2018-2019學(xué)年高中生物 專題3 課題2 月季花的花藥培養(yǎng)教學(xué)案（含解析）新人教版選修1 .doc

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月季花的花藥培養(yǎng) 1.被子植物花粉發(fā)育的基本過程：小孢子母細(xì)胞→小孢子四分體時期→單核期→雙核期。 2．花藥培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株有兩條途徑：一是胚狀體途徑，二是愈傷組織途徑，這兩種途徑主要取決于激素的種類及其濃度配比。 3．影響花藥培養(yǎng)的主要因素是材料的選擇與培養(yǎng)基的組成。選擇單核靠邊期的花藥培養(yǎng)成功率最高。 4．確定花粉發(fā)育時期的方法有醋酸洋紅法(最常用)和焙花青一鉻礬法(花粉細(xì)胞核不易著色時)。 5．在花藥培養(yǎng)中，常常會出現(xiàn)染色體倍性的變化。 一、被子植物的花粉發(fā)育 1．花粉：是由花粉母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂形成的單倍體的生殖細(xì)胞。 2．花粉的發(fā)育過程 二、產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑 兩種途徑之間并沒有絕對的界限，主要取決于培養(yǎng)基中激素的種類及其濃度配比。 三、影響花藥培養(yǎng)的因素 1．主要因素：材料的選擇與培養(yǎng)基的組成。 (1)花藥方面，應(yīng)選擇初花期的花藥。 (2)花粉方面，應(yīng)選擇單核期的花粉。 (3)花蕾方面，應(yīng)選擇完全未開放的花蕾。 2．其他因素：親本植株的生長條件、材料的低溫預(yù)處理及接種密度等。 四、花藥培養(yǎng)的實驗操作 ―→―→―→―→ 1．材料的選取 (1)花粉的鑒定：一般通過鏡檢來確定花藥中的花粉是否處于適宜的發(fā)育期。 (2)鏡檢方法：最常用的方法是醋酸洋紅法。但是，某些植物的花粉細(xì)胞核不易著色，需采用焙花青—鉻礬法，這種方法能將花粉細(xì)胞核染成藍黑色。 2．材料的消毒 (1)將花蕾放入體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精中浸泡約30 s，立即取出，在無菌水中沖洗，后用無菌吸水紙吸干。 (2)放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氯化汞溶液中2～4 min，再用無菌水沖洗3～5次。 3．接種 (1)剝離花藥時，盡量不損傷花藥，徹底去除花絲。 (2)每瓶接種花藥7～10個。 4．培養(yǎng) (1)溫度：25_℃左右。 (2)光照：開始不需要光照，幼小植株形成后才需要光照。 (3)轉(zhuǎn)移：將愈傷組織及時轉(zhuǎn)移到分化培養(yǎng)基上；如果釋放出胚狀體，盡快將幼小植株分開，分別移植到新的培養(yǎng)基上。 5．鑒定和篩選：鑒定染色體倍性的變化，并進行篩選。 1．被子植物的花粉發(fā)育依次經(jīng)過(　　) ①雙核期?、谒姆煮w時期　③單核居中期?、軉魏丝窟吰? A．①②③④　　　　　　　B．②③④① C．②④③① D．②①③④ 解析：選B　被子植物的花粉發(fā)育過程為：四分體時期→單核居中期→單核靠邊期→雙核期。 2．從小孢子母細(xì)胞到形成精子，經(jīng)歷的分裂方式是(　　) A．有絲分裂 B．減數(shù)分裂 C．先有絲分裂后減數(shù)分裂 D．先減數(shù)分裂后有絲分裂 解析：選D　小孢子母細(xì)胞形成精子過程如下： 3．花粉植株能否誘導(dǎo)成功受多種因素的影響，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．接種密度 D．材料的低溫處理效果 解析：選A　花粉植株能否誘導(dǎo)成功受多種因素的影響，如植株的生理狀況、接種密度、材料的低溫處理效果，但主要影響因素是材料的選擇與培養(yǎng)基的組成。 4．在月季花藥培養(yǎng)成單倍體植株的過程中，應(yīng)選擇哪個時期的花藥最易成活(　　) A．四分體時期 B．單核期前 C．單核期 D．雙核期 解析：選C　單核期的花藥菌少、易消毒。而單核期以前的花藥質(zhì)地幼嫩，極易破碎。選擇單核期以后的花藥，其花瓣已有些松動，給材料的消毒帶來困難。 5．選擇花藥時，一般要通過鏡檢來確定花粉的發(fā)育時期，以下說法正確的是(　　) A．確定花粉發(fā)育時期最常用的方法是焙花青一鉻礬法 B．對某些植物的花粉細(xì)胞核不易著色時采用醋酸洋紅法 C．焙花青—鉻礬法能將細(xì)胞核染成藍黑色 D．醋酸洋紅法和焙花青—鉻礬法染色過程完全一樣 解析：選C　在選擇花藥時，通過鏡檢確定花粉的發(fā)育時期，最常用的方法是醋酸洋紅法；對于不易著色的花粉細(xì)胞核，則采用焙花青—鉻礬法；焙花青—鉻礬法可將花粉細(xì)胞核染成藍黑色，醋酸洋紅法與焙花青—鉻礬法過程不同，前者需用鑷柄將花粉搗碎，后者在染色前需用卡諾氏固定液固定。 1．花粉發(fā)育的基本過程 2．花粉發(fā)育過程中細(xì)胞數(shù)目及細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目的變化(設(shè)體細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目為2n) [名師點撥]　關(guān)于花粉發(fā)育過程的三點提醒 (1)由上面發(fā)育過程可以得出，1個小孢子母細(xì)胞最終可發(fā)育形成4個花粉粒、8個精子。 (2)在被子植物的花粉發(fā)育過程中，2個精子和1個營養(yǎng)細(xì)胞是由同一個細(xì)胞經(jīng)過有絲分裂而形成的，所以它們的核基因是相同的。 (3)花粉管細(xì)胞核與花粉管的生成和生長有關(guān)，生殖細(xì)胞核直接參與受精作用。 [題組沖關(guān)] 1．關(guān)于被子植物花粉的形成，下列說法正確的是(　　) A．花粉是花粉母細(xì)胞經(jīng)有絲分裂形成的 B．花粉的發(fā)育要經(jīng)歷四分體時期、單核期和雙核期等 C．花粉發(fā)育經(jīng)歷的四分體時期與減數(shù)第一次分裂的四分體時期含義相同 D．花粉母細(xì)胞形成花粉粒中精子的過程是一系列減數(shù)分裂的過程 解析：選B　花粉是花粉母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂及有絲分裂形成的，經(jīng)歷四分體時期、單核期和雙核期等階段?；ǚ哿Ｖ械纳臣?xì)胞經(jīng)有絲分裂產(chǎn)生2個精子?；ǚ郯l(fā)育的四分體時期指4個小孢子連在一起，而減數(shù)分裂的四分體時期是指同源染色體配對后，1個四分體含4條染色單體的階段。 2．下面是被子植物花粉發(fā)育過程的簡略表示，請據(jù)此回答問題： (1)①是指________時期，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，這兩個時期細(xì)胞的共同特點是________________________________________________________________________。 (3)1個花粉母細(xì)胞經(jīng)過分裂最多能形成________個花粉粒，________個細(xì)胞核。 (4)雙核期的兩個核分別叫________核和________核。 (5)在進行花藥組織培養(yǎng)時選擇________階段的培養(yǎng)成功率最高。 解析：花粉是由小孢子母細(xì)胞先經(jīng)減數(shù)分裂后再經(jīng)有絲分裂(依次經(jīng)歷了四分體時期、單核期和雙核期等階段)產(chǎn)生的。單核期的細(xì)胞含濃厚的原生質(zhì)，核開始時位于細(xì)胞的中央，隨著細(xì)胞不斷長大，核由中央移向細(xì)胞一側(cè)，此時是花藥組織培養(yǎng)的最佳時期，細(xì)胞核再分裂成1個生殖細(xì)胞核和1個花粉管細(xì)胞核，進而形成兩個細(xì)胞，即生殖細(xì)胞和營養(yǎng)細(xì)胞，生殖細(xì)胞將再分裂一次，形成兩個精子。 答案：(1)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　12　(4)生殖細(xì)胞　花粉管細(xì)胞 (5)②→③ 3．(1)被子植物的雄蕊通常包含花絲、花藥兩部分，后者為囊狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部含有許多花粉。一個成熟花粉?？尚纬蓛蓚€細(xì)胞即____________、____________。 (2)被子植物花粉的發(fā)育要經(jīng)歷__________、__________和______________等階段。正常情況下，一個基因組成為AaBb(兩對基因分別位于兩對同源染色體上)的小孢子母細(xì)胞能形成__________個精子，精子的基因型有________種。 (3)通過花藥培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株，一般有兩種途徑即通過胚狀體階段發(fā)育為植株或通過愈傷組織發(fā)育為植株，這兩種途徑主要取決于培養(yǎng)基中_______________________________。 (4)月季的花藥培養(yǎng)中，花藥發(fā)育期的選擇很重要，一般用________法染色，然后通過鏡檢確定花粉是否處于適宜的發(fā)育期。 (5)獲取的花蕾需要消毒，常用的消毒劑有__________________________________。(至少填兩種) (6)滅菌后的花蕾，在剝離花藥時，要徹底去除花絲，這是因為________________________________。 解析：(1)一個成熟花粉?？尚纬缮臣?xì)胞和營養(yǎng)細(xì)胞。(2)被子植物花粉的發(fā)育要經(jīng)歷小孢子四分體時期、單核期、雙核期等階段；正常情況下，一個基因組成為AaBb(兩對基因分別位于兩對同源染色體上)的小孢子母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂形成4個小孢子，再經(jīng)有絲分裂形成8個精子，精子的基因型有2種。(3)月季的花藥培養(yǎng)中，花藥發(fā)育期的選擇很重要，一般用醋酸洋紅法染色，然后通過鏡檢確定花粉是否處于適宜的發(fā)育期。(4)獲取的花蕾需要消毒，常用的消毒劑有體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的HgCl2溶液(或質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的Ca(ClO)2溶液或飽和漂白粉溶液)。(5)滅菌后的花蕾，在剝離花藥時，要徹底去除花絲，這是因為與花絲相連的花藥不利于愈傷組織或胚狀體的形成。 答案：(1)生殖細(xì)胞　營養(yǎng)細(xì)胞　(2)小孢子四分體時期　單核期　雙核期　8　2　(3)激素的種類及其濃度配比　(4)醋酸洋紅　(5)體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的HgCl2溶液(或質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的Ca(ClO)2溶液或飽和漂白粉溶液)　(6)與花絲相連的花藥不利于愈傷組織或胚狀體的形成 1．實驗操作及注意事項 [名師點撥]　在花藥培養(yǎng)過程中，常常會出現(xiàn)染色體組數(shù)目變化的原因：(1)花粉細(xì)胞的融合。(2)接種花粉過程中混有小孢子母細(xì)胞。(3)在材料的低溫預(yù)處理時低溫抑制了紡錘體的形成。(4)在雙核期時，生殖細(xì)胞核與花粉管細(xì)胞核并沒有形成兩個細(xì)胞，而是兩個核發(fā)生了融合。 2．菊花的組織培養(yǎng)與月季的花藥培養(yǎng)比較 　　項目 內(nèi)容　　 菊花的組織培養(yǎng) 月季的花藥培養(yǎng) 理論依據(jù) 植物細(xì)胞的全能性 基本過程 脫分化→再分化 影響因素 選材、營養(yǎng)、激素、pH、溫度、光照等 材料選取 體細(xì)胞 生殖細(xì)胞 繁殖方式 無性生殖 有性生殖 培養(yǎng)結(jié)果 正常植株 單倍體植株 可育性 可育 高度不育，染色體加倍后可育 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→培養(yǎng)→篩選和誘導(dǎo)→移栽→栽培選育 [題組沖關(guān)] 4．下列有關(guān)花藥離體培養(yǎng)的說法錯誤的是(　　) A．材料的選擇最常用的方法是醋酸洋紅法，這種方法能將花粉細(xì)胞核染成深紅色 B．材料消毒時消毒劑一般是酒精和氯化汞 C．接種花藥后一段時間內(nèi)不需要光照，但幼小植株形成后需要光照 D．接種的花藥長出愈傷組織后，要適時轉(zhuǎn)換培養(yǎng)基，以便進一步分化成再生植株，若釋放出胚狀體，則不必轉(zhuǎn)換培養(yǎng)基 解析：選D　確定花粉發(fā)育的時期最常用的方法是醋酸洋紅法，有些植物花粉細(xì)胞核不易著色，需采用焙花青—鉻礬法。在形成愈傷組織或胚狀體前，沒有葉綠素的形成，不進行光合作用，不需要光照；幼小植株形成后，開始進行光合作用，需要光照?；ㄋ庪x體培養(yǎng)的不同階段，對主要營養(yǎng)的需求不一樣，所以要適時轉(zhuǎn)換培養(yǎng)基。 5．為提高玉米產(chǎn)量，科學(xué)家在育種和栽培過程中進行研究。下圖是關(guān)于玉米培養(yǎng)的過程，請回答下列問題： (1)取莖尖進行組織培養(yǎng)，發(fā)育成植株D，取D的花藥培養(yǎng)成幼苗，經(jīng)秋水仙素處理后發(fā)育成為植株G。從細(xì)胞分裂方式上分析，E→F過程中進行了____________分裂；從育種方式上分析，D→G屬于____________育種。 (2)D植株上的小孢子母細(xì)胞形成精子所經(jīng)歷的分裂方式是________________________。在該過程中，首先要經(jīng)過“小孢子四分體時期”，這里的“四分體”是指________________________。在其后某個時期對離體刺激最敏感，一般來說在____________期，花藥培養(yǎng)成功率最高。 (3)選取莖尖放入A瓶中培養(yǎng)，是因為______________________________________，如果選取D植株莖的切段放入A瓶培養(yǎng)，首先要進行________________________，一般是刷洗后用流水沖洗20 min，用無菌吸水紙吸干后再放入體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精中搖動2～3次，在無菌水中沖洗并用無菌吸水紙吸干，再放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氯化汞溶液中 1～2 min，取出后在無菌水中清洗至少3次。 (4)C和F試管苗不能直接栽培到大田中，要進行__________________。 解析：(1)取莖尖進行組織培養(yǎng)，發(fā)育成植株D，取D的花藥培養(yǎng)成幼苗，經(jīng)秋水仙素處理后發(fā)育成為植株G。從細(xì)胞分裂方式分析，E→F 過程屬于植物組織培養(yǎng)，進行有絲分裂；從育種方式分析，D→G是花藥離體培養(yǎng)過程，屬于單倍體育種。(2)D植株上的小孢子母細(xì)胞形成精子所經(jīng)歷的分裂方式是減數(shù)分裂和有絲分裂，即1個小孢子母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂形成四分體(四個小孢子，單核期)，每個小孢子再經(jīng)過一次有絲分裂形成一個營養(yǎng)細(xì)胞和一個生殖細(xì)胞(雙核期)，最后生殖細(xì)胞再經(jīng)過一次有絲分裂形成兩個精子。在該過程中，首先要經(jīng)過“小孢子四分體時期”，這里的“四分體”是指四個小孢子連在一起。一般來說在單核期對離體刺激最敏感，花藥培養(yǎng)成功率最高。(3)選取莖尖放入A瓶中培養(yǎng)，是因為莖尖細(xì)胞是具有旺盛分裂能力的幼嫩細(xì)胞，更容易通過培養(yǎng)表達出全能性；如果選取D植株莖的切段放入A瓶培養(yǎng)，首先要進行外植體消毒，一般是刷洗后用流水沖洗20 min，用無菌吸水紙吸干后再放入體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精中搖動2～3次，在無菌水中沖洗并用無菌吸水紙吸干，再放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氯化汞溶液中 1～2 min，取出后在無菌水中清洗至少3次。(4)C和F試管苗不能直接栽培到大田中，要進行試管苗移栽，使其更好的適應(yīng)環(huán)境。 答案：(1)有絲　單倍體　(2)減數(shù)分裂和有絲分裂　四個小孢子連在一起　單核　(3)莖尖細(xì)胞是具有旺盛分裂能力的幼嫩細(xì)胞，更容易通過培養(yǎng)表達出全能性　外植體消毒　(4)試管苗移栽 [隨堂基礎(chǔ)鞏固]　 1．關(guān)于被子植物花粉發(fā)育的說法，錯誤的是(　　) A．花粉粒是在花藥中的花粉囊里形成的 B．被子植物精子的形成是直接減數(shù)分裂的結(jié)果 C．被子植物花粉的發(fā)育要經(jīng)歷四分體時期、單核期和雙核期等階段 D．花粉粒在發(fā)育過程中，核先位于細(xì)胞的中央，再移到細(xì)胞的一側(cè) 解析：選B　被子植物花粉的發(fā)育過程：花粉母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂形成4個單倍體細(xì)胞，核位于細(xì)胞的中央，隨著細(xì)胞的長大，細(xì)胞核由中央位置移至細(xì)胞一側(cè)，然后每個花粉粒的細(xì)胞核進行一次有絲分裂，形成一個花粉管細(xì)胞核、一個生殖細(xì)胞核，進而形成兩個細(xì)胞，即營養(yǎng)細(xì)胞和生殖細(xì)胞，生殖細(xì)胞再進行一次有絲分裂生成兩個精子。 2．關(guān)于影響花藥培養(yǎng)的因素的說法，錯誤的是(　　) A．材料選取和消毒是花粉植株誘導(dǎo)成功的關(guān)鍵 B．選擇盛開的或略微開放的花作為實驗材料 C．培養(yǎng)基的成分及比例對花藥培養(yǎng)有影響 D．親本植株的生長條件、材料的低溫預(yù)處理、接種密度等都對實驗結(jié)果有影響 解析：選B　材料的選擇與培養(yǎng)基的組成是影響花藥培養(yǎng)的主要因素，此外，親本植株的生長條件、材料的低溫預(yù)處理以及接種密度等對誘導(dǎo)成功率都有影響。若選擇盛開或略微開放的花作為實驗材料，由于花瓣已經(jīng)松動，微生物就可能侵入花藥，會給材料的消毒帶來困難。 3．關(guān)于花藥培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株的途徑，下列敘述錯誤的是(　　) A．花粉可通過愈傷組織發(fā)育成植株 B．花粉可通過胚狀體進一步分化成植株 C．發(fā)育途徑主要由培養(yǎng)基中植物激素的種類及用量決定 D．產(chǎn)生胚狀體是花藥離體培養(yǎng)中唯一的途徑 解析：選D　將花藥培養(yǎng)成植株有兩種途徑，一種是花粉通過胚狀體階段發(fā)育成植株，另一種是花粉通過愈傷組織分化成植株。兩種途徑的不同取決于培養(yǎng)基中植物激素的種類及其濃度配比。 4．如圖為某二倍體植株花藥中未成熟的花粉在適宜培養(yǎng)基上形成完整植株的過程。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A.過程①②表示脫分化，過程③表示再分化 B．過程①②需要照光 C．過程①②③說明花粉細(xì)胞具有全能性 D．通過過程③獲得的完整植株自交后代不會發(fā)生性狀分離 解析：選C　①表示脫分化形成愈傷組織，②表示愈傷組織的再分化，③表示叢芽的細(xì)胞分裂和分化。一般脫分化不需要光照。整個過程說明高度分化的細(xì)胞可以發(fā)育成完整個體，說明花粉細(xì)胞具有全能性。通過過程③獲得的是單倍體植株一般是高度不育的，需要進行染色體數(shù)目加倍后才是可育的純合子。 5．花藥培養(yǎng)過程中材料消毒主要有以下步驟，下列順序正確的是(　　) ①將花蕾在酒精中浸泡30 s ②放入氯化汞溶液中2～4 min ③無菌水清洗，然后用吸水紙吸干花蕾表面的水分 ④用無菌水沖洗3～5次 A．①②③④　　　　　　　B．①③②④ C．③①④② D．②③①④ 解析：選B　花藥培養(yǎng)過程材料消毒的步驟為：將花蕾放入體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精中浸泡30 s，立即將外植體取出，在無菌水中清洗，取出后用無菌吸水紙吸干外植體表面的水分，放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氯化汞溶液中2～4 min，取出后，用無菌水沖洗3～5次。 6．關(guān)于接種和培養(yǎng)花藥時注意事項的敘述，全部正確的一組是(　　) ①不損傷花藥?、趶氐兹コńz?、塾仔≈仓晷纬珊笮枰庹铡、芑ㄋ庨_裂釋放出的胚狀體產(chǎn)生的幼小植株會分別發(fā)育成單倍體，無須分開 A．①②③　　　　　　　　B．①②④ C．②③④ D．①③④ 解析：選A　若花藥受損傷，易從受損部位產(chǎn)生愈傷組織；與花絲相連的花藥不易形成愈傷組織或胚狀體，所以要徹底去除花絲；幼小植株形成后需光照，由異養(yǎng)轉(zhuǎn)化為自養(yǎng)；花藥開裂釋放出的胚狀體要盡快分開，分別移植到新培養(yǎng)基上。 7．下圖是花藥培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑，回答下列相關(guān)問題： (1)通過花藥培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株有兩種途徑，一種是花粉通過A__________階段發(fā)育成植株，另一種是花粉在誘導(dǎo)培養(yǎng)基上先形成B愈傷組織，再將其誘導(dǎo)分化成植株。這兩種途徑并沒有絕對的界限，主要取決于培養(yǎng)基中________________________。 (2)誘導(dǎo)花粉植株能否成功及誘導(dǎo)成功率的高低受多種因素影響，其中主要的影響因素是________________與________________。選擇花藥時，確定花粉發(fā)育時期的方法有醋酸洋紅法和______________________。 (3)材料消毒過程中用到的試劑有______________________ ________________、0．1%的氯化汞溶液、無菌水。 (4)滅菌后的花蕾，要在________條件下接種到培養(yǎng)基上。在花藥培養(yǎng)中，對培養(yǎng)出來的植株要作鑒定和篩選的原因是________________________________________。 解析：(1)通過花藥培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑：一種是通過形成胚狀體，經(jīng)分化形成幼苗；另一種是通過愈傷組織，經(jīng)再分化形成幼苗。這兩種途徑的差異在于激素的種類和濃度配比不同。(2)材料的選擇和培養(yǎng)基的組成是花粉植株能否成功培育的主要因素。通過鏡檢，可以判斷花粉發(fā)育的時期，具體的方法有醋酸洋紅法和焙花青—鉻礬法兩種。(3)材料的消毒用到的試劑有70%的酒精、0.1%的氯化汞溶液、無菌水。(4)培育過程一定要注意無菌操作。在培養(yǎng)過程中，可能會出現(xiàn)染色體倍性的變化，所以需要對培育出的植株做進一步鑒定和篩選。 答案：(1)胚狀體　激素的種類及其濃度配比　(2)材料的選擇　培養(yǎng)基的組成　焙花青—鉻礬法　(3)70%的酒精　(4)無菌　花粉植株常常會出現(xiàn)染色體倍性的變化 8．植物的花藥培養(yǎng)在育種上有特殊的意義，植物的組織培養(yǎng)可用于無病毒植株及細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)等方面。請回答相關(guān)問題。 (1)利用月季的花藥離體培養(yǎng)產(chǎn)生單倍體時，選材非常 重要。一般來說，在____________期花藥培養(yǎng)的成功率最高。為了選擇該期的花藥，通常選擇____________的花蕾。確定花粉發(fā)育時期最常用的方法有____________法，但是對于花粉細(xì)胞核不易著色的植物，需采用____________法，該法能將花粉細(xì)胞核染成____________色。 (2)若要進行蘭花無病毒植株的培育，首先選擇蘭花的____________作為外植體。從外植體到無病毒植株試管苗，要人為控制細(xì)胞的__________和__________過程。 (3)進行組織培養(yǎng)需配制MS培養(yǎng)基，在該培養(yǎng)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應(yīng)為__________________。 (4)不同植物的組織培養(yǎng)除需營養(yǎng)和激素外，______________________等外界條件也很重要。 (5)無菌技術(shù)也是成功誘導(dǎo)出花粉植株的重要因素，下列各項中使用化學(xué)藥劑進行消毒的是____________，采用灼燒方法進行滅菌的是____________。(填序號) ①培養(yǎng)皿?、谂囵B(yǎng)基　③實驗操作者的雙手?、苋清F形瓶?、萁臃N環(huán)?、藁ɡ? 解析：月季的花藥離體培養(yǎng)采用單核期的花粉粒易成功。確定花粉發(fā)育時期最常用的方法有醋酸洋紅法和焙花青－鉻礬法。培育無病毒蘭花植株用莖尖分生組織，分生組織分裂快，病毒還未侵染。實驗操作者的雙手、花蕾使用化學(xué)藥劑進行消毒，接種環(huán)灼燒滅菌，培養(yǎng)皿、培養(yǎng)基、三角錐形瓶高壓蒸汽滅菌。 答案：(1)單核　完全未開放　醋酸洋紅　焙花青鉻礬　藍黑　(2)莖尖分生組織　脫分化　再分化　(3)生長素　細(xì)胞分裂素　生長素多于細(xì)胞分裂素　(4)pH、溫度、光照　(5)③⑥?、? [課時跟蹤檢測]　　 一、選擇題 1．下列對花藥離體培養(yǎng)的認(rèn)識，錯誤的是(　　) A．材料的選擇與培養(yǎng)基的組成影響花藥離體培養(yǎng)的成功率 B．選擇花藥時常用的方法是醋酸洋紅法 C．選取的材料一定要進行消毒 D．培養(yǎng)形成的胚狀體可繼續(xù)在原培養(yǎng)基中分化形成植株 解析：選D　胚狀體形成后，需更換不同的培養(yǎng)基，才能誘導(dǎo)分化成為完整的植株。 2．下列關(guān)于影響植物組織培養(yǎng)的因素的敘述，錯誤的是(　　) A．幼嫩組織較成熟組織易培養(yǎng)成功 B．給外植體消毒用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精 C．不同的植物對各種培養(yǎng)條件的要求往往不同 D．生長素與細(xì)胞分裂素含量之比較高時有利于芽的分化 解析：選D　生長素與細(xì)胞分裂素含量之比較高時，有利于根的分化；較低時，有利于芽的分化。 3．月季的花藥培養(yǎng)過程的難點之一是材料的選擇，下列有關(guān)材料選擇的敘述正確的是(　　) A．從花藥來看，應(yīng)當(dāng)選擇盛花期的花藥 B．從花粉來看，應(yīng)當(dāng)選擇小孢子四分體時期的花粉 C．從花蕾來看，應(yīng)當(dāng)選擇略微開放的花蕾 D．從檢測花粉的實驗方法看，應(yīng)該用顯微鏡觀察已染色的花粉樣品臨時裝片 解析：選D　從花藥來看，應(yīng)當(dāng)選擇初花期的花藥；從花粉來看，應(yīng)當(dāng)選擇單核期的花粉；從花蕾來看，應(yīng)當(dāng)選擇完全未開放的花蕾；用已染色的花粉樣品制作臨時裝片，在顯微鏡下能觀察到細(xì)胞核的位置，據(jù)此確定花粉發(fā)育的時期。 4．某種極具觀賞價值的蘭科珍稀花卉很難獲得成熟種子。為盡快推廣種植，可應(yīng)用多種技術(shù)獲得大量優(yōu)質(zhì)苗，下列技術(shù)中不能選用的是(　　) A．利用莖段扦插誘導(dǎo)生根技術(shù)快速育苗 B．采用花粉粒組織培養(yǎng)獲得單倍體苗 C．采集幼芽嫁接到合適的其他種類植物體上 D．采用幼葉、莖尖等部位的組織進行組織培養(yǎng) 解析：選B　為了使優(yōu)質(zhì)苗的生物性狀不發(fā)生性狀分離，可采用莖段扦插誘導(dǎo)生根技術(shù)快速育苗，也可采用將幼芽嫁接到合適的其他種類植物體上的方法或用莖尖、幼葉等部位的組織進行植物組織培養(yǎng)獲得大量優(yōu)質(zhì)苗；花粉粒是減數(shù)分裂的產(chǎn)物，利用花粉粒離體培養(yǎng)得到的是單倍體苗，其高度不育，且會發(fā)生性狀分離，因此B項方案不能選用。 5．下列有關(guān)月季花藥離體培養(yǎng)的實驗操作，錯誤的是(　　) A．初花期的花蕾營養(yǎng)及生理狀態(tài)較好，可提高花粉誘導(dǎo)的成功率 B．鏡檢花粉時可用醋酸洋紅法或焙花青—鉻礬法染色，后者能將花粉細(xì)胞核染成藍黑色 C．在剝離花藥時，要盡量不損傷花藥，否則不容易產(chǎn)生愈傷組織 D．如果接種的花藥長出愈傷組織并分化成幼小植株，還需對植株作進一步的鑒定和篩選 解析：選C　月季花藥離體培養(yǎng)時一般選擇初花期的花蕾；焙花青—鉻礬法能將花粉細(xì)胞核染成藍黑色；花藥培養(yǎng)形成愈傷組織或胚狀體后，要轉(zhuǎn)移到分化培養(yǎng)基上進行再分化，發(fā)育成幼小植株；由于花粉植株染色體組的數(shù)目常會發(fā)生變化，需對再生植株作進一步的鑒定和篩選；剝離花藥時，如果損傷花藥，則容易從受傷部位產(chǎn)生愈傷組織。 6．莖的組織培養(yǎng)和花藥離體培養(yǎng)是在實驗室條件下快速得到大量幼苗的兩種方法。下列關(guān)于二者的比較，錯誤的是(　　) A．莖的組織培養(yǎng)和花藥離體培養(yǎng)的理論依據(jù)是細(xì)胞具有全能性 B．花藥能被誘導(dǎo)為單倍體植株的原因是花藥細(xì)胞中含有本物種全套遺傳信息 C．莖的組織培養(yǎng)獲得試管苗必須經(jīng)過移栽壯苗后才能進行大田栽培，而花藥培養(yǎng)不需要 D．莖的組織培養(yǎng)與花藥離體培養(yǎng)不同，前者為無性生殖，后者為有性生殖 解析：選C　花藥離體培養(yǎng)和莖的組織培養(yǎng)的理論依據(jù)都是細(xì)胞具有全能性，盡管花藥細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)是體細(xì)胞的一半，但仍含有本物種生長發(fā)育所需的全部基因(或遺傳信息)，因此仍具有全能性。莖細(xì)胞為體細(xì)胞，花粉為生殖細(xì)胞，組織培養(yǎng)過程分別為無性生殖和有性生殖。兩種方法所得到的試管苗，都必須通過移栽壯苗后方可進行大田栽培。 7．下圖中①②③④代表產(chǎn)生花粉植株的過程或中間結(jié)構(gòu)，其中在兩種途徑中代表的內(nèi)容不相同的是(　　) A．①② B．①④ C．②③ D．③④ 解析：選C　通過花藥培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株(即單倍體植株)一般有兩種途徑：一種是花粉脫分化形成胚狀體，再由胚狀體分化發(fā)育成為植株；另一種是花粉在誘導(dǎo)培養(yǎng)基上先經(jīng)過脫分化形成愈傷組織，然后再將其誘導(dǎo)再分化成植株。圖示①在兩種途徑中都代表脫分化；②在兩種途徑中分別代表胚狀體和愈傷組織；③在兩種途徑中分別代表分化和再分化；④在兩種途徑中都代表叢芽。 8．下圖為人工種子培育流程。以下相關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．上述過程中脫分化發(fā)生在b步驟，形成愈傷組織，在此過程中植物激素發(fā)揮了重要作用 B．再分化發(fā)生在d步驟，是愈傷組織重新分化成根或芽等器官的過程 C．b過程中進行誘變處理后培養(yǎng)，可篩選出抗逆性強的突變體 D．人工種子可以解決有些作物品種繁殖能力差，結(jié)子困難或發(fā)芽率低等問題 解析：選B　據(jù)圖可知，b表示脫分化，c表示再分化，d表示包裹人工種皮和人工胚乳。 9．關(guān)于植物組織培養(yǎng)與花藥離體培養(yǎng)的區(qū)別。下列說法錯誤的是(　　) A．前者接種后每日光照12 h，后者幼小植株形成后才需光照 B．兩者的培養(yǎng)基中都含植物激素，但種類及用量不同 C．后者需將愈傷組織及時轉(zhuǎn)移到分化培養(yǎng)基上，前者不需轉(zhuǎn)移便可再分化為植株 D．花藥培養(yǎng)對培養(yǎng)基配方的要求更為嚴(yán)格 解析：選C　在植物組織培養(yǎng)過程中，當(dāng)愈傷組織轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色后也需將愈傷組織轉(zhuǎn)移到生芽培養(yǎng)基中，經(jīng)30～40 d后再將長出幼芽的組織置于生根培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)。 10．如圖是通過花藥培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑，下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．一般來說，單核期細(xì)胞核由中央移向細(xì)胞一側(cè)的花藥培養(yǎng)成功率最高 B．圖示的兩種途徑主要取決于培養(yǎng)基中植物激素的種類和比例 C．花粉植株為單倍體植株，能體現(xiàn)生殖細(xì)胞具有全能性 D．經(jīng)愈傷組織階段形成的花粉植株不需要進行染色體倍性的鑒定，經(jīng)胚狀體階段形成的花粉植株需要鑒定 解析：選D　在花藥培養(yǎng)中，特別是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，所以需要進行染色體倍性的鑒定。 二、非選擇題 11．如圖表示花藥離體培養(yǎng)及單倍體育種的大致過程，據(jù)圖回答下列問題： (1)過程①是把花藥分離出來，在無菌條件下放在MS培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)，配制該培養(yǎng)基時，需要的物質(zhì)應(yīng)該有_______________________________________(至少答三種)。 (2)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________________________________________________________，此過程中細(xì)胞分裂的方式是____________。 (3)過程③是誘導(dǎo)再分化出芽和根，最后長成植株，長成的植株(不考慮核與核之間融合)是________植株，其特點是植株弱小、高度不育，生產(chǎn)上無推廣應(yīng)用的價值。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A物質(zhì)，通常用到的A物質(zhì)是________________________________________________________________________。 (4)過程②與過程③所用培養(yǎng)基有差異，主要是________________的差異。 解析：(1)MS培養(yǎng)基的主要成分有大量元素、微量元素、蔗糖、有機物、植物激素、瓊脂等，瓊脂作為凝固劑，從而形成固體培養(yǎng)基。(2)植物組織培養(yǎng)過程中只進行有絲分裂，生殖過程才進行減數(shù)分裂。(3)花粉里含的是精子，由配子發(fā)育成的植株都稱為單倍體；秋水仙素可抑制紡錘體形成，從而使細(xì)胞中染色體數(shù)目加倍。(4)植物激素能調(diào)節(jié)細(xì)胞分化，當(dāng)激素中生長素含量較細(xì)胞分裂素含量高時，易生根；當(dāng)細(xì)胞分裂素含量較生長素含量高時，易長芽。 答案：(1)水、大量元素、微量元素、蔗糖、瓊脂、植物激素、有機物等(任答三種即可)　(2)愈傷組織或胚狀體　有絲分裂　(3)單倍體　秋水仙素　(4)植物激素 12．某二倍體植物是雜合子，如圖為其花藥中未成熟花粉在適宜的培養(yǎng)基上培養(yǎng)產(chǎn)生完整植株的過程。據(jù)圖回答下列問題： (1)圖中①表示的是該花粉培養(yǎng)過程中的________過程，②表示的是________過程，X代表的是__________，③表示的是________過程，④表示的是誘導(dǎo)________過程。 (2)圖中從花粉到形成完整植株的途徑有兩條，具體通過哪一條途徑主要取決于培養(yǎng)基成分中________的種類及其濃度配比，最后獲得的來源于未成熟花粉的完整植株都稱為________植株(甲)。未成熟花粉經(jīng)培養(yǎng)能形成完整植株，說明未成熟花粉具有________________________________________________________________________。 (3)對植株甲進行____________，才能使其結(jié)實產(chǎn)生后代(乙)，否則植株甲只有通過__________的方式才能產(chǎn)生后代(丙)。乙、丙兩種植株中，能產(chǎn)生可育花粉的是植株________，該植株群體中每一植株產(chǎn)生可育花粉的基因組成種類數(shù)為______種，該群體植株產(chǎn)生可育花粉的基因組成種類數(shù)為______種。花藥培養(yǎng)在育種上的特殊意義是__________________________________________________________，從而開辟育種新途徑。 解析：產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑，沒有絕對界限，主要取決于培養(yǎng)基中激素的種類和比例，當(dāng)生長素含量高于細(xì)胞分裂素時，主要誘導(dǎo)根原基形成，當(dāng)細(xì)胞分裂素的含量高于生長素時，則主要誘導(dǎo)芽原基的形成；如果用來培養(yǎng)的材料是花粉細(xì)胞，則培養(yǎng)后的植株含有本物種配子染色體的數(shù)目，屬于單倍體植株。由于植株甲是單倍體，單倍體植株在減數(shù)分裂形成配子時不能發(fā)生聯(lián)會，不能產(chǎn)生正常配子，所以高度不育，要使之產(chǎn)生可育后代，需用秋水仙素處理幼苗，使染色體加倍，加倍后的植株減數(shù)分裂時可產(chǎn)生正常的配子，否則只能通過無性繁殖產(chǎn)生后代；乙、丙植株中能產(chǎn)生可育花粉的是植株乙，并且是純合子，所以其花粉的基因型種類為一種。但該群體中由于每個個體的基因型可能不同，導(dǎo)致群體產(chǎn)生的可育花粉的基因型有多種；單倍體育種的優(yōu)點是明顯縮短育種年限。 答案：(1)脫分化　再分化　胚狀體　分化(或發(fā)育)　生根　(2)激素　單倍體　細(xì)胞全能性　(3)染色體加倍(其他合理答案亦可)　無性繁殖　乙　一　多　縮短育種周期 13．月季因花色艷麗、芬芳迷人而被稱為花中皇后，可用植物組織培養(yǎng)技術(shù)快速繁殖而用于生產(chǎn)。請回答下列問題： (1)植物組織培養(yǎng)的實驗操作流程是：制備MS固體培養(yǎng)基、____________、接種、培養(yǎng)、移栽、栽培。 (2)在配制培養(yǎng)基時，需要根據(jù)各種母液的________，計算用量。將分裝好的培養(yǎng)基進行高壓蒸汽滅菌。 (3)如圖為培養(yǎng)基中蔗糖濃度對月季葉愈傷組織誘導(dǎo)率的影響。 ①蔗糖濃度為________時最有利于愈傷組織的形成，原因是__________________________________________。 ②外植體形成愈傷組織的過程稱為__________，將愈傷組織繼續(xù)進行培養(yǎng)。生長素和細(xì)胞分裂素__________(填使用順序)，提高分化頻率，有利于重新分化成根或芽。 ③蔗糖濃度為90g/L時，無愈傷組織形成的原因最可能是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)植物組織培養(yǎng)的實驗操作流程是：制備MS固體培養(yǎng)基、外植體消毒、接種、培養(yǎng)、移栽、栽培。(2)在配制培養(yǎng)基時，需要根據(jù)各種母液的濃縮倍數(shù)，計算用量。(3)依題意并結(jié)合圖示分析可知，①蔗糖濃度為30 g/L時誘導(dǎo)率最高，最有利于愈傷組織的形成，原因是該濃度的蔗糖既能較好調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的滲透壓，又能為細(xì)胞提供充足的碳源(和能源)；②外植體形成愈傷組織的過程稱為脫分化，提高分化頻率應(yīng)該同時使用生長素和細(xì)胞分裂素。③蔗糖濃度為90 g/L時，無愈傷組織形成的原因最可能是培養(yǎng)基滲透壓過大，導(dǎo)致細(xì)胞滲透失水而死亡。 答案：(1)外植體消毒　(2)濃縮倍數(shù)　(3)①30 g/L　該濃度的蔗糖既能較好調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的滲透壓，又能為細(xì)胞提供充足的碳源(和能源)?、诿摲只⊥瑫r使用　③培養(yǎng)基滲透壓過大，導(dǎo)致細(xì)胞滲透失水而死亡