2024-2025學(xué)年高中生物專題3植物的組織培養(yǎng)技術(shù)課題2月季的花藥培養(yǎng)學(xué)案新人教版選修1

PAGE13-課題2月季的花藥培育學(xué)問點一被子植物的花粉發(fā)育過程1．被子植物的雄蕊通常包含花絲、花藥兩部分。后者為囊狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部含有很多花粉，花粉是單倍體的雄性生殖細胞。2．被子植物的花粉發(fā)育過程說明：花粉是小孢子母細胞先經(jīng)過減數(shù)分裂再經(jīng)有絲分裂形成的，因此，花粉是單倍體的生殖細胞。兩個精子和一個養(yǎng)分細胞的細胞核的基因型相同。3．花藥培育產(chǎn)生花粉植株(即單倍體植株)一般有兩種途徑留意：上述兩種途徑之間并沒有肯定的界限，主要取決于培育基中激素的種類及其濃度配比。1．被子植物花粉的發(fā)育過程被子植物花粉的發(fā)育要經(jīng)驗四分體時期、單核期(單核居中期、單核靠邊期)、雙核期等階段?；ǚ勰讣毎?小孢子母細胞)先經(jīng)減數(shù)分裂形成4個單核花粉粒(小孢子)，此時核位于細胞中心，獲得養(yǎng)分，不斷長大。隨著細胞擴大，細胞核由中心移至細胞的一側(cè)，然后每個花粉粒的細胞核經(jīng)有絲分裂形成雙核的花粉粒，進一步形成一個養(yǎng)分細胞和一個生殖細胞。一個生殖細胞再經(jīng)過一次有絲分裂，形成兩個精子。2．植物的花藥培育在育種上的意義花粉粒經(jīng)過培育發(fā)育成單倍體植株，單倍體植株經(jīng)過人工誘導(dǎo)，其染色體數(shù)目加倍，重新復(fù)原正常植株的染色體數(shù)目，這樣的植株不僅能夠正常生殖，而且每對染色體上的成對的基因都是純合的，自交產(chǎn)生的后代不會產(chǎn)生性狀分別，這就是單倍體育種。單倍體育種不僅縮短了育種周期，也為新品種的培育開拓了新途徑?！镜漕}精練1】關(guān)于被子植物花粉的形成，下列說法正確的是()A．花粉是花粉母細胞經(jīng)有絲分裂形成的B．花粉的發(fā)育要經(jīng)驗四分體時期、單核期和雙核期等C．花粉發(fā)育經(jīng)驗的四分體時期與減數(shù)第一次分裂的四分體時期含義相同D．花粉母細胞形成花粉粒中的精子的過程是減數(shù)分裂的過程【答案】B【解析】花粉是由花粉母細胞經(jīng)減數(shù)分裂形成的，共經(jīng)驗了四分體時期、單核期和雙核期等發(fā)育階段；四分體時期是指4個單倍體細胞連在一起，而減數(shù)分裂的四分體時期是指同源染色體配對后，1個四分體中含4條染色單體的階段；花粉粒內(nèi)的生殖細胞經(jīng)有絲分裂得到2個精子?！镜漕}精練2】如圖是花藥培育產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑，下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．圖中的A表示愈傷組織B．①和②過程的實質(zhì)相同C．選擇花藥時，其中的花粉所處的發(fā)育時期越早越好D．整個培育過程中的細胞增殖方式只有有絲分裂【答案】C【解析】圖中A表示愈傷組織，A正確。①和②過程表示分化和再分化，不論是分化還是再分化，它們的實質(zhì)都是基因的選擇性表達，B正確。選擇花藥時，其中的花粉所處的發(fā)育時期過早或過晚都不利于培育，一般選擇單核期的花藥，C錯誤。整個培育過程中無減數(shù)分裂，細胞增殖方式只有有絲分裂，D正確。學(xué)問點二影響花藥培育的因素1．主要影響因素：材料的選擇和培育基的組成等。(1)材料的選擇①從花藥來看，應(yīng)當(dāng)選擇初花期的花藥；②從花粉來看，應(yīng)當(dāng)選擇單核期的花粉；③從花蕾來看，應(yīng)當(dāng)選擇完全未開放的花蕾。(2)培育基的組成花藥培育所采納的培育基可能因植物不同而有所改變。培育基各成分中，植物生長調(diào)整劑的濃度和配比，常對誘導(dǎo)細胞的分裂、生長和分化起確定作用。在誘導(dǎo)愈傷組織或胚狀體產(chǎn)生的誘導(dǎo)培育基中，廣泛地運用2,4－D、IAA和KT等。2．其他影響因素：植物的種類、親本生長條件、材料的處理方法、接種密度、培育的環(huán)境條件等。3．預(yù)處理為了取得好的培育效果，在花藥接種前，宜先對其進行預(yù)處理?；ㄋ幒突ǚ鄣念A(yù)處理措施主要是低溫處理。在很多狀況下，低溫處理可明顯提高花藥和花粉培育的效果。1．選擇單核居中期或單核靠邊期花藥的緣由(1)不選擇單核期以前花藥的緣由：質(zhì)地幼嫩，極易破裂。(2)不選擇單核期以后花藥的緣由：花瓣已有些松動，給材料的消毒帶來困難。(3)選擇單核期花藥的方法：通常選擇完全未開放的花蕾，含菌少，易消毒。2．預(yù)處理的留意點一般耐寒植物比喜溫植物可耐受較低的溫度，處理的溫度可低些。低溫處理時間視運用的溫度而定，在較低的溫度下處理時間要短，在較高的溫度下處理時間要長?！镜漕}精練3】下列有關(guān)影響花藥培育的因素的敘述中，不正確的是()A．材料的選擇和培育基的組成是主要因素B．處于單核期的花粉是最佳的選擇材料C．親本植株的生長條件、材料的低溫處理以及接種密度都影響著花藥培育的效果D．試驗的操作時間不會影響培育結(jié)果【答案】D【解析】本題考查影響花藥培育的因素。解題時，應(yīng)留意哪些是主要因素，弄清晰各個因素為什么能對培育過程造成影響。影響花藥培育的主要因素是材料的選擇和培育基的組成。花粉發(fā)育過程中，只有單核期花藥對離體刺激敏感，此時進行花藥培育勝利率最高。親本植株的生長條件、材料的低溫處理以及接種密度都會對花藥培育產(chǎn)生肯定的影響。試驗的操作時間越長，被污染的機會就越大，試驗勝利率就越低。解題歸納進行花藥培育時應(yīng)選取初花期的花，例如月季一般選取完全未開放的花蕾，一方面保證花粉發(fā)育處于單核期；另一方面，若選盛開或略微開放的花，花瓣松動后，微生物就可能侵入花藥，給材料的消毒帶來困難。【典題精練4】關(guān)于影響花藥離體培育的因素的敘述，錯誤的是()A．花粉發(fā)育過程中，單核期花粉對離體刺激最敏感，培育勝利率最高B．刺激單核期花粉發(fā)育為完整植株所用的培育基都是MS培育基，其中所用的激素等誘導(dǎo)成分相同C．供體植株的年齡對花藥培育也有影響，應(yīng)選擇早期花藥進行培育，并可利用低溫進行預(yù)處理，以提高誘導(dǎo)勝利率D．不同種的植物花藥或同種植物不同基因型的花藥，誘導(dǎo)勝利率也不同【答案】B【解析】接種花藥時期的選擇是影響花藥培育的確定因素，初期花藥(最好是細胞核由中心移向一側(cè)時期的花藥)最易誘導(dǎo)勝利；用低溫進行預(yù)處理，可提高誘導(dǎo)勝利率；對于不同植物的花藥培育，可采納不同的培育基進行誘導(dǎo)，而同種植物的不同基因型的花藥，誘導(dǎo)勝利率也不同，有的甚至不能誘導(dǎo)成植株，如雄配子致死現(xiàn)象。學(xué)問點三花藥培育的試驗操作及結(jié)果分析與評價1．月季的花藥培育過程(1)材料的選?、龠x取花期和狀態(tài)：在月季的初花期(五月初到五月中旬)，選取生理狀況良好的植株的花藥。②花粉的鑒定：一般通過鏡檢來確定花藥中的花粉是否處于相宜的發(fā)育期。(2)材料的消毒將花蕾放入體積分數(shù)為70%的酒精中浸泡約30s→無菌水清洗→用無菌吸水紙吸干花蕾表面的水分→放入質(zhì)量分數(shù)為0.1%的氯化汞溶液(或質(zhì)量分數(shù)為1%的次氯酸鈣溶液或飽和漂白粉溶液)中2～4min→無菌水沖洗3～5次。(3)接種滅菌后的花蕾要在無菌條件下除去萼片和花瓣，徹底去除花絲，并馬上將花藥接種到培育基上。通常每瓶接種花藥7～10個。留意：在剝離花藥時，盡量不損傷花藥，否則接種后，簡單從受傷部位產(chǎn)生愈傷組織。要徹底去除花絲，因為與花絲相連的花藥不利于愈傷組織或胚狀體的形成。(4)培育(5)鑒定和篩選染色體倍性的改變：花藥培育中，特殊是通過愈傷組織形成的花粉植株，常會出現(xiàn)染色體倍性的改變(主要是養(yǎng)分細胞的細胞核和生殖細胞的細胞核融合造成的)。須要對培育出來的植株進行鑒定和篩選。2．結(jié)果分析與評價(1)選材：通過鏡檢找到處于相宜發(fā)育期的花粉是勝利的關(guān)鍵。(2)無菌技術(shù)：假如出現(xiàn)了污染現(xiàn)象，說明某些操作步驟，如培育基滅菌、花蕾消毒或接種等有問題。(3)接種：假如接種的花藥長出愈傷組織或釋放出胚狀體，花藥培育的第一步就勝利了。要適時轉(zhuǎn)換培育基，以便愈傷組織或胚狀體進一步分化成再生植株?；ǚ鄣蔫b定方法1．最常用的方法是醋酸洋紅法：將花藥放在載玻片上→1%的醋酸洋紅→用鑷柄將花藥搗碎，蓋上蓋玻片→鏡檢。2．某些植物的花粉細胞核不易著色，需采納焙花青－鉻礬法：花藥先在卡諾氏固定液中固定20min→取出，置于載玻片上→焙花青－鉻礬溶液染色→蓋上蓋玻片→鏡檢(花粉細胞核被染成藍黑色)?！镜漕}精練5】下列有關(guān)花藥離體培育的說法錯誤的是()A．材料的選擇最常用的方法是焙花青—鉻礬法，這種方法能將花粉細胞核染成藍黑色B．材料消毒時要先用酒精浸泡，然后用氯化汞或次氯酸鈣溶液浸泡，最終用無菌水沖洗C．接種花藥后一段時間內(nèi)不須要光照，但幼小植株形成后須要光照D．接種的花藥長出愈傷組織或形成胚狀體后，要適時轉(zhuǎn)換培育基，以便其進一步分化成再生植株【答案】A【解析】確定花粉發(fā)育的時期最常用的方法是醋酸洋紅法，有些植物細胞核不易著色，才要采納焙花青—鉻礬法。在形成愈傷組織或胚狀體前，細胞中沒有葉綠素的形成，不進行光合作用，不須要光照；幼小植株形成后，起先進行光合作用，須要光照?；ㄋ庪x體培育的不同階段，對主要養(yǎng)分的需求不一樣，所以要適時轉(zhuǎn)換培育基。解題歸納同學(xué)們應(yīng)當(dāng)從花藥離體培育各個階段培育對象發(fā)生的主要改變?nèi)胧郑瑏韺ε嘤^程中應(yīng)當(dāng)進行的條件限制和采納的試驗方法進行分析?！镜漕}精練6】下列關(guān)于花藥離體培育過程中的留意事項的敘述，正確的是()A．花藥培育勝利與否與材料選擇無關(guān)B．花藥培育成幼苗后，肯定不能分瓶培育C．花藥培育成幼苗的過程中，除了相宜的溫度、pH等，還要留意進行光照D．一般地講，材料選用單核期的花藥培育勝利率較高【答案】D【解析】一般說來，單核期的花藥離體培育的勝利率最高?；ㄋ幣嘤跗谠诤诎抵信嘤?，幼小植株形成后再進行適當(dāng)?shù)墓庹张嘤Ｒ?、選擇題1．關(guān)于花藥培育產(chǎn)生花粉植株的途徑，下列敘述錯誤的是(D)A．花粉可通過形成愈傷組織發(fā)育成植株B．花粉可通過形成胚狀體發(fā)育成植株C．通過哪種途徑產(chǎn)生花粉植株主要取決于培育基中激素的種類及其濃度配比D．產(chǎn)生胚狀體是花藥培育中特有的途徑解析：通過花藥培育產(chǎn)生花粉植株有兩條途徑：一是花粉通過胚狀體階段發(fā)育成植株；二是花粉在誘導(dǎo)培育基上先形成愈傷組織，再將其誘導(dǎo)分化成植株。這兩種途徑之間并沒有肯定的界限，主要取決于培育基中激素的種類及其濃度配比。植物組織培育中也可產(chǎn)生胚狀體。2．下列關(guān)于月季花藥培育的試驗操作的敘述，錯誤的是(A)A．花藥開裂后長出的愈傷組織可在同一培育基上培育至形成幼小植株再更換培育基接著培育B．鏡檢花粉時可用醋酸洋紅法或焙花青－鉻礬法染色，后者能將花粉細胞核染成藍黑色C．在剝離花藥時，要盡量不損傷花藥，否則易從受傷部位產(chǎn)生愈傷組織D．假如接種的花藥長出愈傷組織并分化成幼小植株，還需對植株作進一步的鑒定和篩選解析：花藥離體培育形成愈傷組織后必需轉(zhuǎn)移至分化培育基上，才能形成幼小植株，A錯誤。選擇花藥時，一般要通過鏡檢來確定其中的花粉是否處于相宜的發(fā)育期。確定花粉發(fā)育時期最常用的方法是醋酸洋紅法，但某些植物的花粉細胞核不易著色，需采納焙花青－鉻礬法，這種方法能將花粉細胞核染成藍黑色，B正確。在剝離花藥時，要盡量不損傷花藥，否則接種后簡單從受傷部位產(chǎn)生愈傷組織，同時還要徹底去除花絲，因為與花絲相連的花藥不利于愈傷組織或胚狀體的形成，C正確。假如接種的花藥長出愈傷組織并分化成幼小植株，還需對植株作進一步的鑒定和篩選，D正確。3．下列有關(guān)影響月季花藥培育的因素的說法，不正確的是(C)A．一般月季的花藥培育時間選在初花期，選擇單核期的花粉B．配制月季花藥培育基時需調(diào)整pH至5.8C．影響花藥培育的因素與材料的選擇和培育基的組成有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)D．花藥培育初期不須要光照，幼小植株形成后才須要光照解析：從花藥來看，應(yīng)當(dāng)選擇初花期的花藥，從花粉來看，應(yīng)當(dāng)選擇單核期的花粉，從花蕾來看，應(yīng)當(dāng)選擇完全未開放的花蕾，A正確；配制月季花藥培育基時需調(diào)整pH至5.8，B正確；影響花藥組織培育的因素有很多，包括材料的選取、培育基的組成、親本植株的生長條件、接種密度等，C錯誤；花藥培育初期不須要光照，幼小植株形成后才須要光照，D正確。4．下列有關(guān)月季花藥培育產(chǎn)生花粉植株的敘述，錯誤的是(D)A．花藥中的花粉經(jīng)脫分化產(chǎn)生胚狀體還是愈傷組織，主要取決于培育基中激素的種類及其濃度配比B．一般來說選用單核期的花藥可提高誘導(dǎo)出花粉植株的勝利率C．常用醋酸洋紅對花粉的細胞核進行染色來推斷所選擇的花粉是否處于合適的發(fā)育時期D．胚狀體和愈傷組織都具有胚芽、胚軸和胚根等結(jié)構(gòu)解析：花藥中的花粉經(jīng)脫分化形成胚狀體還是愈傷組織，主要取決于培育基中激素的種類及其濃度配比，A正確；一般選擇單核期的花藥用于花藥培育，而要檢測花藥中的花粉是否處于單核期，常用醋酸洋紅法，B、C正確；愈傷組織是花藥、離體的植物組織或細胞經(jīng)脫分化形成的薄壁細胞團，沒有詳細結(jié)構(gòu)，而胚狀體有胚芽、胚根和胚軸等結(jié)構(gòu)，D錯誤。二、非選擇題5．如圖是被子植物花粉發(fā)育過程的簡略表示，請據(jù)圖回答：小孢子母細胞→①→②→③→雙核期(1)①是指四分體時期，由小孢子母細胞經(jīng)減數(shù)分裂形成。(2)②和③分別是指單核居中期和單核靠邊期，該期細胞的特點是含深厚的原生質(zhì)。(3)1個花粉母細胞經(jīng)過分裂最多能形成4個花粉粒，12個細胞核。(4)雙核期的兩個核分別叫生殖細胞核和花粉管細胞核。(5)在進行花藥組織培育時選擇②→③段的培育勝利率最高。解析：花粉是由小孢子母細胞先經(jīng)減數(shù)分裂后經(jīng)有絲分裂并依次經(jīng)驗了四分體時期、單核期和雙核期等階段后產(chǎn)生的。單核期的細胞含深厚的原生質(zhì)，核起先時位于細胞的中心。隨著細胞不斷長大，核由中心移向細胞一側(cè)，此時是花藥組織培育的最佳時期，并分裂成1個生殖細胞核和1個花粉管細胞核，進而形成兩個細胞，生殖細胞將再分裂一次，形成兩個精子。6．如圖表示水稻(體細胞中有24條染色體)的花藥通過無菌操作接入試管后，在肯定條件下形成試管苗的培育過程，已知水稻的基因型為AaBb。(1)要促進花粉細胞分裂和生長，培育基中應(yīng)有生長素和細胞分裂素兩類激素。(2)試管苗的細胞中含有24條脫氧核苷酸鏈。(3)培育出的試管苗可能出現(xiàn)的基因型有AB、Ab、aB、ab。(4)這種利用花藥離體培育發(fā)育成的試管苗屬于單倍體。要使它繁殖后代必需實行的措施是用秋水仙素處理。解析：植物組織培育過程中，必需供應(yīng)水、無機鹽、小分子有機物等養(yǎng)分物質(zhì)，還須要添加生長素和細胞分裂素等激素。由于體細胞中有24條染色體，而試管苗為12條染色體，也就是24條脫氧核苷酸鏈。水稻基因型為AaBb，經(jīng)減數(shù)分裂形成的配子有AB、Ab、aB、ab四種。由花粉發(fā)育成的個體為單倍體，且高度不育，要使它繁殖后代需用秋水仙素處理。【旁欄思索題】點撥(教材P39)花瓣松動后，微生物就可能侵入花藥，給材料的消毒帶來困難。1．F2代紫色甜玉米的基因型組成可能為Aasusu或AAsusu。假如運用常規(guī)育種方法，將F2代中的紫色甜玉米與白色甜玉米(aasusu)進行測交，可以選擇出基因型為AAsusu純種紫色甜玉米。但這種方法比較繁瑣，耗時也較長，須要至少三年的選種和育種時間。假如利用花藥培育的技術(shù)，在F1代產(chǎn)生的花粉中就可能有Asu的組合，再將花粉植株進行染色體加倍，就可以干脆得到紫色甜玉米的純合體(AAsusu)。這種方法可以大大縮短育種周期。2．植物組織培育技術(shù)與花藥培育技術(shù)的相同之處是：培育基配制方法、無菌技術(shù)及接種操作等基本相同。兩者的不同之處在于：花藥培育的選材特別重要，需事先摸索時期相宜的花蕾；花藥裂開后釋放出的愈傷組織或胚狀體也要剛好更換培育基；花藥培育對培育基配方的要求更為嚴格。這些都使花藥培育的難度大為增加。植物組織培育技術(shù)在生產(chǎn)中可以快速繁殖、培育無病毒植株，制造人工種子，生產(chǎn)紫草素等藥物、食品添加劑、香料等，單倍體育種、轉(zhuǎn)基因植物的培育也要用到植物組織培育技術(shù)。專題整合與評估[學(xué)問建網(wǎng)][要語必背]1．植物組織培育的一般過程為：外植體eq\o(→,\s\up17(脫分化))愈傷組織eq\o(→,\s\up17(再分化))根、芽eq\o(→,\s\up17(生長發(fā)育))完整植株。2．生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素。3．影響植物組織培育的因素有：植物材料、養(yǎng)分物質(zhì)、植物激素及pH、溫度、光照等。4．花藥培育產(chǎn)生花粉植株有兩種途徑：一是胚狀體途徑，二是愈傷組織途徑，這兩種途徑主要取決于培育基中激素的種類及其濃度配比。5．影響花藥培育的主要因素是材料的選擇與培育基的組成。6．選擇單核靠邊期的花藥培育勝利率最高。7．確定花粉發(fā)育時期的方法有醋酸洋紅法(最常用)和焙花青－鉻礬法(花粉細胞核不易著色時)。8．對培育出來的植株作進一步鑒定和篩選的緣由是在花藥培育中，特殊是通過愈傷組織形成的花粉植株，經(jīng)常會出現(xiàn)染色體倍性的改變。[學(xué)問整合促貫穿]一、菊花組織培育與月季花藥培育比較留意：植物組織培育技術(shù)是基礎(chǔ)，駕馭了植物組織培育的原理和操作步驟，才能更好地理解花藥培育技術(shù)。花藥培育是利用植物組織培育技術(shù)，將花藥培育成單倍體植株的過程?！镜漕}精練1】莖的組織培育和花藥離體培育是在試驗室條件下快速得到大量幼苗的兩種方法。下列關(guān)于二者的比較中，錯誤的是()A．莖的組織培育和花藥離體培育的理論依據(jù)是細胞具有全能性B．花藥能被誘導(dǎo)為單倍體植株的緣由是花藥細胞中含有本物種全套遺傳信息，盡管遺傳物質(zhì)是體細胞的一半，但仍具有全能性C．莖的組織培育獲得試管苗必需經(jīng)過移栽煉苗后才能進行大田栽培，而花藥培育不須要D．莖的組織培育與花藥離體培育不同，前者為無性生殖，后者為有性生殖【答案】C【解析】花藥離體培育和莖的組織培育的理論依據(jù)都是細胞具有全能性，盡管花藥細胞中的遺傳物質(zhì)是體細胞的一半，但仍含有本物種生長發(fā)育所需的全部基因(或遺傳信息)，因此仍具有全能性。莖細胞為體細胞，花粉為生殖細胞，組織培育過程分別為無性生殖和有性生殖。兩種方法所得到的試管苗，都必需通過移栽煉苗后方可進行大田栽培。【典題精練2】MS培育基和培育微生物所配制的培育基的主要區(qū)分是()A．MS培育基一般含植物激素，微生物培育基不含植物激素B．MS培育基含有氨基酸，微生物培育基不含各種氨基酸C．MS培育基含有碳源，微生物培育基不含碳源D．MS培育基含維生素B1和維生素B6，而微生物培育基不含【答案】A【解析】MS培育基是用于植物組織培育的培育基，其中一般含有植物激素，而培育微生物的培育基中不含植物激素。另外，由于培育的微生物一般都是異養(yǎng)微生物，所以在它們的培育基中一般含有有機碳源、氮源和生長因子。二、影響植物組織培育的因素及勝利的關(guān)鍵1．影響因素(1)內(nèi)因：植物的種類及同一種植物材料的年齡、部位、保存時間的長短等。2．獲得勝利的關(guān)鍵(1)植物組織培育所利