高中生物 專題3 植物的組織培養(yǎng)技術(shù) 課題2 月季的花藥培養(yǎng)課件 新人教版選修11

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1、 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引一二三四一、被子植物的花粉發(fā)育1.花粉: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.發(fā)育過程 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引一二三四二、產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑1.途徑差異:一種是花粉通過胚狀體階段發(fā)育為植株;另一種是花粉在誘導(dǎo)培養(yǎng)基上先形成愈傷組織,再將其誘導(dǎo)分化成植株。2.形成原因:主要取決于培養(yǎng)基中激素的種類及其濃度配比。 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引一二三四三、影響花藥培養(yǎng)的因素1.影響因素:主要受材料的選擇與培養(yǎng)基的組成的影響。2.材料的選擇(1)花期早期時的花藥比后期時的容易產(chǎn)生花粉植株。月季的培養(yǎng)選擇初花期的花藥。(2)花粉發(fā)育時期:一般說來,選擇單核期的花藥培養(yǎng)

2、成功率最高。(3)親本的生長條件、材料的低溫預(yù)處理以及接種的密度也對誘導(dǎo)成功率有一定的影響。 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引一二三四植物的花藥培養(yǎng)在育種上有特殊的意義,是單倍體育種的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。(1)花藥和花粉是什么關(guān)系?花藥培養(yǎng)的實(shí)質(zhì)是什么?提示：花藥是產(chǎn)生花粉的結(jié)構(gòu),花藥由花藥壁和花粉囊組成,花藥壁由體細(xì)胞組成,花粉囊中有小孢子母細(xì)胞(該細(xì)胞是產(chǎn)生花粉的最原始的母細(xì)胞)?；ㄋ幣囵B(yǎng)的實(shí)質(zhì)是花粉培養(yǎng)。(2)由花藥培養(yǎng)得到的植株是否是單倍體育種的目標(biāo)植株?為什么?提示：不是。單倍體育種的目標(biāo)植株為能進(jìn)行正常繁殖的純合子植株,而花藥培養(yǎng)得到的僅為單倍體植株,大多沒有繁殖能力。 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引一二三四(3)用

3、流程圖表示單倍體育種的操作流程。提示：獲得雜合子對雜合子的花藥進(jìn)行培養(yǎng)獲得單倍體植株用秋水仙素處理獲得染色體數(shù)目正常的純合子植株按照育種目標(biāo)選擇得到目標(biāo)植株。 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引一二三四四、實(shí)驗操作1.取材花藥發(fā)育時期的確定:一般先將花粉染色,再通過鏡檢來確定花粉是否處于適宜的發(fā)育期。染色方法有:(1)最常用的是醋酸洋紅法。(2)若某些植物的花粉細(xì)胞核不易著色,需采用焙花青鉻礬法。2.消毒常用消毒液為體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氯化汞溶液。消毒時間分別為30 s和24 min。 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引一二三四3.接種和培養(yǎng)(1)接種要求:在無菌條件下除去花蕾的萼片和花瓣,并立即將花藥接

4、種到培養(yǎng)基上。通常每瓶接種710個。(2)培養(yǎng)條件:溫度在25 左右,幼小植株形成后需要光照。 (3)鑒定和篩選:在花藥培養(yǎng)中,特別是通過愈傷組織形成的花粉植株,常常會出現(xiàn)染色體倍性的變化,因此需要對培養(yǎng)出的植株作進(jìn)一步的鑒定和篩選。花藥長出愈傷組織或釋放胚狀體后,如何進(jìn)一步處理?提示：(1)花藥長出愈傷組織后,要將愈傷組織及時轉(zhuǎn)移到分化培養(yǎng)基上,以便進(jìn)一步分化出再生植株。(2)花藥開裂釋放出胚狀體后,要盡快將幼小植株分開,分別移植 到新的培養(yǎng)基上,否則這些植株將很難分開。 知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu)一二一、被子植物花粉發(fā)育的過程和產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑1.被子植物花粉發(fā)育的過程 知識精

5、要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu)一二2.產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑通過花藥培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株(即單倍體植株)一般有兩種途徑,一種是花粉通過胚狀體階段發(fā)育為植株;另一種是花粉在誘導(dǎo)培養(yǎng)基上先形成愈傷組織,再將其誘導(dǎo)分化成植株,如圖所示:這兩種途徑之間并沒有絕對的界限,主要取決于培養(yǎng)基中激素的種類和濃度配比。 知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu)一二 一二知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu)【例1】 下列關(guān)于被子植物花粉發(fā)育的說法,不正確的是() (導(dǎo)學(xué)號52260011)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)歷小孢子四分體時期、單核期和雙核期等階段D

6、.花粉粒在發(fā)育過程中,核先位于細(xì)胞中央,然后移到一側(cè)解析：被子植物花粉的發(fā)育過程是由花粉母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂形成4個單核花粉粒,然后每個花粉粒的細(xì)胞核進(jìn)行一次有絲分裂形成一個生殖細(xì)胞核和一個花粉管細(xì)胞核,進(jìn)而形成一個生殖細(xì)胞和一個營養(yǎng)細(xì)胞,生殖細(xì)胞再進(jìn)行一次有絲分裂生成兩個精子。單核期細(xì)胞核先位于細(xì)胞中央,然后移到一側(cè)。 答案：B 一二知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu) 一二知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu) 一二知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu) 一二知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu)被子植物花粉發(fā)育依次經(jīng)歷的階段是()A.小孢子四分體時期雙核期單核居中期單核靠邊期花粉粒B.小孢子母細(xì)胞單核靠邊期單核居

7、中期雙核期花粉期C.小孢子母細(xì)胞小孢子四分體時期單核居中期單核靠邊期花粉粒D.小孢子四分體時期小孢子母細(xì)胞雙核期單核期花粉期解析：考查花粉的發(fā)育過程。小孢子母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂形成四個小孢子,經(jīng)歷小孢子四分體時期、單核居中期、單核靠邊期、雙核期發(fā)育成花粉粒。答案：C 一二知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu)1.培養(yǎng)條件下雄核發(fā)育的4條途徑(1)單核小孢子進(jìn)行一次均等分裂,形成兩個相同的子細(xì)胞,而不是形成相互有別的營養(yǎng)細(xì)胞和生殖細(xì)胞,這兩個細(xì)胞進(jìn)一步發(fā)育成愈傷組織或胚狀體。(2)單核小孢子先進(jìn)行一次非均等的正常分裂,然后通過營養(yǎng)細(xì)胞進(jìn)一步分裂形成愈傷組織或胚狀體。(3)單核小孢子進(jìn)行一次有絲分裂,營養(yǎng)細(xì)

8、胞退化,而生殖細(xì)胞進(jìn)一步發(fā)育形成單倍體植株。(4)小孢子進(jìn)行一次非均等的正常分裂,形成一個營養(yǎng)核和一個生殖核,兩個核都參與愈傷組織或胚狀體的形成。有時兩個核融合而導(dǎo)致非單倍體形成。 一二知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu)2.胚狀體的含義在植物組織培養(yǎng)過程中,某些體細(xì)胞在形態(tài)上會轉(zhuǎn)變?yōu)榕c合子發(fā)育成的胚非常相似的結(jié)構(gòu),它的發(fā)育過程也和合子胚類似,胚芽、胚根、胚軸等結(jié)構(gòu)完整,就像一顆種子,這種結(jié)構(gòu)就叫做體細(xì)胞胚或胚狀體。 一二知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu)二、影響花藥培養(yǎng)的因素和實(shí)驗操作1.影響花藥培養(yǎng)的因素能否成功誘導(dǎo)產(chǎn)生花粉植株及誘導(dǎo)成功率的高低,受多種因素影響,其中材料選擇和培養(yǎng)基的組成是主要

9、影響因素,其次溫度、光照等也是重要的影響因素。(1)材料的選擇不同種類植物的誘導(dǎo)成功率不同。同一種植物,親本植株的生理狀況對誘導(dǎo)成功率也有直接影響。選擇最合適的花粉發(fā)育時期:單核期。a.不選擇單核期以前花藥的原因:花藥質(zhì)地幼嫩,極易破碎。b.不選擇單核期以后花藥的原因:花瓣已有些松動,給材料的消 毒帶來困難。 一二知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu)c.挑選單核期花藥的方法:通常選擇完全未開放的花蕾。(2)花藥供體植株的生長條件和預(yù)處理花藥供體植株的生長條件影響花藥的發(fā)育程度。發(fā)育良好、健康的花藥誘導(dǎo)成功率高,供體植株年齡對花藥培養(yǎng)有影響,年齡過大,其誘導(dǎo)成功率低。培養(yǎng)前的低溫預(yù)處理很有必要,處理

10、一般在410 下保持1020 d。 一二知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu)2.月季的花藥培養(yǎng)的實(shí)驗操作(1)材料的選取在月季的初花期(五月初到五月中旬),選取生理狀況良好的植株的花藥,并通過鏡檢確定花藥中的花粉是否處于適宜的發(fā)育期。(2)材料的消毒將花蕾放入體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精中浸泡約30 s無菌水清洗用無菌吸水紙吸干花蕾表面的水分放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氯化汞溶液(或質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的次氯酸鈣溶液或漂白粉溶液)中24 min無菌水沖洗35次。(3)接種滅菌后的花蕾要在無菌條件下除去萼片和花瓣,并立即將花藥接種到培養(yǎng)基上。通常每瓶接種花藥710個。 一二知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu)(4)培養(yǎng)

11、 (5)鑒定和篩選染色體倍性的變化:花藥培養(yǎng)中,特別是通過愈傷組織形成的花粉植株,常會出現(xiàn)染色體倍性的變化(主要是營養(yǎng)細(xì)胞核和生殖細(xì)胞核融合造成的)。需要對培養(yǎng)出來的植株進(jìn)行鑒定和篩選。 一二知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu) 一二知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu)【例2】 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焙花青鉻礬法,這種方法能將花粉細(xì)胞核染成藍(lán)黑色B.材料消毒時需先用酒精浸泡,然后用氯化汞溶液或次氯酸鈣溶液浸泡,最后用無菌水沖洗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或形成胚狀體后,要適時轉(zhuǎn)換培養(yǎng)基,以便進(jìn)一步

12、分化成再生植株 一二知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu)解析：確定花粉發(fā)育時期最常用的方法是醋酸洋紅法,有些植物細(xì)胞核不易著色,才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(jìn)行光合作用,不需要光照;幼小植株形成后,開始進(jìn)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。答案：A 一二知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu) 一二知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu) 一二知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu)花蕾消毒主要有以下幾步,順序正確的是()將花蕾在酒精中浸泡約30 s放入氯化汞溶液中24 min無菌水清洗,然后用吸水紙吸干花蕾表面的水分用無菌水

13、沖洗35次A.B.C.D.解析：消毒的基本程序如下:花蕾體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精無菌水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氯化汞溶液無菌水。答案：B 一二知識精要典題例解遷移應(yīng)用知識架構(gòu)操作注意事項(1)剝離花藥時,盡量使之不受損傷,因為花藥壁往往能產(chǎn)生二倍體的愈傷組織。(2)要徹底去除花絲,因為與花絲相連的花藥不利于愈傷組織或胚狀體的形成。(3)培養(yǎng)溫度控制在25 ,開始不需要光照。幼小植株形成后需要光照。(4)一般經(jīng)過2030 d培養(yǎng)后,會發(fā)現(xiàn)花藥開裂,長出愈傷組織或形成胚狀體。將愈傷組織盡快轉(zhuǎn)移到分化培養(yǎng)基上,以便進(jìn)一步分化出再生植株。 知識架構(gòu)一二 誤以為月季花藥培養(yǎng)得到的都是單倍體。其實(shí)在月季花藥培養(yǎng)

14、中得到的植株可能有少數(shù)是花藥壁細(xì)胞發(fā)育成的二倍體,或由于營養(yǎng)核和生殖核融合造成染色體倍性的變化。花藥開裂長出愈傷組織,應(yīng)及時轉(zhuǎn)移到分化培養(yǎng)基上。如果花藥開裂釋放出胚狀體,則一個花藥內(nèi)就會產(chǎn)生大量幼小植株,必須在花藥開裂后,盡快將幼小植株分開,分別移植到新的培養(yǎng)基上,否則這些植株很難分開。 【例題】 月季有花中皇后之稱,是當(dāng)今世界上最重要的觀賞植物種類之一。野生月季多是二倍體(2n=14),而幾乎所有栽培品種都是四倍體(4n=28)。下圖是月季花藥離體培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑,請據(jù)圖回答有關(guān)問題。 (導(dǎo)學(xué)號52260012) (1)選擇合適的花粉發(fā)育時期是提高誘導(dǎo)成功率的重要因素,這是因為并不

15、是任何時期的花粉都可以經(jīng)過培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織或胚狀體。在花粉發(fā)育過程中,只有某一個時期對離體刺激敏感,一般來說選用期的花粉成功率最高。選擇花粉時,一般要通過來確定花粉是否處于合適的發(fā)育期,這時需要對花粉的細(xì)胞核進(jìn)行染色,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)胞核染成色。 (2)如圖中花藥經(jīng)脫分化產(chǎn)生胚狀體還是愈傷組織主要取決于培養(yǎng)基中。 (3)由栽培品種脫分化形成的胚狀體或愈傷組織細(xì)胞內(nèi)含有個染色體組,最終長成的植株稱為。 (4)無菌技術(shù)也是成功誘導(dǎo)出花粉植株的重要因素,請說明下列各項需要消毒,還是需要滅菌。需要滅菌的是(填編號),需要消毒的是(填編號)。 培養(yǎng)基培

16、養(yǎng)皿接種環(huán)花蕾實(shí)驗操作者的雙手三角錐形瓶(5)常用的滅菌方法有滅菌、高壓蒸汽滅菌和滅菌。 解析：(1)一般來說,在單核期,細(xì)胞核由中央移向細(xì)胞一側(cè)時,花藥培養(yǎng)成功率最高。選擇完全未開放的花蕾,可挑選到單核期的花藥,菌少、易消毒;花瓣松動,菌多,消毒困難。選擇花藥一般通過鏡檢來確定其中的花粉是否處于適宜的發(fā)育期。這時需要對花粉的細(xì)胞核進(jìn)行染色,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(lán)黑色。(2)月季花藥離體培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株有兩種途徑,這兩種發(fā)育途徑的差別主要取決于培養(yǎng)基中激素的種類及其濃度配比。(3)由于幾乎所有栽培品種都是四倍體,因此花藥產(chǎn)生的花粉粒中有2個染色體組,則由栽培品種脫分化形成的胚狀體或愈傷組織細(xì)胞內(nèi)含有2個染色體組,而花藥離體培養(yǎng)獲得的植株均為單倍體。(4)無菌技術(shù)也是成功誘導(dǎo)出花粉植株的重要因素,一般培養(yǎng)基、培養(yǎng)皿、接種環(huán)、三角錐形瓶需要滅菌,而花蕾和實(shí)驗操作者的雙手需要消毒。(5) 常用的滅菌方法有灼燒滅菌、高壓蒸汽滅菌和干熱滅菌。 答案：(1)單核鏡檢(顯微鏡觀察)藍(lán)黑(2)激素的種類及其濃度配比(3)2單倍體(4)(5)灼燒干熱