3.2 月季的花藥培養(yǎng)

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1、 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書——生物選修1[人教版] 課題2 月季的花藥培養(yǎng) ★課題目標(biāo) （一）知識與技能 1、識記被子植物花粉發(fā)育的過程 2、通過學(xué)習(xí)花藥培養(yǎng)的基本技術(shù)，培養(yǎng)設(shè)計(jì)試驗(yàn)、動手操作、分析解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的水平 1、列表比較花藥培養(yǎng)與組織培養(yǎng) 2、選擇適宜的培養(yǎng)材料和培養(yǎng)基 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1、培養(yǎng)動手實(shí)踐、勇于探索的科學(xué)探究素質(zhì) 2、通過討論花藥離體培養(yǎng)技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用，協(xié)助學(xué)生確立理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn) ★課題重點(diǎn) 選擇適宜的培養(yǎng)材料和培養(yǎng)基 ★課題難點(diǎn) 選擇適宜的培養(yǎng)材料和培養(yǎng)基 ★教學(xué)方法 啟發(fā)式教學(xué) ★教學(xué)工具

2、 多媒體課件 ★教學(xué)過程 （一）引入新課 利用植物的莖能夠經(jīng)過組織培養(yǎng)得到新植株，但這種方法同時(shí)也存有著一定的缺陷，繁殖出來的新植株往往無法獲得一些新的性狀。本節(jié)我們將學(xué)習(xí)花藥離體培養(yǎng)技術(shù)，這是一種信的育種技術(shù)。 （二）實(shí)行新課 1．基礎(chǔ)知識 活動2：閱讀“被子植物的花粉發(fā)育”，回答下列問題： 1．被子植物的花粉是在 中由 經(jīng)過 分裂形成的。 2．結(jié)合教材內(nèi)容填下列示意圖： 小孢子母細(xì)胞（2n） （ ）時(shí)期（n） 單核（ ）期（n） 雙核期 （ ）細(xì)胞核（n） （ ）細(xì)胞核（

3、n） （ ）細(xì)胞（n） （ ）細(xì)胞（n） （ ）個(gè)精子(n) （ ）分裂 （ ）分裂 單核（ ）期（n） （ ）分裂 〖思考2〗由此可見，被子植物的花粉的發(fā)育要經(jīng)歷 四分體 時(shí)期， 單核 期和 雙核 期等階段。 〖思考3〗在正常情況下，一個(gè)小孢子母細(xì)胞能夠產(chǎn)生 4 個(gè)精子；在一枚花藥中能夠產(chǎn)生 很多 個(gè)花粉。 〖思考4〗營養(yǎng)細(xì)胞在花粉萌發(fā)過程中的作用是什么？控制花粉的萌發(fā)并提供營養(yǎng)。 活動3：閱讀“產(chǎn)生花粉植株的兩條途徑”，討論并回答下列問題： 1．產(chǎn)生花粉植株（即單倍體植

4、株）的兩種途徑：一是花粉通過 胚狀體 階段發(fā)育為植株，二是通過 愈傷組織 階段發(fā)育為植株。這兩種途徑的區(qū)別主要取決于培養(yǎng)基中 激素 的種類及其 濃度 的配比。 2．填寫培育花粉植株的途徑圖解： （ ） 花藥中 的花粉 （ ） （ ） （ 胚狀體 ） （ 愈傷組織 ） （ ） 叢 芽 生 根 移栽 3．胚狀體的結(jié)構(gòu)及其發(fā)育過程與種子相似，所以把胚狀體到從芽的過程稱為 分化 ，而把從愈傷組織到從芽的過程稱為 再分化 。 活動4：閱讀“影響花藥培養(yǎng)的因素”，回答下列問題： 1．影響花粉植株的主要

5、因素： 材料的選擇 和 培養(yǎng)基的組成 等。 2．材料的選擇： ①從花藥來看，理應(yīng)選擇（初花期、盛花期、晚花期）的花藥； ②從花粉來看，理應(yīng)選擇（四分體期、單核期、雙核期、萌發(fā)期）的花粉； ③從花蕾來看，理應(yīng)選擇（完全未開放、略微開放、完全盛開）的花蕾。 〖思考5〗除此之外，你認(rèn)為影響花粉誘導(dǎo)成功率的因素還有哪些？ 植物的種類、親本生長條件、材料的低溫處理、接種密度、培養(yǎng)基組成、培養(yǎng)的環(huán)境條件等。 〖思考6〗為什么不選擇使用單核期之前或之后的花粉？ 單核期之前，花藥質(zhì)地幼嫩，容易破碎；單核期之后，花瓣開始松動，消毒困難。 〖思考7〗花瓣松動會給材料消毒帶來困難的原因是

6、 外界環(huán)境中的微生物容易侵入到花藥中 。 2．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 活動5：閱讀“材料的選擇”，回答下列問題： 1．選擇花藥時(shí)一般通過 鏡檢 確定花粉發(fā)育時(shí)期，此時(shí)需要對花粉細(xì)胞核實(shí)行染色，最常用的染色劑是 醋酸洋紅溶液 和 焙花青－鉻釩溶液 ，它們分別能夠?qū)⒓?xì)胞核染成 紅 色和 藍(lán)黑 色。 2．在使用焙花青－鉻釩溶液時(shí)，需要首先將花藥用 卡諾氏固定液 處理20min。該試劑的配制方法是將 無水酒精和冰醋酸 按體積比為 3：1 的比例混合均勻。 活動6：閱讀“材料的消毒”，填寫下列流程圖： 花蕾 （70％酒精） 大約30s （無菌水） 清洗 （無菌吸水紙） 吸干水分

7、 （1％氯化汞溶液） 2～4min （無菌水） 沖洗 〖思考8〗月季花蕾的消毒與菊花外植體的消毒相比較，二者有何不同？ 在酒精消毒前，花藥不需要預(yù)先用流水沖洗、洗衣粉洗滌和軟刷刷洗。 活動7：閱讀“接種和培養(yǎng)”，回答下列問題： 1．剝?nèi)』ㄋ帲合竞蟮幕ɡ?，要? 無菌 條件下除去花萼、花瓣。 〖思考9〗剝?nèi)』ㄋ帟r(shí)，一是注意不要損傷花藥，原因是 容易從受傷部位產(chǎn)生愈傷組織 ；二是要徹底除去花絲，原因是 花絲不利于愈傷組織或胚狀體的形成 。 2．接種花藥：剝?nèi)〉幕ㄋ幰⒖探臃N到 培養(yǎng)基 上。每個(gè)培養(yǎng)瓶接種 7～10 個(gè)花藥。 3．培養(yǎng)：花藥培養(yǎng)利用的

8、培養(yǎng)基是 MS 培養(yǎng)基，pH為 5.8 ，溫度為 25 ℃，幼苗形成之前（需要、不需要）光照。 〖思考10〗在花藥培養(yǎng)基中，用量最高的激素是 IAA ；在誘導(dǎo)叢芽或胚狀體培養(yǎng)基中，用量最高的激素是 BA ；在誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基中，用量最高的激素是 IAA 。 4．培養(yǎng)20－30d后，花藥開裂，長出 愈傷組織 或釋放出 胚狀體 。前者還要轉(zhuǎn)移到 分化 培養(yǎng)基 上實(shí)行分化培養(yǎng)成再生植株；后者要盡快 分開 并轉(zhuǎn)移到新的培養(yǎng)基上。 5．通過愈傷組織形成的植株，常常會出現(xiàn) 染色體倍性 的變化，因而需要鑒定和篩選。 〖思考11〗為什么通過愈傷組織形成的植

9、株會發(fā)生染色體倍性的變化？（05全國理綜III） 有些是由花粉發(fā)育形成的單倍體花粉植株，有些是由花粉壁細(xì)胞發(fā)育形成的二倍體花藥壁植株。 （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評 本課題有一定難度，成功率較低。全部完成課題不僅耗時(shí)較長，又有季節(jié)限制。最好課前做好時(shí)間規(guī)劃，以提高工作效率。建議教師提前做好相關(guān)環(huán)節(jié)的準(zhǔn)備，如花蕾的選擇、培養(yǎng)基配方等。同時(shí)對于興趣較高的同學(xué)可以安排在課外動手嘗試，教師提供相關(guān)的技術(shù)指導(dǎo)。 （四）實(shí)例探究 例1．某名貴花卉用種子繁殖會發(fā)生性狀分離。為了防止性狀分離并快速繁殖，可以利用該植物的一部分器官或組織進(jìn)行離體培養(yǎng)，發(fā)育出完整植株。進(jìn)行離體培養(yǎng)時(shí)不應(yīng)采用該植株的（ ） A．

10、莖尖 B．子房壁 C．葉片 D．花粉粒 解析：本題主要考查無性生殖特點(diǎn)。涉及知識點(diǎn)有：組織培養(yǎng)、體細(xì)胞、生殖細(xì)胞等。抓住無性生殖能夠保持原物種特性這一特點(diǎn)。組織培養(yǎng)就是無性生殖的一種方式，它是由體細(xì)胞培養(yǎng)而來的，含有原物種的全部基因，而花粉粒是生殖細(xì)胞。該題易陷入思維定勢，聯(lián)想到花粉粒的離體培養(yǎng)?？梢?，植物組織培養(yǎng)若取自體細(xì)胞則為無性生殖；若取自生殖細(xì)胞則為有性生殖。 答案：D 例2． 一個(gè)初級精母細(xì)胞在減數(shù)分裂的第一次分裂時(shí)，有一對同源染色體不發(fā)生分離，所形成的次級精母細(xì)胞減數(shù)分裂的第二次分裂正常；另一個(gè)初級精母細(xì)胞減數(shù)分裂的第一次分裂正常，減數(shù)第二次分裂時(shí)，在兩個(gè)次級精母

11、細(xì)胞中，有一個(gè)次級精母細(xì)胞的1條染色體姐妹染色單體沒有分開。以上兩個(gè)初級精母細(xì)胞可產(chǎn)生染色體數(shù)目不正常的配子（以下簡稱不正常的配子）。上述兩個(gè)初級精母細(xì)胞減數(shù)分裂的最終結(jié)果應(yīng)當(dāng)是 A． 兩者產(chǎn)生的配子全部都不正常 B． 前者產(chǎn)生一半不正常的配子，后者產(chǎn)生的配子不正常 C． 兩者都產(chǎn)生一半不正常的配子 D．前者產(chǎn)生全部不正常的配子，后者只產(chǎn)生一半不正常的配子 解析：初級精母細(xì)胞的減數(shù)第一次分裂過程，是同源染色體分開，進(jìn)入兩個(gè)次級精母細(xì)胞。若此過程中同源染色體不發(fā)生分離，形成的兩個(gè)次級精母細(xì)胞中，一個(gè)多了一條染色體，另一個(gè)少了一條染色體。次級精母細(xì)胞進(jìn)行的減數(shù)分裂的第二次分裂，是姐

12、妹染色單體分開，平均分配到兩個(gè)精子細(xì)胞中。若此過程中姐妹染色單體不分開，形成的兩個(gè)精子細(xì)胞中的染色體數(shù)目均不正常。 答案：D ☆綜合應(yīng)用 例3．下圖是被子植物的受精過程 ① ② ③ ⑤ ④ ⑥ （1） 寫出圖中數(shù)字所代表的結(jié)構(gòu)的名稱： ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ （2）草履蟲進(jìn)行 生殖；蘑菇進(jìn)行 生殖，酵母菌和水螅常常進(jìn)行 生殖。 （3）下列圖解表示水稻（2n=24）胚珠中胚囊的發(fā)育過程，試根

13、據(jù)圖回答： 四分體（n） 胚囊母細(xì)胞（2n） 薄壁細(xì)胞 直接發(fā)育 減數(shù)分裂 珠心 孢原細(xì)胞（2n） 單核胚囊（n） 成熟胚囊（7細(xì)胞8核） 三次有絲分裂 ①水稻種子的種皮遺傳物質(zhì)應(yīng)為 n，其中遺傳物質(zhì)應(yīng)與 相同。 ②水稻胚珠中的胚囊應(yīng)共有染色體 條，其中卵細(xì)胞中含染色體 條；若水稻授粉

14、受精后發(fā)育成胚和胚乳，則胚細(xì)胞中含有染色體 條，胚乳細(xì)胞中含染色體 條。 ③7細(xì)胞或8核中的7細(xì)胞其中就包括了一個(gè)卵細(xì)胞和兩個(gè)極核，若水稻的基因型為AaBb，則胚囊母細(xì)胞基因型為 。 ④如果水稻卵細(xì)胞基因型應(yīng)為Ab，則極核的基因型為 ，其原因是 。 解析：圖中給出一個(gè)被子植物子房結(jié)構(gòu)示意圖，首先要求學(xué)生能夠正確識圖，弄清各數(shù)字代表的結(jié)構(gòu)名稱。胚囊中7個(gè)細(xì)胞，從圖解中我們可以看出是由一個(gè)胚囊母細(xì)胞發(fā)育而來的，所以這幾個(gè)細(xì)胞的基因型完全相同（卵細(xì)胞和極核的基因型完

15、全相同）?；ǚ哿Ｂ涞酱迫镏^上萌發(fā)生出花粉管，花粉管通過珠孔進(jìn)入胚囊，釋放出兩個(gè)精子，一個(gè)精子與卵細(xì)胞結(jié)合，形成受精卵，受精卵發(fā)育成植物的胚；另一個(gè)精子與極核結(jié)合，形成受精極核，將來發(fā)育成胚乳（雙子葉植物胚乳發(fā)育過程中，胚乳被子葉吸收）。 答案：（1）花粉管 子房壁 珠被 受精極核 受精卵 珠孔 （2）分裂 孢子 出芽 （3）2 母方 12 24 36 AaBb Ab 卵細(xì)胞和極核是由單核胚囊經(jīng)三次有絲分裂而來 （五）鞏固練習(xí) 1． 在月季花藥培養(yǎng)成單倍體植株的過程中，應(yīng)選擇哪個(gè)時(shí)期最易成活（ ） A．單核期前的花藥 B．單核期后的花藥

16、 C．單核期花藥 D．雙核期 2． 影響花藥培養(yǎng)的主要因素是 A．材料的選擇與培養(yǎng)基的組成 B．親本植株的生理狀況 C．選擇合適的花粉發(fā)育時(shí)期 D．材料的低溫處理與接種密度 3．粗糙脈孢菌的單倍體細(xì)胞中具有7條染色體。兩 個(gè)不同類型的粗糙脈孢菌A和a融合后成為二倍體，隨即發(fā)生典型的減數(shù)分裂，緊接著又進(jìn)行一次有絲分裂。此過程最終形成的子細(xì)胞數(shù)及每個(gè)子細(xì)胞中的染色體數(shù)分別為（ ） A．8個(gè)、7條 B．8個(gè)、14條 C．4個(gè)、7條 D．4個(gè)、14條 4．某高等植物體細(xì)胞內(nèi)假設(shè)有6條染色體，它們是AaBbDd，那么，一個(gè)花粉管中的兩個(gè)精子中的染色體是（

17、 ） A．ABD和abd B．AbD和abd C．AaB和Bbd D．Abd和Abd 5．用蘭花莖尖細(xì)胞可快速培養(yǎng)蘭花苗，這種生殖方式不能叫 （ ） A．無性生殖 B．組織培養(yǎng) C．植物克隆 D．有性生殖 6．有同源染色體存在，但在光鏡下一定看不到同源染色體之間兩兩配對聯(lián)會的是（ ） A．初級精母細(xì)胞 B．次級精母細(xì)胞 C．精細(xì)胞 D．根尖分生區(qū)細(xì)胞 7．玉米的體細(xì)胞含有20條染色體。在正常情況下，它的卵細(xì)胞、一個(gè)極核、胚細(xì)胞、胚乳細(xì)胞、珠被細(xì)胞和子房壁細(xì)胞所含染色體數(shù)目依次應(yīng)為（ ） A．10、10、20、20、20、20 B．10、

18、10、30、30、20、20 C．10、10、20、30、20、20 D．10、20、20、30、20、20 8．如果某種植物的基因型為AABb，這兩對基因分別位于兩對同源染色體上，去雄后授以aabb植株的花粉，其胚乳可能的基因型是（ ） A．AAaBBb、AAabbb、AAaBbb B．AABB、AABb C．AaaBBb、Aaabbb D．AaaBbb、Aaabbb 9．番茄的染色體數(shù)目是24，一個(gè)番茄細(xì)胞發(fā)生減數(shù)分裂，形成的細(xì)胞中有三個(gè)退化消失。剩下一個(gè)細(xì)胞迅速發(fā)生了三次有絲分裂，你會找到多少個(gè)細(xì)胞核？這些核含有多少個(gè)染色體（ ） A

19、．4個(gè)核，各有12個(gè)染色體 B．4個(gè)核，各有24個(gè)染色體 C．8個(gè)核，各有24個(gè)染色體 D．8個(gè)核，各有12個(gè)染色體 10．一個(gè)豆莢中種子的數(shù)目，從理論上講取決于（ ） A．花中雌蕊的數(shù)目 B．雌蕊中柱頭的數(shù)目 C．子房中受精胚珠的數(shù)目 D．胚囊中胚的數(shù)目 答案：1.C 2.A 3.A 4.D 5.D 6.D 7.C 8.C 9.D 10.C ★課余作業(yè) 1．為什么花瓣松動會給材料的消毒帶來困難？ 2．植物組織培養(yǎng)技術(shù)與花藥培養(yǎng)技術(shù)有何區(qū)別？ ★教學(xué)體會 課題背景介紹了花藥培養(yǎng)的歷史以及花藥培養(yǎng)在育種工作上的意義，教師可

20、借此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)過程中，可以采用插圖提高學(xué)生的形象認(rèn)識，補(bǔ)充一些不同植物和不同花粉發(fā)育時(shí)期的花藥培養(yǎng)的資料，幫助學(xué)生認(rèn)識材料選擇和培養(yǎng)基配方的重要性。 ★資料袋 花藥 每一雄蕊，由花絲（faliment）和花藥（anther）兩部分組成。 花藥(小孢子囊)是花絲頂端膨大呈囊狀的部分，是雄蕊產(chǎn)上花粉的主要部分，多數(shù)被子植物的花藥是由4個(gè)或2個(gè)花粉囊（pollen sac）組成，分為左、右兩半，中間由藥隔相連。 花藥在花絲上的著生方式有集中不同的情況： 底著藥：花絲頂端直接與花藥基部相連。 貼著藥：花藥背部全部貼著在花絲上。 丁字著藥：花絲頂端與花藥背面的一點(diǎn)相連，整個(gè)雄蕊猶如丁字形。 花藥的開列方式分為以下四種： 縱裂：沿二花粉囊交界處成縱行裂開，如油菜、牽牛、百合等。 橫裂：沿花藥中部成橫向裂開，如木槿，蜀葵等。 孔裂：在花藥頂端開一小孔，花粉由小孔散出，如茄、番茄等。 瓣裂：在花藥的側(cè)壁上裂成幾個(gè)小瓣，花粉由瓣下的小孔散出，如香樟等。