课题2　月季的花药培养优秀教学设计说课稿

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。

4．菊花茎段组织培养和月季花药培养的比较

外植体细

胞类型

培养结果

子代特点

菊花茎段组织培养

体细胞

正常植株

各个植株的基因型及表现型相同且与母本相同

理论依据、培养基配制方法、无菌技术及接种操作

[总结升华] 产生花粉植株的两种途径的比较

(1)图解

月季花药培养

生殖细胞

单倍体植株

各植株基因型与表现型不一定相同，基因型也不一定与母本相同

不

同

点

相同点

(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。

[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

使用

条件

不

同

点

步骤

现象

相同点

醋酸洋红法

常用的方法

将花药放在载玻片上→滴1滴

质量分数为1%的醋酸洋红→

用镊柄捣碎花药→盖上盖玻

片→镜检

花粉细胞核染成深红色

焙花青－铬矾法

花粉细胞核不易着色时

花药在卡诺氏固定液中固定

20 min→取出，放在载玻片上

→焙花青－铬矾溶液染色→

盖上盖玻片→镜检

花粉细胞核染成蓝黑色

都通过镜检来确定花粉是否

处于适宜的发育期

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。