新人教版学年高中专题3课题季花的花药培养教学案选修1生物解析版Word文档格式.docx
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最常用的方法是醋酸洋红法。
但是,某些植物的花粉细胞核不易着色,需采用焙花青—铬矾法,这种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色。
2.材料的消毒
(1)将花蕾放入体积分数为70%的酒精中浸泡约30s,立即取出,在无菌水中冲洗,后用无菌吸水纸吸干。
(2)放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中2~4min,再用无菌水冲洗3~5次。
3.接种
(1)剥离花药时,尽量不损伤花药,彻底去除花丝。
(2)每瓶接种花药7~10个。
4.培养
(1)温度:
25_℃左右。
(2)光照:
开始不需要光照,幼小植株形成后才需要光照。
(3)转移:
将愈伤组织及时转移到分化培养基上;
如果释放出胚状体,尽快将幼小植株分开,分别移植到新的培养基上。
5.鉴定和筛选:
鉴定染色体倍性的变化,并进行筛选。
1.被子植物的花粉发育依次经过( )
①双核期 ②四分体时期 ③单核居中期 ④单核靠边期
A.①②③④ B.②③④①
C.②④③①D.②①③④
解析:
选B 被子植物的花粉发育过程为:
四分体时期→单核居中期→单核靠边期→双核期。
2.从小孢子母细胞到形成精子,经历的分裂方式是( )
A.有丝分裂B.减数分裂
C.先有丝分裂后减数分裂D.先减数分裂后有丝分裂
选D 小孢子母细胞形成精子过程如下:
3.花粉植株能否诱导成功受多种因素的影响,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.接种密度
D.材料的低温处理效果
选A 花粉植株能否诱导成功受多种因素的影响,如植株的生理状况、接种密度、材料的低温处理效果,但主要影响因素是材料的选择与培养基的组成。
4.在月季花药培养成单倍体植株的过程中,应选择哪个时期的花药最易成活( )
A.四分体时期B.单核期前
C.单核期D.双核期
解析:
选C 单核期的花药菌少、易消毒。
而单核期以前的花药质地幼嫩,极易破碎。
选择单核期以后的花药,其花瓣已有些松动,给材料的消毒带来困难。
5.选择花药时,一般要通过镜检来确定花粉的发育时期,以下说法正确的是( )
A.确定花粉发育时期最常用的方法是焙花青一铬矾法
B.对某些植物的花粉细胞核不易着色时采用醋酸洋红法
C.焙花青—铬矾法能将细胞核染成蓝黑色
D.醋酸洋红法和焙花青—铬矾法染色过程完全一样
选C 在选择花药时,通过镜检确定花粉的发育时期,最常用的方法是醋酸洋红法;
对于不易着色的花粉细胞核,则采用焙花青—铬矾法;
焙花青—铬矾法可将花粉细胞核染成蓝黑色,醋酸洋红法与焙花青—铬矾法过程不同,前者需用镊柄将花粉捣碎,后者在染色前需用卡诺氏固定液固定。
1.花粉发育的基本过程
2.花粉发育过程中细胞数目及细胞内染色体数目的变化(设体细胞内染色体数目为2n)
[名师点拨] 关于花粉发育过程的三点提醒
(1)由上面发育过程可以得出,1个小孢子母细胞最终可发育形成4个花粉粒、8个精子。
(2)在被子植物的花粉发育过程中,2个精子和1个营养细胞是由同一个细胞经过有丝分裂而形成的,所以它们的核基因是相同的。
(3)花粉管细胞核与花粉管的生成和生长有关,生殖细胞核直接参与受精作用。
[题组冲关]
1.关于被子植物花粉的形成,下列说法正确的是( )
A.花粉是花粉母细胞经有丝分裂形成的
B.花粉的发育要经历四分体时期、单核期和双核期等
C.花粉发育经历的四分体时期与减数第一次分裂的四分体时期含义相同
D.花粉母细胞形成花粉粒中精子的过程是一系列减数分裂的过程
选B 花粉是花粉母细胞经减数分裂及有丝分裂形成的,经历四分体时期、单核期和双核期等阶段。
花粉粒中的生殖细胞经有丝分裂产生2个精子。
花粉发育的四分体时期指4个小孢子连在一起,而减数分裂的四分体时期是指同源染色体配对后,1个四分体含4条染色单体的阶段。
2.下面是被子植物花粉发育过程的简略表示,请据此回答问题:
(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,这两个时期细胞的共同特点是________________________________________________________________________。
(3)1个花粉母细胞经过分裂最多能形成________个花粉粒,________个细胞核。
(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________阶段的培养成功率最高。
花粉是由小孢子母细胞先经减数分裂后再经有丝分裂(依次经历了四分体时期、单核期和双核期等阶段)产生的。
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,细胞核再分裂成1个生殖细胞核和1个花粉管细胞核,进而形成两个细胞,即生殖细胞和营养细胞,生殖细胞将再分裂一次,形成两个精子。
答案:
(1)四分体 减数
(2)单核居中 单核靠边 含浓厚的原生质 (3)4 12 (4)生殖细胞 花粉管细胞(5)②→③
3.
(1)被子植物的雄蕊通常包含花丝、花药两部分,后者为囊状结构,内部含有许多花粉。
一个成熟花粉粒可形成两个细胞即____________、____________。
(2)被子植物花粉的发育要经历__________、__________和______________等阶段。
正常情况下,一个基因组成为AaBb(两对基因分别位于两对同源染色体上)的小孢子母细胞能形成__________个精子,精子的基因型有________种。
(3)通过花药培养产生花粉植株,一般有两种途径即通过胚状体阶段发育为植株或通过愈伤组织发育为植株,这两种途径主要取决于培养基中_______________________________。
(4)月季的花药培养中,花药发育期的选择很重要,一般用________法染色,然后通过镜检确定花粉是否处于适宜的发育期。
(5)获取的花蕾需要消毒,常用的消毒剂有__________________________________。
(至少填两种)
(6)灭菌后的花蕾,在剥离花药时,要彻底去除花丝,这是因为________________________________。
(1)一个成熟花粉粒可形成生殖细胞和营养细胞。
(2)被子植物花粉的发育要经历小孢子四分体时期、单核期、双核期等阶段;
正常情况下,一个基因组成为AaBb(两对基因分别位于两对同源染色体上)的小孢子母细胞经减数分裂形成4个小孢子,再经有丝分裂形成8个精子,精子的基因型有2种。
(3)月季的花药培养中,花药发育期的选择很重要,一般用醋酸洋红法染色,然后通过镜检确定花粉是否处于适宜的发育期。
(4)获取的花蕾需要消毒,常用的消毒剂有体积分数为70%的酒精、质量分数为0.1%的HgCl2溶液(或质量分数为1%的Ca(ClO)2溶液或饱和漂白粉溶液)。
(5)灭菌后的花蕾,在剥离花药时,要彻底去除花丝,这是因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。
(1)生殖细胞 营养细胞
(2)小孢子四分体时期 单核期 双核期 8 2 (3)激素的种类及其浓度配比 (4)醋酸洋红 (5)体积分数为70%的酒精、质量分数为0.1%的HgCl2溶液(或质量分数为1%的Ca(ClO)2溶液或饱和漂白粉溶液) (6)与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成
1.实验操作及注意事项
[名师点拨] 在花药培养过程中,常常会出现染色体组数目变化的原因:
(1)花粉细胞的融合。
(2)接种花粉过程中混有小孢子母细胞。
(3)在材料的低温预处理时低温抑制了纺锤体的形成。
(4)在双核期时,生殖细胞核与花粉管细胞核并没有形成两个细胞,而是两个核发生了融合。
2.菊花的组织培养与月季的花药培养比较
项目
内容
菊花的组织培养
月季的花药培养
理论依据
植物细胞的全能性
基本过程
脱分化→再分化
影响因素
选材、营养、激素、pH、温度、光照等
材料选取
体细胞
生殖细胞
繁殖方式
无性生殖
有性生殖
培养结果
正常植株
单倍体植株
可育性
可育
高度不育,染色体加倍后可育
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→培养→筛选和诱导→移栽→栽培选育
4.下列有关花药离体培养的说法错误的是( )
A.材料的选择最常用的方法是醋酸洋红法,这种方法能将花粉细胞核染成深红色
B.材料消毒时消毒剂一般是酒精和氯化汞
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后,要适时转换培养基,以便进一步分化成再生植株,若释放出胚状体,则不必转换培养基
选D 确定花粉发育的时期最常用的方法是醋酸洋红法,有些植物花粉细胞核不易着色,需采用焙花青—铬矾法。
在形成愈伤组织或胚状体前,没有叶绿素的形成,不进行光合作用,不需要光照;
幼小植株形成后,开始进行光合作用,需要光照。
花药离体培养的不同阶段,对主要营养的需求不一样,所以要适时转换培养基。
5.为提高玉米产量,科学家在育种和栽培过程中进行研究。
下图是关于玉米培养的过程,请回答下列问题:
(1)取茎尖进行组织培养,发育成植株D,取D的花药培养成幼苗,经秋水仙素处理后发育成为植株G。
从细胞分裂方式上分析,E→F过程中进行了____________分裂;
从育种方式上分析,D→G属于____________育种。
(2)D植株上的小孢子母细胞形成精子所经历的分裂方式是________________________。
在该过程中,首先要经过“小孢子四分体时期”,这里的“四分体”是指________________________。
在其后某个时期对离体刺激最敏感,一般来说在____________期,花药培养成功率最高。
(3)选取茎尖放入A瓶中培养,是因为______________________________________,如果选取D植株茎的切段放入A瓶培养,首先要进行________________________,一般是刷洗后用流水冲洗20min,用无菌吸水纸吸干后再放入体积分数为70%的酒精中摇动2~3次,在无菌水中冲洗并用无菌吸水纸吸干,再放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中1~2min,取出后在无菌水中清洗至少3次。
(4)C和F试管苗不能直接栽培到大田中,要进行__________________。
从细胞分裂方式分析,E→F过程属于植物组织培养,进行有丝分裂;
从育种方式分析,D→G是花药离体培养过程,属于单倍体育种。
(2)D植株上的小孢子母细胞形成精子所经历的分裂方式是减数分裂和有丝分裂,即1个小孢子母细胞经过减数分裂形成四分体(四个小孢子,单核期),每个小孢子再经过一次有丝分裂形成一个营养细胞和一个生殖细胞(双核期),最后生殖细胞再经过一次有丝分裂形成两个精子。
在该过程中,首先要经过“小孢子四分体时期”,这里的“四分体”是指四个小孢子连在一起。
一般来说在单核期对离体刺激最敏感,花药培养成功率最高。
(3)选取茎尖放入A瓶中培养,是因为茎尖细胞是具有旺盛分裂能力的幼嫩细胞,更容易通过培养表达出全能性;
如果选取D植株茎的切段放入A瓶培养,首先要进行外植体消毒,一般是刷洗后用流水冲洗20min,用无菌吸水纸吸干后再放入体积分数为70%的酒精中摇动2~3次,在无菌水中冲洗并用无菌吸水纸吸干,再放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中1~2min,取出后在无菌水中清洗至少3次。
(4)C和F试管苗不能直接栽培到大田中,要进行试管苗移栽,使其更好的适应环境。
(1)有丝 单倍体
(2)减数分裂和有丝分裂 四个小孢子连在一起 单核 (3)茎尖细胞是具有旺盛分裂能力的幼嫩细胞,更容易通过培养表达出全能性 外植体消毒 (4)试管苗移栽
[随堂基础巩固]
1.关于被子植物花粉发育的说法,错误的是( )
A.花粉粒是在花药中的花粉囊里形成的
B.被子植物精子的形成是直接减数分裂的结果
C.被子植物花粉的发育要经历四分体时期、单核期和双核期等阶段
D.花粉粒在发育过程中,核先位于细胞的中央,再移到细胞的一侧
选B 被子植物花粉的发育过程:
花粉母细胞经减数分裂形成4个单倍体细胞,核位于细胞的中央,随着细胞的长大,细胞核由中央位置移至细胞一侧,然后每个花粉粒的细胞核进行一次有丝分裂,形成一个花粉管细胞核、一个生殖细胞核,进而形成两个细胞,即营养细胞和生殖细胞,生殖细胞再进行一次有丝分裂生成两个精子。
2.关于影响花药培养的因素的说法,错误的是( )
A.材料选取和消毒是花粉植株诱导成功的关键
B.选择盛开的或略微开放的花作为实验材料
C.培养基的成分及比例对花药培养有影响
D.亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种密度等都对实验结果有影响
选B 材料的选择与培养基的组成是影响花药培养的主要因素,此外,亲本植株的生长条件、材料的低温预处理以及接种密度等对诱导成功率都有影响。
若选择盛开或略微开放的花作为实验材料,由于花瓣已经松动,微生物就可能侵入花药,会给材料的消毒带来困难。
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发育成植株
B.花粉可通过胚状体进一步分化成植株
C.发育途径主要由培养基中植物激素的种类及用量决定
D.产生胚状体是花药离体培养中唯一的途径
选D 将花药培养成植株有两种途径,一种是花粉通过胚状体阶段发育成植株,另一种是花粉通过愈伤组织分化成植株。
两种途径的不同取决于培养基中植物激素的种类及其浓度配比。
4.如图为某二倍体植株花药中未成熟的花粉在适宜培养基上形成完整植株的过程。
下列有关叙述正确的是( )
A.过程①②表示脱分化,过程③表示再分化
B.过程①②需要照光
C.过程①②③说明花粉细胞具有全能性
D.通过过程③获得的完整植株自交后代不会发生性状分离
选C ①表示脱分化形成愈伤组织,②表示愈伤组织的再分化,③表示丛芽的细胞分裂和分化。
一般脱分化不需要光照。
整个过程说明高度分化的细胞可以发育成完整个体,说明花粉细胞具有全能性。
通过过程③获得的是单倍体植株一般是高度不育的,需要进行染色体数目加倍后才是可育的纯合子。
5.花药培养过程中材料消毒主要有以下步骤,下列顺序正确的是( )
①将花蕾在酒精中浸泡30s
②放入氯化汞溶液中2~4min
③无菌水清洗,然后用吸水纸吸干花蕾表面的水分
④用无菌水冲洗3~5次
A.①②③④ B.①③②④
C.③①④②D.②③①④
选B 花药培养过程材料消毒的步骤为:
将花蕾放入体积分数为70%的酒精中浸泡30s,立即将外植体取出,在无菌水中清洗,取出后用无菌吸水纸吸干外植体表面的水分,放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中2~4min,取出后,用无菌水冲洗3~5次。
6.关于接种和培养花药时注意事项的叙述,全部正确的一组是( )
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花药开裂释放出的胚状体产生的幼小植株会分别发育成单倍体,无须分开
A.①②③ B.①②④
C.②③④D.①③④
选A 若花药受损伤,易从受损部位产生愈伤组织;
与花丝相连的花药不易形成愈伤组织或胚状体,所以要彻底去除花丝;
幼小植株形成后需光照,由异养转化为自养;
花药开裂释放出的胚状体要尽快分开,分别移植到新培养基上。
7.下图是花药培养产生花粉植株的两种途径,回答下列相关问题:
(1)通过花药培养产生花粉植株有两种途径,一种是花粉通过A__________阶段发育成植株,另一种是花粉在诱导培养基上先形成B愈伤组织,再将其诱导分化成植株。
这两种途径并没有绝对的界限,主要取决于培养基中________________________。
(2)诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低受多种因素影响,其中主要的影响因素是________________与________________。
选择花药时,确定花粉发育时期的方法有醋酸洋红法和______________________。
(3)材料消毒过程中用到的试剂有______________________________________、0.1%的氯化汞溶液、无菌水。
(4)灭菌后的花蕾,要在________条件下接种到培养基上。
在花药培养中,对培养出来的植株要作鉴定和筛选的原因是________________________________________。
(1)通过花药培养产生花粉植株的两种途径:
一种是通过形成胚状体,经分化形成幼苗;
另一种是通过愈伤组织,经再分化形成幼苗。
这两种途径的差异在于激素的种类和浓度配比不同。
(2)材料的选择和培养基的组成是花粉植株能否成功培育的主要因素。
通过镜检,可以判断花粉发育的时期,具体的方法有醋酸洋红法和焙花青—铬矾法两种。
(3)材料的消毒用到的试剂有70%的酒精、0.1%的氯化汞溶液、无菌水。
(4)培育过程一定要注意无菌操作。
在培养过程中,可能会出现染色体倍性的变化,所以需要对培育出的植株做进一步鉴定和筛选。
(1)胚状体 激素的种类及其浓度配比
(2)材料的选择 培养基的组成 焙花青—铬矾法 (3)70%的酒精 (4)无菌 花粉植株常常会出现染色体倍性的变化
8.植物的花药培养在育种上有特殊的意义,植物的组织培养可用于无病毒植株及细胞产物的工厂化生产等方面。
请回答相关问题。
(1)利用月季的花药离体培养产生单倍体时,选材非常重要。
一般来说,在____________期花药培养的成功率最高。
为了选择该期的花药,通常选择____________的花蕾。
确定花粉发育时期最常用的方法有____________法,但是对于花粉细胞核不易着色的植物,需采用____________法,该法能将花粉细胞核染成____________色。
(2)若要进行兰花无病毒植株的培育,首先选择兰花的____________作为外植体。
从外植体到无病毒植株试管苗,要人为控制细胞的__________和__________过程。
(3)进行组织培养需配制MS培养基,在该培养基中常需要添加____________、____________等激素。
欲利于根的分化,植物激素的用量比例应为__________________。
(4)不同植物的组织培养除需营养和激素外,______________________等外界条件也很重要。
(5)无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素,下列各项中使用化学药剂进行消毒的是____________,采用灼烧方法进行灭菌的是____________。
(填序号)
①培养皿 ②培养基 ③实验操作者的双手 ④三角锥形瓶 ⑤接种环 ⑥花蕾
月季的花药离体培养采用单核期的花粉粒易成功。
确定花粉发育时期最常用的方法有醋酸洋红法和焙花青-铬矾法。
培育无病毒兰花植株用茎尖分生组织,分生组织分裂快,病毒还未侵染。
实验操作者的双手、花蕾使用化学药剂进行消毒,接种环灼烧灭菌,培养皿、培养基、三角锥形瓶高压蒸汽灭菌。
(1)单核 完全未开放 醋酸洋红 焙花青铬矾 蓝黑
(2)茎尖分生组织 脱分化 再分化 (3)生长素 细胞分裂素 生长素多于细胞分裂素 (4)pH、温度、光照 (5)③⑥ ⑤
[课时跟踪检测]
一、选择题
1.下列对花药离体培养的认识,错误的是( )
A.材料的选择与培养基的组成影响花药离体培养的成功率
B.选择花药时常用的方法是醋酸洋红法
C.选取的材料一定要进行消毒
D.培养形成的胚状体可继续在原培养基中分化形成植株
选D 胚状体形成后,需更换不同的培养基,才能诱导分化成为完整的植株。
2.下列关于影响植物组织培养的因素的叙述,错误的是( )
A.幼嫩组织较成熟组织易培养成功
B.给外植体消毒用体积分数为70%的酒精
C.不同的植物对各种培养条件的要求往往不同
D.生长素与细胞分裂素含量之比较高时有利于芽的分化
选D 生长素与细胞分裂素含量之比较高时,有利于根的分化;
较低时,有利于芽的分化。
3.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
选D 从花药来看,应当选择初花期的花药;
从花粉来看,应当选择单核期的花粉;
从花蕾来看,应当选择完全未开放的花蕾;
用已染色的花粉样品制作临时装片,在显微镜下能观察到细胞核的位置,据此确定花粉发育的时期。
4.某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。
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.采用花粉粒组织培养获得单倍体苗
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
选B 为了使优质苗的生物性状不发生性状分离,可采用茎段扦插诱导生根技术快速育苗,也可采用将幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上的方法或用茎尖、幼叶等部位的组织进行植物组织培养获得大量优质苗;
花粉粒是减数分裂的产物,利用花粉粒离体培养得到的是单倍体苗,其高度不育,且会发生性状分离,因此B项方案不能选用。
5.下列有关月季花药离体培养的实验操作,错误的是( )
A.初花期的花蕾营养及生理状态较好,可提高花粉诱导的成功率
B.镜检花粉时可用醋酸洋红法或焙花青—铬矾法染色,后者能将花粉细胞核染成蓝黑色
C.在剥离花药时,要尽量不损伤花药,否则不容易产生愈伤组织
D.如果接种的花药长出愈伤组织并分化成幼小植株,还需对植株作进一步的鉴定和筛选
选C 月季花药离体培养时一般选择初花期的花蕾;
焙花青—铬矾法能将花粉细胞核
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