专题3 植物的组织培养技术 课题2 月季的花药培养
【学习目标】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，说出影响花药培养的因素，学习花药培养的基本技术，尝试用月季或其他植物的花药进行培养。 【学习重难点】选取适宜的培养材料和培养基
【学法指导】反复读教材P37-40页，初步了解花药培养的过程，完成预习案，思考探究案，不懂之处查阅有关资料或与同学探讨。
预习案
一、花粉的发育和花粉粒的形成
⑴发育场所：被子植物的雄蕊通常包含 、 两部分，花药中有花粉囊，内部含有许多花粉。
经过（ ）形成4个小孢子 1.（ ）时期：四个单倍体细胞连在一起。（注：此四分体与减数分裂前期的四分体不同） 2.（ ）期：四分体的4个单倍体细胞彼此分离，形成4个具有 的花粉粒。这时的细胞 ， (单核居中期) 3. 单核靠边期：随着细胞不断长大，细胞核由中央移向细胞侧。 4.（ ）期：细胞核分裂成1个 和1个 。
双核期花粉粒进而形成两个细胞，一个是营养细胞，发育成花粉管；一个是生殖细胞，生殖细胞将再分裂一次，形成 。 由花粉的形成过程可知，一个小孢子母细胞最终可发育成 个花粉粒 个精子。
二、产生花粉植株的两种途径
1.植物体细胞具有全能性，在离体、合适的条件下能发育成完整的植株。植物的单倍体性细胞，如 也能发育成单倍体植株。例如花粉植株，产生花粉植株有两种途径：
无论哪种产生方式，都要先诱导生 ,再诱导生 。
三、影响花药培养的因素 (1)内因：材料的选择。
不同的植物、同一种植物的不同生理状况、花期的早晚、花粉发育的不同时期等因素都会影响诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低①从花期来看，应当选择 的植株。②从花药来看，应当选择 的花药，细胞核由中央移向细胞一侧时。③从花蕾来看，应当选择 的花蕾，盛开的或略微开放的花,都不宜选作实验材料。有些植株有雄配子致死现象，因而同种花药的基因型不同对培养也有重要影响。
(2)外因：① 的组成。②亲本植株的 、 以及 等。 （光照:离体花药对光照的反应是不同的。一般认为,花药培养在诱导愈伤组织和胚状体期间进行暗培养或给以散射光处理比较好。强光虽然有利于以后的绿苗分化，但会抑制愈伤组织的形成,而弱的散射光既不影响愈伤组织的形成，也有利于以后的绿苗分化。温度:培养条件中最主要的是温度。离体花药对温度比较敏感，是诱导小孢子发育的关键因素。无论是冷处理还是热处理，都能使胚状体和再生植株的数量大大增加）
四、月季的花药培养的实验操作 1.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
① ：最常用的方法，能将花粉细胞核染成 。
② ：当花粉细胞核不易着色时采用此法，能将花粉细胞核染成 。 2.材料的消毒
选取花蕾→初步消毒：通常先将 用 浸泡约30 s→冲洗：在 中清洗，并用 吸干花蕾表面的水分→彻底消毒：放入 中2～4 min(也可用质量分数为1%的次氯酸钙溶液或饱和漂白粉溶液)→再冲洗：再用无菌水冲洗3～5次 3.接种
消毒后的花蕾，要在无菌条件下除去花萼片和花瓣，剥离花药后立即接种，每瓶接种花药 个 剥离花药时要注意：①尽量不要损伤花药，否则 ②彻底去除花丝，因为 。 4.培养
(1)培养条件：温度为 ，前期不需要光照， 后需要光照。
(2)培养过程：先进行 培养，当花药开裂长出愈伤组织后及时转移到 上；若花药开裂释放出 ，则一个花药内就会产生大量幼小植株，必须在花药开裂后要尽快将 ，否则这些植株将很难分开。 5.鉴定和筛选
在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株， 常常会发生变化。因此需要对培养出来的植株作进一步的 。
我的疑问
途径一：与体细胞的组织培养一样，在 上先形成 ，再将其诱导分化成植 途径二：花粉直接发育为与胚非常相似的结构，具有 、 、 等完整结构。科学家将这种结构称做 (somaticembryo)或胚状体(embryoid)。即由花粉直接脱分化形成 ，胚状体再分裂分化生长成为植株。
这两种途径之间并没有绝对的界限，主要取决于 。
探究案
探究活动一 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。
(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？
(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？
(4)花粉发育时期的单核期细胞具有什么特征？
(5)结合花粉发育过程图，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 。
探究活动二 月季花药培养的过程
[来源:学科网]
1.通过醋酸洋红法和焙花青－铬矾法怎样选出合适的花粉？
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？
3.用于培养的花药，为什么选择单核居中期或单核靠边期？为什么只需将整个花蕾或幼穗消毒即可？为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？
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？
探究活动三 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？
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？
3.植物组织培养与花药培养的比较
项目 组织培养 花药培养 理论依据 基本过程 影响因素 繁殖方式
材料选取 光照情况 操作流程 可育性 用途
预习自测
1.课本P40练习1
2.下列有关花药培养基配制的说法中，不正确的是
A.花药培养可在同一培养基上培养至长出幼小植株后再更换培养基继续培养 B.花药培养的各个阶段，培养基配方不完全一样
C.诱导生根的培养基配方比诱导丛芽或胚状体的培养基配方中的IAA浓 度高
D.诱导愈伤组织分化是先分化出芽再分化出根某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得 3.成熟种子．为尽快推广种植，可应用多种技术获得大量优质苗，下列技术中不能选用的是（ ）
A．利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗 B．采用单倍体育种技术快速大量育苗
C．采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上D．采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养 4.被子植物花粉发育经历的阶段顺序正确的是( )
A.小孢子四分体时期→双核期→单核居中期→单核靠边期→花粉粒 B.小孢子母细胞→单核靠边期→单核居中期→双核期→花粉粒
C.小孢子母细胞→小孢子四分体时期→单核居中期→单核靠边期→花粉粒 D.小孢子四分体时期→小孢子母细胞→双核期→单核期→花粉粒
5.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( ) 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
6.下列关于植物组织培养的叙述中错误的是（ ） A．外植体可以来自于植物的任何细胞 B.培养应在无菌条件下进行
C．以花粉作为外植体可得到单倍体植株
D.不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同
跟踪案
1.下列有关花药培养基配制的说法中，不正确的是( )
A.花药培养可在同一培养基上培养至长出幼小植株后再更换培养基继续培养 B.花药培养的各个阶段，培养基配方不完全一样
C.诱导生根的培养基配方比诱导丛芽或胚状体的培养基配方中的IAA浓度高 D.诱导愈伤组织分化是先分化出芽再分化出根
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 3.接种和培养花药时应注意的事项全对的一组是( )
①不损伤花药 ②彻底去除花丝 ③幼小植株形成后需要光照 ④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.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
4.单倍体育种的常用方法是花药离体培养，为了促进花粉迅速生长发育为单倍体植株，培养基中除必需的营养物质外，还需加入( )
A.秋水仙素 B.三磷酸腺苷 C.植物激素 D.纤维素酶
5.四倍体水稻的花药通过无菌操作接入试管，经培养形成试管苗，下列叙述中不正确的是( )
A.用花药离体培养法获得的植株是二倍体 B.诱导产生愈伤组织的分裂方式为有丝分裂
C.培养基中应有无机养料、有机养料以及生长素和细胞分裂素 D.试管苗的生长发育需要光照
5.下图表示菊花的嫩枝和月季的花药离体培养的过程，请据图回答下面的问题：
(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，为确定花粉是否处于该时期，最常用的镜检方法是__________。
(2)在培养嫩枝组织和花药的培养基中都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接种室要消毒；②材料可用____________________进行浸泡，取出用无菌水冲洗后，再用质量分数为0.1%的氯化汞溶液消毒；③接种操作要在________________进行；④接种完毕后立即盖好瓶盖。
(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______________________________________。 (5)图中花粉植株属于________倍体，要使其能繁殖后代可采取措施是______________。
[来源:Zxxk.Com]
专题3 课题2 月季的花药培养答案
预习案 一、花丝 花药 减数分裂 小孢子四分体 单核 单细胞核 含浓厚的原生质 核位于细胞的中央 双核 生殖细胞核 花粉管细胞核 两个精子 4 8 二、精子 胚状体 分化 再分化 诱导培养基 愈伤组织 胚芽 胚根 胚轴 体细胞胚 胚状体 培养基中激素的种类及其浓度配比 芽 根 三 (1) 初花期 单核期 完全未开放 (2)培养基 生长条件 材料的低温预处理 接种密度 四 1.镜检 醋酸洋红法 红色 焙花青－铬矾法 蓝黑色 2. 花蕾 体积分数为70%的酒精 无菌水 无菌吸水纸 质量分数为0.1%的氯化汞溶液 3. 7-10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 4. 25 ℃ 幼小植株形成 脱分化 分化培养基 胚状体 幼小植株分开 5. 染色体组的数目 鉴定和筛选 探究案 探究活动一 （1）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) （2）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。（3）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。(4)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—生殖细胞和营养细胞。（5）4、4、4、8 （6）控制花粉的萌发并提供营养 探究活动二 1.醋酸洋红法和焙花青－铬矾法染色的目的是使细胞核着色，以便直接观察细胞核的个数和在细胞中的位置，以确定花粉发育的适宜时期。2. 在酒精消毒前，花蕾不需要预先用流水冲洗、洗衣粉洗涤和软刷刷洗，其它步骤相似。3. 不选择单核期以前花药的原因:质地幼嫩,极易破碎；不选择单核期以后花药的原因:花瓣已有些松动,给材料的消毒带来困难。完全未开放的花蕾易消毒，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。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。4. 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。探究活动三 1.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。3. 植物细胞的全能性 脱分化、再分化 选材、营养、激素、pH、温度、光照等 无性生殖 有性生殖 未开花植株茎上部新萌生的侧枝(体细胞) 完全未开放的花蕾的花粉粒(生殖细胞) 每日用日光灯照射12h 开始不需要光照，幼小植株形成后需要光照 制备MS固体培养基→外殖体消毒→接种→培养→移栽→栽培 选材→材料消毒→接种和培养→筛选和诱导→移栽→栽培选育 可育 高度不育，经秋水仙素处理后可育 保持亲本优良性状,培养脱毒苗 获得单倍体植株的主要方法 预习自测 1．F2紫色甜玉米的基因型组成可能为Aasusu或AAsusu。如果运用常规育种方法，将F2中的紫色甜玉米与白色甜玉米(aasusu)进行测交，可以选择出基因型为AAsusu纯种紫色甜玉米。但这种方法比较繁琐，耗时也较长，需要至少三年的选种和育种时间。如果利用花药培养的技术，在F1产生的花粉中就可能有Asu的组合，再将花粉植株进行染色体加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的纯合体(AAsusu)。这种方法可以大大缩短育种周期。 2-6.ABCCA 跟踪案1-5ADACA 6.(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 醋酸洋红法 (2)生长素和细胞分裂素 (3)体积分数为70%的酒精 酒精灯火焰旁 (4)
课题2月季的花药培养学案（无答案）-湖北省通山县第一中学高中生物选修一
