高中人教版生物選修1課件專題3課題2月季的花藥培養(yǎng)

課題2

月季的花藥培養(yǎng)課標(biāo)闡釋思維脈絡(luò)1.以結(jié)構(gòu)與功能觀分析被子植物花粉發(fā)育的過程及通過花藥培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑。2.在理解植物組織培養(yǎng)原理和方法的基礎(chǔ)上,分析影響花藥離體培養(yǎng)的因素。3.選取適宜的培養(yǎng)材料和培養(yǎng)基,嘗試運(yùn)用月季或其他被子植物的花藥進(jìn)行培養(yǎng)。

二一三四一、被子植物的花粉發(fā)育

二一三四二一三四二、產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑

二一三四三、影響花藥培養(yǎng)的因素

二一三四二一三四四、實(shí)驗(yàn)操作

二一三四二一三四探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記植物花藥培養(yǎng)的過程與應(yīng)用問題導(dǎo)引植物花藥培養(yǎng)的過程一般包括哪些操作?它與單倍體育種有什么區(qū)別和聯(lián)系?下圖是某二倍體植物的花藥離體培養(yǎng)及單倍體育種的過程,請(qǐng)據(jù)圖回答問題。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記(1)選材時(shí),從花粉發(fā)育時(shí)期來看,一般選擇處于

期的花粉,確定花粉發(fā)育時(shí)期最常用的方法是

。

(2)材料消毒過程中用到的試劑有

、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氯化汞溶液。

(3)過程①是把幼小的花藥從消毒后的花蕾中分離出來,在無菌條件下接種到MS培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng),配制該培養(yǎng)基時(shí),需要的物質(zhì)應(yīng)該有

。(至少答三種)

(4)過程②是花藥在MS培養(yǎng)基所提供的特定條件下脫分化,發(fā)生多次細(xì)胞分裂,形成

。

探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記(5)過程②與過程③所用培養(yǎng)基有差異,主要是

含量的差異。

(6)過程③是誘導(dǎo)再分化出芽和根,最后長(zhǎng)成植株,長(zhǎng)成的植株(不考慮核與核之間融合)是

植株,其特點(diǎn)是植株弱小,一般高度不育,生產(chǎn)上無推廣應(yīng)用的價(jià)值。若要使其結(jié)子、結(jié)果,可在移栽后在幼苗莖尖滴加適宜濃度的B物質(zhì),通常用到的B物質(zhì)是

。

答案:(1)單核醋酸洋紅法(2)體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精(3)蒸餾水、大量元素、微量元素、有機(jī)物(如甘氨酸、煙酸、肌醇、維生素、蔗糖等)(任答三種即可)

(4)愈傷組織或胚狀體(5)植物激素(6)單倍體秋水仙素探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記名師精講1.植物花藥培養(yǎng)的過程(1)過程材料的選取:選單核期花粉,常用醋酸洋紅法或焙花青-鉻礬法鏡檢↓材料的消毒:用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氯化汞溶液消毒接種和培養(yǎng):形成幼苗前不需要光照,形成幼苗后需要光照↓鑒定、篩選、移栽探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記(2)進(jìn)行組織培養(yǎng)時(shí)要配制三種培養(yǎng)基,期間進(jìn)行兩次轉(zhuǎn)接培養(yǎng)。①脫分化培養(yǎng)基:生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素比例適中,促進(jìn)愈傷組織的形成;②生芽培養(yǎng)基:生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素比值低,有利于芽的分化,抑制根的形成;③生根培養(yǎng)基:生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素比值高,有利于根的分化,抑制芽的形成。2.植物花藥培養(yǎng)的應(yīng)用——單倍體育種(以二倍體植株為例)(1)原理:在花藥培養(yǎng)的基礎(chǔ)上,用秋水仙素處理單倍體幼苗,使染色體加倍,重新恢復(fù)為二倍體。因?yàn)榇硕扼w是由單倍體的染色體本身加倍而來的,所以是純合子,不會(huì)發(fā)生性狀分離。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記(2)育種過程:包括花藥離體培養(yǎng)和人工誘導(dǎo)染色體加倍兩個(gè)環(huán)節(jié)。圖中屬于花藥離體培養(yǎng)的過程為①②③④,而單倍體育種過程為①②③④⑤。(3)育種意義:單倍體植株經(jīng)過染色體加倍后,在一個(gè)世代中即可出現(xiàn)純合子,這樣可以明顯縮短育種年限。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記特別提醒(1)經(jīng)花藥離體培養(yǎng)得到的植株并非全為高度不育的單倍體植株,因?yàn)榛ㄋ幈诩?xì)胞為體細(xì)胞。(2)花藥離體培養(yǎng)得到的往往是高度不育的單倍體植株,單倍體育種是將花藥離體培養(yǎng)得到的高度不育的單倍體植株進(jìn)行染色體加倍,得到可育的植株。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記植物的組織培養(yǎng)與花藥離體培養(yǎng)的比較問題導(dǎo)引菊花的組織培養(yǎng)與月季的花藥培養(yǎng)有哪些區(qū)別和聯(lián)系?下圖表示菊花的組織培養(yǎng)和月季的花藥培養(yǎng)的過程,請(qǐng)回答下列問題。菊花的組織培養(yǎng)

探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記月季的花藥培養(yǎng)

探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記(1)對(duì)菊花來說,要選擇生長(zhǎng)旺盛的嫩枝來進(jìn)行組織培養(yǎng),其原因是

;對(duì)月季來說,適宜花藥培養(yǎng)的時(shí)期是

期。

(2)用于植物組織培養(yǎng)和花藥培養(yǎng)的培養(yǎng)基中一般要加入一定的植物激素,常用的植物激素有

。

(3)兩種植物材料的培養(yǎng)在進(jìn)行接種時(shí)應(yīng)注意:①接種室和外植體要消毒;②接種操作要在

進(jìn)行。

(4)月季的花藥培養(yǎng)過程中,花粉植株的形成除圖中所示途徑外,還可以通過

階段發(fā)育而來,這兩種途徑的差別主要取決于培養(yǎng)基中

。

探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記答案:(1)生長(zhǎng)旺盛的嫩枝生理狀況好,容易誘導(dǎo)脫分化和再分化單核(2)生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素(3)酒精燈火焰旁(4)胚狀體激素的種類及其濃度配比探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記名師精講植物組織培養(yǎng)與花藥離體培養(yǎng)的比較

內(nèi)

容植物組織培養(yǎng)花藥培養(yǎng)理論依據(jù)植物細(xì)胞的全能性基本過程外植體→脫分化→再分化→植物體影響因素選材、營(yíng)養(yǎng)、激素、pH、溫度、陽光等材料選取一般選擇未開花植株莖上部新萌生的側(cè)枝(體細(xì)胞)通常選擇完全未開放的花蕾(花粉粒)探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記內(nèi)

容植物組織培養(yǎng)花藥培養(yǎng)外植體的細(xì)胞類型多為體細(xì)胞生殖細(xì)胞操作流程制備培養(yǎng)基→外植體消毒→接種→培養(yǎng)→移栽→栽培選材→消毒→接種和培養(yǎng)→鑒定和篩選→移栽→栽培培養(yǎng)結(jié)果正常植株單倍體植株可育性可育高度不育,秋水仙素處理后可育(親本植株為二倍體)探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記思維拓展(1)花藥中花粉的全能性高于植物組織細(xì)胞。(2)植物組織培養(yǎng)所利用的植物材料體積小、抗逆性差,對(duì)培養(yǎng)條件要求較高,一旦被微生物污染就會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。(3)剝離花藥時(shí),盡量不要損傷花藥,同時(shí)還要徹底去除花絲,防止對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾。(4)菊花組織培養(yǎng)需每日光照12

h,而月季花藥培養(yǎng)則要在幼小植株形成后才需要光照。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記典例剖析類型一

植物花粉發(fā)育例1下圖是被子植物花粉的發(fā)育過程,請(qǐng)據(jù)圖回答問題。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記(1)①是指

時(shí)期,由小孢子母細(xì)胞經(jīng)

分裂形成。

(2)②和③分別是指

期和

期,②和③期細(xì)胞的特點(diǎn)是

。

(3)1個(gè)花粉母細(xì)胞經(jīng)過分裂最多能形成

個(gè)花粉粒。

(4)雙核期的兩個(gè)核分別叫

核和

核。

(5)在進(jìn)行花藥組織培養(yǎng)時(shí)選擇

時(shí)期的花粉培養(yǎng)成功率最高。(用圖中標(biāo)號(hào)表示)

探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記答案:(1)小孢子四分體減數(shù)(2)單核居中單核靠邊含濃厚的原生質(zhì)(3)4

(4)生殖細(xì)胞花粉管細(xì)胞(5)②→③解析:花粉是由花粉母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂形成的,花粉的發(fā)育要經(jīng)歷小孢子四分體時(shí)期、單核期和雙核期等階段。單核期的細(xì)胞含濃厚的原生質(zhì),核開始時(shí)位于細(xì)胞的中央。隨著細(xì)胞不斷長(zhǎng)大,核由中央移向細(xì)胞一側(cè)(此時(shí)是花藥組織培養(yǎng)的最佳時(shí)期),并分裂成1個(gè)生殖細(xì)胞核和1個(gè)花粉管細(xì)胞核,進(jìn)而形成2個(gè)細(xì)胞,生殖細(xì)胞將再分裂一次,形成2個(gè)精子。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記下圖是水稻的花藥通過無菌操作,培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑的示意圖。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A.無論哪條途徑都要經(jīng)過脫分化和再分化過程B.A是胚狀體,C是誘導(dǎo),B是生根C.兩種培養(yǎng)途徑的理論基礎(chǔ)都是植物細(xì)胞的全能性D.A和種子的結(jié)構(gòu)相同,都具有種皮、胚芽、胚根、胚軸等結(jié)構(gòu)探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記答案:D解析:圖中的A是胚狀體,C是誘導(dǎo),B是生根。兩種途徑都要經(jīng)過脫分化和再分化過程。植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)是植物細(xì)胞的全能性。胚狀體中有胚軸、胚根和胚芽,但無種皮。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記類型二

花藥的離體培養(yǎng)及影響因素例2辣椒是某市的重要蔬菜品種之一,但近年有退化、減產(chǎn)的趨勢(shì),如果想通過花藥離體培養(yǎng)的方法培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、無病毒的辣椒苗,請(qǐng)你完成下面的辣椒苗培育方案。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記(1)材料的選取:用

法染色后鏡檢花藥,一般當(dāng)花粉粒位于

期時(shí)可用作培育的材料,此期的花粉粒的特點(diǎn)是

,核由中央移向細(xì)胞的一側(cè)。

(2)培養(yǎng)原理:上圖是培養(yǎng)溫度與花藥胚的誘導(dǎo)率關(guān)系圖,在

℃時(shí),胚的誘導(dǎo)率最高。

(3)材料的準(zhǔn)備:取辣椒花蕾用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精浸泡約30s,立即取出,在

中清洗。取出后吸干水分,放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%

溶液中2~4min,取出再用無菌水沖洗3~5次。

探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記(4)接種和培養(yǎng):接種用的花藥要徹底除去花絲,因?yàn)榕c花絲相連的花藥不利于

的形成?；九囵B(yǎng)基用

培養(yǎng)基,在培養(yǎng)基中要加入蔗糖做碳源,加入適量的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素等物質(zhì),并進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌。

(5)鑒定和篩選:經(jīng)過一段時(shí)間的培育,花藥開裂后釋放出胚狀體,一個(gè)花藥內(nèi)能產(chǎn)生多個(gè)幼小植株。幼小植株需要移到新的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)。培養(yǎng)出來的植株要作鑒定和篩選的原因是

。

探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記答案:(1)醋酸洋紅(或焙花青-鉻礬)單核細(xì)胞原生質(zhì)濃厚(2)25~28(或25~28℃之間的任意溫度)

(3)無菌水氯化汞(4)愈傷組織或胚狀體MS

(5)在花藥培養(yǎng)中,通過愈傷組織形成的花粉植株,染色體組的數(shù)目常常會(huì)發(fā)生變化解析:(1)用于培養(yǎng)的花粉應(yīng)處于單核期,可利用醋酸洋紅法或焙花青-鉻礬法染色后鏡檢選取。(2)分析題圖可知,培養(yǎng)溫度為25~28

℃時(shí),曲線出現(xiàn)峰值,胚的誘導(dǎo)率最高。(3)辣椒花蕾消毒后應(yīng)用無菌水清洗,而不是蒸餾水或清水。取出后吸干水分,放入一定量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氯化汞溶液中繼續(xù)消毒,再用無菌水漂凈消毒液。(4)由于與花絲相連的花藥不利于愈傷組織或胚狀體的形成,故接種時(shí)所用的花藥要徹底除去花絲。(5)花藥培養(yǎng)中由于通過愈傷組織形成的花粉植株,染色體組的數(shù)目常常會(huì)發(fā)生變化,所以培養(yǎng)出來的植株一定要作進(jìn)一步的鑒定和篩選。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記以下不屬于影響花藥培養(yǎng)因素的是(

)A.材料的選擇B.培養(yǎng)基的成分C.對(duì)花蕾的消毒D.小孢子母細(xì)胞的分裂方式答案:D解析:材料的選擇、培養(yǎng)基的成分和對(duì)花蕾的消毒,都是影響花藥培養(yǎng)的因素。小孢子母細(xì)胞的分裂方式不屬于影響花藥培養(yǎng)的因素。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記特別提醒花藥培養(yǎng)中材料的選擇應(yīng)注意的幾個(gè)問題①不同植物的誘導(dǎo)成功率很不相同。②花期早期時(shí)的花藥比后期的更容易產(chǎn)生花粉植株。③一般來說,在單核期,細(xì)胞核由中央移向細(xì)胞一側(cè)的時(shí)期,花藥培養(yǎng)成功率最高。一般月季的花藥離體培養(yǎng)時(shí)間選在五月初到五月中旬,即月季的初花期,花蕾完全未開放時(shí),此時(shí)花藥處于單核期,花瓣未松動(dòng),感染細(xì)菌少、易消毒,易誘導(dǎo)成功。單核期以前的花藥質(zhì)地幼嫩,極易破碎;單核期以后的花藥,花瓣已有些松動(dòng),消毒困難。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記1.下列有關(guān)花藥培養(yǎng)的說法,錯(cuò)誤的是(

)A.確定花粉發(fā)育時(shí)期最常用的方法是焙花青-鉻礬法,這種方法能將花粉細(xì)胞核染成藍(lán)黑色B.材料消毒時(shí)需先用酒精,然后用氯化汞溶液或次氯酸鈣溶液,消毒后,需用無菌水漂凈消毒液C.接種花藥后一段時(shí)間內(nèi)不需要光照,但幼小植株形成后需要光照D.接種的花藥長(zhǎng)出愈傷組織或胚狀體后,要適時(shí)轉(zhuǎn)換培養(yǎng)基,以便進(jìn)一步分化成再生植株答案:A解析:確定花粉發(fā)育時(shí)期最常用的方法是醋酸洋紅法。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記2.月季的花藥培養(yǎng)過程的難點(diǎn)之一是材料的選擇。下列有關(guān)材料選擇的敘述,正確的是(

)A.從花粉來看,只要選擇單核期的花粉就可以B.從花蕾來看,應(yīng)當(dāng)選擇略微開放的花蕾C.在剝離花藥時(shí),不需要徹底去除花絲D.在剝離花藥時(shí),要盡量不損傷花藥,否則易從受傷部位產(chǎn)生愈傷組織探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記答案:D解析:從花粉來看,應(yīng)當(dāng)選擇單核期的花粉,單核期花粉培養(yǎng)的成功率最高,此外,親本植株的生長(zhǎng)條件、材料的低溫預(yù)處理以及接種的密度等對(duì)誘導(dǎo)成功率都有一定的影響,A項(xiàng)錯(cuò)誤;從花蕾來看,為了挑選到單核期的花藥,應(yīng)選擇完全未開放的花蕾作實(shí)驗(yàn)材料,B項(xiàng)錯(cuò)誤;在剝離花藥時(shí),要徹底去除花絲,因?yàn)榕c花絲相連的花藥不利于愈傷組織或胚狀體的形成,C項(xiàng)錯(cuò)誤;在花藥離體培養(yǎng)中剝離花藥時(shí),要盡量不損傷花藥,否則接種后容易從受傷部位產(chǎn)生愈傷組織,D項(xiàng)正確。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記3.關(guān)于花藥培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株的途徑,下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.花粉可通過愈傷組織分化成植株B.花粉可通過胚狀體進(jìn)一步發(fā)育成植株C.兩種途徑主要由培養(yǎng)基中激素的種類及其濃度配比決定D.產(chǎn)生胚狀體是花藥培養(yǎng)中特有的途徑答案:D解析:植物組織培養(yǎng)和花藥離體培養(yǎng)都可以產(chǎn)生胚狀體。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記4.以下關(guān)于花藥接種和培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作的敘述,錯(cuò)誤的是(

)A.每瓶接種花藥7~10個(gè),20~30d后,花藥開裂形成幼小植株后才給予光照B.花藥培養(yǎng)至開裂后,將長(zhǎng)出的愈傷組織及時(shí)轉(zhuǎn)移到分化培養(yǎng)基上C.花藥培養(yǎng)至開裂后,將釋放出的胚狀體整體移到新的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)D.對(duì)培養(yǎng)出來的植株作進(jìn)一步鑒定和篩選答案:C解析:花藥培養(yǎng)至開裂后,將釋放出的胚狀體盡快分開,并分別轉(zhuǎn)移到新的培養(yǎng)基上,否則,這些植株將很難分開。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二當(dāng)堂檢測(cè)本課必記5.育種工作者常采用花藥培養(yǎng)的方法,使花粉粒發(fā)育為單倍體植株。采用水稻的花藥進(jìn)行培養(yǎng)過程的流程:選取水稻花藥→對(duì)花藥消毒→接種和培養(yǎng)→植物體。請(qǐng)回答下列問題。(1)選取的水稻花藥應(yīng)為

期,如果此時(shí)細(xì)胞核由中央移向細(xì)胞一側(cè),花藥培養(yǎng)成功率最高。

(2)試管苗形成過程中,必須從培養(yǎng)基中獲得

和小分子有機(jī)物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。要促進(jìn)花粉細(xì)胞分裂和生長(zhǎng),培養(yǎng)基中應(yīng)有

和

兩種植物激素。

(3)若接種過花藥的培養(yǎng)基被污染,則可能的原因有哪些?(至少寫出兩條)