，其基本原理就是组织培养。基因工程培育抗虫棉的过程中，把目的基因导入受体细胞后，要诱导其分裂、分化，最后发育为一个植物体，必须经过组织培养才能实现。细胞工程培育“番茄—马铃薯”杂种植株的过程中，对融合的杂种细胞，也必须经过组织培养才能形成杂种植株。可见，组织培养是生物工程中的基础技术手段。而利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗得到多倍体植株，没有采用组织培养技术。?
答案：B
例4用纯种高秆（D）抗锈病(T)小麦与矮秆（d）易染锈病(t)小麦做亲本培育矮秆抗锈病小麦新品种的基本过程如下：
高秆抗锈病×矮秆易染锈病F1花粉单倍体幼苗符合要求的新品种（1）上述过程在育种上称__________，优点________________________________________。
（2）a过程叫__________，目的___________________；F1的基因型是____________________。
（3）F1进行的生理过程b是____________________，花粉的类型（基因型）有__________
__________。
（4）c过程叫__________，单倍体的基因型有__________，该过程采用的技术为_________
___________，基本原理是____________________。?
（5）d过程采用的方法是____________________，后代个体有__________种基因型，我们所采用的基因型为__________。?
解析：本题全面考查了单倍体育种的过程、方法，并在对具体问题的分析中认识其优点。用花药离体培养的方法可以获得单倍体，再经过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。由于恢复的染色体是通过复制产生的，所以每对染色体的基因都是纯合的，自交产生的后代也不发生性状分离，从而可以明显缩短育种年限。一般只需要两年即可完成。
答案：（1）单倍体育种明显缩短育种年限（2）交杂　使两个亲本的优良基因集中到一个生物体上DdTt　（3）减数分裂DT、Dt、dT、dt　（4）花药的离体培养DT、Dt、dT、dt　植物细胞的组织培养植物细胞的全能性（5）用秋水仙素处理单倍体幼苗
　4ddTT?课题1　菊花的组织培养
一览众山小
三维目标
1.知道细胞分化、细胞全能性、组织培养过程、影响组织培养的实验因素，记住MS固体培养基的组分和功能。?
2.尝试植物组织培养的实验操作，比较总结微生物培养基和MS固体培养基的异同，总结实验结果，在协作交流中进行实验结果的分析和评价。?
3.认真体验，尝试成功或感受失败，学会客观地分析问题，主动地交流和合作。
学法指导
学习本节首先要回顾细胞全能性的概念、细胞分化的概念、原因等相关知识，注意“温故而知新”。?
充分利用课本上植物组织培养的流程图，理解植物组织培养的全过程，掌握脱分化、再分化和愈伤组织等概念；通过列表比较分析微生物培养基和MS固体培养基的异同、生长素和细胞分裂素在使用过程中的不同。实验操作中要认真仔细，严格无菌操作，认真体验，对实验结果实事求是地分析和评价。
诱学导入
材料：兰花是珍贵的观赏花卉，它以奇特的花、绚丽的花色、优美的叶形深受多国人民的喜爱。但由于兰科植物种子小，发育不完全，自然条件下种子需要与某些真菌共生才能萌发。因此，兰花种子萌发率极低，传统分株繁殖极慢，无法大量繁殖。加之长期进行无性分株，形成带病植株，导致品种退化。
1960年法国的Morel观察到虎头兰的茎尖在无菌培养基上能够形成扁圆形的小球体，这些小球体与幼胚发育成的原球体非常相似，故称为原球茎，在一定条件下，这些原球茎通过切割能够快速增殖，并能够再生成完整植株。由于利用这一技术，使兰花的生产可以像其他工业产品那样进行工厂化生产，故将这种生产兰花的方式称为兰花试管苗“工业”，简称“兰花工业”。该技术简化了萌发程序，提高了萌发率，已在兰花工业化生产中得到广泛应用。利用茎尖脱毒及试管快繁技术，可以使退化品种复壮，在短期内可获得大量试管苗，目前在国外已形成了庞大的兰花工业。?
问题：兰花的工业生产利用了什么生物技术？该技术的理论基础是什么？该技术的优点是什么？
导入：植物传统的繁殖方式有很多的缺点，而植物的组织培养技术可以克服这些缺点，实现优良品种的快速繁殖、保持亲本的优良性状、培育不含病毒的幼苗，提高作物的产量，实现花卉的连续生产。本节内容重点学习植物组织培养技术的基础知识，体验操作过程，提高科学素养。专题3
植物的组织培养技术
课题1
菊花的组织培养
庖丁巧解牛
知识 巧学
一、植物组织培养的基本过程
1.细胞分化
植物的个体发育过程中，细胞在形态、结构和生理功能上都会出现稳定性的差异，形成这些差异的过程叫做细胞分化。高等生物一般都从一个受精卵开始发育，经多次细胞分裂与分化，产生出各种不同的特殊结构和专一功能的细胞。例如，植物体中的木纤维、韧皮纤维等。已分化的细胞，其基因组成并未改变，并无遗传信息的增减，仍具有发育的全能性。一般认为，细胞分化是细胞中遗传信息有选择地表达的结果。
2.细胞的全能性
细胞全能性比较权威的定义是1984年国际组织培养协会做出的：“细胞全能性为细胞的某种特征，有这种能力的细胞保留形成有机体所有细胞类型的能力”。这个定义比一般所说的概念“一个细胞中包含着这种生物的全部遗传信息（基因），在适当的条件下可以发育成一个完整的生物体”更基本和全面。它不但包含了培养细胞再生成植株的情况（分化成各种类型的细胞，并以一定形式构建成植物），同时也包含了培养细胞生产次生代谢物的情况（不分化或只分化成某种类型细胞，但仍留着分化为其他细胞类型的能力）。前者成为组织培养和转基因植物需要进行植株再生的理论基础，后者成为像微生物发酵一样培养细胞，生产人们所需要的次生代谢产物的理论基础，如通过红豆杉的细胞培养生产紫杉醇。
难点培析
（1）全能性的含义：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整的个体的潜能。
（2）全能性的基础：每个体细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体的全部基因。
?
（3）全能性程度：由高到低依次是受精卵→生殖细胞→体细胞
。?
（4）表现全能性的条件：①离体　②营养物质　③激素。
（5）与植物和低等细胞相比，高等动物体细胞的发育潜能有显著差异。
3.植物组织培养的过程
植物组织培养是指在无菌条件下，对离体植物组织（器官或细胞）分离并在培养基中培养，使其能够继续生长，甚至分化发育成完整植株的一项技术。植物组织中原本已经分化的细胞，一旦脱离原有的机体环境，成为离体状态，在适宜的营养和外界条件下，就会表现出全能性，从已经分化定型的细胞，脱分化成为恢复分裂能力的细胞，叫做愈伤组织。愈伤组织的排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。脱分化产生的愈伤组织继续培养，又可以重新分化为根或芽等器官，这个过程称为再分化。再分化形成的试管苗移栽到地里，可以发育成完整的植株。
深化升华
植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。植物组织培养的过程可归纳为：
离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽→完整的植物体??
二、影响植物组织培养的因素
1.外植体的生理状态是成功进行组织培养的重要条件之一?
外植体的脱分化因植物种类和器官及其生理状况而有很大差别，如烟草、胡萝卜等脱分化较易，而禾谷类的脱分化较难；花器脱分化较易，而茎叶较难；幼嫩组织脱分化较易，而成熟的老组织较难。对于同一种植物材料，材料的年龄、保存时间的长短等也会影响实验效果。
要点提示
生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化。菊花的组织培养，一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝。
2.培养基是植物组织培养的重要基质?
在离体培养条件下，不同种植物组织对营养有不同的要求，甚至同一种植物不同部位的组织对营养的要求也不相同，只有满足了它们各自的特殊要求，它们才能很好地生长。?
常用的一种培养基是ＭＳ培养，它是1962年由Ｍurashige和Ｓkoog为培养烟草细胞而设计的。特点是无机盐和离子浓度较高，为较稳定的平衡溶液。其养分的数量和比例较合适，可满足植物的营养和生理需要。它的硝酸盐含量较其他培养基高，广泛地用于植物的器官、花药、细胞和原生质体培养，效果良好。MS培养基的主要成分包括：大量元素、微量元素、有机物等。在配制好的MS培养基中，常常需要添加植物激素。?
（1）大量元素，指浓度大于0.5
mol/L的元素，有N、Ｐ、Ｋ、Ｃa、Ｍg、Ｓ等。?
（2）微量元素，指浓度小于0.5
mol/L的元素，有Ｆe、Ｂ、Ｍn、Ｃu、Ｍo、Ｃo等。
（3）有机物，包括碳水化合物、维生素、肌醇、氨基酸等。?
①碳水化合物，最常用的碳源是蔗糖，葡萄糖和果糖也是较好的碳源，可支持许多组织很好的生长。麦芽糖、半乳糖、甘露糖和乳糖在组织培养中也有应用。?
②维生素，维生素类化合物在植物细胞里主要是以各种辅酶的形式参与多项代谢活动，对生长、分化等有很好的促进作用。?
③肌醇，在适当的情况下使用肌醇，能促进愈伤组织的生长以及胚状体和芽的形成。对组织和细胞的繁殖、分化有促进作用，对细胞壁的形成也有作用。?
④氨基酸,是很好的有机氮源，可直接被细胞吸收利用。培养基中最常用的氨基酸是甘氨酸，其他种类，如精氨酸、谷氨酸、谷酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺、丙氨酸等也常用。?
⑤植物激素,是植物组织培养中发挥生物学效力最强的培养因素，也是人工调控组织培养的“魔术棒”。?
在植物组织培养中最常用的是生长素和细胞分裂素。生长素与细胞分裂素的协同调控作用在组织培养中很重要，即所谓的“激素杠杆”。激素的生物学效应是组织内源激素和人工添加的外源激素效应的总和。只有准确把握内源激素与外源激素的协同作用，才能有效地操作“激素杠杆”，做好植物组织培养。?
在组织培养中，生长素主要被用于诱导愈伤组织形成，诱导根的分化和促进细胞分裂、伸长生长。在促进生长方面，根对生长素最敏感。在极低的浓度（10-5～10-8mg/L）下，就可促进生长。天然的生长素热稳定性差，高温高压或受光条件易被破坏。在植物体内也易受到体内酶的分解。组织培养中常用人工合成的生长素类物质。?
细胞分裂素有三个作用：首先是诱导芽的分化促进侧芽萌发生长，细胞分裂素与生长素相互作用，当组织内细胞分裂素与生长素的比值高时，诱导愈伤组织或器官分化出不定芽；其次是促进细胞分裂与扩大；再次是抑制根的分化。因此，细胞分裂素多用于诱导不定芽的分化，茎、苗的增殖，而避免在生根培养时使用。
疑点突破
生长素与细胞分裂素的使用顺序不同，实验结果不同；同时使用时，两类激素的比例决定着发育的细胞类型，决定着愈伤组织再分化，是长根还是长芽。如为了促进芽器官的分化，应除去或降低生长素的浓度，或者调整培养基中生长素与细胞分裂素的比例。
辨析比较
微生物培养基与MS培养基的成分比较?
微生物培养基以有机营养为主。与微生物的培养不同，MS培养基则需提供大量无机营养，无机盐混合物包括植物生长必需的大量元素和微量元素两大类。MS培养基中还含有少量的有机物、植物激素等。
3.温度　温度是组织培养过程中的重要因素。组织培养在最适温度下,生长分化表现良好，大多数组织培养都是在23～27
℃之间进行。不同植物培养的最适温度不同。?
4.光照　组织培养中光照也是重要的条件之一，主要表现在光强、光质以及光照时间方面。光照强度对培养细胞的增殖和器官的分化有重要影响。
?
5.pＨ　不同的植物对培养基最适pＨ的要求也是不同的，大多在5～6.5左右，一般培养基皆控制在５.８，这基本能适应大多植物培养的需要。pＨ适度因材料而异，也因培养基的组成而不同。?
6.气体　氧气是组织培养中的必需因素，瓶盖封闭时要考虑通气问题，可用附有滤气膜的封口材料。通气最好的是棉塞封闭瓶口，但棉塞易使培养基干燥，夏季易引起污染。固体培养基可加进活性炭来增加通气度,以利于发根。培养室要经常换气，改善室内的通气状况。液体振荡培养时，要考虑振荡的次数、振幅等，同时要考虑容器的类型、培养基等。??
三、实验操作：菊花的组织培养
1.制备MS固体培养基?
（1）母液的配置和保存　大量元素母液可配成10倍液。微量元素母液可配成100倍液。维生素、激素类母液可配成1
mg/mL母液。制好的母液瓶上应分别贴标签，注明母液名称、配制倍数、日期及配一升培养基时应取的量。?
（2）配制培养基　配制1
L
MS培养基时，先将称好的琼脂加入800
mL蒸馏水，加热使琼脂熔化，然后加入蔗糖30
g，取配制好的大量元素、微量元素、有机物和植物激素的母液，依次加入，加蒸馏水定容至1
000
mL。?
（3）培养基配好后，要调整pH。用0.1
M的NaOH或HCl液调到5.8左右。?
（4）培养基的分装与灭菌　培养基要趁热分装，一般100
ml的容器约装入30～40
ml培养基。分装好的培养基连同其他器械一起进行高压蒸汽灭菌。
2.外植体消毒　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。不同药剂、不同植物材料，甚至不同器官要区别对待。菊花茎段的消毒：?
流水冲洗加少许洗衣粉用软刷轻轻刷洗流水冲洗放入70％酒精中摇动无菌水清洗放入0.1%的氯化汞溶液中处理1～2
min无菌水清洗3次。
3.接种　接种是将已消毒好的根、茎、叶等离体器官，经切割或剪裁成小段或小块，放入培养基的过程。以上已叙述接种前的材料表面的消毒灭菌，现将接种前后的程序连贯地介绍一遍。?
(1)将初步洗涤及切割的材料放入烧杯，带入超净台上，用消毒剂灭菌，再用无菌水冲洗.最后沥去水分，取出放置在灭过菌的４层纱布上或滤纸上。?
（2）材料吸干后，一手拿镊子，一手拿剪子或解剖刀，对材料进行适当的切割。如叶片切成0.5
cm见方的小块；茎切成含有一个节的小段。微茎尖要剥成只含1～2片幼叶的茎尖大小等。在接种过程中要经常灼烧接种器械，防止交叉污染。?
（3）用灼烧消毒过的器械将切割好的外植体插植或放置到培养基上。具体操作是：先解开封口膜，将试管几乎水平拿着，试管口靠近酒精灯焰，将管口在火焰上方转动，让管口里外灼烧数秒钟，若用棉塞盖口，可先在管口外面灼烧，去掉棉塞，再烧管口里面。然后用镊子夹取一块外植体送入试管内，轻轻插入培养基上。若是叶片直接附在培养基上，以放1～3块为宜。接完种后，将管口在火焰上再灼烧数秒钟。将封口膜重新扎好。
要点提示
材料放置方法除茎尖、茎段要正放（尖端向上）外，其他尚无统一要求。放置材料数量现在倾向于少放，人们通过统计认为：对外植体每次接种以一支试管放一枚组块为宜，这样节约培养基和人力，一旦培养物污染可以抛弃。
4.培养指把培养材料放在培养室（有光照、温度条件）里，使之生长、分裂、分化形成愈伤组织或进一步分化成再生植株的过程。
5.移栽移栽前应先打开培养瓶的封口膜，使之逐步由无菌环境到有菌环境，由人工培养环境过渡到自然环境。如出瓶苗要使用消毒的土壤、保湿、保温，同时还要做一定的壮苗处理，如增加光照和补充营养液等。经过一系列的处理，一株组织培养出来的“克隆苗”就顺利成活了。
6.栽培将幼苗移栽后，每天观察幼苗生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。
难点培析
（1）无菌技术是植物组织培养能否获得成功的关键?
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。如果不小心引起污染，将可能造成培养工作的前功尽弃。?
（2）妥善处理被污染的培养物
?
即使对于有经验的操作人员，操作后出现培养物被污染的情况也常有。一般情况下，细菌污染可能是由接种人员造成的，如未戴口罩，接种时说话，或手及器械消毒不严格等。真菌污染可能是植物材料灭菌不当。需要特别注意的是，一旦发现培养材料被污染，特别是真菌性污染，一定不要打开培养瓶。应先将所有被污染的培养瓶统一放在高压蒸汽锅内进行高压蒸汽灭菌，然后再打开培养瓶，进行清洗。?
（3）生根苗移栽技术的关键?
生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。一般使用无土栽培的办法。培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾，并用塑料薄膜覆盖12
h。掀开塑料薄膜后24
h才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天，等壮苗后再定植大田或进行盆栽。在课后统计自己移栽的成活率，看看移栽是否合格。
问题 探究
问题1
探究组织培养过程中植物激素的作用。?
思路:在保证无关变量都相同的情况下，设计对照实验：明确实验目的和原理→找出相关变量（自变量、因变量、无关变量）→确定控制变量的对照方法→结合实验材料，设计实验方案→利用相关对照，逻辑推理相关结论（或预期结果）。?
探究:第一组：不加任何植物激素；?
第二组：生长素与细胞分裂素用量的比值为1∶1；?
第三组：两种植物激素用量比值大于1；?
第四组：两种植物激素用量比值小于1。?
观察不同实验条件对实验结果的影响。
问题2
从红豆杉树皮中分离出的紫杉醇是当今世界公认的广谱、强活性的抗癌药物，它具有特殊抗癌机理，能与微管蛋白结合，并促进其聚合、抑制癌细胞有丝分裂，阻止癌细胞的增殖。紫杉醇不仅对卵巢癌、乳腺癌、肺癌有较好的作用，而且对其他疾病也有一定潜力，因此紫杉醇日益成为许多国家研究的热点。而红豆杉却面临灭顶之灾。我国红豆杉资源储量有限，自1992年美国FAD正式批准紫杉醇为治疗晚期癌症药物以来，过度砍伐日益严重，我国红豆杉野生资源遭到了严重破坏。紫杉醇含量很低，一般仅为干重的0.006%～0.06％，而且红豆杉生长十分缓慢，很多生物学特性限制了自然种群的发展，据WHO组织统计，世界癌症的年发病人数达1000多万，预计年需红豆杉树皮约700吨，即使全球红豆杉天然资源采伐完，也仅够短期需要，而且这样做还会对地球环境和生物多样性造成不可弥补的损失。
请与你的同学一起探究获取抗癌药物紫杉醇的途径有哪些。?
思路:获取抗癌药物紫杉醇的几种途径：红豆杉的人工种植途径，植物组织培养途径，生物合成途径，化学合成及微生物生产途径等。目前组织培养是缓解需求的重要方法，生物、化学合成将是根本解决药源的最终途径，相信通过重点研究，紫杉醇高技术生产会很快实现。
探究:植物组织培养途径获取抗癌药物紫杉醇的具体方法：?
选取红豆杉优良品种、优质器官（紫杉醇含量高）作为外植体，接种于培养基中经过愈伤组织形成、生根、幼苗形成等步骤，在实验室可获得大量的组培苗。再经过基质移栽、练苗、检疫后成为生产用苗，其数量是相当巨大的。也可利用组织培养技术对红豆杉细胞进行培养，直接分离提取得到紫杉醇。
典题 热题
例1植物组织培养是指（　　）?
A.离体的植物器官、组织或细胞培育成愈伤组织?
B.愈伤组织培育成植株?
C.离体的植物器官、组织或细胞培育成完整植物体?
D.愈伤组织形成并液泡化?
解析：植物组织培养是指在一定的条件下，将离体的植物器官、组织或细胞经脱分化形成愈伤组织，然后再分化形成具有根、芽的幼苗，进而发育成为一株完整植物体的植物细胞工程技术。?
答案：C
方法归纳
植物组织培养的概念要抓住“离体”“培育成完整的植物体”等关键词的理解。
例2植物细胞表现出全能性的必要条件是（　　）?
A.给予适宜的营养和外界条件?
B.导入其他植物细胞的基因?
C.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件?
D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞中?
解析：植物细胞表现出全能性的必要条件是：离体、适宜的营养物质和外界条件。?
答案：C
误区警示
在植物体内部，细胞不能表现出全能性，是因为细胞内的基因的选择性表达，只有脱离母体，细胞在一定条件下才能表现出全能性。专题3
植物的组织培养技术
课题1
菊花的组织培养
教材习题点拨
（一）旁栏思考题
1．你能说出各种营养物质的作用吗？同专题2中微生物培养基的配方相比，MS培养基的配方有哪些明显的不同？
答：微量元素和大量元素提供植物细胞生活所必需的无机盐；蔗糖提供碳源，同时能够维持细胞的渗透压；苷氨酸、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。微生物培养基以有机营养为主。与微生物的培养不同，MS培养基则需提供大量无机营养，无机盐混合物包括植物生长必需的大量元素和微量元素两大类。
2．你打算做几组重复？你打算设置对照实验吗？
答：教师可以安排学生分组，做不同的材料或配方，最后分别汇报成果。但每种材料或配方至少要做一组以上的重复。设置对照实验可以取用一个经过灭菌的装有培养基的锥形瓶，与接种操作后的锥形瓶一同培养，用以说明培养基制作合格，没有被杂菌污染。
（二）练习
1．答：植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对培养条件的要求较高。用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。而培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。
2．答：外植体的生理状态是成功进行组织培养的重要条件之一。生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化。课题2　月季的花药培养
一览众山小
三维目标
1.描述被子植物花粉发育的过程、说出产生花粉植株的两种途径；知道花药培养在育种上的意义。?
2.尝试植物花药培养的实验操作，总结影响花药培养的因素，总结实验结果，在协作交流中进行实验结果的分析和评价。?
3.认真体验，尝试成功或感受失败，提高自己分析问题和解决问题的能力，增强合作意识。
学法指导
学习本节，首先要回顾复习必修模块中关于减数分裂、有丝分裂、单倍体和单倍体育种等知识，为理解本节知识打下牢固的基础。
其次，要认真观察、分析课本上的插图，理解被子植物花粉发育的过程；联系植物组织培养技术，比较学习二者的异同点。
实验操作中要认真仔细，严格无菌操作，认真体验，对实验结果实事求是地分析和评价。
诱学导入

材料：用于花药或花粉培养的供体植株，在生长条件下，从幼年的植株取出花药。由于花粉发育时期和花蕾的某些外部形态特征（如花冠筒长度和花冠露出花萼的时间等）之间有大致的相关性，因此可以利用这些外部标志，去选择大致处于所需要时期的花蕾。但在实验中必须由每个花蕾取出一个花药，通过镜检确定花粉发育的准确时期。?
在水稻中，以单核靠边期的花粉对诱导单倍体植株较为适宜，在外部形态上可根据叶枕距为5～15
cm，颖片淡黄绿色、雄蕊长度接近颖片长度的1/2这些条件鉴定。在取穗前先将旗叶鞘用70%的酒精擦洗一遍。在超净工作台内剥去旗内鞘，取出稻穗，放入10%漂白粉溶液中消毒10
min，换无菌水洗一次。在取花药之前用70%的酒精将手擦洗两遍。取花药时左手持穗，右手用镊子从颖壳中取出花药，放在无菌培养皿中，待花药有一定数目时，用接种环将它们接种到培养基上。培养5天后，花药逐渐变为黑褐色，20天左右花药裂开，从中长出淡黄色的花粉愈伤组织，以后先形成芽，后长出根，形成幼苗。?
烟草花药培养的最适取样期是花粉为单核期的花蕾，此时花蕾的花冠大约与萼片等长。芦笋花药培养的最适取样期也是单核期的花粉，花蕾长2～2.5
mm，选取一级侧枝的花蕾较为合适，因为在一级侧枝的花蕾发育良好，数量大，发育同步。烟草花药消毒方法基本与水稻花药培养相同。?
必须注意整个操作过程中不应使花药受到损伤，若受到损伤，则应淘汰，因为损伤常常会刺激花粉壁形成二倍体的愈伤组织。?
花药培养的条件，一般是光照（12～18
h，5
000～10
000
lx,28
℃）和黑暗（12～16
h,22
℃）周期交替进行。
问题：比较花药离体培养和体细胞组织培养的异同点，举例说明花药离体培养的意义。
导入：相同之处：培养基配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同。?
不同之处：花药培养的选材非常重要，需事先摸索时期适宜的花蕾；花药裂开后释放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养基；花药培养对培养基配方的要求更为严格。这些都使花药培养的难度大为增加。?
花药离体培养获得的单倍体植株本身在生产上没有应用价值，但在育种工作中却有重要意义，这种育种方法就叫单倍体育种。它是先通过花药离体培养获得单倍体植株，再经过人工诱导（如秋水仙素处理）使染色体数加倍，从而获得能稳定遗传的具有优良性状的纯合子，大大缩短了育种的年限。

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