专题3 植物的组织培养技术
【高考目标定位】
植物的组织培养
【考纲知识梳理】
一、植物组织培养的原理与基本过程
1、原理：细胞全能性。
2、基本过程：外植体 愈伤组织 胚状体 新植物体
二、影响植物组织培养的因素
1、外植体的选取：生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化。
2、培养基：
（1）配制：要严格的进行灭菌；
（2）营养：矿质元素和有机物；
（3）调节剂：生长素、细胞分裂素及其比例。
3、环境条件：温度、PH、光照等。
三、植物激素在组织培养过程中的重要作用
生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，其作用及特点为：
激素使用实验结果
使用顺序先生长素后细胞分裂素有利于细胞分裂
先细胞分裂素后生长素细胞即分裂也分化
生长素与细胞分裂素同时使用分化频率较高
生长素用量与细胞分裂素用量的比例该比值高时利于根的分化，抑制芽的形成
该比值低时利于芽的分化，抑制根的形成
该比值适中时促进愈伤组织的生长
【要点名师精解】
植物组织培养过程
1、菊花组织培养过程
2、月季花的花药培养
3、植物组织培养技术与花药培养技术有何区别？
相同之处：培养基的配制方法、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；花北培养对培养基配方的要求更为严格。这些都使花药的培养难度加大。
【例1】下面为植物组织培养过程流程图解，以下相关叙述中不正确的是
A. 上述过程中脱分化发生在b步骤，形成愈伤组织，此过程中植物发激素挥了重要作用
B. 再分化发生在d步骤，是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程
C. 从叶组织块到种苗形成的过程说明番茄叶片细胞具有全能性
D. 人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题
【解析】本题考查植物的组织培养技术。植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性。其过程为：外植体经脱分化形成愈伤组织然后经再分化形成胚状体进而培养发育成新植株。植物激素在启动细胞分裂、脱分化和再分化中发挥重要作用。通过植物组织培养可以实现快速繁殖。人工种子是将得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等材料，经过人工薄膜包装得到的种子，因此繁殖能力强，发芽率较高。
【答案】B
【例2】用高度分化的植物细胞、组织或器官进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误的是( )
A．该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的
B．该愈伤组织的细胞没有全能性
C．该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成的
D．该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构
【解析】植物组织培养过程：离体的植物细胞、组织或器官→愈伤组织→根、芽→植物体。离体的植物细胞、组织或器官分裂形成愈伤组织，这一过程叫脱分化，脱分化离不开细胞分裂。愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的无定形状态的薄壁细胞。愈伤组织经过再分化形成具有生根发芽能力的胚状结构，最后可培养成完整的植物体，这反映了愈伤组织的细胞具有全能性。从离体的植物细胞、组织或器官形成愈伤组织，虽然新个体还没有长出来，但是全能性依然存在。
【答案】B
【感悟高考真题】
（2010?新课标高考）38．[生物??选修模块3：现代生物科技专题](15分)
请回答：
（1）植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的 ，繁殖种苗的速度 。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部 。
(2)把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免 的污染。
（3）微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗 ，而与 配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促使愈伤组织产生和生长，需尊使用的生长调节剂是 (脱落酸、2，4-D)。
（4）将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是 ，单株鲜重的变化趋势是 。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量 (能、不能)满足自身最佳生长的需要。
(5)据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应 (降低，增加)培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。
【解析】植物组织培养技术是利用植物细胞全能性的原理进行的，是植物细胞工程的基础。在操作过程应注意无菌操作，避免杂菌污染，因为培养过程中使用的培养基营养物质丰富，适宜浓度的生长素可以诱导试管苗生根，而如果要促进愈伤组织形成芽，则需要与细胞分裂素配比，促进愈伤组织产生和生长，应使用2,4-D。
【评析】本题考查了组织培养的技术。需要学生对选修的内容有一定的了解和和熟悉。
【答案】⑴遗传性、快、遗传信息 ；（2）微生物；（3）下生根、细胞分裂素、2,4-D；（4）逐渐减小 先增加后下降、不能；（5）降低
（2010?重庆高考）24．明党参是我国珍稀药用植物，对其进行保护性开发利用的方法有
A．设计细胞培养反应器，实现药用成分的工厂化生产
B．大量培养愈伤组织，直接提取药用成分
C．大规模栽培组织培养苗，获取药用成分
D利用组织培养获得胚状体，制成人工种子
【解析】本题考查了植物组织培养技术的应用。对明党参进行保护性开发可采用设计细胞培养反应器的方法，也可通过大量培养愈伤组织，直接提取，还可通过大量培育培养苗而获取药用成份，还可获取人工种子进行大面积种植，正确选项为ABCD。
【答案】ABCD
（2010?江苏高考）19根据下列相关实验操作．预期结果合理的是
A．实验① 8．实验② C．实验③ D．实验④
【解析】本题考查了考生对教材实验的理解能力和分析能力。实验（1）中结果应是0.3%溶液中质壁分离明显，实验（2）中毛霉应在20℃环境中生长最好，实验（4）中，如果此时2，4-D浓度低于最适浓度，则浓度再低的话促进生根效果则较差了，所以预期最合理的应是实验（3）即C项正确。
【答案】C
（2009?山东高考）34.（8分）（生物一生物技术实）
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：
请回答：
（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 。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）有机溶液，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。
【解析】山东理综生物试题选修一试题历年来，立足课本，主要考察课本的基础知识，题目较简单。今年仍然立足课本，以植物组织培养为材料背景考察了植物组织培养过程中涉及到的培养基及消毒灭菌的相关的知识，及污染后的菌落特征的比较。同时考查了选修一中关于物质的提取和鉴定的专题，跨度较大，考查的知识面较广。
（1）接种前，要对材料进行消毒（不能填灭菌，灭菌时是采用强烈的因素杀菌），配制培养基并分装后要用灭菌锅灭菌。
（2）比较菌落特征：真菌污染：有颜色的绒毛状菌落
细菌污染：有光泽的黏液状菌落
（3）利用果胶酶处理愈伤组织可以获得单个的细胞
（4由题干，人参皂苷易溶于亲水性有机溶液，故而采用萃取的方法可以从培养物干粉中提取人参皂苷宜。
【答案】（1）灭菌 消毒
（2）外植体 真菌（霉菌） 细菌
（3）果胶
（4）萃取 水浴
（2009?上海高考）36.（8分）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下图所示，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）若植物激素Y是生长素，在植物组织培养中其主要作用是________；则植物激素X的名称是________________。
（5）生产上用试管苗保留植物的优良性状，其原因是________________________________。
【解析】本题主要考查植物组织培养相关知识。
（1）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）生长素在植物组织培养中主要作用是促进细胞生长、分裂和分化，植物组织培养过程中除需要生长素外还必需细胞分裂素，二者共同起作用；
（5）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）去分化（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）促进细胞的生长（伸长）、分裂和分化 细胞分裂素
（5）组织培养形成试管苗的过程属于无性生殖，后代不发生性状分离。
（2008?江苏高考）下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是
A．培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
B．培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化
C．离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织
D．同一株绿色开花植物不同部分的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同
【解析】同一株绿色开花植物的细胞分体细胞和生殖细胞两类，自然这两类细胞经培养获得的愈伤组织细胞的遗传物质（基因）亦不相同。
【答案】D
（2008?江苏高考）某组织培养实验室的愈伤组织被真菌严重污染，为查找污染原因设计了4个实验，实验条件除图示外共他均相同。下列各图表示实验结果，据图可得出的初步结论是
A．污染主要不是培养基灭菌时间短造成的
B．污染主要来源于组织培养所用的离体组织
C．调节培养基pH不能解决污染问题
D．调节培养温度不能解决污染问题
【解析】读图可以看出，ACD图解所示的信息说明污染源不是这三方面的原因；B中的曲线变化明显，是污染的主要因素。
【点评】本题主要考查解读表格图的能力。
【答案】ABCD。
【考点精题精练】
1.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水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的( C )
A．有丝分裂 B．分化
C．减数分裂 D．全能性
2.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，需要( ABD )
A．具有完整的细胞核的细胞
B．离体状态
C．导入外源基因
D．一定的营养物质和激素
3.植物细胞表现出全能性的必要条件是（ C ）
A.给与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，给与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内。
4.利用植物的茎、叶片等，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，也可以在较短时间内大量繁殖植物，还可以防止植物病毒的危害。下列关于这种技术的叙述，正确的是( D )
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这种技术是一种无性繁殖的方式 ④这种技术属于细胞工程的应用领域之一
A．① B．①②③
C．①② D．①②③④
5.（2010?北京东城区高三一模）下图为将胡萝卜的离体组织在一定条件下培育形成试管苗的过程示意图。有关叙述正确的是A
A．利用此过程获得的试管苗可能为杂合子
B：①②过程中都会发生细胞的增殖和分化
C．多倍体植株的培育需经过如图所示过程
D．此过程依据的生物学原理是细胞膜具有流动性
6.下面为番茄植物组织培养过程的流程图解，以下相关叙述不正确的是 B
A．脱分化发生在b步骤，形成愈伤组织，在此过程中植物激素发挥了重要作用
B．再分化发生在d步骤，是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程
C．从叶组织块到种苗形成的过程说明番茄叶片细胞具有全能性
D．人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题
7.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的 C
A.消毒灭菌B.适宜的温度
C.充足的光照 D.适宜的养料和激素
8.MS培养基和培养微生物所配制的培养基的主要区别为( A )
A．MS培养基一般含植物激素，微生物培养基不含植物激素
B．MS培养基不需要氨基酸，微生物培养基含各种氨基酸
C．MS培养基不需碳源，微生物培养基含碳源
D．MS培养基含维生素B1和维生素B6，微生物培养基不含有
9.下列关于植物组织培养中灭菌操作的叙述，错误的是( B )
A．外植体可以用酒精灭菌
B．镊子等器械需酒精灭菌
C．操作前手需酒精消毒
D．培养基需高压蒸汽灭菌
10.植物组织培养所需营养的叙述，不正确的是( )
A．MS培养基既含硝态氮又含铵态氮
B．维生素以辅酶的形式参与生物催化剂酶系活动
C．植物生长调节物质包括生长素、细胞分裂素及赤霉素等
D．植物组织培养过程中无需从外部供糖
11.下列关于消毒效果的论述，不正确的是( ABC )
A．70％酒精对外植体消毒效果好，但用时长，去除易
B．O．1％氯化汞对外植体消毒效果最好，用时较短，去除也易
C．10％过氧化氢对外植体消毒效果最好，但易挥发、用时长，去除最易
D．抗菌素对外植体消毒效果较好，消毒时间较长，去除难易程度适中
12.下列关于花药培养过程中注意事项的叙述，正确的是( D )
A．花药培养成功与否与材料选择无关
B．花药培养成幼苗后，一定不能分瓶培养
C．花药培养成愈伤组织的过程中，除了适宜的温度、pH等，还要注意照光
D．一般地讲，材料选在单核期时花药培养成功率较高
13.接种和培养花药时应注意的事项全对的一组是（ A ）
①不损伤花药 ②彻底去除花丝 ③ 幼小植株形成后需要光照 ④花药开裂释放出的幼小植株会分别发育成单倍体植株
A. ①②③ B. ①②④ C. ②③④ D. ①③④
14.在植物组织培养过程中，生长素和细胞分裂素的使用会影响实验结果。下列说法不正确的是（ D ）
A.两种激素用量的比例影响实验结果 。
B.两种激素使用的先后顺序影响实验结果。
C.两种激素使用时的浓度影响实验结果。
D.以上说法都不正确。
15.（2010?北京顺义区高三一模）下列各项培育植物新品种的过程中，不经过愈伤组织阶段的是B
A．通过植物体细胞杂交培育白菜??甘蓝杂种植株 B
B．通过多倍体育种培育无子西瓜
C．通过单倍体育种培育优质小麦
D．通过基因工程培育
16.（2010?北京西城区高三一模）紫杉醇是从红豆杉属植物中提取的最有效的抗癌制剂之。目前，生产紫杉醇的主要原料是天然生长的红豆杉树皮，而大量剥取树皮会造成树木的死亡和资源的破坏。请回答下列问题。
（1）为了合理开发和利用红豆杉，保护野生植物资源，科研人员取生长状况相似的野生南方红豆杉和人工栽培的南方红豆杉，分别测量其不同部位完全烘干的样品中紫杉醇的含量（占干重的百分比），测定结果见表1。
表1 南方红豆杉树木各部位紫杉醇含量（％，w/w）
从实验结果看，红豆杉中紫杉醇含量最高的部位是________，不同部位紫杉醇含量不同的根本原因是_________。为保护红豆杉资源，应以其________为原料，提取、分离紫杉醇。
（2）科研人员为寻找更多紫杉醇来源，尝试利用植物组织培养技术，从红豆杉的愈伤组织中提取紫杉醇。实验结果如表2所示。
表2 不同外植体形成的愈伤组织中紫杉醇含量（％，w/w）
①该实验的目的是研究________________________________________。
②上述实验结果说明________最适合做外植体，经过________过程形成愈伤组织。
（3）2，4-D作为植物生长调节剂，在生产实践中还可以应用在________等方面（写出两点即可）。
答案：（1）树皮 基因的选择性表达 树叶（枝条、种子）
（2）①研究植物不同部位做外植体所形成的愈伤组织中紫杉醇的含量
研究不同生长调节剂的组合与水平对愈伤组织中紫杉醇含量的影响
②树叶 脱分化
（3）除草剂，促进生长、促进扦插生根，培育无子果实或促进果实发育等（写出两点即可）。
17.（2010?山东省临沂市高三一模）如图为通过花药培养月季花粉植株的一种途径。请回答下列相关问题。
（1）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，一般来说，在 期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，通常选择 的花蕾，花药培养成功率最高。
（2）上述途径是通过胚状体阶段发育成植株，还可以将花粉在诱导培养基上先形成 ，再将其诱
导分化成植株。
（3）某同学在培养过程中发现培养基上感染了几种细菌。若在以尿素为唯一氮源的培养基中加入
指示剂培养几种菌后，指示剂变红就可以鉴定其中含有能够分解尿素的菌；若在以纤维素为唯
一碳源的培养基中加入 染料，培养几种菌后，培养基中出现现透明圈，就可以鉴定其中含有纤
维素分解菌。在培养过程中为了检验制备的培养基是否合各，采取措施是 ，观察结
果，如果 ，说明培养基制备成功，否则需要重新制备。
（4）若欲获取大量抗性基因导入愈伤组织细胞，可以采用PCR技术。PCR利用了
原理，通过控制温度来控制DNA双链的解聚与结合。为了避免外源DNA等因素的污染，PCR实验
中使用的微量离心管等在使用前必须进行 。
答案：（每空1分，共10分）
（1）镜检 单核期 完全未开放
（2）愈伤组织
（3）酚红 刚果红 将接种后的培养基和一个未接种的培养基则时在适宜条件下培养未接种的培养基无菌落生长
（4）DNA的热变性（DNA的变性和复性） 高压灭菌
18.（2010?上海市奉贤区高三二模）如下图所示，为植株繁殖示意图，请据图回答：
（1）上世纪50年代，斯蒂瓦特利用胡萝卜根切片培育胡萝卜，首次证实了细胞的 ，是植物组织培养的理论基础。该过程需在 条件下进行，并需控制温度、PH值和光照条件。
（2）若培养过程中，为诱导愈伤组织形成根时，培养基中植物激素的特点是
。
（3）假设A试管内是基因型为AaBB的某植物的花粉，则培育出的B植株称为 植株，可能的基因型为 。由于这些植株高度不育，所以必须用 处理才能获得理想的植株。
（4）若在离体细胞内导入含有抗虫基因的重组质粒，则培养出的植物具有抗虫性，该项科技成果在环境保护上的重要作用是______ ____。质粒和抗虫基因的重组需要 酶，同时所用的质粒最好含有 基因，便于检测。
答案：（9分）
（1）全能性 无菌（2）细胞分裂素与生长素的比值小于1（3）单倍体 AB、aB 秋水仙素
（4）减轻农药对环境的污染 限制酶和DNA连接酶 遗传标记
19.（2010?江苏省南通、扬州、泰州三市高三二模）在植物组织培养过程中，愈伤组织的成功诱导是至关重要的步骤。科学家以食用稗的成熟胚作为外植体，在基本培养基上研究植物生长调节剂对食用稗愈伤组织诱导的影响。实验结果如下表。请回答相关问题：
注：愈伤组织诱导率（%）＝产生愈伤组织的外植体数/接种外植体总数×100%
（1）从上表可以知道，在基本培养基中添加较高浓度的 有利于食用稗胚形成愈伤组织，而添加 则不利于食用稗胚愈伤组织的形成。
（3）影响愈伤组织成功诱导的因素除植物生长调节剂外，培养的环境条件也是重要的因素。现给你提供200个已经消毒过的食用稗的成熟胚，在上述研究的基础上，探究光照对愈伤组织形成的影响。
实验步骤：
①将200个已经消毒过的食用稗的成熟胚平均分为甲、乙两组，分别接种到 培养基上；
② ；
③ 。
预期实验结果和结论： 。
答案：（8分）
（1）2，4－D 6－BA
（2）①L3 ②甲组置于光照条件下培养，乙组置于黑暗条件下培养，其它条件相同且适宜；③培养一段时间后，分别计数甲、乙两组中形成愈伤组织的个数并计算愈伤组织诱导率。
预期实验结果和结论：①如甲组的愈伤组织诱导率大于乙组的愈伤组织诱导率，则光照有利于愈伤组织的形成；②如甲组的愈伤组织诱导率小于乙组的愈伤组织诱导率，则黑暗有利于愈伤组织的形成；③如甲组的愈伤组织诱导率和乙组的愈伤组织诱导率相当，则光照、黑暗对愈伤组织的形成没有影响
20.（2010?北京宣武区高三一模）植物组织培养是克隆植物的一种方法，过程如下图所示，回答相应的问题：
（1）为了获得脱毒植株，外植体往往取自植物的花芽、叶芽等处的分生组织，其原因是______________________________。
（2）培养皿中的培养基除添加营养物质外，还需要添加植物激素，其目的是诱导外植体__________________________________。
（3）在生产实践中为获得大量的细胞产物如：紫杉醇，可将①__________放入液体培养基中的经机械作用分散成单个细胞，制备成细胞浮液，再经过_________即可获得大量细胞。
（4）组织培养过程需要植物生长和繁殖的最适条件，否则在光学显微镜下可能观察到发生_________________异常，进而使植物出现遗传不稳定甚至不育。
（5）植物组织培养技术不仅应用于花卉、果树的快速、大量繁殖以及脱毒植株的获取，还广泛用于____________、__________、__________等育种过程中。
答案：（1）这些部位很少受到病毒等病原体的侵害
（2）脱分化和再分化
（3）愈伤组织 细胞分裂
（4）染色体结构与数目
（5）植物体细胞杂交育种 基因工程育种 单倍体育种
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