江苏新沂市高中生物第一章无菌操作技术实践12植物组织培养二1.docx

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江苏新沂市高中生物第一章无菌操作技术实践12植物组织培养二1

植物组织培养

教学目标：

1、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   

2、过程与方法：

1、列表比较花药培养与组织培养

2、选择适宜的培养材料和培养基

3、情感态度价值观：

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

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

教学过程

教师主导活动

学生主体活动

课前：

安排学生预习：

预习提纲（见导学案）

课前检查预习情况。

学生根据预习提纲进行自学。

课中：

活动1：

引导学生对上节存在问题总结。

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中由经过分裂形成的。

2．结合教材内容填下列示意图：

〖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，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

学生完成活动一

学生读书

完成活动内容。

课后：

布置课外作业及下一节预习提纲。

（见导学案）

学生完成课外作业及下一节预习。

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。

这些器官或组织的细胞就会经脱分化和再分化过程，逐步产生出植物的各种组织和器官进而发育成完整的植株，其过程包括培养基的配制、灭菌、接种（外植体）、培养，其培养基包括矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加物，需灭菌，灭菌包括接种室、接种箱、操作者、外植体消毒灭菌，培养过程中更换培养基，调节细胞分裂素和生长素比例，先诱导生芽，再诱导生根，最后移栽发育成植株。

微生物培养也需要配制培养基，培养基含碳源、氮源、生长因子、无机盐和水，不含植物生长激素，培养基需灭菌、搁置斜面、接种、培养，在整个培养过程中无需更换培养基，接种过程中需分离纯化。

高二年级第二学期生物学科总第课时导学案

课题植物组织培养2

使用时间：

编制人：

一、学习目标：

掌握花药培养技术的操作过程。

二、知识构成：

1．花粉粒是由细胞经过而形成的，因此，花粉粒是的生殖细胞。

被子植物花粉的发育要经历、和等阶段。

2．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，其中与是主要的影响因素。

3．确定花粉发育时期最常用的方法是法。

思维点拨

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是什么?

原理是什么?

花药培养产生花粉植物的途径有哪两种?

2．为什么挑选单核期的花药，通常选择完全未开放的花蕾?

3．影响花药培养的因素有哪些?

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数变化?

4．植物组织培养技术与花药培养技术有何异同?

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?

三、学法和自检：

1、接种和培养花药时应注意的事项全对的一组是（）

①不损伤花药②彻底去除花丝③幼小植株形成后需要光照④花药开裂释放出的幼小植株会分别发育成单倍体，无需分开

A．①②③B．①②④C．②③④D．①③④

2、下列有关花药离体培养，说法错误的是（）

A．对材料的选择最常用的方法是掊花青一铬矾法，这种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色

B．材料消毒时需先用酒精浸泡，然后用氯化汞或次氯酸钙溶液浸泡，最后用无菌水冲洗

C．接种花药后一段时间内不需要光照，但幼小植株形成后需要光照

D．若接种的花药长出愈伤组织或释放出胚状体后，要适时转换培养基，以便进一步分化成再生植株

3、MS培养基和微生物所配制的培养基的主要区别是（）

A．MS培养基一般含植物激素，微生物培养基不含植物激素

B．MS培养基不需要氨基酸，微生物培养基含各种氨基酸

C．MS培养基不需碳源，微生物培养基含碳源

D．MS培养基含维生素B。

和维生素B2，微生物培养基不含有

12．选择合适的花粉发育时期是提高诱导成功率的重要因素之一，下列说法正确的是（）

A．任何时期的花粉都可以经过培养产生愈伤组织或胚状体

B．对所有植物来说，在单核期，即细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养成功率最高

C．对一般植物而言，单核期时花药培养成功率最高

D．为了挑选到单核期的花药，通常选择部分开放的花朵

课题

四、达标检测

1．下列关于单倍体的叙述，正确的是（）

①单倍体植物中只含有一个染色体组②单倍体细胞中含有一条染色体③单倍体是体细胞中只含本物种配子染色体数目的个体④单倍体细胞中只含有两条染色体⑤未受精的配子直接发育成的个体都是单倍体

A．③⑤B．②④⑤C．①②③D．①③⑤

2．用杂合的种子尽快获得纯合植株的方法是（）

A．种植一F：

一选不分离者一纯合子

B．种植一秋水仙素处理一纯合子

C．种植一花药离体培养一单倍体幼苗一秋水仙素处理一纯合子

D．种植一秋水仙素处理一花药离体培养一纯合子

3．用植物组织培养技术，可以培育出或生产出（）

A．食品添加剂B．无病毒植物C．人工种子D．A、B、C均是

4．下列植物细胞的全能性在提供了适宜条件的情况下，最易表达的是（）

A．枝条上的一个芽B．枝头上的花粉C．胚珠中的珠被细胞D．根尖分生区细胞

5．被子植物花粉的发育依次经过（）

①双核期②四分体时期③单核居中期④单核靠边期

A．①②③④B．②③④①C．②④③①D．②①③④

6．对产生花粉植株的途径的叙述，错误的是（）

A．花粉通过胚状体阶段发育成植株

B．花粉先形成愈伤组织再诱导分化成植株

C．花粉培养产生花粉植株主要取决于培养基的激素种类及浓度配比

D．花粉经脱分化形成胚状体，再分化出根，然后诱导生芽

7．选择花药时，确定花药发育时期最常用的方法是（）

A．揞花青一铬矾法B．碘液染色法C．醋酸洋红法D．直接镜检法

8．单倍体育种可以明显地缩短育种年限，这是由于（）

A．育种技术操作简单B．单倍体植株生长迅速C．后代不发生性状分离D．诱导出苗成功率高

五、学习小结和课外作业：

1、学习小结：

2、上本作业：

植物组织培养技术与花药培养技术有何区别？

3、课本或资料选题：

4、补充练习：

9．月季花药培养步骤正确的是（）

A．选材一消毒一接种一培养B．选材一接种一消毒一培养C．选材一消毒一接种一培养一鉴定和筛选D．选材一接种一培养一鉴定和筛选

10．从小孢子母细胞到形成精子，经历的分裂方式是（）

A．有丝分裂B．减数分裂C．先有丝分裂后减数分裂D．先减数分裂后有丝分裂

11．材料的选择是花粉植株能否成功的主要影响因素之一，下列与之相关的内容正确的是（）

A．不同植物的诱导成功率相同，同一植物的不同生理状况诱导成功率也相同B．不同植物及同一植物的不同生理状况诱导成功率都不相同C．不同植物的诱导成功率不同，同一植物的不同生理状况诱导成功率相同D．不同植物的诱导成功率相同，同一植物的不同生理状况诱导成功率不同