2020-2021高二生物1学案：专题3课题2月季的花药培养含解析

2020-2021学年高二生物人教版选修1学案：专题3课题2月季的花药培养含解析

课题2月季的花药培养

知识点一被子植物的花粉发育过程

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，花粉是单倍体的雄性生殖细胞.

2．被子植物的花粉发育过程

说明：花粉是小孢子母细胞先经过减数分裂再经有丝分裂形成的，因此,花粉是单倍体的生殖细胞。两个精子和一个营养细胞的细胞核的基因型相同。

3．花药培养产生花粉植株（即单倍体植株)一般有两种途径

注意：上述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。

1．被子植物花粉的发育过程

被子植物花粉的发育要经历四分体时期、单核期（单核居中期、单核靠边期)、双核期等阶段.花粉母细胞(小孢子母细胞)先经减数分裂形成4个单核花粉粒(小孢子）,此时核位于细胞中央，获取营养,不断长大。随着细胞扩大，细胞核由中央移至细胞的一侧，然后每个花粉粒的细胞核经有丝分裂形成双核的花粉粒，进一步形成一个营养细胞和一个生殖细胞。一个生殖细胞再经过一次有丝分裂,形成两个精子.

2．植物的花药培养在育种上的意义

花粉粒经过培养发育成单倍体植株,单倍体植株经过人工诱导，其染色体数目加倍，重新恢复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，这就是单倍体育种。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.

【典题精练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的精子的过程是减数分裂的过程【答案】B

【解析】花粉是由花粉母细胞经减数分裂形成的,共经历了四分体时期、单核期和双核期等发育阶段；四分体时期是指4个单倍体细胞连在一起，而减数分裂的四分体时期是指同源染色体配对后，1个四分体中含4条染色单体的阶段；花粉粒内的生殖细胞经有丝分裂得到2个精子。

【典题精练2】如图是花药培养产生花粉植株的两种途径,下列相关叙述错误的是（)

A．图中的A表示愈伤组织

B．①和②过程的实质相同

C．选择花药时，其中的花粉所处的发育时期越早越好

D．整个培养过程中的细胞增殖方式只有有丝分裂

【答案】C

【解析】图中A表示愈伤组织，A正确。①和②过程表示分化和再分化，不论是分化还是再分化，它们的实质都是基因的选择性表达，B正确。选择花药时，其中的花粉所处的发育时期过早或过晚都不利于培养，一般选择单核期的花药，C错误.整个培育过程中无减数分裂，细胞增殖方式只有有丝分裂，D正确。

知识点二影响花药培养的因素

1．主要影响因素:材料的选择和培养基的组成等。

（1)材料的选择

①从花药来看，应当选择初花期的花药；

②从花粉来看，应当选择单核期的花粉；

③从花蕾来看，应当选择完全未开放的花蕾。

(2）培养基的组成

花药培养所采用的培养基可能因植物不同而有所变化。培养基各成分中,植物生长调节剂的浓度和配比，常对诱导细胞的分裂、生长和分化起决定作用。在诱导愈伤组织或胚状体产生的诱导培养基中，广泛地使用2，4－D、IAA和KT等.

2．其他影响因素：植物的种类、亲本生长条件、材料的处理方法、接种密度、培养的环境条件等.

3．预处理

为了取得好的培养效果，在花药接种前,宜先对其进行预处理。花药和花粉的预处理措施主要是低温处理。在很多情况下，低温处理可明显提高花药和花粉培养的效果。

1．选择单核居中期或单核靠边期花药的原因

（1）不选择单核期以前花药的原因：质地幼嫩，极易破碎。

(2）不选择单核期以后花药的原因：花瓣已有些松动，给材料的消毒带来困难。

（3）挑选单核期花药的方法：通常选择完全未开放的花蕾，含菌少,易消毒。

2．预处理的注意点

一般耐寒植物比喜温植物可耐受较低的温度,处理的温度可低些.低温处理时间视使用的温度而定,在较低的温度下处理时间要短，在较高的温度下处理时间要长。

【典题精练3】下列有关影响花药培养的因素的叙述中，不正确的是()

A．材料的选择和培养基的组成是主要因素

B．处于单核期的花粉是最佳的选择材料

C．亲本植株的生长条件、材料的低温处理以及接种密度都影响着花药培养的效果

D．实验的操作时间不会影响培养结果

【答案】D

【解析】本题考查影响花药培养的因素.解题时,应注意哪些是主要因素,弄清楚各个因素为什么能对培养过程造成影响。

影响花药培养的主要因素是材料的选择和培养基的组成.花粉发育过程中，只有单核期花药对离体刺激敏感，此时进行花药培养成功率最高。亲本植株的生长条件、材料的低温处理以及接种密度都会对花药培养产生一定的影响.实验的操作时间越长，被污染的机会就越大,实验成功率就越低。

解题归纳进行花药培养时应选取初花期的花,例如月季一般选取完全未开放的花蕾，一方面保证花粉发育处于单核期；另一方面,若选盛开或略微开放的花，花瓣松动后，微生物就可能侵入花药，给材料的消毒带来困难。

【典题精练4】关于影响花药离体培养的因素的叙述，错误的是（)

A．花粉发育过程中,单核期花粉对离体刺激最敏感，培养成功率最高

B．刺激单核期花粉发育为完整植株所用的培养基都是MS培养基，其中所用的激素等诱导成分相同

C．供体植株的年龄对花药培养也有影响，应选择早期花药进行培养，并可利用低温进行预处理，以提高诱导成功率D．不同种的植物花药或同种植物不同基因型的花药，诱导成功率也不同

【答案】B

【解析】接种花药时期的选择是影响花药培养的决定因素，初期花药（最好是细胞核由中央移向一侧时期的花药)最易诱导成功；用低温进行预处理,可提高诱导成功率;对于不同植物的花药培养，可采用不同的培养基进行诱导，而同种植物的不同基因型的花药,诱导成功率也不同,有的甚至不能诱导成植株，如雄配子致死现象。

知识点三花药培养的实验操作及结果分析与评价

1．月季的花药培养过程

(1）材料的选取