植物組織培養問題釋疑

問題一、在選修3的現代生物技術專題中，經常會出現許多影響操作的因素，如植物組織培養脫分化和再分化的影響因素。

植物組織培養的影響因素有哪些？

植物組培的影響因素

試題：（2018年4月浙江選考試題）取田間不同品種水稻的幼胚，先進行，然后接種到培養基中培養，幼胚發生

形成愈傷組織，并進行繼代培養。用含重組質粒的農桿菌侵染愈傷組織，再培養愈傷組織，以便獲得抗蟲的轉基因水稻。影響愈傷組織能否成功再生出植株的因素有：培養條件如光溫、培養基配方如植物激素配比、以及

（答

2點即可）。

答案：消毒；脫分化；水稻的基因型、愈傷組織繼代的次數

解析：進行組織培養前，要先對外植體（題中幼胚）進行消毒，幼胚先發生脫分化形成愈傷組織。影響愈傷組織能夠成功再生出植株的因素有：培養條件如光溫、培養基配方如植物激素配比、以及水稻的基因型、愈傷組織繼代的次數等。

植物組織培養影響的因素有內因和外因。

內因

主要是遺傳特性和生理特性，不同的器官組織類型產生的愈傷組織器官分化明顯不同，這是由基因型決定的；個體發育的年齡，如發育細嫩的組織容易脫分化為愈傷組織，也容易誘導器官分化；愈傷組織生理狀態，如繼代的次數越多，器官分化能力越差。

外因

主要有營養條件（無機鹽、有機物、植物激素和天然復合物等）和環境條件（滲透壓、光照、溫度、濕度和pH等）。

[資料1]在快速繁殖顫楊時，如果我們將一個枝條平均分成三段，結果發現，靠近頂端的那一段枝條的側芽離體培養時繁殖系數最高，中間的次之，基部的最低。

結論：外植體在植株上的著生位置對其脫分化及再分化有一定的影響。

[資料2]在MS培養基中加入質量分數為0.5mg/L的6-BA和質量分數為0.5mg/L的NAA，可誘導胡蘿卜形成愈傷組織；在MS培養基中加入質量分數為2mg/L的KT（激動素）和質量分數為0.2mg/L的NAA，可誘導胡蘿卜生出叢芽；在MS培養基中加入質量分數為0.1mg/L的NAA，可誘導胡蘿卜生根。

結論：生長素及細胞分裂素的比例可影響細胞的脫分化及再分化。

[資料3]將外植體培養在黑暗條件下，10天左右即可形成高度液泡化的愈傷組織，但是若將外植體培養在光照條件下，發現細胞分化產生維管束等組織，而不形成愈傷組織。

結論：愈傷組織的形成需要避光。

[資料4]研究煙草組織培養時發現，煙草芽的形成以28度為好，在12度以下，33度以上形成率均很低。

結論：脫分化及再分化都需要在適宜的溫度條件下進行。

問題二

大家都知道植物的全能性比動物細胞容易得多，但植物組織培養也會受到許多因素的影響。浙科版選修3教材第23頁有一較大篇幅專門講了植物組織培養的影響因素（如下所示）。

選修3教材第23頁

影響植物組織培養全能性表現的因素有哪些？

典型試題解析

試題：（2018年4月浙江省選考試題）回答與基因工程和植物克隆有關的問題。

（1）將含某抗蟲基因的載體和含卡那霉素抗性基因的載體pBI121均用限制性核酸內切酶EcoR

I酶切，在切口處形成。選取含抗蟲基因的DNA片段與切割后的pBI121用DNA連接酶連接。在兩個片段相鄰處形成，獲得重組質粒。

（2）已知用CaCl2處理細菌，會改變其某些生理狀態。取CaCl2處理過的農桿菌與重組質粒在離心管內進行混合等操作，使重組質粒進入農桿菌，完成實驗。在離心管中加入液體培養基，置于搖床慢速培養一段時間，其目的是，從而表達卡那霉素抗性基因，并大量增殖。

（3）取田間不同品種水稻的幼胚，先進行，然后接種到培養基中培養，幼胚發生

形成愈傷組織，并進行繼代培養。用含重組質粒的農桿菌侵染愈傷組織，再培養愈傷組織，以便獲得抗蟲的轉基因水稻。影響愈傷組織能否成功再生出植株的因素有：培養條件如光溫、培養基配方如植物激素配比、以及

（答2點即可）。

答案：

（1）粘性末端；磷酸二酯鍵

（2）轉化；使CaCl2處理過的農桿菌恢復細胞的正常狀態

（3）消毒；脫分化；水稻的基因型、愈傷組織繼代的次數

解析：

（1）用限制性核酸內切酶EcoR

I酶切含某抗蟲基因的載體和含卡那霉素抗性基因的載體pBI121，可在切口處形成黏性末端。用DNA連接酶連接含抗蟲基因的DNA片段與切割后的pBI121，可在兩個片段相鄰處形成磷酸二酯鍵，獲得重組質粒。

（2）取CaCl2處理過的農桿菌與重組質粒在離心管內進行混合等操作，使重組質粒進入農桿菌，完成轉化實驗。在離心管中加入液體培養基，置于搖床慢速培養一段時間，其目的是：使CaCl2處理過的農桿菌恢復細胞的正常狀態。

（3）在進行植物組織培養時，取田間不同品種水稻的幼胚，先進行消毒，以清除其表面附著的微生物；然后接種到培養基中培養，幼胚發生脫分化形成愈傷組織，并進行繼代培養。影響愈傷組織能否成功再生出植株的因素有:培養條件如光溫、培養基配方如植物激素配比、以及水稻的基因型、愈傷組織繼代的次數等。

植物組織培養影響因素

在植物離體培養過程中，影響植物細胞形態發生的因素有外因和內因。外因是培養植物細胞的培養基和環境條件。內因是植物細胞遺傳性和生理狀態。

1.培養基與環境條件

（1）培養基

培養基中的生長調節類物質對植物細胞形態的發生有較大的影響。在對根和芽分化的研究中發現，根或芽分化取決于生長素和細胞分裂素的配比，這就是著名的控制器官分化的激素模式（如圖）。

一般情況下，對器官的發生不僅取決于兩種激素的配比，還與濃度有關。當然，其他激素也有一定的作用。

培養基的營養成分對器官分化和胚狀體的形成也有重要的作用。例如，生根培養對無機鹽離子的要求要低一些，常用減半的MS培養基。糖的種類和濃度也影響器官分化和胚狀體的發生。

培養基的物理性質，如pH、滲透壓、固態或液態對細胞形態的發生也有影響。培養基滲透壓是影響植物形態發生的重要因素，而糖對培養基滲透壓起決定作用。

（2）環境條件

光照和溫度對器官分化和胚狀體形成有重要影響。不同的組織培養對光的要求不同，影響器官分化和胚狀體形成的光包括光強、光周期和光質。通常許多培養物需要1000－1500lx光強。光照長度對正常光周期反應的植物器官分化有影響。不同光質中，紅光有利于光生長。

一般培養的溫度25度左右，溫度在適當范圍內高低變化對器官發生的數量和質量有影響。

2.培養材料的生理條件

（1）器官的組織類型

不同植物的器官組織產生的愈傷組織器官分化明顯不同，且差異很大。這是有材料的基因型決定的，如胡蘿卜、煙草等培養物容易誘導器官形成，而棉花、豆類等較難。同種植物不同器官組織形成的愈傷組織，一般在器官發生上差異不顯著。

（2）個體發育的年齡

外植體幼嫩比較容易形成愈傷組織，也容易誘導器官分化。

（3）愈傷組織生理狀態

愈傷組織年齡對器官分化也有影響，一般愈傷組織繼代次數越多，器官的分化能力越低。