课题2　月季的花药培养优秀教案设计

第10课时

月季的花药培养

目标导航

1.知道花粉是单倍体的生殖细胞，说出被子植物花粉发育的过程。2.理解产生花粉植株的两种途径；知道选取适宜的材料和培养基组成是花粉植株诱导成功的关键。

一、月季花药培养的基础知识

1．被子植物的花粉发育过程

(1)被子植物的花粉是在花药中由花粉母细胞经过____________形成的，是________的生殖细胞。

(2)发育历程：被子植物花粉的发育要经历______________、________和________等阶段。

提醒

(1)花粉萌发进行受精作用时，每个花粉粒可释放出两个________，从而完成被子植物的________。

(2)被子植物的花粉发育要经过小孢子四分体时期、单核期、双核期三个阶段，其中单核期又分单核居中期和单核靠边期两个时期，双核期包括花粉管细胞核和生殖细胞核两个核。

(3)被子植物花粉发育过程中的“四分体”是指由一个花粉母细胞经过减数分裂产生的连在一起的4个__________(4个小孢子)；而减数分裂中的“四分体”是指在联会状态下的一对同源染色体，因为含有四条染色单体，所以叫做“四分体”。

2．产生花粉植株的两种途径

(1)通过花药培养产生花粉植株的两种途径

一种是花粉通过________阶段发育成植株；另一种是花粉在诱导培养基上先形成____________，再将其诱导分化成植株。

花药中脱分化分化――→胚状体――→丛芽的花粉花药中脱分化愈伤再分化――→――→丛芽的花粉组织诱导――→生根―→移栽

通过花药培养产生花粉植株的两种途径并没有绝对的界限，主要取决于培养基中________________________。

(2)单倍体育种的过程

①在花药培养的基础上，用____________继续处理单倍体幼苗，染色体加倍，重新恢复为二倍数。因为它们的二倍数染色体是由单倍数染色体本身加倍而来的，所以都是纯系，不会发生性状分离。

详见下图：

②单倍体育种的优点

后代都是________，自交产生的后代不会发生性状分离；明显地缩短了________；另外为新品种的培育开辟了新途径。

3．影响花药培养的因素

(1)诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低，受多种因素影响，其中______________和______________是主要的影响因素。

(2)不同植物的诱导成功率________________。同一种植物________________________对诱导成功率也有直接影响。选择适宜的________________也是提高诱导成功率的重要因素；不同生物的适宜的________________不同，但对绝大多数植物而言，适宜花药培养的时期是________期。

二、花药培养的实验操作流程

1．材料的选取

确定花粉发育时期的最常用的方法是________________法，对一些花粉细胞核不易着色的植物，需采用____________法。

2．材料的消毒

通常将选取的材料先用________________________浸泡约________ s，在无菌水中清洗，然后用质量分数为________________溶液消毒2～4

min，最后用无菌水冲洗________次。

3．接种和培养

先在________条件下除去萼片和花瓣，并立即将花药接种到培养基上。花药培养的第一步是接种的花药开裂，长出________________或释放出________。下一步将____________及时转移到________培养基上培养，或将大量的幼小植株分开，分别移植到新的培养基上培养。培养温度控制在25℃左右，不需要________。____________形成后才需要光照。

4．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的数目的变化。因此还需要对培养出来的植株作进一步的鉴定和筛选。

提醒

(1)花药培养的第一步成功的标志是接种的花药长出愈伤组织或释放胚状体。下一步将愈伤组织及时转移到分化培养基上，以便愈伤组织或胚状体进一步分化成再生植株。

(2)选材是否成功是花药培养成功的关键，因此学生应学会通过显微镜观察处于适宜发育期的花粉。

(3)花蕾的选择要符合实验的要求，过早过晚都是不利的。

(4)培养基灭菌、花蕾消毒或接种等都应严格按无菌技术的要求进行操作，否则会导致培养对象被污染。

知识点一

月季花药培养的基础知识

1．回答下列有关花药培养的问题：

(1)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。这两种途径主要取决于培养基中________的种类及浓度配比。

(2)通过上述两种途径得到的单倍体植株具有的特点是______________________。应如何解决？________________________________________________________________________。

2．如图表示某植物的花药培养过程，请据图判断下列说法中错误的是(

)

A．A→F不能体现细胞的全能性

B．C中是高度液泡化的薄壁细胞

C．植株A和F中的染色体组数不同

D．植株F一般不能直接应用于生产

知识点二

月季花药培养的实验流程

3．下列关于花药培养过程的说法，正确的是(

) A．花药中的花粉在培养基上发育成胚状体还是愈伤组织是随机的，不受环境的影响

B．接种后的花药需要每天用日光灯照射12 h C．花药培养过程中，诱导形成愈伤组织时不需要光照，幼小植株形成后需要光照

D．如果花药开裂释放出胚状体，则一个花药将产生一个幼小植株

4．下列关于月季花药培养的叙述中，错误的是(

) A．材料的选择与培养基的组成影响花药培养的成功率

B．选择花药时常用的方法是醋酸洋红法

C．选取材料时一定要进行消毒

D．培养形成的胚状体可继续在原培养基中分化形成植株

一、选择题

1．花药培养中材料消毒主要有以下几步，顺序正确的是(

) ①将花蕾在酒精中浸泡约30 s

②放入氯化汞溶液中2～4 min

③无菌水清洗，然后用无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分

④用无菌水冲洗3～5次

A．①②③④

B．①③②④

C．③①④②

D．②③①④

2．下列关于花药培养过程的注意事项中，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

D．一般地讲，材料选在单核期时花药培养成功率较高

3．下列有关花药培养的说法，错误的是(

) A．选择材料时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

4．对产生花粉植株的途径的叙述，错误的是(

) A．花粉可通过胚状体阶段发育成植株

B．花粉可先形成愈伤组织再诱导分化成植株

C．花粉培养产生花粉植株主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比

D．花粉经脱分化形成胚状体，再分化出根，然后诱导生芽

5．关于被子植物花粉的发育阶段，顺序正确的是(

) A．小孢子四分体时期→双核期→单核居中期→单核靠边期→花粉粒

B．小孢子母细胞→单核靠边期→单核居中期→双核期→花粉粒

C．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→花粉粒

D．小孢子四分体时期→小孢子母细胞→双核期→单核期→花粉粒

6．下列关于月季花药培养的步骤，正确的是(

) A．选材→消毒→接种→培养

B．选材→接种→消毒→培养

C．选材→消毒→接种→培养→鉴定和筛选

D．选材→接种→培养→鉴定和筛选

7．材料的选择是花粉植株能否培养成功的主要影响因素之一，下列与之相关的内容正确的是(

) A．不同植物的诱导成功率相同，同一植物的不同生理状况诱导成功率也相同

B．不同植物及同一植物的不同生理状况诱导成功率都不相同

C．不同植物的诱导成功率不同，同一植物的不同生理状况诱导成功率相同

D．不同植物的诱导成功率相同，同一植物的不同生理状况诱导成功率不同

8．以下关于花药接种和培养实验操作中的叙述，错误的一项是(

) A．每瓶接种花药7～10个，20～30天后，花药开裂形成幼小植株后才给予光照

B．花药培养至开裂后，将长出的愈伤组织及时转移到分化培养基上

C．花药培养至开裂后，将释放出的胚状体整体移到新的培养基上继续培养

D．对培养出来的植株作进一步鉴定和筛选

二、简答题

9．被子植物的花粉粒是由花粉囊里的小孢子母细胞(也叫做花粉母细胞)发育而成的。每个小孢子母细胞经过减数分裂，形成4个细胞，叫做小孢子。初始形成的4个小孢子排列在一起，以后相互分离，形成4个单核的花粉粒。单核花粉粒形成不久，便进行一次有丝分裂，形成2个细胞：一个是营养细胞，另一个是生殖细胞。有些植物的生殖细胞接着又进行有丝分裂，形成2个精子，这样，成熟的花粉粒中就有3个细胞。有些植物的生殖细胞的分裂，是在花粉管中进行的，因此，成熟的花粉粒中只有两个细胞，如下图所示。请据此分析回答：

(1)被子植物的雄蕊通常包括____________，作用是______________________________。

(2)被子植物花粉的发育要经历______________、________________、__________和__________等阶段。

(3)花粉发育时期的单核期细胞所具有的特征是_________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)一个小孢子能形成________个花粉管细胞核、________个生殖细胞核、________个精子。

10．现有高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)的两个小麦品种，这两对性状是完全显性。

(1)现要用最短的时间培育出矮秆抗病植株纯合子，最好采用____________________方法，其主要步骤是_____________________________________________________________。

(2)育种过程首先将高秆抗病纯合子与矮秆不抗病纯合子杂交得F1，其基因型是________。

(3)将F1种下去，取F1的花粉进行离体培养，为了提高花粉诱导成功率，选择________花药做实验材料。对所选择的花药一般要通过进一步的镜检来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期。确定花粉发育期最常用的方法是______________。对不易着色的花粉细胞核需用__________________法，这种方法能将花粉细胞核染成________色。

(4)F1花粉基因型理论上有4种，分别是__________________。若这些花粉都有可能长成植物体，这些植物体的基因型是____________________，这些植物体称为________________，在花粉发育成植物体过程中，细胞的分裂方式是____________。

(5)假如每种基因型的花粉细胞都有机会发育成幼苗，如何对这些幼苗进行筛选，才能选出矮秆抗病个体？

________________________________________________________________________。

(6)对筛选出的矮秆抗病幼苗用________________处理即可得到所需要的纯合子品种。

第10课时

月季的花药培养

知识清单

一、1.(1)减数分裂

单倍体

(2)小孢子四分体时期

单核期

双核期

提醒

(1)精子

双受精

(3)单倍体细胞

2．(1)胚状体

愈伤组织

激素的种类及其浓度配比

(2)①秋水仙素

②纯合子

育种周期

3．(1)材料的选择

培养基的组成

(2)很不相同

亲本植株的生理状况

花粉发育时期

花粉发育时期

单核

二、1.醋酸洋红

焙花青—铬矾

2．体积分数为70%的酒精

30

0.1%的氯化汞

3～5 3．无菌

愈伤组织

胚状体

愈伤组织

分化

光照

幼小植株

对点训练

1．(1)胚状体

愈伤组织

激素

(2)植株弱小，高度不育

用秋水仙素处理幼苗

解析

产生单倍体植株的途径有形成胚状体或愈伤组织两种，得到的单倍体植株表现为植株弱小、高度不育，通过秋水仙素处理其幼苗，可使其正常发育。

规律链接

(1)在花药培养过程中，材料和材料所处时期的选择，以及培养基的组分是影响培养的主要因素。另外，亲本植株的生理状况、材料的低温预处理及接种密度等对诱导成功率也有一定影响。

(2)花药的全能性高于植物组织。另外，花粉植株属单倍体植株，高度不育。如果需要育种，需对花粉植株幼苗进行秋水仙素处理，才能获得正常的可育个体。

(3)花粉植株的产生过程

正常植株减数植物组织秋水仙素――→花粉粒

――→单倍体幼苗

――→正常植株纯合子

2N分裂培养处理NN2N2．A

[植物的任何细胞都具有全能性。花药培养用到的花粉是生殖细胞，并且具有较高的全能性。]

3．C

[在花药培养过程中，花药在培养基上的发育方向由培养基中生长素和细胞分裂素含量比例决定；在脱分化形成愈伤组织的过程中，花药的同化作用为异养，即从培养基中获取营养物质，不需要光照；当幼小植株形成后，需照光，进行光合作用制造有机物；花药开裂后释放出的多个胚状体要尽快分开，分别移植到新培养基上，否则以后将难以分开。]

规律链接

实验成功的关键及注意事项

(1)诱导花粉植株培育成功的关键是材料的选择。要选择合适的发育时期的花粉进行离体培养，可以大大提高诱导成功率。选择花药时，一般通过镜检来确定花药中的花粉是否处于适宜的发育期，常用的方法有醋酸洋红法和焙花青—铬矾法。焙花青—铬矾法能将不易着色的花粉细胞核染成蓝黑色。在花药培养中，要使所选材料的发育时期完全一致是很困难的，这要靠不断实践来积累经验。

(2)材料一定要严格消毒，否则，一旦材料被微生物污染，将导致实验失败。

(3)花药开裂释放出的胚状体需及时分离。

(4)在花药培养过程中，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的数目的变化。因此还需要对培养出来的植株作进一步的鉴定和筛选。

4．D

[培养基的组成和材料的选择是影响花药培养能否成功的主要因素，为了检测花粉是否处于适宜的发育期，常用醋酸洋红染色后在显微镜下进行观察。为了避免微生物使花药腐烂，需对材料进行消毒。在培养过程中，若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，因此，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。]

达标测试

1．B 2．D

[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，所以A选项错；对一般植物来讲，选择单核期往往成功率最高，所以D选项对；从花粉到幼苗阶段，由于无叶绿体，所以不需照光，C选项错；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，所以B选项错。]

3．A

[选择材料时最常用的方法是醋酸洋红法。]

4．D

[产生花粉植株有两种途径：一是花粉通过胚状体阶段发育为植株；二是花粉在诱导培养基上形成愈伤组织，再诱导分化生芽、生根发育为植株。两种途径都是先诱导生芽，再诱导生根，并没有绝对界限，主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。]

5．C

6.C 7．B

[在花药培养中，材料的选择及培养基的组成是决定培养是否成功的关键因素，这是因为不同植物的诱导成功率不同，而同一植物的花药在不同的生理时期，其诱导成功率也不相同。]

8．C

[花药培养至开裂后，将释放出的胚状体尽快分开，并分别转移到新的培养基上，否则，这些植株将很难分开。]

9．(1)花药和花丝

花药能够产生花粉，花丝支撑花药

(2)小孢子母细胞(花粉母细胞)

小孢子四分体时期

单核期

双核期

(3)细胞含有浓厚的原生质，细胞核位于细胞的中央，随着细胞不断长大，细胞核由中央移向一侧

(4)1

1

2 10．(1)单倍体育种

花药离体培养

(2)DdTt (3)幼嫩

醋酸洋红法

焙花青——铬矾

蓝黑

(4)DT、Dt、dT、dt

DT、Dt、dT、dt

单倍体

有丝分裂

(5)在幼苗期用病原体进行感染，叶片出现病斑的即为不抗病品种，淘汰掉，剩余为抗病品种。这些幼苗长大后对高矮进行目测筛选，淘汰掉高秆植株，剩下的矮秆植株即为矮秆抗病个体

(6)一定浓度的秋水仙素溶液

解析

单倍体育种可以大大缩短育种年限，其育种过程可以简写为：DDTT×ddtt――→F1(DdTt)――→单倍体(DT、Dt、dT、dt)――→dT(矮秆抗病)――→ddTT(纯合子)。在“选择”诱导过程中，对于高矮大小等性状可以通过目测筛选，对于是否抗病，则一般选择用病原体侵染的办法进行识别植株是否抗病。

花药培养选择秋水仙素杂交