高中人教版生物选修1课件专题3课题2月季的花药培养

课题2

月季的花药培养课标阐释思维脉络1.以结构与功能观分析被子植物花粉发育的过程及通过花药培养产生花粉植株的两种途径。2.在理解植物组织培养原理和方法的基础上,分析影响花药离体培养的因素。3.选取适宜的培养材料和培养基,尝试运用月季或其他被子植物的花药进行培养。

二一三四一、被子植物的花粉发育

二一三四二一三四二、产生花粉植株的两种途径

二一三四三、影响花药培养的因素

二一三四二一三四四、实验操作

二一三四二一三四探究点一探究点二当堂检测本课必记植物花药培养的过程与应用问题导引植物花药培养的过程一般包括哪些操作?它与单倍体育种有什么区别和联系?下图是某二倍体植物的花药离体培养及单倍体育种的过程,请据图回答问题。探究点一探究点二当堂检测本课必记(1)选材时,从花粉发育时期来看,一般选择处于

期的花粉,确定花粉发育时期最常用的方法是

。

(2)材料消毒过程中用到的试剂有

、质量分数为0.1%的氯化汞溶液。

(3)过程①是把幼小的花药从消毒后的花蕾中分离出来,在无菌条件下接种到MS培养基上进行培养,配制该培养基时,需要的物质应该有

。(至少答三种)

(4)过程②是花药在MS培养基所提供的特定条件下脱分化,发生多次细胞分裂,形成

。

探究点一探究点二当堂检测本课必记(5)过程②与过程③所用培养基有差异,主要是

含量的差异。

(6)过程③是诱导再分化出芽和根,最后长成植株,长成的植株(不考虑核与核之间融合)是

植株,其特点是植株弱小,一般高度不育,生产上无推广应用的价值。若要使其结子、结果,可在移栽后在幼苗茎尖滴加适宜浓度的B物质,通常用到的B物质是

。

答案:(1)单核醋酸洋红法(2)体积分数为70%的酒精(3)蒸馏水、大量元素、微量元素、有机物(如甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等)(任答三种即可)

(4)愈伤组织或胚状体(5)植物激素(6)单倍体秋水仙素探究点一探究点二当堂检测本课必记名师精讲1.植物花药培养的过程(1)过程材料的选取:选单核期花粉,常用醋酸洋红法或焙花青-铬矾法镜检↓材料的消毒:用体积分数为70%的酒精和质量分数为0.1%的氯化汞溶液消毒接种和培养:形成幼苗前不需要光照,形成幼苗后需要光照↓鉴定、筛选、移栽探究点一探究点二当堂检测本课必记(2)进行组织培养时要配制三种培养基,期间进行两次转接培养。①脱分化培养基:生长素与细胞分裂素比例适中,促进愈伤组织的形成;②生芽培养基:生长素与细胞分裂素比值低,有利于芽的分化,抑制根的形成;③生根培养基:生长素与细胞分裂素比值高,有利于根的分化,抑制芽的形成。2.植物花药培养的应用——单倍体育种(以二倍体植株为例)(1)原理:在花药培养的基础上,用秋水仙素处理单倍体幼苗,使染色体加倍,重新恢复为二倍体。因为此二倍体是由单倍体的染色体本身加倍而来的,所以是纯合子,不会发生性状分离。探究点一探究点二当堂检测本课必记(2)育种过程:包括花药离体培养和人工诱导染色体加倍两个环节。图中属于花药离体培养的过程为①②③④,而单倍体育种过程为①②③④⑤。(3)育种意义:单倍体植株经过染色体加倍后,在一个世代中即可出现纯合子,这样可以明显缩短育种年限。探究点一探究点二当堂检测本课必记特别提醒(1)经花药离体培养得到的植株并非全为高度不育的单倍体植株,因为花药壁细胞为体细胞。(2)花药离体培养得到的往往是高度不育的单倍体植株,单倍体育种是将花药离体培养得到的高度不育的单倍体植株进行染色体加倍,得到可育的植株。探究点一探究点二当堂检测本课必记植物的组织培养与花药离体培养的比较问题导引菊花的组织培养与月季的花药培养有哪些区别和联系?下图表示菊花的组织培养和月季的花药培养的过程,请回答下列问题。菊花的组织培养

探究点一探究点二当堂检测本课必记月季的花药培养

探究点一探究点二当堂检测本课必记(1)对菊花来说,要选择生长旺盛的嫩枝来进行组织培养,其原因是

;对月季来说,适宜花药培养的时期是

期。

(2)用于植物组织培养和花药培养的培养基中一般要加入一定的植物激素,常用的植物激素有

。

(3)两种植物材料的培养在进行接种时应注意:①接种室和外植体要消毒;②接种操作要在

进行。

(4)月季的花药培养过程中,花粉植株的形成除图中所示途径外,还可以通过

阶段发育而来,这两种途径的差别主要取决于培养基中

。

探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:(1)生长旺盛的嫩枝生理状况好,容易诱导脱分化和再分化单核(2)生长素和细胞分裂素(3)酒精灯火焰旁(4)胚状体激素的种类及其浓度配比探究点一探究点二当堂检测本课必记名师精讲植物组织培养与花药离体培养的比较

内

容植物组织培养花药培养理论依据植物细胞的全能性基本过程外植体→脱分化→再分化→植物体影响因素选材、营养、激素、pH、温度、阳光等材料选取一般选择未开花植株茎上部新萌生的侧枝(体细胞)通常选择完全未开放的花蕾(花粉粒)探究点一探究点二当堂检测本课必记内

容植物组织培养花药培养外植体的细胞类型多为体细胞生殖细胞操作流程制备培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培选材→消毒→接种和培养→鉴定和筛选→移栽→栽培培养结果正常植株单倍体植株可育性可育高度不育,秋水仙素处理后可育(亲本植株为二倍体)探究点一探究点二当堂检测本课必记思维拓展(1)花药中花粉的全能性高于植物组织细胞。(2)植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗逆性差,对培养条件要求较高,一旦被微生物污染就会导致实验失败。(3)剥离花药时,尽量不要损伤花药,同时还要彻底去除花丝,防止对实验产生干扰。(4)菊花组织培养需每日光照12

h,而月季花药培养则要在幼小植株形成后才需要光照。探究点一探究点二当堂检测本课必记典例剖析类型一

植物花粉发育例1下图是被子植物花粉的发育过程,请据图回答问题。探究点一探究点二当堂检测本课必记(1)①是指

时期,由小孢子母细胞经

分裂形成。

(2)②和③分别是指

期和

期,②和③期细胞的特点是

。

(3)1个花粉母细胞经过分裂最多能形成

个花粉粒。

(4)双核期的两个核分别叫

核和

核。

(5)在进行花药组织培养时选择

时期的花粉培养成功率最高。(用图中标号表示)

探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:(1)小孢子四分体减数(2)单核居中单核靠边含浓厚的原生质(3)4

(4)生殖细胞花粉管细胞(5)②→③解析:花粉是由花粉母细胞经减数分裂形成的,花粉的发育要经历小孢子四分体时期、单核期和双核期等阶段。单核期的细胞含浓厚的原生质,核开始时位于细胞的中央。随着细胞不断长大,核由中央移向细胞一侧(此时是花药组织培养的最佳时期),并分裂成1个生殖细胞核和1个花粉管细胞核,进而形成2个细胞,生殖细胞将再分裂一次,形成2个精子。探究点一探究点二当堂检测本课必记下图是水稻的花药通过无菌操作,培养产生花粉植株的两种途径的示意图。下列相关叙述错误的是(

)A.无论哪条途径都要经过脱分化和再分化过程B.A是胚状体,C是诱导,B是生根C.两种培养途径的理论基础都是植物细胞的全能性D.A和种子的结构相同,都具有种皮、胚芽、胚根、胚轴等结构探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:D解析:图中的A是胚状体,C是诱导,B是生根。两种途径都要经过脱分化和再分化过程。植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性。胚状体中有胚轴、胚根和胚芽,但无种皮。探究点一探究点二当堂检测本课必记类型二

花药的离体培养及影响因素例2辣椒是某市的重要蔬菜品种之一,但近年有退化、减产的趋势,如果想通过花药离体培养的方法培育优质、高产、无病毒的辣椒苗,请你完成下面的辣椒苗培育方案。探究点一探究点二当堂检测本课必记(1)材料的选取:用

法染色后镜检花药,一般当花粉粒位于

期时可用作培育的材料,此期的花粉粒的特点是

,核由中央移向细胞的一侧。

(2)培养原理:上图是培养温度与花药胚的诱导率关系图,在

℃时,胚的诱导率最高。

(3)材料的准备:取辣椒花蕾用体积分数为70%的酒精浸泡约30s,立即取出,在

中清洗。取出后吸干水分,放入质量分数为0.1%

溶液中2~4min,取出再用无菌水冲洗3~5次。

探究点一探究点二当堂检测本课必记(4)接种和培养:接种用的花药要彻底除去花丝,因为与花丝相连的花药不利于

的形成。基本培养基用

培养基,在培养基中要加入蔗糖做碳源,加入适量的生长素和细胞分裂素等物质,并进行严格的灭菌。

(5)鉴定和筛选:经过一段时间的培育,花药开裂后释放出胚状体,一个花药内能产生多个幼小植株。幼小植株需要移到新的培养基上继续培养。培养出来的植株要作鉴定和筛选的原因是

。

探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:(1)醋酸洋红(或焙花青-铬矾)单核细胞原生质浓厚(2)25~28(或25~28℃之间的任意温度)

(3)无菌水氯化汞(4)愈伤组织或胚状体MS

(5)在花药培养中,通过愈伤组织形成的花粉植株,染色体组的数目常常会发生变化解析:(1)用于培养的花粉应处于单核期,可利用醋酸洋红法或焙花青-铬矾法染色后镜检选取。(2)分析题图可知,培养温度为25~28

℃时,曲线出现峰值,胚的诱导率最高。(3)辣椒花蕾消毒后应用无菌水清洗,而不是蒸馏水或清水。取出后吸干水分,放入一定量的质量分数为0.1%的氯化汞溶液中继续消毒,再用无菌水漂净消毒液。(4)由于与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成,故接种时所用的花药要彻底除去花丝。(5)花药培养中由于通过愈伤组织形成的花粉植株,染色体组的数目常常会发生变化,所以培养出来的植株一定要作进一步的鉴定和筛选。探究点一探究点二当堂检测本课必记以下不属于影响花药培养因素的是(

)A.材料的选择B.培养基的成分C.对花蕾的消毒D.小孢子母细胞的分裂方式答案:D解析:材料的选择、培养基的成分和对花蕾的消毒,都是影响花药培养的因素。小孢子母细胞的分裂方式不属于影响花药培养的因素。探究点一探究点二当堂检测本课必记特别提醒花药培养中材料的选择应注意的几个问题①不同植物的诱导成功率很不相同。②花期早期时的花药比后期的更容易产生花粉植株。③一般来说,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。一般月季的花药离体培养时间选在五月初到五月中旬,即月季的初花期,花蕾完全未开放时,此时花药处于单核期,花瓣未松动,感染细菌少、易消毒,易诱导成功。单核期以前的花药质地幼嫩,极易破碎;单核期以后的花药,花瓣已有些松动,消毒困难。探究点一探究点二当堂检测本课必记1.下列有关花药培养的说法,错误的是(

)A.确定花粉发育时期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,然后用氯化汞溶液或次氯酸钙溶液,消毒后,需用无菌水漂净消毒液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.接种的花药长出愈伤组织或胚状体后,要适时转换培养基,以便进一步分化成再生植株答案:A解析:确定花粉发育时期最常用的方法是醋酸洋红法。探究点一探究点二当堂检测本课必记2.月季的花药培养过程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.从花粉来看,只要选择单核期的花粉就可以B.从花蕾来看,应当选择略微开放的花蕾C.在剥离花药时,不需要彻底去除花丝D.在剥离花药时,要尽量不损伤花药,否则易从受伤部位产生愈伤组织探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:D解析:从花粉来看,应当选择单核期的花粉,单核期花粉培养的成功率最高,此外,亲本植株的生长条件、材料的低温预处理以及接种的密度等对诱导成功率都有一定的影响,A项错误;从花蕾来看,为了挑选到单核期的花药,应选择完全未开放的花蕾作实验材料,B项错误;在剥离花药时,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,C项错误;在花药离体培养中剥离花药时,要尽量不损伤花药,否则接种后容易从受伤部位产生愈伤组织,D项正确。探究点一探究点二当堂检测本课必记3.关于花药培养产生花粉植株的途径,下列叙述错误的是(

)A.花粉可通过愈伤组织分化成植株B.花粉可通过胚状体进一步发育成植株C.两种途径主要由培养基中激素的种类及其浓度配比决定D.产生胚状体是花药培养中特有的途径答案:D解析:植物组织培养和花药离体培养都可以产生胚状体。探究点一探究点二当堂检测本课必记4.以下关于花药接种和培养实验操作的叙述,错误的是(

)A.每瓶接种花药7~10个,20~30d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答案:C解析: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。探究点一探究点二当堂检测本课必记5.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。采用水稻的花药进行培养过程的流程:选取水稻花药→对花药消毒→接种和培养→植物体。请回答下列问题。(1)选取的水稻花药应为

期,如果此时细胞核由中央移向细胞一侧,花药培养成功率最高。

(2)试管苗形成过程中,必须从培养基中获得

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

两种植物激素。

(3)若接种过花药的培养基被污染,则可能的原因有哪些?(至少写出两条)