课题2 月季的花药培养key.doc

课题2 月季的花药培养 一、基础知识（一）被子植物的花粉发育1被子植物的花粉是在花药中由花粉母细胞经过减数分裂形成的。所以，花粉是单倍体的生殖细胞。2结合教材内容填下列示意图：（1）由此可见，被子植物的花粉的发育要经历四分体时期，单核期和双核期等阶段。（2）在正常情况下，若一个有24对染色体的植物开花，其一个小孢子母细胞可以产生8个精子，精子中的染色体数目是 24 ；在一枚花药中可以产生很多个花粉。【思考1】：营养细胞在花粉管生长过程中的作用是什么？控制花粉的萌发并提供营养。【思考2】：花粉的染色体组成与体细胞有什么区别？为什么？花粉的染色体只有体细胞的一半，无同源染色体（二倍体生物）【思考3】：减数分裂过程中和被子植物花粉发育过程中的四分体是一回事吗？为什么？不是一回事。前者的四分体时期是指同源染色体配对后，一对同源染色体含有四条染色单体的阶段；后者的四分体时期是指4个单倍体的细胞（小孢子）连在一起的时期。（2） 产生花粉植物的两种途径花药中的花粉花药中的花粉 胚状体 丛芽丛芽愈伤组织 诱导生根移栽脱分化脱分化 【思考4】：花药培养产生花粉植株的两种途径的差别主要取决于 。这两种途径之间没有绝对的界限，主要取决于培养基中激素的种类及浓度配比。【思考5】：什么是体细胞胚？在组织培养过程中，某些体细胞在形态上转变为与合子发育成的胚非常相似的结构，发育过程亦与合子胚类似，被称为体细胞胚（胚状体）。【思考6】：单倍体性细胞产生的花粉胚，也可发育成为单倍体植株，这和植物的体细胞克隆有区别吗？有区别。单倍体性细胞发育成的单倍体植株表现为高度不育，植物的体细胞克隆的植株可育。（三）、影响花药培养的因素1影响花粉植株成功与否和成功率的主要因素：材料的选择和培养基的组成等。2材料的选择：从花药来看，应当选择（初花期、盛花期、晚花期）的花药；从花粉来看，应当选择（四分体期、单核期、双核期、萌发期）的花粉，因为单核期以前的花药 质地幼嫩，极易破碎 ，选择单核期以后的花药接种， 花瓣已有些松动又给材料的消毒带来困难，且难以挑选到单核期的花药 。；从花蕾来看，应当选择（完全未开放、略微开放、完全盛开）的花蕾。【思考7】：为什么选择合适的花粉发育期是诱导花药培养成功率的重要因素？因为并不是任何时期的花粉都可以经过培养产生愈伤组织或胚状体，花粉发育的过程中，只有某一个时期对离体刺激敏感。【思考8】：为什么花药的培养要选择完全未开放的花蕾？完全未开放的花蕾，可挑选到单核期的花药，菌少、易消毒。【思考9】：为什么花瓣松动会给材料消毒带来困难？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。【思考10】：除此之外，你认为影响花粉诱导成功率的因素还有哪些？植物的种类、亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种密度、培养基组成、培养的环境条件等对诱导的成功率都有一定的影响。二、实验操作（一）、材料的选取1选择花药时一般通过 镜检 确定花粉发育时期，此时需要对花粉细胞核进行染色，最常用的染色剂是醋酸洋红溶液和焙花青铬钒溶液，它们分别可以将细胞核染红色和蓝黑色。2在使用焙花青铬钒溶液时，需要首先将花药用卡诺氏固定液处理20min。该试剂的配制方法是将无水酒精和冰醋酸按体积比为3：1的比例混合均匀。（二）材料的消毒【思考11】：月季花蕾的消毒与菊花外植体的消毒相比较，二者有何不同？在酒精消毒前，花药不需要预先用流水冲洗、洗衣粉洗涤和软刷刷洗。【思考12】：为什么用无菌水冲洗？用于培养花药，实际上多数未熟，由于它的外面有花萼、花瓣保护，通常处于无菌状态，所以只要将整个花蕾或幼穗消毒即可。【思考13】：实验完毕后1氯化汞溶液应如何处理？收集、回收或运至废物处理场所处置（收集好后，运到垃圾处理站专门处理）实验室内少量HgCl2可以转化成HgS来进行销毁，即：HgCl2+Na2S=HgS（沉淀）+2NaCl由于HgS溶于过量硫化物中，所以往往需要加入硫酸亚铁进行共沉淀注：含汞盐的废液可先调节pH至810，加入过量硫化钠，使其生成硫化汞沉淀，再加入硫酸亚铁作为共沉淀剂，硫酸亚铁将水中悬浮的硫化汞微粒吸附而共沉淀。清液可排放，残渣集中处理。（三）、接种和培养1、剥取花药：消毒后的花蕾，要在无菌条件下除去花萼、花瓣。在剥离花药时，要尽量不损伤花药，否则容易从受伤部位产生愈伤组织 ；还要彻底除去花丝，因为 与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成 。2、接种花药：剥取的花药要立刻接种到MS培养基上。每个培养瓶接种710个花药。3、培养：花药培养利用的培养基是 MS 培养基，pH为 5.8 ，温度为 25 ，幼苗形成之前（需要、不需要）光照。4、培养2030d后，花药开裂，长出 愈伤组织 或释放出 胚状体 。前者还要转移到 分化培养基 上进行分化培养成再生植株；后者要尽快 分开 并转移到新的培养基上。5、通过愈伤组织形成的植株，常常会出现 染色体倍性 的变化，因而需要鉴定和筛选。【思考14】：为什么通过愈伤组织形成的植株会发生染色体倍性的变化？有些是由花粉发育形成的单倍体花粉植株，有些是由花粉壁细胞发育形成的二倍体花药壁植株。【思考15】：植物组织培养技术与花药培养技术有何区别？相同点：二者均为离体的植物组织经脱分化形成愈伤组织，再分化成丛芽，诱导出根，然后进行移栽。不同点：植物组织培养技术所用的外植体为体细胞，染色体数无需加倍。而花药培养技术取材为花药，培养的为单倍体幼苗，植株弱小，高度不育，必须用秋水仙素处理，使染色体加倍，恢复正常植株的染色体数，而且为纯种。三、课堂总结1、被子植物花粉的发育：花粉母细胞减数分裂小孢子母细胞四分体时期单核期双核期精子2、产生花粉植株的两种途径：花药中的花粉花药中的花粉 胚状体 丛芽丛芽 愈伤组织 诱导生根移栽脱分化脱分化 分化 再分化 3、影响花药培养的因素：（1）主要因素：材料的选择与培养基的组成（2）重要因素：选择合适的花粉发育时期（3）影响因素：亲本植株的生长条件、低温处理和接种密度等4、实验操作：材料的选取、材料的消毒、接种和培养、鉴定和筛选【感悟高考真题】1、（2011江苏高考）下列有关植物组织培养的叙述，正确的是( D )A.愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞B.二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株C.用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子D.植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得2、（2012全国卷新课标版）为了探究6-BA和IAA对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响，某研究小组在培养基中加入6-BA和IAA，配制成四种培养基（见下表），灭菌后分别接种数量相同、生长状态一致、消毒后的茎尖外植体，在适宜条件下培养一段时间后，统计再生丛芽外植体的比率（m），以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数（n），结果如下表。回答下列问题：（1）按照植物的需求量，培养基中无机盐的元素可分为大量元素 和 微量元素两类。上述培养基中，6-BA属于细胞分裂素类生长调节剂。（2）在该实验中，自变量是IAA浓度，因变量是丛芽外植体的比率及丛芽平均数，自变量的取值范围是0.5mg/L 。（3）从实验结果可知，诱导丛芽总数最少的培养基是 1号培养基。（4）为了诱导该菊花试管苗生根，培养基中一般不加入6-BA（填“6-BA”或“IAA”）。3、（2010新课标高考）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。答案：(1)遗传特性 快 遗传信息 (2)微生物 (3)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4、（2009上海高考）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：(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)未分化细胞群经分裂形成愈伤组织当植物激素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【考点模拟演练】一、选择题1、下列关于花药培养过程中注意事项的叙述，正确的是()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花药培养成幼苗的过程中，除了适宜的温度、pH等，还要注意光照D一般地讲，材料选在单核期时花药培养成功率较高2、下列关于植物组织培养中灭菌操作的叙述，错误的是()A外植体可以用酒精消毒 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3、关于影响植物组织培养的因素，说法正确的是()A不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料培养的难易程度相同B在植物组织培养中，培养基中必须添加植物激素C植物激素中生长素和细胞分裂素的作用是互相独立的DpH、温度、光照条件等对植物组织培养特别重要4、花粉植株能否诱导成功受多种因素的影响，主要因素是()A材料的选择与培养基的组成 B就同一种植物来说，所选植株的生理状况C接种密度 D材料的低温处理效果5、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。下列说法正确的是()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以上说法全部正确6、关于接种时应注意的事项全部正确的为()接种室要消毒无菌操作接种时可以谈话外植体如茎段、茎尖可随机放入培养基接种时要防止交叉污染接种完立刻盖好瓶口A B C D7、花药培养技术与植物组织培养技术的不同之处在于()A培养基配制方法B无菌技术 C接种操作 D选材8、下列实例中能体现细胞全能性的是()用悬浮液培养胡萝卜单个细胞可形成可育的植株 植物用种子繁殖后代用烟草组织培养的单个细胞形成可育的完整植株A B C D9、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 A有丝分裂 B分化 C减数分裂 D全能性10、月季的花药培养过程的难点之一是材料的选择，下列有关材料选择的叙述中正确的是()A从花药来看，应当选择盛花期的花药B从花粉来看，应当选择小孢子四分体期的花粉C从花蕾来看，应当选择略微开放的花蕾D从检测花粉的实验方法看，应该用显微镜观察已染色的花粉样品临时装片11、下列有关花药离体培养，说法错误的是()A对材料的选择最常用的方法是焙花青铬矾法，这种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色B材料消毒时需先用酒精浸泡，然后用氯化汞或次氯酸钙溶液浸泡，最后用无菌水冲洗C接种花药后一段时间内不需要光照，但幼小植株形成后需要光照D若接种的花药长出愈伤组织或释放出胚状体后，要适时转换培养基，以便进一步分化成再生植株12、如下图为植物组织培养流程图解，以下相关叙述不正确的是()A上述过程中脱分化发生在b步骤，形成愈伤组织，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Cb过程中进行诱变处理后培养，可筛选出抗逆性强的突变体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13、MS培养基和培养微生物所配制的培养基的主要区别为()AMS培养基一般含植物激素，微生物培养基不含植物激素BMS培养基不需要氨基酸，微生物培养基含各种氨基酸CMS培养基不需碳源，微生物培养基含碳源DMS培养基含维生素B1和维生素B6，微生物培养基不含有14、无菌技术是植物组织培养能否获得成功的关键 , 以下说法正确的是 ( ) 由于植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差 , 对无菌操作的要求非常严格 对培养基及器械用高压蒸汽灭菌 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 对培养材料可用高压蒸汽灭菌 如果不小心导致污染 , 将可能造成培养工作的前功尽弃A. B. C. D. 15、要将菊花茎段细胞培养成完整的植株 , 需要 ( ) 具有完整细胞核的细胞 离体状态 导入外源基因 一定的营养物质和激素 选用生长旺盛的嫩枝A. B. C. D. 答案：1. D 2. B 3. D 4. A 5. D 6. D 7. D 8. B 9. C 10. D 11. A 12. B 13.A 14.C 15.C 二、非选择题16、如下图表示花药培养及单倍体育种的大致过程，据图回答下列问题：(1)过程是把幼小的花药分离出来，在无菌条件下放在MS培养基上进行培养，配制该培养基时，需要的物质应该有_。(至少答三种)(2)过程是花药在MS培养基所提供的特定条件下脱分化，发生多次细胞分裂，形成_，此过程进行细胞分裂的方式是_。(3)过程是诱导再分化出芽和根，最后长成植株，长成的植株(不考虑核与核之间融合)是_植株，其特点是植株弱小，高度不育，生产上无推广应用的价值，若要使其结子结果，可在移栽后在幼苗茎尖滴加适宜浓度的B物质，通常用到的B物质 。(4)过程 与过程 所用培养基有差异，主要是_ 的差异。答案：(1)水、矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素、有机添加物(任答三种即可)(2)脱分化有丝分裂 (3)再分化单倍体 植株