2019_2020学年高二人教版生物选修一课件：3.2 月季的花药培养 .pdf

第9课时 月季的花药培养 专题3 植物的组织培养技术 学习导航 1.阅读教材P37“(一)被子植物的花粉发育” ， 理解被子植物花粉发育的过程。 2.阅读教材P38“(二)产生花粉植株的两种途径和(三)影响花药培养的因素” ， 掌握产生花粉植株的两种途径及影响因素。 3.通过阅读教材P39“实验操作”，掌握花药培养的选材方法、材料的消 毒及接种和培养。 重难点击 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，学习花药培养的基本技术。 3.尝试用月季或其他植物的花药进行培养。 一、影响花药培养的因素 当堂检测 二、尝试用月季的花药进行培养 内容索引 一、影响花药培养的因素 基础梳理 1.被子植物的花粉发育被子植物的花粉发育 (1)花粉的概念：由 细胞经过 分裂形成的单倍体的生殖细胞。 (2)花粉发育的基本过程 花粉母细胞(小孢子母细胞) 分裂 小孢子 时期：4个 细胞连在一起 单倍体 花粉母减数 减数 四分体 单核期 分裂 期 单核 期：细胞含浓厚的 ，核位于细胞的_ 单核 期：细胞核由中央移向细胞一侧 1个 核1个生殖细胞 两个_ 1个 核1个营养细胞 花粉管细胞 居中原生质中央 靠边 有丝 双核 生殖细胞 有丝 精子 2.产生花粉植株的两种途径及影响因素产生花粉植株的两种途径及影响因素 (1)产生花粉植株的两种途径 (2)影响两种途径的因素 培养基中激素的 。 培养基中激素的 。 脱分化 胚状体 愈伤组织 种类 浓度配比 3.影响花药培养的因素影响花药培养的因素 (1)内因：材料的选择。 从花期来看，应当选择 的植株。 从花药来看，应当选择 的花药。 从花蕾来看，应当选择 的花蕾。 (2)外因 的组成。 亲本植株的 、材料的低温预处理以及接种密度等。 初花期 单核期 完全未开放 培养基 生长条件 问题探究 1.被子植物的花粉发育 观察被子植物的花粉发育过程图，并阅读教材P37(一)相关内容，归纳并 回答下列问题： (1)运用文字和箭头表示出被子植物花粉发育的过程。 答案 答案 答案 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(花粉管细胞核、生殖细胞核)。 答案 答案 不是。减数分裂过程中的四分体是指配对的一对同源染色体含有 四条染色单体；花粉发育过程中的四分体时期是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)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是同一个概 念吗？有什么不同？ 答案 答案 小孢子是由小孢子母细胞经过减数分裂而形成的，所以小孢子细 胞内的染色体数是小孢子母细胞内的染色体数目的一半。 (3)每个小孢子细胞内的染色体数与小孢子母细胞内的染色体数有何差异？ 答案 答案 答案 细胞含有浓厚的原生质，核位于细胞的中央；随着细胞不断长大， 细胞核由中央移向细胞一侧，并分裂成1个生殖细胞核和1个花粉管细胞 核，进而形成两个细胞营养细胞和生殖细胞。 (4)花粉发育时期的单核期细胞具有什么特征？ 答案 (5)结合上图，分析一个小孢子母细胞产生的花粉粒、花粉管细胞核、生 殖细胞核和精子的数目分别是_。 (6)营养细胞在花粉萌发过程中的作用是 。 4、4、4、8 控制花粉的萌发并提供营养 答案 答案 两种途径之间并没有严格的界限，主要取决于培养基中激素的种 类及其浓度配比。 2.花粉植株形成的过程 阅读教材P38(二)产生花粉植株的两种途径的相关内容，回答下列问题： (1)产生花粉植株的两种途径都需要经过的过程是 。 (2)产生花粉植株的两种途径是否完全不同？其原因是什么？ 答案 脱分化 (3)进行花粉植株培养时要配制3种培养基，说出每种培养基中激素的比 例和目的。 诱导愈伤组织培养基：_ 。 生芽培养基：_ 。 生根培养基：_ 。 生长素与细胞分裂素比例适中，促进愈伤组织 的形成 生长素与细胞分裂素比值较低，促进芽的分化，抑制根 的形成 生长素与细胞分裂素比值较高，促进根的分化，抑制芽 的形成 答案 答案 愈伤组织的细胞是未分化的细胞，需经再分化生根发芽，胚状体 的细胞已经经过了再分化，具有了生根发芽的能力，可以直接通过分化 形成根、芽结构。 (4)愈伤组织与胚状体有何差异？ 答案 答案 答案 植物种类； 亲本植株的生理状况； 合适的花粉发育时期； 亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种密度等。 3.培养材料的选择 (1)影响花粉植株诱导成功率的主要因素有哪些？ 答案 答案 初花期的、发育到单核期的花药中的花粉。 (2)为提高花粉植株的诱导成功率，应选择哪个时期的花粉最适宜？ 答案 拓展应用 1.如图是花药培养产生花粉植株的两种途径。下列相关判断错误的是 答案解析 A.图中的A和B分别是胚状体和愈伤组织 B.C和D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 问题导析 问题导析问题导析 (1)两种途径中，脱分化的结果不同，一个是形成 ， 一个是形成 。 (2)细胞分化的实质是 。 (3)选择的培养材料处于单核期最好，尤其是处于单核靠边期的花药最好。 答案返回上页 胚状体 愈伤组织 基因的选择性表达 返回上页 解析 解析 图中A和B分别是胚状体和愈伤组织，C和D表示分化和再分化。 无论是再分化还是分化，它们的实质都是基因的选择性表达。 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，故C错误。 整个培养过程中无减数分裂，所以细胞增殖方式只有有丝分裂。 答案 答案 选择单核期以前的花药质地幼嫩，极易破碎；选择单核期以后的 花药花瓣有些松动，给消毒带来困难。 一题多变一题多变 (1)图中用于培养的“花药中的花粉”选择单核期以前或单核期以后，均 不利于培养，为什么？ 答案 答案 培养基中植物激素的种类及其浓度配比。 (2)两种形成花粉植株的途径基本相同，主要区别在于脱分化的结果不同， 决定两种途径的决定性因素是什么？ 答案 2.选择合适的花粉发育时期是提高诱导成功率的重要因素之一，下列说 法正确的是 A.任何时期的花粉都可经过培养产生愈伤组织或胚状体 B.对所有植物来说，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 C.对一般植物而言，单核期花药培养成功率最高 D.为挑选到单核期的花药，通常选择部分开放的花朵 解析 解析 花粉的发育时期对花药培养的成功率有重要的影响，一般在单核 期，细胞核由中央移向一侧的时期，花药的培养成功率最高，但并不是 所有的植物都是这样的，A、B项错误，C项正确； 为挑选到单核期的花药， 通常选用完全未开放的花蕾， D项错误。 答案解析 二、尝试用月季的花药进行培养 基础梳理 1.材料的选取材料的选取 (1)花粉发育时期的确定： 一般通过 来确定花粉是否处于适宜的发育期。 (2)花粉染色法 法：最常用的方法，能将花粉细胞核染成 。 焙花青铬矾法：当花粉细胞不易着色时采用此法，能将花粉细胞核 染成 。 蓝黑色 镜检 醋酸洋红红色 2.材料的消毒材料的消毒 选取花蕾 初步消毒：通常先将花蕾用体积分数为 的酒精浸泡约30 s 冲洗：在 水中清洗，并用无菌吸水纸吸干 的水分 彻底消毒：放入质量分数为0.1%的 溶液中24 min(也可用质量分 数为1%的 溶液或饱和漂白粉溶液) 再冲洗：再用无菌水冲洗35次 70% 无菌花蕾表面 氯化汞 次氯酸钙 3.接种接种 (1)剥离花药 (2)接种花药：立即将花药接种到培养基上。 尽量不要损伤花药，否则接种后容易从受伤部位产生 _ 彻底去除花丝， 因为与花丝相连的花药不利于_ 的形成 愈伤组织 愈伤组织 或胚状体 4.培养培养 (1)培养条件：温度为25 ， 前期不需要光照， 幼小植株形成后需要光照。 (2)培养过程：先进行脱分化培养，当花药开裂长出 后及时转移 到分化培养基上；若花药开裂释放出 则要尽快将幼小植株分开。 5.鉴定和筛选鉴定和筛选 通过愈伤组织形成的花粉植株， 常常会发生变化。 愈伤组织 胚状体 染色体组的数目 问题探究 1.培养材料的选择方法 (1)醋酸洋红法和焙花青铬矾法染色的目的是_ 。 (2)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？ 答案 答案 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。 答案 使细胞核着色，以便观察 细胞核的位置，以确定花粉发育的适宜时期 (3)用于培养的花药，只要将整个花蕾或幼穗消毒即可，原因是_ _ _。 (4)在菊花的组织培养和月季的花药培养过程中，对光照的要求是否相同？ 答案 答案 不相同。在菊花的组织培养过程中每日用日光灯光照12 h，但是月 季的花药培养过程中，初期不需要光照，幼小植株形成后才需要光照。 答案 完全未开 放的花蕾中，花药实际上多数未成熟，由于它的外面有花萼、花瓣或颖 片保护，通常处于无菌状态 答案 答案 主要是由花粉管细胞核和生殖细胞核融合造成的，有些是由花粉 壁细胞发育形成的二倍体花粉壁植株。 2.花药离体培养在育种上的应用 (1)在花药离体培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，为什么常 常会出现染色体加倍的变化？ 答案 答案 花粉粒发育为单倍体植株，再经过人工诱导使染色体数目加倍， 重新恢复到正常植株的染色体数目。这样得到的植株能够正常生殖，而且 每对染色体上成对的基因都是纯合的， 自交的后代不会发生性状分离。 单倍 体育种不仅缩短了育种周期，也为新品种的培育开辟了新途径。 (2)植物花药离体培养得到的单倍体植株是不可育的，如何能使其具有正 常的繁殖能力呢？此育种方法有哪些优点？ 答案 拓展应用 3.育种工作者常采用花药培养的方法，使花粉粒发育为单倍体植株。下 面过程是采用水稻的花药进行培养的步骤。 请据此回答下面的问题： 选取水稻花药 对花药消毒 接种和培养 植物体 (1)诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低，受多种因素的影响，其 中_、_是主要的影响因素；选择合适的_ _也是提高诱导成功率的重要因素。 答案解析 材料的选择培养基的组成花粉发 育时期 解析 解析 诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低，受多种因素的影响， 其中材料的选择与培养基的组成是主要的影响因素；选择合适的花粉发 育时期也是提高诱导成功率的重要因素。花粉在发育过程中要经历小孢 子四分体时期、单核期、双核期等阶段，选取的水稻花药应为单核靠边 期的花药；在剥离花药时要尽量不损伤花药，否则接种后容易从受伤的 部位产生愈伤组织；同时还要彻底去除花丝，因为与花丝相连的花药不 利于愈伤组织或胚状体的形成；通过花药培养产生单倍体植株一般有两 种途径：一种是通过胚状体阶段发育为植株；一种是先形成愈伤组织再 将其诱导分化成植株。 (2)花粉在发育过程中要经历_、_、_等 阶段，选取的水稻花药应为_期的花药，此时细胞核由中央移 向细胞一侧，花药培养成功率最高。 (3)在剥离花药时，要尽量不损伤花药，原因是_ _；同时还要彻底去除花丝，原因是 _。 (4)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。 小孢子四分体时期单核期双核期 单核靠边 如果花药受损，接种后 容易从受损伤的部位产生愈伤组织 与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成 胚状体愈伤组织 答案 (5)试管苗形成过程中，必须从培养基中获得无机盐或矿质元素和小分子 有机物等营养物质。要促进花粉细胞分裂和生长，培养基中应有_ _和_两类激素。 答案 细胞分 生长素裂素 答案 答案 醋酸洋红法和焙花青铬矾法。 一题多变一题多变 (1)选择材料时，需要使用显微镜对花药进行观察，对花药进行染色的方 法有哪些？ 答案 答案 不是，在幼小植株形成以后才需要光照。 (2)是否整个培养过程都需要光照？ 答案 答案 答案 使用的顺序和用量的比例。 (3)使用细胞分裂素和生长素时，哪些方面会影响培养的结果？ 课堂小结 四分体单核双核 愈伤组织 材料培养基 单核消毒 当堂检测 2341 1.花药培养与植物组织培养的主要不同之处在于 A.培养基配制方法 B.无菌技术 C.接种操作 D.选材 答案 解析 解析 花药培养技术选取的材料为植物体细胞减数分裂形成的花药；而 植物组织培养技术利用的材料为植物的体细胞。 解析 2341 2.月季的花药培养过程中的难点之一是材料的选择，下列有关材料选择 的叙述，正确的是 A.从花药来看，应当选择盛花期的花药 B.从花粉来看，应当选择小孢子四分体时期的花粉 C.从花蕾来看，应当选择略微开放的花蕾 D.从检测花粉的实验方法看， 应该用显微镜观察已染色的花粉样品临时装片 答案 解析 解析 从花药来看，应当选择初花期的花药；从花粉来看，应当选择单核 期的花粉；从花蕾来看，应当选择完全未开放的花蕾；用已染色的花粉样 品作临时装片，才能观察到细胞核的位置，以确定花粉发育的时期。 解析 3.接种和培养花药时应注意的事项全对的一组是 不损伤花药 彻底去除花丝 幼小植株形成后需要光照 花药 开裂释放出的幼小植株会分别发育成单倍体，无需分开 A. B. C. D. 2341 答案 解析 解析 本题中若花药受损，易从受损部位产生愈伤组织；与花丝相连的 花药不利于愈伤组织或胚状体的形成，因此要彻底去除花丝；幼小植株 形成后需要光照，由异养转化为自养；花药开裂释放出的胚状体要尽快 分开，分别移植到新培养基上，否则这些植株将难以分开。 解析 4.植物的花药培养在育种上有特殊的意义。植物组织培养可用于无病毒 植株及细胞产物的工厂化生产等方面。请回答相关问题： (1)利用月季的花药离体培养产生单倍体时，选材非常重要。一般来说， 选择_期的花药进行培养的成功率最高。为了选择该期的花药，通常 选择_的花蕾。 确定花粉发育时期最常用的方法有_， 但是对于花粉细胞核不易着色的植物，需采用_法，该法能 将花粉细胞核染成_色。 解析 解析 花期早期时的花药比后期的更容易产生花粉植株。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。该 时期的花药通常存在于完全未开放的花蕾中。 单核 完全未开放醋酸洋红法 焙花青铬矾 蓝黑 2341 答案解析 (2)进行组织培养需配制MS培养基，在该培养基中常需要添加_、 _等激素。欲利于根的分化，植物激素的用量比例应为_ _。 解析 解析 生长素与细胞分裂素等植物激素可调节脱分化和再分化。当生长素 含量多于细胞分裂素时，利于先形成根。 生长素 细胞分裂素生长素 (3)无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素，下列各项中属于使用化学 药剂进行消毒的是_，属于采用灼烧方法进行灭菌的是_。(填序号) 培养皿 培养基 实验操作者的双手 三角锥形瓶 接种环 花蕾 解析 解析 对实验器具进行灭菌处理，对实验过程中的具有生物活性的材料或 用具进行消毒处理。 多于细胞分裂素 2341 答案解析