课题2　月季的花药培养课程导入

选修1专题3课题2月季的花药培养教学设计

一、课题目标

1.知识目标

a.说出被子植物花粉的发育过程。

b.说出被子植物产生花粉植株的两种途径。

c.说出影响花药培养的因素。

2.能力目标

a.学习花药培养的基本技术。

b.尝试用月季或其他植物的花药进行培养。

3.情感目标

感受科学技术在生产实践中的重要价值。

二、课题重点

选取适宜的培养材料和培养基。

三、课题难点

选取适宜的培养材料和培养基。

四

教学流程

教学流程

环节一：课程导入

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。 自20世纪60年代以来，花药培养的研究发展迅速。据记载，世界上已有250多种高等植物的花药培养获得成功，其中小麦、玉米，大豆、甘蔗和橡胶等近50种植物的花粉再生植株已由我国科技人员首先培育成功。 课题目标

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 3.学习花药培养的基本技术，尝试用月季或其他植物的花药进行培养

听。

展示课题背景，导入课题目标。

课题背景

教师活动

学生活动

阅读、倾设计意图

情景导入本节目标。

环节二：讲授新课

一、基础知识

(一)被子植物的花粉发育

1.雄蕊

引导学生回忆雄蕊组成：花药（囊状结构，内有很多花粉）和花丝。

2.花粉

联系减数分裂和有丝分裂，讲述花粉的产生：由花粉母细胞（小孢子母细胞）历经减数分裂、有丝分裂而形成，是单倍体的生殖细胞。 3.被子植物花粉的发育过程

让学生观察教材“被子植物花粉发育过程”图解，教师讲解被子植物花粉的发育过程。

讲解：被子植物花粉发育经历小孢子四分体时期、单核期、双核期等阶段。在小孢子四分体时期，4个单倍体细胞连在一起，进入单核期时，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。这时的细胞含有浓厚的原生质，核位于细胞的中央（单核居中期）。随着细胞不断长大，细胞核由中央移向细胞一侧（单核靠边期），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，一个是生殖细胞，一个是营养细胞。生殖细胞将再分裂一次，形成两个精子。

（二）产生花粉植株的两种途径

让学生阅读教材“产生花粉植株的两条途径”内容，认识产生花粉植株的两种途径，教师加以讲解。

1.产生花粉植株（即单倍体植株）的两种途径：一是花粉通过 胚状体 阶段发育为植株，二是通过愈伤组织阶段发育为植株。这两种途径的区别主要取决于培养基中激素的种类及其浓度的配比。

阅读、倾听、回答。

【特别提醒】

两种途径之间并没有绝对的界限，主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。

2.体细胞胚（胚状体）：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）。 来源：直接由器官产生；由单个细胞产生；由愈伤组织产生。

3.图解展示愈伤组织发育途径和胚状体发育途径。

出被子植物产生花粉植株的两种途径。

听、回答。

说忆、回答。

阅读、倾出被子植物花粉的发育过

回

说程。

（三）影响花药培养的因素

1.材料的选择

①从花期来看，应当选择初花期的花药，因为花期早期时的花药比后期的更容易产生花粉植株。一般月季的花药培养时间选在五月初到五月中旬，即月季的初花期。

②从花粉来看，应当选择单核期的花粉，这时花药培养成功率最高。

③从花蕾来看，应当选择完全未开放的花蕾。挑选到单核期的花药，通常选择完全未开放的花蕾。盛开的或略微开放的花都不易选做实验材料。 2.其他影响因素

讲解其他影响因素，强调材料的选择和培养基的组成是主要影响因素。

（1）培养基的组成

读、倾听、思考、回答。

（2）亲本生长条件、材料低温处理、接种密度等

生长旺盛植株花药较易形成花粉植株；栽培条件的好坏也影响花粉植株的诱导率。

（3）适宜的培养条件等

25℃左右，花粉培养的早期，黑暗或弱光有利于花粉分裂的启动。

【典型例题】 如图是花药培养产生花粉植株的两种途径，下列相判断错误的是(

) 答。

A.图中的a是愈伤组织

B.①和②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

【答案】C 【方法点拨】

演练、回

阅说出影响花药培养的因素。

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。

二、实验操作

（一）材料的选取

指导学生阅读教材，讲解材料选取的两种方法：醋酸洋红法、焙花青-铬矾法溶液配制和操作。

（1）醋酸洋红法（最常用方法） ①醋酸洋红的配置 将体积分数45％的醋酸100ml煮沸，缓缓加入1g洋红，在加热回流8h，冷却至50℃，过滤即可。

②染色操作 将花药放在载玻片上，加一滴质量分数1％的醋酸洋红，用镊柄将花药捣碎，盖上盖玻片在显微镜下检查。

（2）焙花青-铬矾法 ①卡诺氏固定液的配制方法

将无水酒精与冰醋酸按体积比为3：1的比例混匀。

②焙花青—铬钒溶液的配制方法

将5g铬明矾[K2SO4Cr2(SO4)·24H2O]加入90ml蒸馏水中，溶解后加入0.1g焙花青，混匀并加热至沸腾，煮沸5分钟后冷却至室温，过滤，加蒸馏水定容至100ml。

③染色操作

花药应该在卡诺氏固定液中固定20min，然后取出放在载玻片上，加焙花青—铬钒溶液染色，盖上盖玻片后在显微镜下检查。

（二）材料的消毒

讲解材料的消毒步骤。

1. 将花蕾用体积分数为70%的酒精浸泡30s 2. 无菌水清洗

3. 无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分

4. 放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中 2~4min（也可质量分数为1%的次氯酸钙

溶液或饱和漂白粉溶液）

5. 无菌水冲洗3～5次 （三）接种和培养 让学生阅读教材，讲解接种和培养步骤。

（1）剥取花药

阅读、倾听、思考、回答。

的花药进行培养。

阅读、思考、倾听、回答。

培养的基本技术。

尝试用月季或其他植物

学习花药

在无菌条件下除去萼片和花瓣用镊子取出花药。

注意：①勿损伤花药，以免诱导出非花粉愈伤组织。

②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。

（2）接种

立即将花药接种于培养基上，通常每瓶接种花药7-10个。

（3）培养

①培养条件： 温度控制在25℃左右，不需要光照。幼小植株形成后才需要光照。 ②培养： 一般经过20-30天培养后，会发现花药开裂，长出愈伤组织或释放出胚状体长出，愈伤组织则将愈伤组织及时转移到分化培养基上，以便进一步分化出再生植株。

注意：如果花药开裂释放出胚状体，则一个花药内就会产生大量幼小植株，必须在花药开裂后尽快将幼小植株分开，分别移植到新的培养基上，否则这些植株将很难分开。 （4）鉴定和筛选

讲解：在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，常常会出现染色体倍性的变化（主要原因是营养核和生殖核融合造成的），需要进一步鉴定和筛选。 三、结果分析与评价

展示三个方面问题让学生分析与评价。

1.选材是否恰当

选材是否成功是花药培养成功的关键。应学会通过显微镜观察处于适宜发育期的花粉。 2.无菌技术是否过关

如果出现了污染现象，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。要适时转换培养基，以便愈伤组织或胚状体进一步分化成再生植株。

【典型例题】 下列有关花药离体培养的说法中,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

演

重要价值。

感受科学技术在生产实践中的

胞核染成蓝黑色

B．材料消毒时需先用酒精浸泡,然后用氯化汞溶液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胚状体后,要适时转换培养基,以便进一步分化成再生植株

【答案】A 【方法点拨】 1.选择花药时，确定花药发育时期最常用的方法是醋酸洋红法，某些植物的花粉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。

2.接种花药后一段时间内不能进行光合作用，不需要光照，但幼小植株形成后需要光照。

环节三：课堂小结

共同回顾本节要点：

一、基础知识

（一）被子植物的花粉发育过程

小孢子母细胞→小孢子四分体时期→单核期→双核期→花粉粒

（二）产生花粉植株的两条途径

呼应、回答。

突出本节重点。

练、回答。

(三)影响花药培养的因素

①主要因素：材料的选择和培养基的组成。

②月季花药培养一般选择单核期。

二、实验操作

（一）材料的选取

醋酸洋红法、焙花青-铬矾法

（二）材料的消毒

（三）接种和培养 环节四：课堂练习

下列关于花药培养的注意事项中正确的是（ ）

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，还要注意照光

演练、回答。

出突重点。

D．一般地讲，材料选择单核期时花药培养成功率较高

【答案】D 【方法点拨】

1.花粉植株能否培育成功受多种因素影响，其中材料的选择与培养基组成是主要影响因素。

2.当培养获得愈伤组织或幼小植株时必须分瓶培养，才能诱导愈伤组织分化或幼苗分开。