课题2　月季的花药培养.docx

第9课时月季的花药培养学习导航1.阅读教材P37“(一)被子植物的花粉发育”，理解被子植物花粉发育的过程。2.阅读教材P38“(二)产生花粉植株的两种途径和(三)影响花药培养的因素”，掌握产生花粉植株的两种途径及影响因素。3.通过阅读教材P39“实验操作”，掌握花药培养的选材方法、材料的消毒及接种和培养。重难点击1.说出被子植物花粉发育的过程及花药培养产生花粉植株的两种途径。2.说出影响花药培养的因素，学习花药培养的基本技术。3.尝试用月季或其他植物的花药进行培养。一、影响花药培养的因素1.被子植物的花粉发育(1)花粉的概念：由花粉母细胞经过减数分裂形成的单倍体的生殖细胞。(2)花粉发育的基本过程花粉母细胞(小孢子母细胞)减数分裂小孢子四分体时期：4个单倍体细胞连在一起单核期有丝分裂双核期2.产生花粉植株的两种途径及影响因素(1)产生花粉植株的两种途径(2)影响两种途径的因素培养基中激素的种类。培养基中激素的浓度配比。3.影响花药培养的因素(1)内因：材料的选择。从花期来看，应当选择初花期的植株。从花药来看，应当选择单核期的花药。从花蕾来看，应当选择完全未开放的花蕾。(2)外因培养基的组成。亲本植株的生长条件、材料的低温预处理以及接种密度等。1.被子植物的花粉发育观察被子植物的花粉发育过程图，并阅读教材P37(一)相关内容，归纳并回答下列问题：(1)运用文字和箭头表示出被子植物花粉发育的过程。答案小孢子母细胞小孢子四分体时期单核居中期单核靠边期双核期(花粉管细胞核、生殖细胞核)。(2)花粉发育过程中的四分体时期与减数分裂过程中的四分体是同一个概念吗？有什么不同？答案不是。减数分裂过程中的四分体是指配对的一对同源染色体含有四条染色单体；花粉发育过程中的四分体时期是指小孢子母细胞经减数分裂后形成的连在一起的4个小孢子。(3)每个小孢子细胞内的染色体数与小孢子母细胞内的染色体数有何差异？答案小孢子是由小孢子母细胞经过减数分裂而形成的，所以小孢子细胞内的染色体数是小孢子母细胞内的染色体数目的一半。(4)花粉发育时期的单核期细胞具有什么特征？答案细胞含有浓厚的原生质，核位于细胞的中央；随着细胞不断长大，细胞核由中央移向细胞一侧，并分裂成1个生殖细胞核和1个花粉管细胞核，进而形成两个细胞生殖细胞和营养细胞。(5)结合上图，分析一个小孢子母细胞产生的花粉粒、花粉管细胞核、生殖细胞核和精子的数目分别是4、4、4、8。(6)营养细胞在花粉萌发过程中的作用是控制花粉的萌发并提供营养。2.花粉植株形成的过程阅读教材P38(二)产生花粉植株的两种途径的相关内容，回答下列问题：(1)产生花粉植株的两种途径都需要经过的过程是脱分化。(2)产生花粉植株的两种途径是否完全不同？其原因是什么？答案两种途径之间并没有严格的界限，主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。(3)进行花粉植株培养时要配制3种培养基，说出每种培养基中激素的比例和目的。诱导愈伤组织培养基：生长素与细胞分裂素比例适中，促进愈伤组织的形成。生芽培养基：生长素与细胞分裂素比值较低，促进芽的分化，抑制根的形成。生根培养基：生长素与细胞分裂素比值较高，促进根的分化，抑制芽的形成。(4)愈伤组织与胚状体有何差异？答案愈伤组织的细胞是未分化的细胞，需经再分化生根发芽，胚状体的细胞已经经过了再分化，具有了生根发芽的能力，可以直接通过分化形成根、芽结构。3.培养材料的选择(1)影响花粉植株诱导成功率的主要因素有哪些？答案植物种类；亲本植株的生理状况；合适的花粉发育时期；亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种密度等。(2)为提高花粉植株的诱导成功率，应选择哪个时期的花粉最适宜？答案初花期的、发育到单核期的花药中的花粉。1.如图是花药培养产生花粉植株的两种途径。下列相关判断错误的是()生根移栽A.图中的A和B分别是胚状体和愈伤组织B.C和D过程的实质相同C.选择的花药在花粉发育过程中越早越好D.整个培养过程中的细胞增殖方式只有有丝分裂问题导析(1)两种途径中，脱分化的结果不同，一个是形成愈伤组织，一个是形成胚状体。(2)细胞分化的实质是基因的选择性表达。(3)选择的培养材料处于单核期最好，尤其是处于单核靠边期的花药最好。答案C解析图中A和B分别是胚状体和愈伤组织，C和D表示分化和再分化；无论是再分化还是分化，它们的实质都是基因的选择性表达；选择的花药太早或太晚都不利于培养，处于单核期的最好，尤其是单核靠边期；整个培养过程中无减数分裂，所以细胞增殖方式只有有丝分裂。一题多变(1)图中用于培养的“花药中的花粉”选择单核期以前或单核期以后，均不利于培养，为什么？答案单核期以前的花药质地幼嫩，极易破碎；单核期以后的花药花瓣有些松动，给消毒带来困难。(2)两种形成花粉植株的途径基本相同，主要区别在于脱分化的结果不同，决定两种途径的决定性因素是什么？答案培养基中植物激素的种类及其浓度配比。2.下列有关月季花药培养的叙述，正确的是()月季花粉是由花粉母细胞经过减数分裂而形成的单倍体生殖细胞被子植物花粉形成过程中的四分体与高等动物精子形成过程中的四分体概念相同被子植物一个小孢子母细胞经过减数分裂共形成了8个精子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药培养初期不需要光照，幼小植株形成后才需要光照A. B.C. D.答案A解析被子植物花粉形成过程中的四分体是四个单倍体细胞连在一起，高等动物精子形成过程中的四分体是一对同源染色体含有的四个染色单体；不同时期的花粉发育的能力是不同的。二、尝试用月季的花药进行培养1.材料的选取(1)花粉发育时期的确定：一般通过镜检来确定花粉是否处于适宜的发育期。(2)花粉染色法醋酸洋红法：最常用的方法，能将花粉细胞核染成红色。焙花青铬矾法：当花粉细胞核不易着色时采用此法，能将花粉细胞核染成蓝黑色。2.材料的消毒选取花蕾初步消毒：通常先将花蕾用体积分数为70%的酒精浸泡约30 s冲洗：在无菌水中清洗，并用无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分彻底消毒：放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中24 min(也可用质量分数为1%的次氯酸钙溶液或饱和漂白粉溶液)再冲洗：再用无菌水冲洗35次3.接种(1)剥离花药(2)接种花药：立即将花药接种到培养基上。4.培养(1)培养条件：温度为25 ，前期不需要光照，幼小植株形成后需要光照。(2)培养过程：先进行脱分化培养，当花药开裂长出愈伤组织后及时转移到分化培养基上；若花药开裂释放出胚状体则要尽快将幼小植株分开。5.鉴定和筛选在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，染色体组的数目常常会发生变化。因此需要对培养出来的植株作进一步的鉴定和筛选。1.培养材料的选择方法(1)醋酸洋红法和焙花青铬矾法染色的目的是使细胞核着色，以便观察细胞核的位置，以确定花粉发育的适宜时期。(2)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？答案在酒精消毒前，花药不需要预先用流水冲洗、洗衣粉洗涤和软刷刷洗。(3)用于培养的花药，只要将整个花蕾或幼穗消毒即可，原因是完全未开放的花蕾中，花药实际上多数未成熟，由于它的外面有花萼、花瓣或颖片保护，通常处于无菌状态。(4)在菊花的组织培养和月季的花药培养过程中，对光照的要求是否相同？答案不相同。在菊花的组织培养过程中每日用日光灯光照12 h，但是月季的花药培养过程中，初期不需要光照，幼小植株形成后才需要光照。2.花药离体培养在育种上的应用(1)在花药离体培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，为什么常常会出现染色体加倍的变化？答案主要是由花粉管细胞核和生殖细胞核融合造成的，有些是由花粉壁细胞发育形成的二倍体花粉壁植株。(2)植物花药离体培养得到的单倍体植株是不可育的，如何能使其具有正常的繁殖能力呢？此育种方法有哪些优点？答案花粉粒发育为单倍体植株，再经过人工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。这样得到的植株能够正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交的后代不会发生性状分离。单倍体育种不仅缩短了育种周期，也为新品种的培育开辟了新途径。3.育种工作者常采用花药培养的方法，使花粉粒发育为单倍体植株。下面过程是采用水稻的花药进行培养的步骤。请据此回答下面的问题：选取水稻花药对花药消毒接种和培养植物体(1)诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低，受多种因素的影响，其中_、_是主要的影响因素；选择合适的_也是提高诱导成功率的重要因素。(2)花粉在发育过程中要经历_、_、_等阶段，选取的水稻花药应为_期的花药，此时细胞核由中央移向细胞一侧，花药培养成功率最高。(3)在剥离花药时，要尽量不损伤花药，原因是_；同时还要彻底去除花丝，原因是_。(4)通过花药培养产生单倍体植株一般有两种途径：一种是花粉通过_阶段发育为植株；另一种是在诱导培养基上先形成_，再将其诱导分化成植株。(5)试管苗形成过程中，必须从培养基中获得无机盐或矿质元素和小分子有机物等营养物质。要促进花粉细胞分裂和生长，培养基中应有_和_两类激素。答案(1)材料的选择培养基的组成花粉发育时期(2)小孢子四分体时期单核期双核期单核靠边(3)如果花药受损，接种后容易从受损伤的部位产生愈伤组织与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成(4)胚状体愈伤组织(5)细胞分裂素生长素解析诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低，受多种因素的影响，其中材料的选择与培养基的组成是主要的影响因素；选择合适的花粉发育时期也是提高诱导成功率的重要因素。花粉在发育过程中要经历小孢子四分体时期、单核期、双核期等阶段，选取的水稻花药应为单核靠边期的花药；在剥离花药时要尽量不损伤花药，否则接种后容易从受伤的部位产生愈伤组织；同时还要彻底去除花丝，因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成；通过花药培养产生单倍体植株一般有两种途径：一种是通过胚状体阶段发育为植株；一种是先形成愈伤组织再将其诱导分化成植株。一题多变(1)选择材料时，需要使用显微镜对花药进行观察，对花药进行染色的方法有哪些？答案醋酸洋红法和焙花青铬矾法。(2)是否整个培养过程都需要光照？答案不是，在幼小植株形成以后才需要光照。(3)使用细胞分裂素和生长素时，哪些方面会影响培养的结果？答案使用的顺序和用量的比例。1.下列有关花药培养基配制的说法中，不正确的是()A.花药培养可在同一培养基上培养至长出幼小植株后再更换培养基继续培养B.花药培养的各个阶段，培养基配方不完全一样C.诱导生根的培养基配方比诱导丛芽或胚状体的培养基配方中的IAA浓度高D.诱导愈伤组织分化是先分化出芽再分化出根答案A解析花药培养长出愈伤组织或释放出胚状体后，应及时更换培养基。2.月季的花药培养过程中的难点之一是材料的选择，下列有关材料选择的叙述，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时期的花粉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答案D解析从花药来看，应当选择初花期的花药；从花粉来看，应当选择单核期的花粉；从花蕾来看，应当选择完全未开放的花蕾；用已染色的花粉样品作临时装片，才能观察到细胞核的位置，以确定花粉发育的时期。3.接种和培养花药时应注意的事项全对的一组是()不损伤花药彻底去除花丝幼小植株形成后需要光照花药开裂释放出的幼小植株会分别发育成单倍体，无需分开A. B.C. D.答案A解析若花药受损，易从受损部位产生愈伤组织，因此要尽量不损伤花药；与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成，因此要彻底去除花丝；幼小植株形成后需要光照，由异养转化为自养；花药开裂释放出的胚状体要尽快分开，分别移植到新培养基上，否则这些植株将难以分开。4.植物的花药培养在育种上有特殊的意义。植物组织培养可用于无病毒植株及细胞产物的工厂化生产等方面。请回答相关问题：(1)利用月季的花药离体培养产生单倍体时，选材非常重要。一般来说，选择_期的花药进行培养的成功率最高。为了选择该期的花药，通常选择_的花蕾。确定花粉发育时期最常用的方法有_，但是对于花粉细胞核不易着色的植物，需采用_法，该法能将花粉细胞核染成_色。(2)进行组织培养需配制MS培养基，在该培养基中常需要添加_、_等激素。欲利于根的分化，植物激素的用量比例应为_。(3)无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素，下列各项中属于使用化学药剂进行消毒的是_，属