高中生物 第一章 无菌操作技术实践 1 - 2 植物组织培养二教案

植物组织培养 教学目标： 1、识记被子植物花粉发育的过程 1、知识与技能： 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 1、列表比较花药培养与组织培养 2、过程与方法： 2、选择适宜的培养材料和培养基 1、培养动手实践、勇于探索的科学探究素质 3、情感态度价值观： 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 教学重点： 选取适宜的培养材料和培养基 教学难点： 选取适宜的培养材料和培养基 教学方法： 启发式教学 教具使用： 多媒体课件 共案部分 个案部分 教师主导活动 学生主体活动 课前： 学生根据预习提纲进 安排学生预习： 行自学。 预习提纲（见导学案） 课前检查预习情况。 课中： 活动1：引导学生对上节存在问题总学生完成活动一 结。 新授： 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 学生读书 中由 经过 分裂形 成的。 完成活动内容。 2．结合教材内容填下列示意图： 小孢子母细胞（2n） （ ）个精子(n) 教学 过程 （ ）分裂 （ ）分裂 （ ）细胞（n） （ ）时期（n） （ ）细胞（n） （ ）细胞核（n） （ ）细胞核（n） 单核（ ）期（n） （ ）分裂 双核期 单核（ ）期（n） 〖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： 花药中 （ ） （ 胚状体 ） （ ） 的花粉 （ 愈伤组织 ） （ ） 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 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 无水酒丛 （ ） 芽 生 根 移栽 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： （70％酒精） （无菌水） 花（无菌吸水纸） （1％氯化汞溶液） 大约30s 清洗 蕾 吸干水分 2～4min 〖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？ 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 布置学生完成课堂检测 课后： 学生完成课外作业及 布置课外作业及下一节预习提纲。（见导下一节预习。 学案） （无菌水） 冲洗 板书设计 季的花药培养 被子植物花粉的发育：花粉母细胞→减数分裂→小孢子母细胞→四分体时期→单核期→双核期→精子 产生花粉植株的两种途径： 影响花药培养的因素：主要因素：材料的选择与培养基的组成 重要因素：选择合适的花粉发育时期 影响因素：亲本植株的生长条件、低温处理和接种密度等 实验操作：材料的选取：确定花粉发育时期的方法 材料的消毒： 接种和培养： 鉴定和筛选： 教学 札记 三、其他补充教学资料（各位教师根据各班教学特点选择补充资料，可另附纸）

1．植物花药培养的基础知识归纳：

(1)花粉粒的发育：花粉粒是由花粉母细胞经过减数分裂而形成的，因此，花粉粒是单倍体的生殖

细胞。被子植物花粉的发育要经历四分体时期、早核期和双核期等阶段(如下图)。 被子植物花粉的发育过程成熟的花粉粒，有的只含花粉管细胞核(营养核)和生殖细胞核，这样的花粉粒i称二核花粉粒。被子植物中约有192科植物是这样的，如棉花、桃、李、橙、橘等。另一些植物的花粉，在成熟前，生殖细胞进行一次有丝分裂，形成两个精子，这样的花粉在成熟时有一个营养核和两个精子，这类花粉粒称三核花粉粒，约115科植物是这样的，如水稻、大麦、小麦、玉米、油菜等。二核花粉粒的精子是在花粉管中形成的。

②花粉母细胞(2，1)一减数分裂一4个小孢子(n)一有丝分裂一4个花粉管细胞核( )和4个生殖细胞核( )一有丝分裂一4×2个精子( ) ③花粉管细胞核与花粉管的生成和生长有关，生殖细胞核直接参与生殖。 ④同一生殖细胞核形成的两个精子，其基因组成完全相同。

(2)花药培养产生花粉植物的两种途径： (3)影响花药培养的因素：

诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低，受多种因素影响，其中材料的选择与培养基的组成是主要的影响因素。

① 接种的花药时期：

不同植物的诱导成功率很不相同。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。花期早期时的花药比后期的更容易产生花粉植株，最适合花药培养的小孢子发育时期为单核中、晚期。它的特征是核靠边，核在花粉细胞中所占体积较小，液泡从圆形变为凹字形。完全未开放的花蕾，可挑选到单核期的花药，菌少、易消毒；花瓣松动，菌多，消毒困难，难以选择到单核期的花药。 ② 培养基：

花药(粉)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，植物生长调节剂的水平和配比，常对诱导细胞的分裂、生长和分化起决定作用的。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2，4一D、NAA和KT。

③花药供体植株的生长条件和前处理花药供体植株的生长条件主要影响花药的发育程度。发育良好、健康的花药诱导率高。

2．实验操作——月季的花药培养： (1)实验操作： ①材料的选取：

选择花药时，一般要通过镜检来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期。确定花粉发育时期最常用的方法有醋酸洋红法。但是，某些植物的花粉细胞核不易着色，需采用掊花青一铬矾法，这种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色。 ②材料的消毒。 ③接种和培养。 3

(2)问题讨论：

问题1：一般单核靠边期的花药培养成功率最高，确定花药发育时期最常用方法和原理是什么?

提示：醋酸洋红法。花粉细胞核内有染色体，染色体主要由DNA和蛋白质组成，醋酸洋红为碱性染色剂，染色体易被碱性染料染色。通过染色，可以确定细胞核为单核期，还是双核期，还可确定其花粉的发育期是单核居中期还是单核靠边期。

问题2：为什么挑选单核期的花药，通常选择完全未开放的花蕾?

提示：如果选择盛开或略微开放的花，微生物可能侵人到花药，给材料的消毒带来困难。如果选择完全未开放的花蕾，由于它的外面有花萼、花瓣或叶片保护，通常处于无菌状态，所以只要将整个花蕾或幼穗消毒即可。

问题3：在花药培养中，愈伤组织形成的花粉植株，为什么会出现染色体倍性变化? 提示：花粉植株形成时，营养核和生殖核融合参与愈伤组织或胚状体形成，因此还需对培养出来的植株作进一步的鉴定和筛选。

问题4：植物组织培养技术与花药培养技术有何异同?

提示：相同之处为培养基配制方法、无菌技术及接种操作基本相同，原理相同即由离体的植物组织经脱分化形成愈伤组织，再分化成丛芽，诱导生根，然后进行移栽。

不同之处为生殖方式不同、植物组织培养属于无性生殖，而花药培养属于有性生殖，植物组织培养取的外植体为体细胞，染色体数无需加倍。花药培养取材为花药，培养的为单倍体幼苗，植株弱小，高度不育，必须用秋水仙素处理，使染色体数加倍，重新恢复正常植株的染色体数，而且为纯种。在花药开裂释放出许多胚状体时，需尽快将幼小植株分开，并移植，培养成的植株要进一步鉴定筛选。

问题5：微生物的培养技术、植物组织培养技术、无土栽培技术，这三种培养技术在设计思路和具体操作上有何异同?

提示：无土栽培是利用溶液培养法的原理，把植物生长发育过程中所需各种矿质元素，按照一定比例配成营养液，并利用这种营养液栽培植物的技术。在培养过程中需用基质垫底并固定幼苗，先放在阴凉处，再根据植物习性，放置在光照和温度适宜的地方发育成完整的植株。培养液只含植物生长发育所需要的必需矿质元素，无有机质。 植物组织培养，是在无菌条件下，把植物体的器官或组织片段切下来，接种在适当的培养基上进行离体培养。这

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