课题2　月季的花药培养优秀导入

课题2 月季的花药培养

一、课题目标

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，说出影响花药培养的因素，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。

二、课题重点与难点

课题重点：选取适宜的培养材料和培养基。

课题难点：选取适宜的培养材料和培养基。

三、课题背景分析

课题背景介绍了花药培养的历史以及花药培养在育种工作上的意义。有条件的学校可以引导学生尝试某种植物的花药培养。

四、教学流程

（一）引入新课

利用植物的茎可以经过组织培养得到新植株，但这种方法同时也存在着一定的缺陷，繁殖出来的新植株往往无法获得一些新的性状。本节我们将学习花药离体培养技术，这是一种信的育种技术。

（二）进行新课

1．基础知识

活动2：阅读“被子植物的花粉发育”，回答下列问题：

1．被子植物的花粉是在

中由

经过

分裂形成的。

2．结合教材内容填下列示意图：

小孢子母细胞（2n）

（

）个精子(n)

（

）分裂

（

）分裂

（

）细胞（n）

（

）时期（n）

（

）细胞（n）

（

）细胞核（n）

（

）细胞核（n）

单核（

）期（n）

（

）分裂

双核期

单核（

）期（n）

〖思考2〗由此可见，被子植物的花粉的发育要经历

四分体

时期，

单核

期和

双核

期等阶段。

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〖思考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。

〖思考4〗营养细胞在花粉萌发过程中的作用是什么？控制花粉的萌发并提供营养。

活动3：阅读“产生花粉植株的两条途径”，讨论并回答下列问题：

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。

2．填写培育花粉植株的途径图解：

花药中

的花粉

（

）

（

胚状体

）

（

）

（

愈伤组织

）

（

）

丛

（

）

芽

生

根

移栽

〖思考5〗为什么胚状体和愈伤组织到丛芽分别称为分化和再分化？

〖思考6〗花粉植株弱小，高度不育，是否就没有利用价值？

3．胚状体的结构及其发育过程与种子相似，所以把胚状体到从芽的过程称为

分化

，而把从愈伤组织到从芽的过程称为

再分化

。

活动4：阅读“影响花药培养的因素”，回答下列问题：

1．影响花粉植株的主要因素：

材料的选择

和

培养基的组成

等。

2．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。

〖思考7〗除此之外，你认为影响花粉诱导成功率的因素还有哪些？

植物的种类、亲本生长条件、材料的低温处理、接种密度、培养基组成、培养的环境条件等。

〖思考8〗为什么不选择使用单核期之前或之后的花粉？

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。

〖思考9〗花瓣松动会给材料消毒带来困难的原因是

外界环境中的微生物容易

2

侵入到花药中

。

2．实验操作

活动5：阅读“材料的选择”，回答下列问题：

1．选择花药时一般通过

镜检

确定花粉发育时期，此时需要对花粉细胞核进行染色，最常用的染色剂是

醋酸洋红溶液

和

焙花青－铬钒溶液

，它们分别可以将细胞核染成

红

色和

蓝黑

色。

2．在使用焙花青－铬钒溶液时，需要首先将花药用

卡诺氏固定液

处理20min。该试剂的配制方法是将

无水酒精和冰醋酸

按体积比为

3：1

的比例混合均匀。

活动6：阅读“材料的消毒”，填写下列流程图：

花

蕾

（70％酒精）

大约30s （无菌水）

清洗

（无菌吸水纸）

吸干水分

（1％氯化汞溶液）

2～4min （无菌水）

冲洗

〖思考10〗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？

在酒精消毒前，花药不需要预先用流水冲洗、洗衣粉洗涤和软刷刷洗。

〖思考11〗为什么花瓣松动会给消毒带来困难？

花瓣松动后，微生物就可能侵入到花药，给材料的消毒带来困难。

活动7：阅读“接种和培养”，回答下列问题：

1．剥取花药：消毒后的花蕾，要在

无菌

条件下除去花萼、花瓣。

〖思考12〗剥取花药时，一是注意不要损伤花药，原因是

容易从受伤部位产生愈伤组织

；二是要彻底除去花丝，原因是

花丝不利于愈伤组织或胚状体的形成

。

2．接种花药：剥取的花药要立刻接种到

培养基

上。每个培养瓶接种

7～10

个花药。

3．培养：花药培养利用的培养基是

MS

培养基，pH为

5.8

，温度为

25

℃，幼苗形成之前（不需要）光照。幼小植株形成后才需要光照。

〖思考13〗在花药培养基中，用量最高的激素是

IAA

；在诱导丛芽或胚状体培养基中，用量最高的激素是

BA

；在诱导生根的培养基中，用量最高的激素是

IAA

。

4．培养20－30d后，花药开裂，长出

愈伤组织

或释放出

胚状体

。前者

3

还要转移到

分化培养基

上进行分化培养成再生植株；后者要尽快

分开

并转移到新的培养基上。

5．通过愈伤组织形成的植株，常常会出现

染色体倍性

的变化，因而需要鉴定和筛选。

〖思考14〗为什么通过愈伤组织形成的植株会发生染色体倍性的变化？（05全国理综III）

有些是由花粉发育形成的单倍体花粉植株，有些是由花粉壁细胞发育形成的二倍体花药壁植株。

（三）课堂总结、点评

本课题有一定难度，成功率较低。全部完成课题不仅耗时较长，又有季节限制。最好课前做好时间规划，以提高工作效率。建议教师提前做好相关环节的准备，如花蕾的选择、培养基配方等。同时对于兴趣较高的同学可以安排在课外动手尝试，教师提供相关的技术指导。

（四）实例探究

例1．某名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止性状分离并快速繁殖，可以利用该植物的一部分器官或组织进行离体培养，发育出完整植株。进行离体培养时不应采用该植株的（

）

A．茎尖

B．子房壁

C．叶片

D．花粉粒

解析：本题主要考查无性生殖特点。涉及知识点有：组织培养、体细胞、生殖细胞等。抓住无性生殖能够保持原物种特性这一特点。组织培养就是无性生殖的一种方式，它是由体细胞培养而来的，含有原物种的全部基因，而花粉粒是生殖细胞。该题易陷入思维定势，联想到花粉粒的离体培养。可见，植物组织培养若取自体细胞则为无性生殖；若取自生殖细胞则为有性生殖。答案：D 例2．

一个初级精母细胞在减数分裂的第一次分裂时，有一对同源染色体不发生分离，所形成的次级精母细胞减数分裂的第二次分裂正常；另一个初级精母细胞减数分裂的第一次分裂正常，减数第二次分裂时，在两个次级精母细胞中，有一个次级精母细胞的1条染色体姐妹染色单体没有分开。以上两个初级精母细胞可产生染色体数目不正常的配子（以下简称不正常的配子）。上述两个初级精母细胞减数分裂的最终结果应当是

A．

两者产生的配子全部都不正常

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（3）下列图解表示水稻（2n=24）胚珠中胚囊的发育过程，试根据图回答：

薄壁细胞

直接发育

减数分裂

胚囊母细胞（2n）

四分体（n）

珠心

孢原细胞（2n）

三次有丝分裂

单核胚囊（n）

成熟胚囊（7细胞8核）

①水稻种子的种皮遗传物质应为

n，其中遗传物质应与

相同。

②水稻胚珠中的胚囊应共有染色体

条，其中卵细胞中含染色体

条；若水稻授粉受精后发育成胚和胚乳，则胚细胞中含有染色体

条，胚乳细胞中含染色体

条。

③7细胞或8核中的7细胞其中就包括了一个卵细胞和两个极核，若水稻的基因型为AaBb，则胚囊母细胞基因型为

。

④如果水稻卵细胞基因型应为Ab，则极核的基因型为

，其原因是

。

解析：图中给出一个被子植物子房结构示意图，首先要求学生能够正确识图，弄清各数字代表的结构名称。胚囊中7个细胞，从图解中我们可以看出是由一个胚囊母细胞发育而来的，所以这几个细胞的基因型完全相同（卵细胞和极核的基因型完全相同）。花粉粒落到雌蕊柱头上萌发生出花粉管，花粉管通过珠孔进入胚囊，释放出两个精子，一个精子与卵细胞结合，形成受精卵，受精卵发育成植物的胚；另一个精子与极核结合，形成受精极核，将来发育成胚乳（双子叶植物胚乳发育过程中，胚乳被子叶吸收）。

答案：（1）花粉管

子房壁

珠被

受精极核

受精卵

珠孔

（2）分裂

孢子

出芽

（3）2

母方

12

24

36

AaBb

Ab

卵细胞和极核是由单核胚囊经三次有丝分裂而来

【板书设计】

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五、实验安排及注意事项

（一）本课题有一定难度，成功率较低。全部完成课题不仅耗时较长，又有季节限制。最好提前做好时间规划，以提高工作效率。建议教师提前一年摸索经验、总结教训，如花蕾的选择、培养基配方等。建议第一课时完成基础知识的教学，学习操作方法并制备培养基（或课后制作培养基）。第二课时学习花粉发育时期的鉴定。第三课时做花蕾的选择和灭菌、接种。花药培养的周期较长，成功的接种也要在培养20～30 d后才能见到愈伤组织或胚状体，且进一步的实验必须非常及时，因此，本课题的有些过程教师可以安排同学在课外做。

（二）最适宜的花药发育时期会因植物种类和品种的不同而不同，但对大多数植物而言，适宜进行花药培养的时期是单核居中期或单核靠边期。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。不仅不同花序在培养时期的进程并不完全同步，即使在同一花序上，不同花朵也有很大差异。这些需要靠不断实践，以积累经验。

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