1、高中生物 32月季的花药培养教学设计 新人教版选修12019-2020年高中生物 3.2月季的花药培养教学设计 新人教版选修1教材内容解读要点1植物的花药培养的育种意义育种工作者采用花药培养的方法，使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。这样的植株不仅能够正常生殖，而且每对染色体上的成对的基因都是纯合的，自交产生的后代不会产生性状分离。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。要点2被子植物的花粉发育（1）被子植物的雄蕊通常包含花丝、花药两部分。花药为囊状结构，内部含有许多花粉。花粉是由花粉母细胞经过减数分裂而形成的。（2）被
2、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。在四分体时期，4个单倍体细胞连在一起。进入单核期时，四分体的4个单倍体细胞彼此分离，形成4个具有单细胞核的花粉粒。这时的细胞含浓厚的原生质，核位于细胞的中央（单核居中期）。随着细胞不断长大，细胞核由中央移向细胞一侧（单核靠边期）。进入双核期时，靠近细胞一侧的细胞核，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，一个是营养细胞，一个是生殖细胞。生殖细胞将再分裂一次，形成两个精子。要点3产生花粉植株的两种途径通过花药培养产生花粉植株（即单倍体植株）一般有两种途径：一种是花粉通过胚状体阶段分化发育成为植株；另一种是花粉在诱导培养基上
3、先形成愈伤组织，将其诱导再分化成植株。这两种途径之间并没有绝对的界限，主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。要点4影响花药培养的因素（1）不同植物的诱导成功率很不相同。（2）就同一植物来说，亲本植株的生理状况对诱导成功率也有直接影响。（3）花期早期时的花药比后期的更容易产生花粉植株。选择合适的花粉发育时期是提高诱导成功率的重要因素。花粉发育的过程中，只有某一个时期对离体刺激敏感。一般来说，在单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养成功率最高。为了挑选到单核期的花药，通常选择完全未开放的花蕾。（4）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一定影响。要点5实验
4、操作（1）材料的选取要通过镜检来确定花药中的花粉是否处于适宜的发育期。确定花粉发育时期的最常用方法有醋酸洋红法和焙花青铬矾法，焙花青铬矾法能将花粉细胞核染成蓝黑色。（2）材料的消毒先将花蕾用体积分数为70%的酒精浸泡大约30s在无菌水中清洗无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分质量分数为0.1%的氯化汞溶液中24min无菌水冲洗35次。（3）接种和培养操作灭菌后的花蕾，要在无菌条件下除去萼片和花瓣，并立即将花药接种到培养基上。操作注意事项在剥离花药时，要尽量不损伤花药，因为花药受损后接种，容易从受伤部位产生愈伤组织；还要彻底去除花丝，因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。培养条件培养温度控制
5、在25左右，不需要光照。幼小植株形成后才需要光照。培养时间、培养结果以及处理措施一般经过2030天培养后，会发现花药开裂，长出愈伤组织或释放出胚状体。将愈伤组织及时转移到分化培养基上，以便进一步分化出再生植株。如果花药开裂释放出胚状体，则一个花药内就会产生大量幼小植株，必须在花药开裂后尽快将幼小植株分开，分别移植到新的培养基上，否则这些植株将很难分开。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，常常会出现染色体倍性的变化。因此还需要对培养出来的植株作进一步的鉴定和筛选。要点6疑难解答（1）为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？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
6、难。（2）植物组织培养技术与花药培养技术有何区别？植物组织培养技术与花药培养技术的相同之处是：培养基配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同。两者的不同之处在于：花药培养的选材非常重要，需事先摸索时期适宜的花蕾；花药裂开后释放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养基；花药培养对培养基配方的要求更为严格。这些都使花药培养的难度大为增加。2019-2020年高中生物 3.2月季的花药培养教案 新人教版选修1课题目标（一）知识与技能1、识记被子植物花粉发育的过程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
7、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课题重点选取适宜的培养材料和培养基课题难点 选取适宜的培养材料和培养基教学方法 启发式教学教学工具 多媒体课件教学过程（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 中由 经过 分裂形成的。2结合教材内容填下列示意图
8、：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 4 个精子；在一枚花药中可以产生 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：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
9、 ，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：从花药来看，应当选择（初花期、盛花期、晚花期）的花药；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；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
10、毒困难。思考7花瓣松动会给材料消毒带来困难的原因是 外界环境中的微生物容易侵入到花药中 。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。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：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
11、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 710 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，
12、用量最高的激素是 IAA 。4培养2030d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
13、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
14、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
15、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） 写出图中数字所代表的结构的名称： （2）草履虫进行 生殖；蘑菇进行 生殖，酵母菌和水螅常常进行 生殖。（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：四分体（n）胚囊母细胞（2n） 薄壁细胞 直接发育
16、减数分裂珠心 孢原细胞（2n） 成熟胚囊（7细胞8核）单核胚囊（n） 三次有丝分裂水稻种子的种皮遗传物质应为 n，其中遗传物质应与 相同。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。7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 。如果水稻卵细胞基因型应为Ab，则极核的基因型为 ，其原因是 。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
17、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 出芽 （3）2 母方 12 24 36 AaBb Ab 卵细胞和极核是由单核胚囊经三次有丝分裂而来（五）巩固练习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
18、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 B亲本植株的生理状况 C选择合适的花粉发育时期 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（ ）A8个、7条 B8个、14条 C4个、7条 D4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（ ）AABD和abd BAbD和abd CAaB和Bbd DAbd和Abd5用兰花茎尖细胞可快
19、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（ ）A10、10、20、20、20、20 B10、10、30、30、20、20C10、10、20、30、20、20 D10、20、20、30、20、208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
20、，其胚乳可能的基因型是（ ）AAAaBBb、AAabbb、AAaBbb BAABB、AABb CAaaBBb、Aaabbb DAaaBbb、Aaabbb9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（ ）A4个核，各有12个染色体 B4个核，各有24个染色体C8个核，各有24个染色体 D8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 3.A 4.D 5.D 6
21、.D 7.C 8.C 9.D 10.C 课余作业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？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。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。
