2019学年第二学期高二生物专题3《月季的花药培养》学案含答案

月季的花药培养

学习目标

1.理解被子植物花粉发育的过程。

2.掌握产生花粉植株的两种途径及影响因素。

3.掌握花药培养的选材方法、材料的消毒方法及花药的接种和培养方法。

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

被子植物花粉的发育要经历小孢子四分体时期、单核期(单核居中期、单核靠边期)和双核期等阶段。具体过程如图所示：

特别提醒

(1)1个小孢子母细胞最终形成4个花粉粒，8个精子。

(2)在被子植物的花粉发育过程中，同一个具有单细胞核的花粉粒形成的2个精子和1个营养细胞的核基因是相同的。

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

①培养基中激素的种类。

②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。

①从花药来看，应当选择初花期的花药。

②从花粉来看，应当选择单核期的花粉。

③从花蕾来看，应当选择完全未开放的花蕾。

(2)外因

①培养基的组成。

②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．运用文字和箭头表示出被子植物花粉发育的过程。

提示 小孢子母细胞――→减数分裂小孢子四分体时期―→单核居中期―→单核靠边期――→有丝分裂

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与减数分裂过程中的四分体是同一个概念吗？有什么不同？

提示不是。减数分裂过程中的四分体是指联会状态下的一对同源染色体，含有4条染色单体；花粉发育过程中的四分体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．进行花粉植株培养时要配制3种培养基，试说出每种培养基中激素的比例和作用。

提示①诱导愈伤组织培养基：生长素与细胞分裂素比值适中，促进愈伤组织的形成。②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。③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？

提示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。

1．如图是花药培养产生花粉植株的两种途径，下列相关叙述错误的是()

A．图中的A表示愈伤组织

B．①和②过程的实质相同

C．选择花药时，其中的花粉所处的发育时期越早越好

D．整个培养过程中的细胞增殖方式只有有丝分裂

答案 C

解析图中的A表示愈伤组织，A正确；①和②过程分别表示分化和再分化，它们的实质都是基因的选择性表达，B正确；选择花药时，其中的花粉所处的发育时期过早或过晚都不利于培养，一般选择单核期的花药，C错误；整个培育过程中无减数分裂，细胞增殖方式只有有丝分裂，D正确。

2．在花粉的发育过程中，选择下列哪个时期的花药培养成功率最高()

A．小孢子四分体时期B．单核居中期

C．单核靠边期D．双核期

答案 C

解析单核期之前，花药质地幼嫩，容易破碎；单核期之后，花瓣开始松动，消毒困难；在单核靠边期花药培养成功率最高。

二、月季的花药培养过程

1．月季的花药培养操作

2．结果分析与评价

(1)选材是否恰当：通过镜检找到处于适宜的发育期的花粉是成功的关键。

(2)无菌技术是否过关：如果出现了被污染的现象，说明某些操作步骤，如培养基灭菌、花蕾消毒或接种等有问题。

(3)接种是否成功：如果接种的花药长出愈伤组织或释放出胚状体，花药培养的第一步就成功了。要适时更换培养基，以便使愈伤组织或胚状体进一步分化成再生植株。

1．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？

提示在酒精消毒前，月季花蕾不需要预先用流水冲洗、洗衣粉洗涤和软刷刷洗。

2．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？

提示不相同。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。

3．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？

提示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．(2018·湖北沙市中学期中)下列关于月季花药培养的实验操作的叙述，错误的是()

A．花药开裂后长出的愈伤组织可在同一培养基上培养至形成幼小植株再更换培养基继续培养

B．镜检花粉时可用醋酸洋红法或焙花青－铬矾法染色，后者能将花粉细胞核染成蓝黑色

C．在剥离花药时，要尽量不损伤花药，否则易从受伤部位产生愈伤组织

D．如果接种的花药长出愈伤组织并分化成幼小植株，还需对植株作进一步的鉴定和筛选

答案 A

解析花药离体培养形成愈伤组织后必须转移至分化培养基上，才能形成幼小植株，A错误。选择花药时，一般要通过镜检来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期。确定花粉发育时期最常用的方法是醋酸洋红法，但某些植物的花粉细胞核不易着色，需采用焙花青－铬矾法，这种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色，B正确。在剥离花药时，要尽量不损伤花药，否则接种后容易从受伤部位产生愈伤组织，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，C正确。如果接种的花药长出愈伤组织并分化成幼小植株，还需对植株作进一步的鉴定和筛选，D正确。

4．(2019·四川新津中学月考)植物组织培养和花药培养是在实验室条件下快速得到大量幼苗的两种方法。下列关于二者的比较，错误的是()

A．植物组织培养和花药培养的理论前提均是植物细胞具有全能性

B．花粉能被诱导为单倍体植株的原因是花粉中含有本物种全套的遗传信息，尽管遗传物质是体细胞的一半，但仍具有全能性

C．植物组织培养获得的试管苗必须经过移栽炼苗后，才能进行大田栽培，而花药培养不需要

D．植物组织培养中若基因发生突变，则其后代可能会表现出突变性状，但是花药培养中若发生基因突变，后代一定表现相应突变性状

答案 C

解析植物组织培养和花药培养的理论前提均是植物细胞具有全能性，A正确；花药中的花粉是被子植物的生殖细胞，通过减数分裂形成，其遗传物质是体细胞的一半，由于含有本物种全套的遗传信息，具有全能性，因此可经过诱导形成单倍体植株，B正确；植物组织培养和花药培养获得的试管苗都需要经过移栽炼苗后，才能转入大田栽培，C错误；在植物组织培养过程中，若发生隐性的基因突变，由于基因成对存在，所以其后代不一定表现突变性状，仍能保持亲代的性状；而花药中基因单个存在，若发生基因突变，性状就发生改变，D正确。