月季花的花药培养
一、被子植物的花粉发育
1．花粉：是由花粉母细胞经过减数分裂形成的单倍体的生殖细胞。
2．花粉的发育过程
二、产生花粉植株的两种途径
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。
三、影响花药培养的因素
1．主要因素：材料的选择与培养基的组成。
(1)花药方面，应选择初花期的花药。
(2)花粉方面，应选择单核期的花粉。
(3)花蕾方面，应选择完全未开放的花蕾。
2．其他因素：亲本植株的生长条件、材料的低温预处理及接种密度等。
四、花药培养的实验操作
―→―→―→―→
1．材料的选取
(1)花粉的鉴定：一般通过镜检来确定花药中的花粉是否处于适宜的发育期。
(2)镜检方法：最常用的方法是醋酸洋红法。但是，某些植物的花粉细胞核不易着色，需采用焙花青—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
(1)将花蕾放入体积分数为70%的酒精中浸泡约30 s，立即取出，在无菌水中冲洗，后用无菌吸水纸吸干。
(2)放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中2～4 min，再用无菌水冲洗3～5次。
3．接种
(1)剥离花药时，尽量不损伤花药，彻底去除花丝。
(2)每瓶接种花药7～10个。
4．培养
(1)温度：25_℃左右。
(2)光照：开始不需要光照，幼小植株形成后才需要光照。
(3)转移：将愈伤组织及时转移到分化培养基上；如果释放出胚状体，尽快将幼小植株分开，分别移植到新的培养基上。
5．鉴定和筛选：鉴定染色体倍性的变化，并进行筛选。
1．被子植物的花粉发育依次经过( )
①双核期 ②四分体时期 ③单核居中期 ④单核靠边期
A．①②③④ B．②③④①
C．②④③① D．②①③④
解析：选B 被子植物的花粉发育过程为：四分体时期→单核居中期→单核靠边期→双核期。
2．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
解析：选D 小孢子母细胞形成精子过程如下：
3．花粉植株能否诱导成功受多种因素的影响，主要因素是( )
A．材料的选择与培养基的组成
B．亲本植株的生理状况
C．接种密度
D．材料的低温处理效果
解析：选A 花粉植株能否诱导成功受多种因素的影响，如植株的生理状况、接种密度、材料的低温处理效果，但主要影响因素是材料的选择与培养基的组成。
4．在月季花药培养成单倍体植株的过程中，应选择哪个时期的花药最易成活( )
A．四分体时期 B．单核期前
C．单核期 D．双核期
解析：选C 单核期的花药菌少、易消毒。而单核期以前的花药质地幼嫩，极易破碎。选择单核期以后的花药，其花瓣已有些松动，给材料的消毒带来困难。
5．选择花药时，一般要通过镜检来确定花粉的发育时期，以下说法正确的是( )
A．确定花粉发育时期最常用的方法是焙花青一铬矾法
B．对某些植物的花粉细胞核不易着色时采用醋酸洋红法
C．焙花青—铬矾法能将细胞核染成蓝黑色
D．醋酸洋红法和焙花青—铬矾法染色过程完全一样
解析：选C 在选择花药时，通过镜检确定花粉的发育时期，最常用的方法是醋酸洋红法；对于不易着色的花粉细胞核，则采用焙花青—铬矾法；焙花青—铬矾法可将花粉细胞核染成蓝黑色，醋酸洋红法与焙花青—铬矾法过程不同，前者需用镊柄将花粉捣碎，后者在染色前需用卡诺氏固定液固定。
1．花粉发育的基本过程
2．花粉发育过程中细胞数目及细胞内染色体数目的变化(设体细胞内染色体数目为2n)
[名师点拨] 关于花粉发育过程的三点提醒
(1)由上面发育过程可以得出，1个小孢子母细胞最终可发育形成4个花粉粒、8个精子。
(2)在被子植物的花粉发育过程中，2个精子和1个营养细胞是由同一个细胞经过有丝分裂而形成的，所以它们的核基因是相同的。
(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受精作用。
[题组冲关]
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精子的过程是一系列减数分裂的过程
解析：选B 花粉是花粉母细胞经减数分裂及有丝分裂形成的，经历四分体时期、单核期和双核期等阶段。花粉粒中的生殖细胞经有丝分裂产生2个精子。花粉发育的四分体时期指4个小孢子连在一起，而减数分裂的四分体时期是指同源染色体配对后，1个四分体含4条染色单体的阶段。
2．下面是被子植物花粉发育过程的简略表示，请据此回答问题：
(1)①是指________时期，由小孢子母细胞经________分裂形成。
(2)②和③分别是指__________期和__________期，这两个时期细胞的共同特点是________________________________________________________________________。
(3)1个花粉母细胞经过分裂最多能形成________个花粉粒，________个细胞核。
(4)双核期的两个核分别叫________核和________核。
(5)在进行花药组织培养时选择________阶段的培养成功率最高。
解析：花粉是由小孢子母细胞先经减数分裂后再经有丝分裂(依次经历了四分体时期、单核期和双核期等阶段)产生的。单核期的细胞含浓厚的原生质，核开始时位于细胞的中央，随着细胞不断长大，核由中央移向细胞一侧，此时是花药组织培养的最佳时期，细胞核再分裂成1个生殖细胞核和1个花粉管细胞核，进而形成两个细胞，即生殖细胞和营养细胞，生殖细胞将再分裂一次，形成两个精子。
答案：(1)四分体 减数 (2)单核居中 单核靠边 含浓厚的原生质 (3)4 12 (4)生殖细胞 花粉管细胞 (5)②→③
3．(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。一个成熟花粉粒可形成两个细胞即____________、____________。
(2)被子植物花粉的发育要经历__________、__________和______________等阶段。正常情况下，一个基因组成为AaBb(两对基因分别位于两对同源染色体上)的小孢子母细胞能形成__________个精子，精子的基因型有________种。
(3)通过花药培养产生花粉植株，一般有两种途径即通过胚状体阶段发育为植株或通过愈伤组织发育为植株，这两种途径主要取决于培养基中_______________________________。
(4)月季的花药培养中，花药发育期的选择很重要，一般用________法染色，然后通过镜检确定花粉是否处于适宜的发育期。
(5)获取的花蕾需要消毒，常用的消毒剂有__________________________________。(至少填两种)
(6)灭菌后的花蕾，在剥离花药时，要彻底去除花丝，这是因为________________________________。
解析：(1)一个成熟花粉粒可形成生殖细胞和营养细胞。(2)被子植物花粉的发育要经历小孢子四分体时期、单核期、双核期等阶段；正常情况下，一个基因组成为AaBb(两对基因分别位于两对同源染色体上)的小孢子母细胞经减数分裂形成4个小孢子，再经有丝分裂形成8个精子，精子的基因型有2种。(3)月季的花药培养中，花药发育期的选择很重要，一般用醋酸洋红法染色，然后通过镜检确定花粉是否处于适宜的发育期。(4)获取的花蕾需要消毒，常用的消毒剂有体积分数为70%的酒精、质量分数为0.1%的HgCl2溶液(或质量分数为1%的Ca(ClO)2溶液或饱和漂白粉溶液)。(5)灭菌后的花蕾，在剥离花药时，要彻底去除花丝，这是因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。
答案：(1)生殖细胞 营养细胞 (2)小孢子四分体时期 单核期 双核期 8 2 (3)激素的种类及其浓度配比 (4)醋酸洋红 (5)体积分数为70%的酒精、质量分数为0.1%的HgCl2溶液(或质量分数为1%的Ca(ClO)2溶液或饱和漂白粉溶液) (6)与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成
1．实验操作及注意事项
[名师点拨] 在花药培养过程中，常常会出现染色体组数目变化的原因：(1)花粉细胞的融合。(2)接种花粉过程中混有小孢子母细胞。(3)在材料的低温预处理时低温抑制了纺锤体的形成。(4)在双核期时，生殖细胞核与花粉管细胞核并没有形成两个细胞，而是两个核发生了融合。
2．菊花的组织培养与月季的花药培养比较
项目
内容
菊花的组织培养
月季的花药培养
理论依据
植物细胞的全能性
基本过程
脱分化→再分化
影响因素
选材、营养、激素、pH、温度、光照等
材料选取
体细胞
生殖细胞
繁殖方式
无性生殖
有性生殖
培养结果
正常植株
单倍体植株
可育性
可育
高度不育，染色体加倍后可育
操作流程
制备培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培
选材→消毒→接种→培养→筛选和诱导→移栽→栽培选育
[题组冲关]
4．下列有关花药离体培养的说法错误的是( )
A．材料的选择最常用的方法是醋酸洋红法，这种方法能将花粉细胞核染成深红色
B．材料消毒时消毒剂一般是酒精和氯化汞
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．接种的花药长出愈伤组织后，要适时转换培养基，以便进一步分化成再生植株，若释放出胚状体，则不必转换培养基
解析：选D 确定花粉发育的时期最常用的方法是醋酸洋红法，有些植物花粉细胞核不易着色，需采用焙花青—铬矾法。在形成愈伤组织或胚状体前，没有叶绿素的形成，不进行光合作用，不需要光照；幼小植株形成后，开始进行光合作用，需要光照。花药离体培养的不同阶段，对主要营养的需求不一样，所以要适时转换培养基。
5．为提高玉米产量，科学家在育种和栽培过程中进行研究。下图是关于玉米培养的过程，请回答下列问题：
(1)取茎尖进行组织培养，发育成植株D，取D的花药培养成幼苗，经秋水仙素处理后发育成为植株G。从细胞分裂方式上分析，E→F过程中进行了____________分裂；从育种方式上分析，D→G属于____________育种。
(2)D植株上的小孢子母细胞形成精子所经历的分裂方式是________________________。在该过程中，首先要经过“小孢子四分体时期”，这里的“四分体”是指________________________。在其后某个时期对离体刺激最敏感，一般来说在____________期，花药培养成功率最高。
(3)选取茎尖放入A瓶中培养，是因为______________________________________，如果选取D植株茎的切段放入A瓶培养，首先要进行________________________，一般是刷洗后用流水冲洗20 min，用无菌吸水纸吸干后再放入体积分数为70%的酒精中摇动2～3次，在无菌水中冲洗并用无菌吸水纸吸干，再放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中 1～2 min，取出后在无菌水中清洗至少3次。
(4)C和F试管苗不能直接栽培到大田中，要进行__________________。
解析：(1)取茎尖进行组织培养，发育成植株D，取D的花药培养成幼苗，经秋水仙素处理后发育成为植株G。从细胞分裂方式分析，E→F 过程属于植物组织培养，进行有丝分裂；从育种方式分析，D→G是花药离体培养过程，属于单倍体育种。(2)D植株上的小孢子母细胞形成精子所经历的分裂方式是减数分裂和有丝分裂，即1个小孢子母细胞经过减数分裂形成四分体(四个小孢子，单核期)，每个小孢子再经过一次有丝分裂形成一个营养细胞和一个生殖细胞(双核期)，最后生殖细胞再经过一次有丝分裂形成两个精子。在该过程中，首先要经过“小孢子四分体时期”，这里的“四分体”是指四个小孢子连在一起。一般来说在单核期对离体刺激最敏感，花药培养成功率最高。(3)选取茎尖放入A瓶中培养，是因为茎尖细胞是具有旺盛分裂能力的幼嫩细胞，更容易通过培养表达出全能性；如果选取D植株茎的切段放入A瓶培养，首先要进行外植体消毒，一般是刷洗后用流水冲洗20 min，用无菌吸水纸吸干后再放入体积分数为70%的酒精中摇动2～3次，在无菌水中冲洗并用无菌吸水纸吸干，再放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中 1～2 min，取出后在无菌水中清洗至少3次。(4)C和F试管苗不能直接栽培到大田中，要进行试管苗移栽，使其更好的适应环境。
答案：(1)有丝 单倍体 (2)减数分裂和有丝分裂 四个小孢子连在一起 单核 (3)茎尖细胞是具有旺盛分裂能力的幼嫩细胞，更容易通过培养表达出全能性 外植体消毒 (4)试管苗移栽
[随堂基础巩固]
1．关于被子植物花粉发育的说法，错误的是( )
A．花粉粒是在花药中的花粉囊里形成的
B．被子植物精子的形成是直接减数分裂的结果
C．被子植物花粉的发育要经历四分体时期、单核期和双核期等阶段
D．花粉粒在发育过程中，核先位于细胞的中央，再移到细胞的一侧
解析：选B 被子植物花粉的发育过程：花粉母细胞经减数分裂形成4个单倍体细胞，核位于细胞的中央，随着细胞的长大，细胞核由中央位置移至细胞一侧，然后每个花粉粒的细胞核进行一次有丝分裂，形成一个花粉管细胞核、一个生殖细胞核，进而形成两个细胞，即营养细胞和生殖细胞，生殖细胞再进行一次有丝分裂生成两个精子。
2．关于影响花药培养的因素的说法，错误的是( )
A．材料选取和消毒是花粉植株诱导成功的关键
B．选择盛开的或略微开放的花作为实验材料
C．培养基的成分及比例对花药培养有影响
D．亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种密度等都对实验结果有影响
解析：选B 材料的选择与培养基的组成是影响花药培养的主要因素，此外，亲本植株的生长条件、材料的低温预处理以及接种密度等对诱导成功率都有影响。若选择盛开或略微开放的花作为实验材料，由于花瓣已经松动，微生物就可能侵入花药，会给材料的消毒带来困难。
3．关于花药培养产生花粉植株的途径，下列叙述错误的是( )
A．花粉可通过愈伤组织发育成植株
B．花粉可通过胚状体进一步分化成植株
C．发育途径主要由培养基中植物激素的种类及用量决定
D．产生胚状体是花药离体培养中唯一的途径
解析：选D 将花药培养成植株有两种途径，一种是花粉通过胚状体阶段发育成植株，另一种是花粉通过愈伤组织分化成植株。两种途径的不同取决于培养基中植物激素的种类及其浓度配比。
4．如图为某二倍体植株花药中未成熟的花粉在适宜培养基上形成完整植株的过程。下列有关叙述正确的是( )
A.过程①②表示脱分化，过程③表示再分化
B．过程①②需要照光
C．过程①②③说明花粉细胞具有全能性
D．通过过程③获得的完整植株自交后代不会发生性状分离
解析：选C ①表示脱分化形成愈伤组织，②表示愈伤组织的再分化，③表示丛芽的细胞分裂和分化。一般脱分化不需要光照。整个过程说明高度分化的细胞可以发育成完整个体，说明花粉细胞具有全能性。通过过程③获得的是单倍体植株一般是高度不育的，需要进行染色体数目加倍后才是可育的纯合子。
5．花药培养过程中材料消毒主要有以下步骤，下列顺序正确的是( )
①将花蕾在酒精中浸泡30 s
②放入氯化汞溶液中2～4 min
③无菌水清洗，然后用吸水纸吸干花蕾表面的水分
④用无菌水冲洗3～5次
A．①②③④ B．①③②④
C．③①④② D．②③①④
解析：选B 花药培养过程材料消毒的步骤为：将花蕾放入体积分数为70%的酒精中浸泡30 s，立即将外植体取出，在无菌水中清洗，取出后用无菌吸水纸吸干外植体表面的水分，放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中2～4 min，取出后，用无菌水冲洗3～5次。
6．关于接种和培养花药时注意事项的叙述，全部正确的一组是( )
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花药开裂释放出的胚状体产生的幼小植株会分别发育成单倍体，无须分开
A．①②③ B．①②④
C．②③④ D．①③④
解析：选A 若花药受损伤，易从受损部位产生愈伤组织；与花丝相连的花药不易形成愈伤组织或胚状体，所以要彻底去除花丝；幼小植株形成后需光照，由异养转化为自养；花药开裂释放出的胚状体要尽快分开，分别移植到新培养基上。
7．下图是花药培养产生花粉植株的两种途径，回答下列相关问题：
(1)通过花药培养产生花粉植株有两种途径，一种是花粉通过A__________阶段发育成植株，另一种是花粉在诱导培养基上先形成B愈伤组织，再将其诱导分化成植株。这两种途径并没有绝对的界限，主要取决于培养基中________________________。
(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，其中主要的影响因素是________________与________________。选择花药时，确定花粉发育时期的方法有醋酸洋红法和______________________。
(3)材料消毒过程中用到的试剂有______________________ ________________、0．1%的氯化汞溶液、无菌水。
(4)灭菌后的花蕾，要在________条件下接种到培养基上。在花药培养中，对培养出来的植株要作鉴定和筛选的原因是________________________________________。
解析：(1)通过花药培养产生花粉植株的两种途径：一种是通过形成胚状体，经分化形成幼苗；另一种是通过愈伤组织，经再分化形成幼苗。这两种途径的差异在于激素的种类和浓度配比不同。(2)材料的选择和培养基的组成是花粉植株能否成功培育的主要因素。通过镜检，可以判断花粉发育的时期，具体的方法有醋酸洋红法和焙花青—铬矾法两种。(3)材料的消毒用到的试剂有70%的酒精、0.1%的氯化汞溶液、无菌水。(4)培育过程一定要注意无菌操作。在培养过程中，可能会出现染色体倍性的变化，所以需要对培育出的植株做进一步鉴定和筛选。
答案：(1)胚状体 激素的种类及其浓度配比 (2)材料的选择 培养基的组成 焙花青—铬矾法 (3)70%的酒精 (4)无菌 花粉植株常常会出现染色体倍性的变化
8．植物的花药培养在育种上有特殊的意义，植物的组织培养可用于无病毒植株及细胞产物的工厂化生产等方面。请回答相关问题。
(1)利用月季的花药离体培养产生单倍体时，选材非常 重要。一般来说，在____________期花药培养的成功率最高。为了选择该期的花药，通常选择____________的花蕾。确定花粉发育时期最常用的方法有____________法，但是对于花粉细胞核不易着色的植物，需采用____________法，该法能将花粉细胞核染成____________色。
(2)若要进行兰花无病毒植株的培育，首先选择兰花的____________作为外植体。从外植体到无病毒植株试管苗，要人为控制细胞的__________和__________过程。
(3)进行组织培养需配制MS培养基，在该培养基中常需要添加____________、____________等激素。欲利于根的分化，植物激素的用量比例应为__________________。
(4)不同植物的组织培养除需营养和激素外，______________________等外界条件也很重要。
(5)无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素，下列各项中使用化学药剂进行消毒的是____________，采用灼烧方法进行灭菌的是____________。(填序号)
①培养皿 ②培养基 ③实验操作者的双手 ④三角锥形瓶 ⑤接种环 ⑥花蕾
解析：月季的花药离体培养采用单核期的花粉粒易成功。确定花粉发育时期最常用的方法有醋酸洋红法和焙花青－铬矾法。培育无病毒兰花植株用茎尖分生组织，分生组织分裂快，病毒还未侵染。实验操作者的双手、花蕾使用化学药剂进行消毒，接种环灼烧灭菌，培养皿、培养基、三角锥形瓶高压蒸汽灭菌。
答案：(1)单核 完全未开放 醋酸洋红 焙花青-铬矾 蓝黑 (2)茎尖分生组织 脱分化 再分化 (3)生长素 细胞分裂素 生长素多于细胞分裂素 (4)pH、温度、光照 (5)③⑥ ⑤
[课时跟踪检测]
一、选择题
1．下列对花药离体培养的认识，错误的是( )
A．材料的选择与培养基的组成影响花药离体培养的成功率
B．选择花药时常用的方法是醋酸洋红法
C．选取的材料一定要进行消毒
D．培养形成的胚状体可继续在原培养基中分化形成植株
解析：选D 胚状体形成后，需更换不同的培养基，才能诱导分化成为完整的植株。
2．下列关于影响植物组织培养的因素的叙述，错误的是( )
A．幼嫩组织较成熟组织易培养成功
B．给外植体消毒用体积分数为70%的酒精
C．不同的植物对各种培养条件的要求往往不同
D．生长素与细胞分裂素含量之比较高时有利于芽的分化
解析：选D 生长素与细胞分裂素含量之比较高时，有利于根的分化；较低时，有利于芽的分化。
3．月季的花药培养过程的难点之一是材料的选择，下列有关材料选择的叙述正确的是( )
A．从花药来看，应当选择盛花期的花药
B．从花粉来看，应当选择小孢子四分体时期的花粉
C．从花蕾来看，应当选择略微开放的花蕾
D．从检测花粉的实验方法看，应该用显微镜观察已染色的花粉样品临时装片
解析：选D 从花药来看，应当选择初花期的花药；从花粉来看，应当选择单核期的花粉；从花蕾来看，应当选择完全未开放的花蕾；用已染色的花粉样品制作临时装片，在显微镜下能观察到细胞核的位置，据此确定花粉发育的时期。
4．某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植，可应用多种技术获得大量优质苗，下列技术中不能选用的是( )
A．利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗
B．采用花粉粒组织培养获得单倍体苗
C．采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上
D．采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养
解析：选B 为了使优质苗的生物性状不发生性状分离，可采用茎段扦插诱导生根技术快速育苗，也可采用将幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上的方法或用茎尖、幼叶等部位的组织进行植物组织培养获得大量优质苗；花粉粒是减数分裂的产物，利用花粉粒离体培养得到的是单倍体苗，其高度不育，且会发生性状分离，因此B项方案不能选用。
5．下列有关月季花药离体培养的实验操作，错误的是( )
A．初花期的花蕾营养及生理状态较好，可提高花粉诱导的成功率
B．镜检花粉时可用醋酸洋红法或焙花青—铬矾法染色，后者能将花粉细胞核染成蓝黑色
C．在剥离花药时，要尽量不损伤花药，否则不容易产生愈伤组织
D．如果接种的花药长出愈伤组织并分化成幼小植株，还需对植株作进一步的鉴定和筛选
解析：选C 月季花药离体培养时一般选择初花期的花蕾；焙花青—铬矾法能将花粉细胞核染成蓝黑色；花药培养形成愈伤组织或胚状体后，要转移到分化培养基上进行再分化，发育成幼小植株；由于花粉植株染色体组的数目常会发生变化，需对再生植株作进一步的鉴定和筛选；剥离花药时，如果损伤花药，则容易从受伤部位产生愈伤组织。
6．茎的组织培养和花药离体培养是在实验室条件下快速得到大量幼苗的两种方法。下列关于二者的比较，错误的是( )
A．茎的组织培养和花药离体培养的理论依据是细胞具有全能性
B．花药能被诱导为单倍体植株的原因是花药细胞中含有本物种全套遗传信息
C．茎的组织培养获得试管苗必须经过移栽壮苗后才能进行大田栽培，而花药培养不需要
D．茎的组织培养与花药离体培养不同，前者为无性生殖，后者为有性生殖
解析：选C 花药离体培养和茎的组织培养的理论依据都是细胞具有全能性，尽管花药细胞中的遗传物质是体细胞的一半，但仍含有本物种生长发育所需的全部基因(或遗传信息)，因此仍具有全能性。茎细胞为体细胞，花粉为生殖细胞，组织培养过程分别为无性生殖和有性生殖。两种方法所得到的试管苗，都必须通过移栽壮苗后方可进行大田栽培。
7．下图中①②③④代表产生花粉植株的过程或中间结构，其中在两种途径中代表的内容不相同的是( )
A．①② B．①④
C．②③ D．③④
解析：选C 通过花药培养产生花粉植株(即单倍体植株)一般有两种途径：一种是花粉脱分化形成胚状体，再由胚状体分化发育成为植株；另一种是花粉在诱导培养基上先经过脱分化形成愈伤组织，然后再将其诱导再分化成植株。图示①在两种途径中都代表脱分化；②在两种途径中分别代表胚状体和愈伤组织；③在两种途径中分别代表分化和再分化；④在两种途径中都代表丛芽。
8．下图为人工种子培育流程。以下相关叙述错误的是( )
A．上述过程中脱分化发生在b步骤，形成愈伤组织，在此过程中植物激素发挥了重要作用
B．再分化发生在d步骤，是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程
C．b过程中进行诱变处理后培养，可筛选出抗逆性强的突变体
D．人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差，结子困难或发芽率低等问题
解析：选B 据图可知，b表示脱分化，c表示再分化，d表示包裹人工种皮和人工胚乳。
9．关于植物组织培养与花药离体培养的区别。下列说法错误的是( )
A．前者接种后每日光照12 h，后者幼小植株形成后才需光照
B．两者的培养基中都含植物激素，但种类及用量不同
C．后者需将愈伤组织及时转移到分化培养基上，前者不需转移便可再分化为植株
D．花药培养对培养基配方的要求更为严格
解析：选C 在植物组织培养过程中，当愈伤组织转变为绿色后也需将愈伤组织转移到生芽培养基中，经30～40 d后再将长出幼芽的组织置于生根培养基中进行培养。
10．如图是通过花药培养产生花粉植株的两种途径，下列有关叙述错误的是( )
A．一般来说，单核期细胞核由中央移向细胞一侧的花药培养成功率最高
B．图示的两种途径主要取决于培养基中植物激素的种类和比例
C．花粉植株为单倍体植株，能体现生殖细胞具有全能性
D．经愈伤组织阶段形成的花粉植株不需要进行染色体倍性的鉴定，经胚状体阶段形成的花粉植株需要鉴定
解析：选D 在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的植株常常会出现染色体倍性的变化，所以需要进行染色体倍性的鉴定。
二、非选择题
11．如图表示花药离体培养及单倍体育种的大致过程，据图回答下列问题：
(1)过程①是把花药分离出来，在无菌条件下放在MS培养基上进行培养，配制该培养基时，需要的物质应该有_______________________________________(至少答三种)。
(2)过程②是花药在MS培养基所提供的特定条件下脱分化，发生多次细胞分裂，形成________________________________________________________，此过程中细胞分裂的方式是____________。
(3)过程③是诱导再分化出芽和根，最后长成植株，长成的植株(不考虑核与核之间融合)是________植株，其特点是植株弱小、高度不育，生产上无推广应用的价值。若要使其结子、结果，可在移栽后在幼苗茎尖滴加适宜浓度的A物质，通常用到的A物质是________________________________________________________________________。
(4)过程②与过程③所用培养基有差异，主要是________________的差异。
解析：(1)MS培养基的主要成分有大量元素、微量元素、蔗糖、有机物、植物激素、琼脂等，琼脂作为凝固剂，从而形成固体培养基。(2)植物组织培养过程中只进行有丝分裂，生殖过程才进行减数分裂。(3)花粉里含的是精子，由配子发育成的植株都称为单倍体；秋水仙素可抑制纺锤体形成，从而使细胞中染色体数目加倍。(4)植物激素能调节细胞分化，当激素中生长素含量较细胞分裂素含量高时，易生根；当细胞分裂素含量较生长素含量高时，易长芽。
答案：(1)水、大量元素、微量元素、蔗糖、琼脂、植物激素、有机物等(任答三种即可) (2)愈伤组织或胚状体 有丝分裂 (3)单倍体 秋水仙素 (4)植物激素
12．某二倍体植物是杂合子，如图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。据图回答下列问题：
(1)图中①表示的是该花粉培养过程中的________过程，②表示的是________过程，X代表的是__________，③表示的是________过程，④表示的是诱导________过程。
(2)图中从花粉到形成完整植株的途径有两条，具体通过哪一条途径主要取决于培养基成分中________的种类及其浓度配比，最后获得的来源于未成熟花粉的完整植株都称为________植株(甲)。未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明未成熟花粉具有________________________________________________________________________。
(3)对植株甲进行____________，才能使其结实产生后代(乙)，否则植株甲只有通过__________的方式才能产生后代(丙)。乙、丙两种植株中，能产生可育花粉的是植株________，该植株群体中每一植株产生可育花粉的基因组成种类数为______种，该群体植株产生可育花粉的基因组成种类数为______种。花药培养在育种上的特殊意义是__________________________________________________________，从而开辟育种新途径。
解析：产生花粉植株的两种途径，没有绝对界限，主要取决于培养基中激素的种类和比例，当生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导根原基形成，当细胞分裂素的含量高于生长素时，则主要诱导芽原基的形成；如果用来培养的材料是花粉细胞，则培养后的植株含有本物种配子染色体的数目，属于单倍体植株。由于植株甲是单倍体，单倍体植株在减数分裂形成配子时不能发生联会，不能产生正常配子，所以高度不育，要使之产生可育后代，需用秋水仙素处理幼苗，使染色体加倍，加倍后的植株减数分裂时可产生正常的配子，否则只能通过无性繁殖产生后代；乙、丙植株中能产生可育花粉的是植株乙，并且是纯合子，所以其花粉的基因型种类为一种。但该群体中由于每个个体的基因型可能不同，导致群体产生的可育花粉的基因型有多种；单倍体育种的优点是明显缩短育种年限。
答案：(1)脱分化 再分化 胚状体 分化(或发育) 生根 (2)激素 单倍体 细胞全能性 (3)染色体加倍(其他合理答案亦可) 无性繁殖 乙 一 多 缩短育种周期
13．月季因花色艳丽、芬芳迷人而被称为花中皇后，可用植物组织培养技术快速繁殖而用于生产。请回答下列问题：
(1)植物组织培养的实验操作流程是：制备MS固体培养基、____________、接种、培养、移栽、栽培。
(2)在配制培养基时，需要根据各种母液的________，计算用量。将分装好的培养基进行高压蒸汽灭菌。
(3)如图为培养基中蔗糖浓度对月季叶愈伤组织诱导率的影响。
①蔗糖浓度为________时最有利于愈伤组织的形成，原因是__________________________________________。
②外植体形成愈伤组织的过程称为__________，将愈伤组织继续进行培养。生长素和细胞分裂素__________(填使用顺序)，提高分化频率，有利于重新分化成根或芽。
③蔗糖浓度为90g/L时，无愈伤组织形成的原因最可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)植物组织培养的实验操作流程是：制备MS固体培养基、外植体消毒、接种、培养、移栽、栽培。(2)在配制培养基时，需要根据各种母液的浓缩倍数，计算用量。(3)依题意并结合图示分析可知，①蔗糖浓度为30 g/L时诱导率最高，最有利于愈伤组织的形成，原因是该浓度的蔗糖既能较好调节培养基的渗透压，又能为细胞提供充足的碳源(和能源)；②外植体形成愈伤组织的过程称为脱分化，提高分化频率应该同时使用生长素和细胞分裂素。③蔗糖浓度为90 g/L时，无愈伤组织形成的原因最可能是培养基渗透压过大，导致细胞渗透失水而死亡。
答案：(1)外植体消毒 (2)浓缩倍数 (3)①30 g/L 该浓度的蔗糖既能较好调节培养基的渗透压，又能为细胞提供充足的碳源(和能源) ②脱分化 同时使用 ③培养基渗透压过大，导致细胞渗透失水而死亡
课件50张PPT。选材→消毒→接种→培养→筛选和诱导→移栽→栽培选育制备培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培操作流程高度不育，染色体加倍后可育可育可育性单倍体植株正常植株培养结果有性生殖无性生殖繁殖方式生殖细胞体细胞材料选取选材、营养、激素、pH、温度、光照等影响因素脱分化→再分化基本过程植物细胞的全能性理论依据月季的花药培养菊花的组织培养项目
内容 月季的花药培养
一、选择题
1．下列对花药离体培养的认识，错误的是( )
A．材料的选择与培养基的组成影响花药离体培养的成功率
B．选择花药时常用的方法是醋酸洋红法
C．选取的材料一定要进行消毒
D．培养形成的胚状体可继续在原培养基中分化形成植株
解析：选D 胚状体形成后，需更换不同的培养基，才能诱导分化成为完整的植株。
2．下列关于影响植物组织培养的因素的叙述，错误的是( )
A．幼嫩组织较成熟组织易培养成功
B．给外植体消毒用体积分数为70%的酒精
C．不同的植物对各种培养条件的要求往往不同
D．生长素与细胞分裂素含量之比较高时有利于芽的分化
解析：选D 生长素与细胞分裂素含量之比较高时，有利于根的分化；较低时，有利于芽的分化。
3．月季的花药培养过程的难点之一是材料的选择，下列有关材料选择的叙述正确的是( )
A．从花药来看，应当选择盛花期的花药
B．从花粉来看，应当选择小孢子四分体时期的花粉
C．从花蕾来看，应当选择略微开放的花蕾
D．从检测花粉的实验方法看，应该用显微镜观察已染色的花粉样品临时装片
解析：选D 从花药来看，应当选择初花期的花药；从花粉来看，应当选择单核期的花粉；从花蕾来看，应当选择完全未开放的花蕾；用已染色的花粉样品制作临时装片，在显微镜下能观察到细胞核的位置，据此确定花粉发育的时期。
4．某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植，可应用多种技术获得大量优质苗，下列技术中不能选用的是( )
A．利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗
B．采用花粉粒组织培养获得单倍体苗
C．采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上
D．采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养
解析：选B 为了使优质苗的生物性状不发生性状分离，可采用茎段扦插诱导生根技术快速育苗，也可采用将幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上的方法或用茎尖、幼叶等部位的组织进行植物组织培养获得大量优质苗；花粉粒是减数分裂的产物，利用花粉粒离体培养得到的是单倍体苗，其高度不育，且会发生性状分离，因此B项方案不能选用。
5．下列有关月季花药离体培养的实验操作，错误的是( )
A．初花期的花蕾营养及生理状态较好，可提高花粉诱导的成功率
B．镜检花粉时可用醋酸洋红法或焙花青—铬矾法染色，后者能将花粉细胞核染成蓝黑色
C．在剥离花药时，要尽量不损伤花药，否则不容易产生愈伤组织
D．如果接种的花药长出愈伤组织并分化成幼小植株，还需对植株作进一步的鉴定和筛选
解析：选C 月季花药离体培养时一般选择初花期的花蕾；焙花青—铬矾法能将花粉细胞核染成蓝黑色；花药培养形成愈伤组织或胚状体后，要转移到分化培养基上进行再分化，发育成幼小植株；由于花粉植株染色体组的数目常会发生变化，需对再生植株作进一步的鉴定和筛选；剥离花药时，如果损伤花药，则容易从受伤部位产生愈伤组织。
6．茎的组织培养和花药离体培养是在实验室条件下快速得到大量幼苗的两种方法。下列关于二者的比较，错误的是( )
A．茎的组织培养和花药离体培养的理论依据是细胞具有全能性
B．花药能被诱导为单倍体植株的原因是花药细胞中含有本物种全套遗传信息
C．茎的组织培养获得试管苗必须经过移栽壮苗后才能进行大田栽培，而花药培养不需要
D．茎的组织培养与花药离体培养不同，前者为无性生殖，后者为有性生殖
解析：选C 花药离体培养和茎的组织培养的理论依据都是细胞具有全能性，尽管花药细胞中的遗传物质是体细胞的一半，但仍含有本物种生长发育所需的全部基因(或遗传信息)，因此仍具有全能性。茎细胞为体细胞，花粉为生殖细胞，组织培养过程分别为无性生殖和有性生殖。两种方法所得到的试管苗，都必须通过移栽壮苗后方可进行大田栽培。
7．下图中①②③④代表产生花粉植株的过程或中间结构，其中在两种途径中代表的内容不相同的是( )
A．①② B．①④
C．②③ D．③④
解析：选C 通过花药培养产生花粉植株(即单倍体植株)一般有两种途径：一种是花粉脱分化形成胚状体，再由胚状体分化发育成为植株；另一种是花粉在诱导培养基上先经过脱分化形成愈伤组织，然后再将其诱导再分化成植株。图示①在两种途径中都代表脱分化；②在两种途径中分别代表胚状体和愈伤组织；③在两种途径中分别代表分化和再分化；④在两种途径中都代表丛芽。
8．下图为人工种子培育流程。以下相关叙述错误的是( )
A．上述过程中脱分化发生在b步骤，形成愈伤组织，在此过程中植物激素发挥了重要作用
B．再分化发生在d步骤，是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程
C．b过程中进行诱变处理后培养，可筛选出抗逆性强的突变体
D．人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差，结子困难或发芽率低等问题
解析：选B 据图可知，b表示脱分化，c表示再分化，d表示包裹人工种皮和人工胚乳。
9．关于植物组织培养与花药离体培养的区别。下列说法错误的是( )
A．前者接种后每日光照12 h，后者幼小植株形成后才需光照
B．两者的培养基中都含植物激素，但种类及用量不同
C．后者需将愈伤组织及时转移到分化培养基上，前者不需转移便可再分化为植株
D．花药培养对培养基配方的要求更为严格
解析：选C 在植物组织培养过程中，当愈伤组织转变为绿色后也需将愈伤组织转移到生芽培养基中，经30～40 d后再将长出幼芽的组织置于生根培养基中进行培养。
10．如图是通过花药培养产生花粉植株的两种途径，下列有关叙述错误的是( )
A．一般来说，单核期细胞核由中央移向细胞一侧的花药培养成功率最高
B．图示的两种途径主要取决于培养基中植物激素的种类和比例
C．花粉植株为单倍体植株，能体现生殖细胞具有全能性
D．经愈伤组织阶段形成的花粉植株不需要进行染色体倍性的鉴定，经胚状体阶段形成的花粉植株需要鉴定
解析：选D 在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的植株常常会出现染色体倍性的变化，所以需要进行染色体倍性的鉴定。
二、非选择题
11．如图表示花药离体培养及单倍体育种的大致过程，据图回答下列问题：
(1)过程①是把花药分离出来，在无菌条件下放在MS培养基上进行培养，配制该培养基时，需要的物质应该有_______________________________________(至少答三种)。
(2)过程②是花药在MS培养基所提供的特定条件下脱分化，发生多次细胞分裂，形成________________________________________________________，此过程中细胞分裂的方式是____________。
(3)过程③是诱导再分化出芽和根，最后长成植株，长成的植株(不考虑核与核之间融合)是________植株，其特点是植株弱小、高度不育，生产上无推广应用的价值。若要使其结子、结果，可在移栽后在幼苗茎尖滴加适宜浓度的A物质，通常用到的A物质是________________________________________________________________________。
(4)过程②与过程③所用培养基有差异，主要是________________的差异。
解析：(1)MS培养基的主要成分有大量元素、微量元素、蔗糖、有机物、植物激素、琼脂等，琼脂作为凝固剂，从而形成固体培养基。(2)植物组织培养过程中只进行有丝分裂，生殖过程才进行减数分裂。(3)花粉里含的是精子，由配子发育成的植株都称为单倍体；秋水仙素可抑制纺锤体形成，从而使细胞中染色体数目加倍。(4)植物激素能调节细胞分化，当激素中生长素含量较细胞分裂素含量高时，易生根；当细胞分裂素含量较生长素含量高时，易长芽。
答案：(1)水、大量元素、微量元素、蔗糖、琼脂、植物激素、有机物等(任答三种即可) (2)愈伤组织或胚状体 有丝分裂 (3)单倍体 秋水仙素 (4)植物激素
12．某二倍体植物是杂合子，如图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。据图回答下列问题：
(1)图中①表示的是该花粉培养过程中的________过程，②表示的是________过程，X代表的是__________，③表示的是________过程，④表示的是诱导________过程。
(2)图中从花粉到形成完整植株的途径有两条，具体通过哪一条途径主要取决于培养基成分中________的种类及其浓度配比，最后获得的来源于未成熟花粉的完整植株都称为________植株(甲)。未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明未成熟花粉具有________________________________________________________________________。
(3)对植株甲进行____________，才能使其结实产生后代(乙)，否则植株甲只有通过__________的方式才能产生后代(丙)。乙、丙两种植株中，能产生可育花粉的是植株________，该植株群体中每一植株产生可育花粉的基因组成种类数为______种，该群体植株产生可育花粉的基因组成种类数为______种。花药培养在育种上的特殊意义是__________________________________________________________，从而开辟育种新途径。
解析：产生花粉植株的两种途径，没有绝对界限，主要取决于培养基中激素的种类和比例，当生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导根原基形成，当细胞分裂素的含量高于生长素时，则主要诱导芽原基的形成；如果用来培养的材料是花粉细胞，则培养后的植株含有本物种配子染色体的数目，属于单倍体植株。由于植株甲是单倍体，单倍体植株在减数分裂形成配子时不能发生联会，不能产生正常配子，所以高度不育，要使之产生可育后代，需用秋水仙素处理幼苗，使染色体加倍，加倍后的植株减数分裂时可产生正常的配子，否则只能通过无性繁殖产生后代；乙、丙植株中能产生可育花粉的是植株乙，并且是纯合子，所以其花粉的基因型种类为一种。但该群体中由于每个个体的基因型可能不同，导致群体产生的可育花粉的基因型有多种；单倍体育种的优点是明显缩短育种年限。
答案：(1)脱分化 再分化 胚状体 分化(或发育) 生根 (2)激素 单倍体 细胞全能性 (3)染色体加倍(其他合理答案亦可) 无性繁殖 乙 一 多 缩短育种周期
13．月季因花色艳丽、芬芳迷人而被称为花中皇后，可用植物组织培养技术快速繁殖而用于生产。请回答下列问题：
(1)植物组织培养的实验操作流程是：制备MS固体培养基、____________、接种、培养、移栽、栽培。
(2)在配制培养基时，需要根据各种母液的________，计算用量。将分装好的培养基进行高压蒸汽灭菌。
(3)如图为培养基中蔗糖浓度对月季叶愈伤组织诱导率的影响。
①蔗糖浓度为________时最有利于愈伤组织的形成，原因是__________________________________________。
②外植体形成愈伤组织的过程称为__________，将愈伤组织继续进行培养。生长素和细胞分裂素__________(填使用顺序)，提高分化频率，有利于重新分化成根或芽。
③蔗糖浓度为90g/L时，无愈伤组织形成的原因最可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)植物组织培养的实验操作流程是：制备MS固体培养基、外植体消毒、接种、培养、移栽、栽培。(2)在配制培养基时，需要根据各种母液的浓缩倍数，计算用量。(3)依题意并结合图示分析可知，①蔗糖浓度为30 g/L时诱导率最高，最有利于愈伤组织的形成，原因是该浓度的蔗糖既能较好调节培养基的渗透压，又能为细胞提供充足的碳源(和能源)；②外植体形成愈伤组织的过程称为脱分化，提高分化频率应该同时使用生长素和细胞分裂素。③蔗糖浓度为90 g/L时，无愈伤组织形成的原因最可能是培养基渗透压过大，导致细胞渗透失水而死亡。
答案：(1)外植体消毒 (2)浓缩倍数 (3)①30 g/L 该浓度的蔗糖既能较好调节培养基的渗透压，又能为细胞提供充足的碳源(和能源) ②脱分化 同时使用 ③培养基渗透压过大，导致细胞渗透失水而死亡
