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江西省安义中学2015-2016学年高二生物人教版选修一教案 3.2月季的花药培养.doc

时间:2017-10-24


专题 3

植物的组织培养技术

课题 3.2
一、【课题目标】
(一)知识与技能 1、识记被子植物花粉发育的过程

月季的花药培养

2、通过学习花药培养的基本技术,培养设计试验、动手操作、分析解释实验现象的能 力 (二)过程与方法 1、列表比较花药培养与组织培养 2、选择适宜的培养材料和培养基 (三)情感、态度与价值观 1、培养动手实践、勇于探索的科学探究素质 2、通过讨论花药离体培养技术在生产实践中的应用,帮助学生确立理论联系实际的观 点 二、 【课题重点】 选取适宜的培养材料和培养基 三、 【课题难点】 选取适宜的培养材料和培养基 四、 【教学方法】 启发式教学 五、 【教学工具】 多媒体课件 六、 【教学过程】 (一)引入新课 利用植物的茎可以经过组织培养得到新植株, 但这种方法同时也存在着一定的缺陷, 繁 殖出来的新植株往往无法获得一些新的性状。 本节我们将学习花药离体培养技术, 这是一种 信的育种技术。 (二)进行新课 1.基础知识 活动 2:阅读“被子植物的花粉发育” ,回答下列问题: 1.被子植物的花粉是在 2.结合教材内容填下列示意图: 小孢子母细胞(2n) ( ( 单核( 单核( )分裂 ( ( ( ( )个精子(n) ( )分裂 ( )细胞(n) )细胞核(n) 中由 经过 分裂形成的。

)时期(n) )期(n) )期(n)

)细胞(n)

)细胞核(n) ( 双核期

)分裂

〖思考 2〗 由此可见, 被子植物的花粉的发育要经历 四分体 时期, 单核 期和 双 核 期等阶段。 〖思考 3〗在正常情况下,一个小孢子母细胞可以产生 产生 很多 个花粉。 〖思考 4〗营养细胞在花粉萌发过程中的作用是什么?控制花粉的萌发并提供营养。 活动 3:阅读“产生花粉植株的两条途径” ,讨论并回答下列问题: 1.产生花粉植株(即单倍体植株)的两种途径:一是花粉通过 胚状体 阶段发育为 植株, 二是通过 愈伤组织 阶段发育为植株。 这两种途径的区别主要取决于培养基中 激 素 的种类及其 浓度 的配比。 2.填写培育花粉植株的途径图解: 花药中 的花粉 ( ) ( ( 胚状体 ) ( 愈伤组织 ) ( ) ) 丛( 芽 ) 生 根 移 栽 4 个精子;在一枚花药中可以

3.胚状体的结构及其发育过程与种子相似,所以把胚状体到从芽的过程称为 分化 , 而把从愈伤组织到从芽的过程称为 再分化 。 活动 4:阅读“影响花药培养的因素” ,回答下列问题: 1.影响花粉植株的主要因素: 材料的选择 和 培养基的组成 等。 2.材料的选择: ①从花药来看,应当选择(初花期、盛花期、晚花期)的花药; ②从花粉来看,应当选择(四分体期、单核期、双核期、萌发期)的花粉; ③从花蕾来看,应当选择(完全未开放、略微开放、完全盛开)的花蕾。 〖思考 5〗除此之外,你认为影响花粉诱导成功率的因素还有哪些? 植物的种类、亲本生长条件、材料的低温处理、接种密度、培养基组成、培养的环境条 件等。 〖思考 6〗为什么不选择使用单核期之前或之后的花粉? 单核期之前,花药质地幼嫩,容易破碎;单核期之后,花瓣开始松动,消毒困难。 〖思考 7〗花瓣松动会给材料消毒带来困难的原因是 花药中 。 2.实验设计 活动 5:阅读“材料的选择” ,回答下列问题: 1.选择花药时一般通过 镜检 确定花粉发育时期,此时需要对花粉细胞核进行染色, 最常用的染色剂是 醋酸洋红溶液 和 焙花青-铬钒溶液 ,它们分别可以将细胞核染成 红 色和 蓝黑 色。 外界环境中的微生物容易侵入到

2.在使用焙花青-铬钒溶液时,需要首先将花药用 卡诺氏固定液 处理 20min。该试 剂的配制方法是将 无水酒精和冰醋酸 按体积比为 3:1 的比例混合均匀。 活动 6:阅读“材料的消毒” ,填写下列流程图: 花 蕾 (70%酒精) 大约 30s (无菌水) 清洗 (无菌吸水纸) 吸干水分 (1%氯化汞溶液) 2~4min (无菌水) 冲洗

〖思考 8〗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? 在酒精消毒前,花药不需要预先用流水冲洗、洗衣粉洗涤和软刷刷洗。 活动 7:阅读“接种和培养” ,回答下列问题: 1.剥取花药:消毒后的花蕾,要在 无菌 条件下除去花萼、花瓣。 〖思考 9〗剥取花药时,一是注意不要损伤花药,原因是 容易从受伤部位产生愈伤组 织 ;二是要彻底除去花丝,原因是 花丝不利于愈伤组织或胚状体的形成 。 2.接种花药:剥取的花药要立刻接种到 培养基 上。每个培养瓶接种 7~10 个花 药。 3.培养:花药培养利用的培养基是 MS 培养基,pH 为 5.8 ,温度为 25 ℃,幼 苗形成之前(需要、不需要)光照。 〖思考 10〗在花药培养基中,用量最高的激素是 IAA ;在诱导丛芽或胚状体培养基 中,用量最高的激素是 BA ;在诱导生根的培养基中,用量最高的激素是 IAA 。 4.培养 20-30d 后,花药开裂,长出 愈伤组织 或释放出 胚状体 。前者还要转 移到 分化 培养基 上进行分化培养成再生植株;后者要尽快 分开 并转移到新的培养基上。 5.通过愈伤组织形成的植株,常常会出现 染色体倍性 的变化,因而需要鉴定和筛 选。 〖思考 11〗为什么通过愈伤组织形成的植株会发生染色体倍性的变化?(05 全国理综 III) 有些是由花粉发育形成的单倍体花粉植株,有些是由花粉壁细胞发育形成的二倍体花药 壁植株。 (三)课堂总结、点评 本课题有一定难度,成功率较低。全部完成课题不仅耗时较长,又有季节限制。最好课 前做好时间规划,以提高工作效率。建议教师提前做好相关环节的准备,如花蕾的选择、培 养基配方等。 同时对于兴趣较高的同学可以安排在课外动手尝试, 教师提供相关的技术指导。 (四)实例探究 例 1.某名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止性状分离并快速繁殖,可以利 用该植物的一部分器官或组织进行离体培养, 发育出完整植株。 进行离体培养时不应采用该 植株的( ) A.茎尖 B.子房壁 C.叶片 D.花粉粒 解析:本题主要考查无性生殖特点。涉及知识点有:组织培养、体细胞、生殖细胞等。 抓住无性生殖能够保持原物种特性这一特点。 组织培养就是无性生殖的一种方式, 它是由体 细胞培养而来的,含有原物种的全部基因,而花粉粒是生殖细胞。该题易陷入思维定势,联 想到花粉粒的离体培养。可见,植物组织培养若取自体细胞则为无性生殖;若取自生殖细胞 则为有性生殖。 答案:D 例 2. 一个初级精母细胞在减数分裂的第一次分裂时,有一对同源染色体不发生分离, 所形成的次级精母细胞减数分裂的第二次分裂正常; 另一个初级精母细胞减数分裂的第一次 分裂正常,减数第二次分裂时,在两个次级精母细胞中,有一个次级精母细胞的 1 条染色体 姐妹染色单体没有分开。 以上两个初级精母细胞可产生染色体数目不正常的配子 (以下简称 不正常的配子) 。上述两个初级精母细胞减数分裂的最终结果应当是 A. 两者产生的配子全部都不正常 B. 前者产生一半不正常的配子,后者产生的配子不正常 C. 两者都产生一半不正常的配子 D.前者产生全部不正常的配子,后者只产生一半不正常的配子 解析:初级精母细胞的减数第一次分裂过程,是同源染色体分开,进入两个次级精母细

胞。 若此过程中同源染色体不发生分离, 形成的两个次级精母细胞中, 一个多了一条染色体, 另一个少了一条染色体。 次级精母细胞进行的减数分裂的第二次分裂, 是姐妹染色单体分开, 平均分配到两个精子细胞中。 若此过程中姐妹染色单体不分开, 形成的两个精子细胞中的染 色体数目均不正常。 答案:D ☆综合应用 例 3.下图是被子植物的受精过程 ① ② ④ ⑤ ⑥ ③

(1) 写出图中数字所代表的结构的名称: ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 生

(2)草履虫进行 殖。

生殖;蘑菇进行

生殖,酵母菌和水螅常常进行

(3)下列图解表示水稻(2n=24)胚珠中胚囊的发育过程,试根据图回答: 薄壁细胞 珠心 孢原细胞(2n) 直接发育 胚囊母细胞 (2n)减数分裂 四分体(n)

单核胚囊(n) 三次有丝分裂成熟胚囊(7 细胞 8 核)

①水稻种子的种皮遗传物质应为

n,其中遗传物质应与

相同。

②水稻胚珠中的胚囊应共有染色体 条,其中卵细胞中含染色体 条;若 水稻授粉受精后发育成胚和胚乳, 则胚细胞中含有染色体 条, 胚乳细胞中含染 色体 条。 ③7 细胞或 8 核中的 7 细胞其中就包括了一个卵细胞和两个极核,若水稻的基因型为 AaBb,则胚囊母细胞基因型为 。 ④如果水稻卵细胞基因型应为 Ab,则极核的基因型为 。 解析:图中给出一个被子植物子房结构示意图,首先要求学生能够正确识图,弄清各数 字代表的结构名称。 胚囊中 7 个细胞, 从图解中我们可以看出是由一个胚囊母细胞发育而来 的,所以这几个细胞的基因型完全相同(卵细胞和极核的基因型完全相同) 。花粉粒落到雌 蕊柱头上萌发生出花粉管,花粉管通过珠孔进入胚囊,释放出两个精子,一个精子与卵细胞 结合,形成受精卵,受精卵发育成植物的胚;另一个精子与极核结合,形成受精极核,将来 发育成胚乳(双子叶植物胚乳发育过程中,胚乳被子叶吸收) 。 答案: (1)花粉管 子房壁 珠被 受精极核 受精卵 珠孔 (2)分裂 孢子 ,其原因是

出芽 (3)2 母方 分裂而来 (五)巩固练习

12

24

36

AaBb

Ab

卵细胞和极核是由单核胚囊经三次有丝

1. 在月季花药培养成单倍体植株的过程中,应选择哪个时期最易成活( ) A.单核期前的花药 B.单核期后的花药 C.单核期花药 D.双核期

2. 影响花药培养的主要因素是 A.材料的选择与培养基的组成 C.选择合适的花粉发育时期 B.亲本植株的生理状况 D.材料的低温处理与接种密度

3.粗糙脉孢菌的单倍体细胞中具有 7 条染色体。两 个不同类型的粗糙脉孢菌 A 和 a 融合后成为二倍体,随即发生典型的减数分裂,紧接着又进行一次有丝分裂。此过程最 终形成的子细胞数及每个子细胞中的染色体数分别为( ) A.8 个、7 条 B.8 个、14 条 C.4 个、7 条 D.4 个、14 条

4.某高等植物体细胞内假设有 6 条染色体,它们是 AaBbDd,那么,一个花粉管中的 两个精子中的染色体是( ) A.ABD 和 abd B.AbD 和 abd C.AaB 和 Bbd D.Abd 和 Abd

5.用兰花茎尖细胞可快速培养兰花苗,这种生殖方式不能叫 ( ) A.无性生殖 B.组织培养 C.植物克隆 D.有性生殖

6.有同源染色体存在,但在光镜下一定看不到同源染色体之间两两配对联会的是( ) A.初级精母细胞 B.次级精母细胞 C.精细胞 D.根尖分生区细胞

7.玉米的体细胞含有 20 条染色体。在正常情况下,它的卵细胞、一个极核、胚细胞、 胚乳细胞、珠被细胞和子房壁细胞所含染色体数目依次应为( ) A.10、10、20、20、20、20 C.10、10、20、30、20、20 B.10、10、30、30、20、20 D.10、20、20、30、20、20

8.如果某种植物的基因型为 AABb,这两对基因分别位于两对同源染色体上,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 C.AaaBBb、Aaabbb B.AABB、AABb D.AaaBbb、Aaabbb

9.番茄的染色体数目是 24,一个番茄细胞发生减数分裂,形成的细胞中有三个退化消 失。剩下一个细胞迅速发生了三次有丝分裂,你会找到多少个细胞核?这些核含有多 少个染色体( ) A.4 个核,各有 12 个染色体 C.8 个核,各有 24 个染色体 B.4 个核,各有 24 个染色体 D.8 个核,各有 12 个染色体

10.一个豆荚中种子的数目,从理论上讲取决于( ) A.花中雌蕊的数目 B.雌蕊中柱头的数目

C.子房中受精胚珠的数目 D.胚囊中胚的数目 答案:1.C 2.A 七、 【课余作业】 3.A 4.D 5.D 6.D 7.C 8.C 9.D 10.C

1.为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难? 2.植物组织培养技术与花药培养技术有何区别? 八、 【教学体会】 课题背景介绍了花药培养的历史以及花药培养在育种工作上的意义, 教师可借此激发学 生的学习兴趣。在教学过程中,可以采用插图提高学生的形象认识,补充一些不同植物和不 同花粉发育时期的花药培养的资料,帮助学生认识材料选择和培养基配方的重要性。 九、 【资料袋】 花药 每一雄蕊,由花丝(faliment)和花药(anther)两部分组成。 花药(小孢子囊)是花丝顶端膨大呈囊状的部分,是雄蕊产上花粉的主要部分,多数被子 植物的花药是由 4 个或 2 个花粉囊(pollen sac)组成,分为左、右两半,中间由药隔相连。 花药在花丝上的着生方式有集中不同的情况: 底着药:花丝顶端直接与花药基部相连。 贴着药:花药背部全部贴着在花丝上。 丁字着药:花丝顶端与花药背面的一点相连,整个雄蕊犹如丁字形。 花药的开列方式分为以下四种: 纵裂:沿二花粉囊交界处成纵行裂开,如油菜、牵牛、百合等。 横裂:沿花药中部成横向裂开,如木槿,蜀葵等。 孔裂:在花药顶端开一小孔,花粉由小孔散出,如茄、番茄等。 瓣裂:在花药的侧壁上裂成几个小瓣,花粉由瓣下的小孔散出,如香樟等。


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