1、专题专题 3 3 植物的组织培养技术植物的组织培养技术 课题课题 3.2 3.2 月季的花药培养月季的花药培养 一、【课题目标】课题目标】 （一）知识与技能（一）知识与技能 1、识记被子植物花粉发育的过程 2、通过学习花药培养的基本技术，培养设计试验、动手操作、分析解释实验现象的能力 （二）过程与方法（二）过程与方法 1、列表比较花药培养与组织培养 2、选择适宜的培养材料和培养基 （三）情感、态度与价值观（三）情感、态度与价值观 1、培养动手实践、勇于探索的科学探究素质 2、通过讨论花药离体培养技术在生产实践中的应用，帮助学生确立理论联系实际的观点 二、 【课题重点】课题重点】 选取适宜的培养
2、材料和培养基 三、 【课题难点】课题难点】 选取适宜的培养材料和培养基 四、 【教学方法】教学方法】 启发式教学 五、 【教学工具】教学工具】 多媒体课件 六、 【教学过程】教学过程】 （一）引入新课（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（二）进行新课 1 1基础知识基础知识 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： 思考 2由此可见，被子
3、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。 思考 3在正常情况下，一个小孢子母细胞可以产生 4 个精子；在一枚花药中可以产生 小孢子母细胞（2n） （ ）时期（n） 单核（ ）期（n） 双核期 （ ）细胞核（n） （ ）细胞核（n） （ ）细胞（n） （ ）细胞（n） （ ）个精子(n) （ ）分裂 （ ）分裂 单核（ ）期（n） （ ）分裂 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
4、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： 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： 从花药来看，应当选择（初花期、盛花期、晚花期）的花药； 从花粉来看，应当选择（四分体期、单核期、双核期、萌发期）的花粉； 从花蕾来看，应当选择（完全未开放、略微开放、完全盛开）的花蕾。 思考
5、5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 6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 7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侵入到花药中 。 2 2实验设计实验设计 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。
6、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： 思考 8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。 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 9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
7、药：剥取的花药要立刻接种到 培养基 上。每个培养瓶接种 710 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（需 要、不需要）光照。 思考 10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 2030d 后，花药开裂，长出 愈伤组织 或释放出 胚状体 。前者还要转移到 分化 （ ） 花药中 的花粉 （ ） （ ） （ 胚状体 ） （ 愈伤组织 ） （ ） 丛 芽 生 根 移 栽 花 蕾 （70酒精） 大约 30s （无菌水）
8、 清洗 （无菌吸水纸） 吸干水分 （1氯化汞溶液） 24min （无菌水） 冲洗 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 11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（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
9、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（四）实例探究 例例 1 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
10、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 例例 2 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 B 前者产生一半不正常的配子，后者产生的配子不正常 C 两者都产生一半不正常
11、的配子 D前者产生全部不正常的配子，后者只产生一半不正常的配子 解析：初级精母细胞的减数第一次分裂过程，是同源染色体分开，进入两个次级精母细胞。若此过程 中同源染色体不发生分离，形成的两个次级精母细胞中，一个多了一条染色体，另一个少了一条染色体。 次级精母细胞进行的减数分裂的第二次分裂，是姐妹染色单体分开，平均分配到两个精子细胞中。若此过 程中姐妹染色单体不分开，形成的两个精子细胞中的染色体数目均不正常。 答案：D 综合应用综合应用 例例 3 3下图是被子植物的受精过程 （1） 写出图中数字所代表的结构的名称： （2）草履虫进行 生殖；蘑菇进行 生殖，酵母菌和水螅常常进行 生殖。 （3）下列图
12、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 珠心 孢原细胞（2n） 胚囊母细胞 （2n） 四分体（n） 三次有丝分裂 水稻种子的种皮遗传物质应为 n，其中遗传物质应与 相同。 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。 7 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 。 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，
13、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
14、而来 （五）巩固练习（五）巩固练习 1 在月季花药培养成单倍体植株的过程中，应选择哪个时期最易成活（ ） A单核期前的花药 B单核期后的花药 C单核期花药 D双核期 2 影响花药培养的主要因素是 A材料的选择与培养基的组成 B亲本植株的生理状况 C选择合适的花粉发育时期 D材料的低温处理与接种密度 3粗糙脉孢菌的单倍体细胞中具有 7 条染色体。两 个不同类型的粗糙脉孢菌 A 和 a 融合后成为二倍 体，随即发生典型的减数分裂，紧接着又进行一次有丝分裂。此过程最终形成的子细胞数及每个子细 胞中的染色体数分别为（ ） A8 个、7 条 B8 个、14 条 C4 个、7 条 D4 个、14 条 4某
15、高等植物体细胞内假设有 6 条染色体，它们是 AaBbDd，那么，一个花粉管中的两个精子中的染 色体是（ ） AABD 和 abd BAbD 和 abd CAaB 和 Bbd DAbd 和 Abd 5用兰花茎尖细胞可快速培养兰花苗，这种生殖方式不能叫 （ ） A无性生殖 B组织培养 C植物克隆 D有性生殖 6有同源染色体存在，但在光镜下一定看不到同源染色体之间两两配对联会的是（ ） A初级精母细胞 B次级精母细胞 C精细胞 D根尖分生区细胞 7玉米的体细胞含有 20 条染色体。在正常情况下，它的卵细胞、一个极核、胚细胞、胚乳细胞、珠 被细胞和子房壁细胞所含染色体数目依次应为（ ） A10、10
16、、20、20、20、20 B10、10、30、30、20、20 C10、10、20、30、20、20 D10、20、20、30、20、20 8如果某种植物的基因型为 AABb，这两对基因分别位于两对同源染色体上，去雄后授以 aabb 植株的 花粉，其胚乳可能的基因型是（ ） AAAaBBb、AAabbb、AAaBbb BAABB、AABb CAaaBBb、Aaabbb DAaaBbb、Aaabbb 单核胚囊（n） 成熟胚囊（7 细胞 8 核） 9番茄的染色体数目是 24，一个番茄细胞发生减数分裂，形成的细胞中有三个退化消失。剩下一个 细胞迅速发生了三次有丝分裂，你会找到多少个细胞核？这些核含有
17、多少个染色体（ ） A4 个核，各有 12 个染色体 B4 个核，各有 24 个染色体 C8 个核，各有 24 个染色体 D8 个核，各有 12 个染色体 10一个豆荚中种子的数目，从理论上讲取决于（ ） A花中雌蕊的数目 B雌蕊中柱头的数目 C子房中受精胚珠的数目 D胚囊中胚的数目 答案：1.C 2.A 3.A 4.D 5.D 6.D 7.C 8.C 9.D 10.C 七、 【课余作业】七、 【课余作业】 1为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？ 2植物组织培养技术与花药培养技术有何区别？ 八、 【教学体会】八、 【教学体会】 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，教师
18、可借此激发学生的学习兴 趣。在教学过程中，可以采用插图提高学生的形象认识，补充一些不同植物和不同花粉发育时期的花药培 养的资料，帮助学生认识材料选择和培养基配方的重要性。 九、 【资料袋】九、 【资料袋】 花药花药 每一雄蕊，由花丝（faliment）和花药（anther）两部分组成。 花药(小孢子囊)是花丝顶端膨大呈囊状的部分，是雄蕊产上花粉的主要部分，多数被子植物的花药是 由 4 个或 2 个花粉囊（pollen sac）组成，分为左、右两半，中间由药隔相连。 花药在花丝上的着生方式有集中不同的情况： 底着药：花丝顶端直接与花药基部相连。 贴着药：花药背部全部贴着在花丝上。 丁字着药：花丝顶端与花药背面的一点相连，整个雄蕊犹如丁字形。 花药的开列方式分为以下四种： 纵裂：沿二花粉囊交界处成纵行裂开，如油菜、牵牛、百合等。 横裂：沿花药中部成横向裂开，如木槿，蜀葵等。 孔裂：在花药顶端开一小孔，花粉由小孔散出，如茄、番茄等。 瓣裂：在花药的侧壁上裂成几个小瓣，花粉由瓣下的小孔散出，如香樟等。
