影響植物組織培養(yǎng)分化方向的因素高二下學期生物人教版選擇性必修3

影響植物組織培養(yǎng)分化方向的因素先看一道試題：通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)，可以把外植體培養(yǎng)成胚狀體，長出芽和根，進而發(fā)育成完整的植株。下列敘述正確的是（

）A．發(fā)芽培養(yǎng)基中的生長素濃度高于細胞分裂素濃度B．生根培養(yǎng)基的營養(yǎng)物質(zhì)濃度通常高于發(fā)芽培養(yǎng)基C．愈傷組織發(fā)育為完整植株必須先再分化為胚狀體D．無菌栽培的試管苗莖段作為外植體時無需對其消毒解析：通常發(fā)芽培養(yǎng)基中的生長素濃度低于細胞分裂素濃度，A錯誤；生根培養(yǎng)基的生長素濃度高于細胞分裂素濃度，而生根培養(yǎng)基的營養(yǎng)物質(zhì)濃度通常高于發(fā)芽培養(yǎng)基，B錯誤；愈傷組織發(fā)育為完整植株的過程中有兩條途徑，即需要經(jīng)過再分化為胚狀體和不經(jīng)過胚狀體的器官發(fā)生途徑，C錯誤；無菌栽培的試管苗莖段因為幾乎不帶病毒，因此在作為外植體時無需對其消毒，而是直接由于誘導愈傷組織產(chǎn)生即可，D正確。故答案為D。此題考查植物組織培養(yǎng)的影響因素。2020版高中生物學選擇性必修三說，植物激素中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素，它們的濃度、比例等都會影響植物細胞的發(fā)育方向：但不可否認的是，營養(yǎng)物質(zhì)的成分和培養(yǎng)基的理化性也會對植物組織培養(yǎng)中也有很重要的影響。那么，植物生長調(diào)節(jié)劑、營養(yǎng)物質(zhì)和培養(yǎng)基的理化性質(zhì)是如何影響植物組織培養(yǎng)的呢？1.植物生長調(diào)節(jié)劑在植物組織培養(yǎng)中的影響植物激素是植物體內(nèi)合成的，對植物生長發(fā)育起到顯著調(diào)節(jié)作用的微量生理活性物質(zhì)，影響到植物的細胞分化、分裂、發(fā)育，及植物的形態(tài)建成、開花、結(jié)實、脫落、衰老和休眠等生理活動。植物激素是植物體內(nèi)合成的，對植物生長發(fā)育起到顯著調(diào)節(jié)作用的微量生理活性物質(zhì)，影響到植物的細胞分化、分裂、發(fā)育，及植物的形態(tài)建成、開花、結(jié)實、脫落、衰老和休眠等生理活動。在植物組織培養(yǎng)過程中，由于外植體處于離體培養(yǎng)狀態(tài)，內(nèi)源激素再生能力停止而不足保障其正常生長分化，需要外源激素救濟供給，要做培養(yǎng)基中添加植物生長調(diào)節(jié)劑達到培養(yǎng)物全能性正常生長、分化之需。在培養(yǎng)基的營養(yǎng)素各成分中，植物生長調(diào)節(jié)劑是培養(yǎng)基的關(guān)鍵物質(zhì)，是人工調(diào)控組織培養(yǎng)的應(yīng)激有效手段的“魔術(shù)棒”，在組織培養(yǎng)中具有無可動搖的核心地位，對植物組織培養(yǎng)起著決定性作用。植物生長調(diào)節(jié)劑的種類、濃度以及配比都會顯著地影響愈傷組織的形成、不定根、不定芽的分化，胚狀體的形成等。通常，不同植物或不同品種，甚至同一植物的不同位置及不同培養(yǎng)階段和培養(yǎng)目的，對植物生長調(diào)節(jié)劑的要求有很大的變化。根據(jù)不同的培養(yǎng)材料和培養(yǎng)目的，通過試驗確定植物生長調(diào)節(jié)劑的種類、濃度和配比是植物組織培養(yǎng)的關(guān)鍵所在。組織培養(yǎng)中使用的植物生長調(diào)節(jié)劑主要包括生長素類、細胞分裂素類、赤霉素和脫落酸等。（1）生長素類：在組織培養(yǎng)中，生長素主要的作用表現(xiàn)在誘導愈傷組織形成，促進細胞脫分化；促進細胞分裂和伸長生長；誘導根的分化；二氯苯氧乙酸（2，4D）可以誘導某些植物不定胚的形成。常用的生長素有吲哚乙酸（IAA）、吲哚丁酸（IBA）、萘乙酸（NAA）、二氯苯氧乙酸（2，4D）、奈氧乙酸（NOA）和對氯苯氧乙酸（PCPA）等。一般生長素濃度的使用為0.05～5mg/L。IAA是天然存在的生長素，可以人工合成，其活力較低，是生長素中活力最弱的激素，對器官形成的副作用小，高溫滅菌會受到破壞，且見光易分解，應(yīng)置于棕色玻璃瓶中保存。NAA為人工合成的植物生長調(diào)節(jié)劑，耐高溫高壓不易被分解破壞，應(yīng)用較普遍。IAA、NAA和IBA廣泛用于生根，并與細胞分裂素互作促進不定芽的增殖和生長。2，4D在促進愈傷組織的形成上活力最高，但它強烈抑制不定芽和不定根的形成，影響器官的發(fā)育。適宜的用量范圍較狹窄，過量產(chǎn)生毒害效應(yīng)。（2）細胞分裂素類：在組織培養(yǎng)中，細胞分裂素主要促進細胞分裂與擴大；誘導芽的分化，促進側(cè)芽萌發(fā)生長；抑制根的分化。同時具有抑制頂端優(yōu)勢，促進莖的增殖，延緩離體組織和器官的衰老作用。細胞分裂素多用于誘導不定芽的分化和莖、苗的增殖，避免在生根時應(yīng)用。一般細胞分裂的的使用濃度為0.05～10mg/L。細胞分裂素是腺嘌呤的衍生物。常用的細胞分裂素有6卞氨基嘌呤（6BA）、激動素（KT）、玉米素（ZT）、2異戊烯腺嘌呤（2IP）、噻苯?。═DZ）、氯苯脲（CPPU）等。其中ZT活性最強，但價格昂貴，高溫滅菌易受到破壞，需采用過濾滅菌方法，應(yīng)用較少。6BA和KT性質(zhì)穩(wěn)定，可高溫高壓滅菌，且價格相對便宜，在生產(chǎn)和科研中廣泛使用。在植物組織培養(yǎng)中，生長素與細胞分裂素的協(xié)同調(diào)控作用決定著器官發(fā)育的方向，細胞分裂素/生長素比值低時，有利于誘導植物脫分化和根原基的形成；細胞分裂素/生長素比值高時，有利于植物組織再分化和芽原基的形成。外植體啟動生長的關(guān)鍵主要是培養(yǎng)基的激素配比與濃度，一般應(yīng)使用較高濃度的細胞分裂素和生長素較低濃度的生長素，能夠解除頂端優(yōu)勢的抑制作用，誘導產(chǎn)生叢芽。生長素濃度過高容易產(chǎn)生愈傷組織；激素配比適當，則莖尖向上生長成無根芽苗。一般頂芽和腋芽培養(yǎng)30～40天d可長成新梢。2.營養(yǎng)物質(zhì)的成分對在植物組織培養(yǎng)中的影響除了植物激素，適當配比的營養(yǎng)物質(zhì)也會影響植物組織的分化。生長素對維管組織分化所起的作用看來在很大程度上取決于糖的存在。當培養(yǎng)基中生長素含量低時，通過改變蔗糖含量，即可改變洋丁香和菜豆愈傷組織塊中所形成的木質(zhì)部和韌皮部的相對數(shù)量。在洋丁香中，如果灌入到愈傷組織頂面缺口里的瓊脂含有0.05mg/LIAA和1%蔗糖，在愈傷組織中只能形成數(shù)量很少的木質(zhì)部分子。若保持生長素濃度不變，而把蔗糖水平提高到2%，則有利于木質(zhì)部的形成，但韌皮部卻很少形成甚至不形成。在蔗糖含量為2.5%~3.5%時，木質(zhì)部和韌皮部都能分化，而當蔗糖含量為4%時，所形成的維管組織中只是韌皮部，很少或沒有木質(zhì)部。與洋丁香不同，在爬山虎懸浮培養(yǎng)中，當蔗糖含量一直增加到8%時，木質(zhì)部分也隨之增加。不同的園藝植物影響木質(zhì)部的形成所需的蔗糖含量不同。對于爬山虎木質(zhì)部發(fā)生來說，蔗糖含量直到1.5%時仍然沒有什么效果，而這一含量在洋丁香中卻正處在最適含量的附近。試驗證明，除了蔗糖之外，屬于二糖的麥芽糖和海藻糖也能刺激某些植物愈傷組織導管的分化。葡萄糖、果糖和其他單糖則無刺激作用。在有生長素存在條件下的，蔗糖可能起著一種幾乎像激素一樣的作用。以蔗糖為碳源培養(yǎng)離體的雙子葉植物，根會長的更好，而以葡萄糖為碳源時，單子葉植物的根生長的更好。生根培養(yǎng)中，低濃度的糖有利于根的形成和生長。維生素、肌醇、氨基酸

維生素B6會促進根的生長；維生素B1以焦磷酸鹽形式存在，是碳水化合物代謝必需的輔助因子，直接涉及某些氨基酸的生物合成，大多數(shù)的植物組織生長都需要它，特別在繼代培養(yǎng)時更是如此。有學者在玉米的懸浮培養(yǎng)時，如不添加維生素B1，在第二次繼代時，生長效果就較差，第三代轉(zhuǎn)接時如繼續(xù)不添加維生素B1，組織就會死掉。其他類型的維生素添加，對一些植物種類的組織培養(yǎng)可以起到積極的作用。如泛酸（微生物B5）可以促進山楂莖段形成愈傷，維生素C一般可用于分離外植體時防褐化，它除了可以作為抗氧化劑，還與細胞分裂和伸長有關(guān)。葉酸在黑暗中可降緩組織增生，在光照下可增強。維生素B2可提高莖枝的生長質(zhì)量。肌醇，中文別名:肌糖;環(huán)己六醇;纖維醇(肌糖)。肌醇廣泛分布在動物和植物體內(nèi)，是動物、植物、微生物的生長因子。會促進胚狀體和芽的形成。肌醇是植物的一種天然組分，它在植物細胞膜功能方面有重要作用，一些學者把肌醇看作是碳水化合物的補充物。早在1951年，肌醇的功效在植物組培中的作用首次得到驗證。學者在榆樹組培培養(yǎng)中加入肌醇，發(fā)現(xiàn)其可以促進榆樹的形成層組織形成芽，愈傷組織的壞死癥狀可以受到抑制和延遲。后續(xù)很多種植物的組培驗證發(fā)現(xiàn)，肌醇可以促進愈傷組織的生長速度，對植株的形態(tài)發(fā)生也產(chǎn)生有益結(jié)果。肌醇，呈白色粉末狀氨基酸不僅為細胞生長提供氮源，而且還會促進芽、根、胚狀體的分化和生長。甘氨酸可以促進根的生長，絲氨酸和谷氨酰胺可以促進不定芽的分化。(摘自《植物組織培養(yǎng)技術(shù)》劉振祥)高中生物學教材中的MS培養(yǎng)基是植物組織培養(yǎng)的通用培養(yǎng)基，但在具體使用過程中根據(jù)培養(yǎng)的材料和目的，有時會適當調(diào)整營養(yǎng)物質(zhì)，當然也是通過一系列實驗后確定的。3.培養(yǎng)基的理化性質(zhì)對植物組織培養(yǎng)的影響培養(yǎng)基的物理性質(zhì)，如滲透壓、pH、固態(tài)和液態(tài)對細胞形態(tài)也有影響。糖對培養(yǎng)基的滲透壓起決定作用，這可以幫助理解蔗糖對植物組織培養(yǎng)的重要性，同樣的碳源量，蔗糖的物質(zhì)量的濃度是葡萄糖的近一半。植物離體條件下，推動了自行調(diào)節(jié)pH的能力，所適應(yīng)的pH范圍為5.6－6.0。培養(yǎng)基的固體、液體狀態(tài)也影響形態(tài)發(fā)生，一般而言，固態(tài)培養(yǎng)基有利于器官分化。例1．植物組織培養(yǎng)的常見流程：外植體的消毒處理、接種→誘導愈傷組織→分化長芽與生根→試管苗過渡等。下列敘述正確的是（

）A．外植體和培養(yǎng)基需要消毒后再接種，接種時需注意外植體的方向，不要倒插B．在無菌水中用纖維素酶和果膠酶混合處理葉片懸浮組織可獲得較多原生質(zhì)體C．愈傷組織的誘導受植物激素配比的影響，不受營養(yǎng)物質(zhì)和光照等因素的影響D．試管苗移栽到室外前需用自來水洗掉根部的瓊脂，以免瓊脂發(fā)霉引起爛根2．通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)，可以把外植體培養(yǎng)成胚狀體，長出芽和根，進而發(fā)育成完整的植株。下列敘述正確的是（

）A．發(fā)芽培養(yǎng)基中的生長素濃度高于細胞分裂素濃度B．生根培養(yǎng)基的營養(yǎng)物質(zhì)濃度通常高于發(fā)芽培養(yǎng)基C．愈傷組織發(fā)育為完整植株必須先再分化為胚狀體D．無菌栽培的試管苗莖段作為外植體時無需對其消毒答案：1．D解析：A、植物組織培養(yǎng)實驗中外植體要消毒后再接種到經(jīng)過高壓滅菌的MS固體培養(yǎng)基中，A錯誤；B、在制備原生質(zhì)體時，需在0.5~0.6mol·L1的甘露醇溶液環(huán)境（維持較高滲透壓，防止原生質(zhì)體吸水漲破）下用纖維素酶和果膠酶混合液處理實驗材料，將細胞壁除去，獲得球形的原生質(zhì)體，B錯誤；C、愈傷組織的誘導分化受植物激素配比的影響，也受營養(yǎng)物質(zhì)和光照等培養(yǎng)條件的影響，C錯誤；D、將無菌幼苗移栽到實驗室外之前，先用自來水洗掉根部的瓊脂，以免瓊脂發(fā)霉引起爛根，幼苗需適應(yīng)