课题2　月季的花药培养课堂实录

人教版选修1专题3课题2月季的花药培养教学设计

一、教学目标

1.知识目标

说出被子植物花粉的发育过程。

说出被子植物产生花粉植株的两种途径。

说出影响花药培养的因素。

2.能力目标

学习花药培养的基本技术

3.情感目标

感受科学技术在生产实践中的重要价值。

二、教学重点

选取适宜的培养材料和培养基。

三、教学难点

选取适宜的培养材料和培养基。

四、教学内容

【课程导入】

回忆初中知识，认识花的结构，被子植物的双受精作用，果实的发育过程。

引入本课题，提问：要完成传粉过程，需要雄蕊提供花粉，花粉粒是如何发育的？我们一起来学习。

【主要内容】

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。

4.

图片展示电子显微镜下的花粉粒

5.

问题探讨环节：

探讨1：被子植物花粉发育过程中的四分体时期与减数分裂过程中的四分体时期是同一阶段吗？

提示：不是同一阶段。前者的四分体时期是指4个单倍体细胞连在一起的时期；后者的四分体时期是指同源染色体配对后，一对同源染色体含有四条染色单体的阶段。

探讨2：一个花粉粒中的生殖细胞核与营养细胞核的遗传物质是否相同？为什么？

提示：完全相同。因为一个花粉粒中的生殖细胞核和营养细胞核是由一个小孢子细胞经有丝分裂形成的。

探讨3：假如一种生物体细胞有20条染色体，则小孢子母细胞、小孢子、营养细胞、精子中各有多少条染色体？

提示：小孢子母细胞：20，小孢子：10，营养细胞：10，精子：10。

探讨4：一个小孢子母细胞产生几个精子？

提示：8个

（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。

【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。

4.

讲述花粉植株的特点

5.

问题探讨环节

探讨5：花粉植株弱小且高度不育，为什么还有利用价值？

提示：尽管花粉植株弱小且高度不育，但可以利用其进行单倍体育种，因为二倍体植株形成的花粉植株其细胞内无同源染色体，经诱导染色体加倍后都是纯种，因此与杂交育种相比，可以明显缩短育种年限。

（三）影响花药培养的因素

1. 主要因素

（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。 问题探讨环节：

探讨6：为什么选择合适的花粉发育期是诱导花药培养成功的重要因素？

提示：因为并不是任何时期的花粉都可以经过培养产生愈伤组织或胚状体，在花粉发育的过程中，只有某一个时期对离体刺激敏感。

探讨7：为什么不选择使用单核期之前或之后的花药接种？

提示：因为单核期之前的花药，质地幼嫩，极易破碎。单核期之后的花药，花瓣已有些松动，又给材料的消毒带来困难。

探讨8：为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？

提示：因为花瓣松动后，微生物就可能侵入到花药，给材料的消毒带来困难。

（2）培养基的组成

2.其他影响因素

（1）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。

（2）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。

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

在无菌条件下除去萼片和花瓣用镊子取出花药。

问题探讨环节：

探讨9：在剥离花药时，为什么要尽量不损伤花药，还要彻底去除花丝？

提示：损伤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）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、比较植物组织培养和花药培养的区别

项目

植物组织相同点

不同点

外植体为体细胞，染色体数无需加倍。

培养技术

离体的植物组织经脱分化形成愈伤组织，再分化成丛芽，花药培养技术

诱导出根，然后进行移栽。

取材为花药，培养的为单倍体幼苗，植株弱小，高度不育，必须用秋水仙素处理，使染色体加倍，恢复正常植株的染色体数，而且为纯种。

【课堂小结】

【随堂练习】

练习1、

基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：

（1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得_____________等营养物质。

（2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_____________和_____________两类激素。

（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是_____________能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。

（4）试管苗的细胞核中含_________条脱氧核糖核苷酸链。

（5）培育成的试管苗可能出现的基因型有_____________。

答案：（1）水、无机盐、维生素和小分子有机物

（2）细胞分裂素

生长素

（3）叶绿体

（4）24

（5）AB、aB、Ab、ab 练习2、草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代，导致产量降低。品质变差。运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。草

莓微型繁殖的基本过程如下：

外植体→愈伤组织→芽、根→植株

①

②

请回答：

（1）微型繁殖培育无病毒草莓苗时，一般选取_________ 作为外植体，其依据是_ ___

。

（2）在过程①中，常用的MS培养基主要成分包括大量元素、微量元素和______，在配制好的培养基中，常常需要添加________，有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织。接种后2~5d，若发现外植体边缘局部污染，原因可能是

。

（3）在过程②中，愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根，但分化出了芽，其原因可能是

。

答案：（1）茎尖、根尖

茎尖、根尖几乎不含病毒或无病毒

（2）有机物

植物激素

外植体消毒不彻底

（3）培养基中生长素类物质和细胞分裂素类物质用量的比值偏低

五、板书设计

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

(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