2019-2020学年高二生物人教版选修一教学案：专题3 课题2 月季的花药培养 Word版含答案

一、被子植物的花粉发育（阅读教材P37～38）1．发育场所：被子植物雄蕊的花药中。

2．花粉的形成：由花粉母细胞经过减数分裂形成，因此，花粉是单倍体的生殖细胞。

3．花粉的发育经历小孢子四分体时期、单核期和双核期等阶段。

(1)小孢子四分体时期：4个单倍体细胞连在一起。

(2)单核期：①四分体的4个单倍体细胞彼此分离，形成4个具有单细胞核的花粉粒。

②单核期分为单核居中期和单核靠边期两个时期。

(3)双核期：细胞中含有生殖细胞核和花粉管细胞核，它们进而形成一个生殖细胞和一个营养细胞，其中的生殖细胞再分裂一次形成两个精子。

二、产生花粉植株(即单倍体植株)的两种途径（阅读教材P38）1．过程图示2．形成原因：主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。

三、影响花药培养的因素（阅读教材P38～39）1．主要因素(1)材料的选择①不同植物的诱导成功率很不相同。

②同一种植物，花期早期时的花药比后期的更容易产生花粉植株。

③花粉发育时期也是影响花药培养的重要因素，一般来说，在单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养成功率最高。

(2)培养基的组成：培养基的成分及比例对花药培养也有影响。

2．其他因素：亲本植株的生长条件、材料的低温预处理以及接种密度等对诱导成功率都有一定影响。

四、实验操作（阅读教材P39～40）1．材料的选取(1)取材：对绝大多数植物而言，适宜花粉培养的时期是单核期。

(2)花药发育时期的确定：一般通过镜检来确定花粉是否处于适宜的发育期。

(3)镜检方法：①最常用的是醋酸洋红法。

②但某些植物的花粉细胞核不易着色，需采用焙花青－铬矾法。

2．消毒3．接种和培养(1)接种要求：将在无菌条件下除去萼片、花瓣和花丝的花药立即接种到培养基上。

(2)培养条件：培养温度在25_℃左右，幼小植株形成后才需要光照。

(3)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，常常会出现染色体组数目的变化，因此需要对培养出来的植株作进一步的鉴定和筛选。

[共研探究]1964年，印度科学家在培养毛叶曼陀罗的花药时，首次获得了由花药中的花粉粒发育而来的单倍体植株。

这个实验说明生殖细胞和体细胞一样，在离体条件下也具有发育成完整植株的潜能。

花药离体培养技术是一种新兴的育种技术，不仅能缩短育种周期，也为新品种的培育开辟了新途径。

1．被子植物的花粉发育(1)被子植物的花粉由花粉母细胞经过减数分裂形成。

(2)被子植物花粉的发育经历小孢子四分体时期、单核期和双核期等阶段。

(3)在正常情况下，一个小孢子母细胞可以产生8个精子；在一枚花药中可以产生很多个花粉。

(4)营养细胞在花粉萌发过程中能够控制花粉的萌发并提供营养。

(5)花粉发育过程中的小孢子四分体时期与减数分裂过程中的四分体不同，因为减数分裂过程中的四分体指配对的一对同源染色体含有4条染色单体；花粉发育过程中的小孢子四分体时期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。

2．产生花粉植株的两种途径根据图示，回答下列问题：(1)选择哪一时期的花粉培养成功率最高？为什么？提示：单核期，单核期对离体刺激敏感，可以经过培养产生愈伤组织或胚状体，花药培养成功率最高。

(2)下列时期的花粉是否适合做花药培养，不适合的请说明理由：①单核期之前：不适合，因为花药质地幼嫩，容易破碎。

②单核期之后：不适合，因为花瓣松动，外界中的微生物易侵入花药中，给消毒带来困难。

③单核期：适合。

(3)由花粉培养成的花粉植株一般是不育的。

可利用一定浓度的秋水仙素处理单倍体幼苗，诱导染色体加倍，恢复可育性。

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。

①材料的选择a．从花药来看，应当选择单核期的花粉。

b．从花蕾来看，应当选择完全未开放的花蕾。

②培养基的组成：培养基的成分和比例对花药培养也有影响。

[总结升华]产生花粉植株的两种途径的比较 (1)图解(2)途径差异：一种是花粉通过胚状体阶段发育为植株；另一种是花粉在诱导培养基上先形成愈伤组织，再将其诱导分化成植株。

(3)形成原因：主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。

(4)花粉植株的特点：单倍体植株，植株弱小，高度不育。

[对点演练]1．如图表示菊花嫩枝和月季花药的离体培养过程，请回答：(1)对菊花来说，要选取生长旺盛的嫩枝来进行组织培养，其原因是________________________________；对月季来说，适宜花粉培养的时期是________期。

为确定花粉是否处于该时期，最常用的镜检方法是______________________________。

(2)月季的花药离体培养与菊花的嫩枝组织培养不同，从植物产生的途径来说，花粉植株产生的途径除了图中所示外，还可以通过________发育而来。

(3)两种植物组织培养都需要接种，下列关于接种时应注意的问题的描述正确的是()①接种室要消毒②操作时戴口罩，便可说话③外植体可预先用体积分数为50%的酒精浸泡，再用质量分数为0.1%的氯化汞溶液消毒即可④接种操作要在酒精灯火焰旁进行⑤接种完毕盖好瓶盖A．①②③④⑤B．①②③④C．③④⑤D．①④⑤解析：(1)如果培养的是一般组织，一般宜选取生长旺盛的嫩枝，因为这样的组织细胞分裂能力强，容易诱导脱分化和再分化。

如果培养的是花药，一般选择单核期的花药，常用醋酸洋红法进行检测。

(2)花药离体培养可以有两种产生花粉植株的途径，除了题中的途径外，还可以经过产生胚状体进一步分化产生植株。

(3)接种前要对植物材料进行消毒处理，接种时要在酒精灯火焰旁进行。

答案：(1)生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化单核醋酸洋红法(2)胚状体(3)D[共研探究]以月季花药的培养为例探究花药培养的过程，结合图示和教材回答下列问题：1．实验操作过程2．花药培养的注意事项(1)在剥离花药时，为什么尽量不要损伤花药，还要彻底去除花丝？提示：损伤的花药接种后容易从受伤部位产生愈伤组织；与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。

(2)培养形成的幼苗需要用秋水仙素处理才能发育成正常植株。

[总结升华]1．镜检花粉发育时期的方法比较2.花粉植株出现染色体组数目变化的原因分析 在花药培养过程中，尤其是通过愈伤组织形成花粉植株的过程中，常常会出现染色体组数目的变化，其原因有以下几个方面：(1)花粉细胞的融合。

(2)接种花粉过程中混有小孢子母细胞。

(3)在材料的低温预处理时低温抑制了纺锤体的形成。

(4)在双核期时，生殖细胞核和花粉管细胞核并没有形成两个细胞，而是两个核发生了融合。

3．单倍体育种与花药离体培养的区别(1)单倍体育种①在花药离体培养的基础上，用秋水仙素继续处理单倍体幼苗。

②在单倍体育种过程中，二倍体是由单倍体的染色体加倍而来，所以得到的二倍体植株是纯合子。

(2)二者的区别：花药离体培养与单倍体育种的步骤和结果不同。

花药离体培养只涉及图示中的①②③④，单倍体育种则包括①②③④⑤。

[对点演练]2．下列关于被子植物花粉形成的叙述，正确的是( ) A ．花粉的发育要经历小孢子四分体时期、单核期和双核期 B ．花粉是花粉母细胞经有丝分裂形成的C ．花粉发育经历的小孢子四分体时期和减数第一次分裂的四分体时期的含义相同D ．花粉母细胞形成花粉粒中精子的过程是一系列减数分裂的过程解析：选A 花粉是花粉母细胞经减数分裂及有丝分裂形成的，其发育要经历小孢子四分体时期、单核期和双核期等阶段。

花粉粒中的生殖细胞经有丝分裂产生2个精子。

花粉发育的小孢子四分体时期指4个小孢子连在一起，而减数分裂的四分体时期是指同源染色体配对后，1个四分体含4条染色单体的阶段。

1．选择单核期以后的花药接种，花瓣已有些松动，会给材料的消毒带来困难。

主要原因是()A．花瓣松动后，微生物就可能侵入花药，给材料消毒带来困难B．花瓣松动后，体积变大，给消毒带来困难C．花瓣松动后，就会使花药消毒时接触酒精而被杀死D．花瓣松动后，会使花药老化，不适用于花药培养解析：选A花瓣松动后，会增加微生物侵入花药部位的机会，给材料消毒带来困难。

2．进行花药离体培养时，选择月季花粉的最佳时期为()A．盛开期的月季花B．略微开放的月季花C．完全未开放的花蕾D．花近败时期的花蕾解析：选C在花粉发育过程的单核期，花粉培养的成功率高，因此常选择完全未开放的花蕾。

3．下列有关花药培养基的说法，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解析：选A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。

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生产单倍体时，选材非常重要。

一般来说，在____________期花药培养成功率最高。

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是______________法，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)若要进行兰花无病毒植株的培育，首先选择兰花的________________作为外植体。

从外植体到无病毒植株试管苗，要人为控制细胞的________________________和________________过程。

(3)进行组织培养需配制MS培养基，在该培养基中常需要添加________、________等植物激素。

欲有利于根的分化，植物激素的用量比例应为_____________________________。

(4)不同植物的组织培养除需营养和激素外，___________________________等外界条件也很重要。

(5)无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素，下列各项中使用化学药剂进行消毒的是____________，采用灼烧方法进行灭菌的是________。

(填序号)①培养皿②培养基③实验操作者的双手④锥形瓶⑤接种环⑥花蕾解析：(1)早期的花药比后期的更容易培养成功。

一般来说，在单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养成功率最高。

该时期的花药通常存在于完全未开放的花蕾中。

(2)根尖、茎尖约0～0.1 mm区域中几乎不含病毒。

病毒通过维管系统移动，而分生组织中不存在维管系统，且茎尖分生组织代谢活力高，竞争中病毒复制处于劣势。

(3)生长素与细胞分裂素等植物激素可调节脱分化和再分化。

当生长素含量多于细胞分裂素含量时，利于生根。