庖丁巧解牛
知识•巧学
一、被子植物的花粉发育
1.发育场所：被子植物雄蕊的花药中。
2.分裂方式：花粉是由花粉母细胞经减数分裂而形成的，因而花粉是单倍体的生殖细胞。
3.发育过程：四分体时期———→单核期———→双核期
在四分体时期，4个单倍体细胞连在一起，进入单核期时，四分体时期的4个单倍体细胞彼此分离，形成4个具有单细胞核的花粉粒。这时的细胞含浓厚的原生质，核位于细胞的中央（单核居中期）。随着细胞不断长大，细胞核由中央移向细胞一侧（单核靠边期），并分裂成1个生殖细胞核和1个花粉管细胞核，进而形成两个细胞，一个是营养细胞，一个是生殖细胞。生殖细胞再分裂一次，形成两个精子。
要点提示花粉母细胞形成花粉粒的过程是减数分裂。花粉粒形成营养细胞、两个精子的过程是有丝分裂。
二、产生花粉植株的两种途径
这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。
知识拓展在植物组织培养过程中，某些体细胞在形态上会转变为与合子发育成的胚非常相似的结构，它的发育过程也和合子胚类似，胚芽、胚根、胚轴等结构完整，就像一颗种子，这种结构就叫做体细胞胚或胚状体。制作人工种子选用的是体细胞胚，因为它与亲本的遗传物质相同，而花粉胚则为单倍体。
三、影响花药培养的因素
1.材料的选择
不同的植物、同一种植物的不同生理状况、花期的早晚、花粉发育的不同时期等因素都会影响诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低。
疑点突破对花期而言，选择早期的花药培养更容易产生花粉植株。对花粉的发育时期而言，选择单核期的花药培养成功率最高，为选到单核期的花药，要选择完全未开放的花蕾。
2.培养基的组成、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一定影响。
四、实验操作：月季的花药培养
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。
方法：醋酸洋红法，焙花青－铬矾法。
2.材料的消毒
体积分数为70％的酒精浸泡—→无菌水清洗—→放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液—→无菌水冲洗。
3.接种和培养
尽量不要损伤花药，彻底去除花丝，温度控制在25 ℃左右，接种时不需要光照，将愈伤组织尽快转移到分化培养基上。
问题•探究
问题1如何判断花药接种是否成功？
思路:一般经过20～30天培养后，会发现花药开裂，长出愈伤组织或释放出胚状体。将愈伤组织及时转移到分化培养基上，以便进一步分化出再生植株。
探究:如果接种的花药长出愈伤组织或释放出胚状体，花药培养的第一步就成功了。
问题2人工种子是人们模仿天然种子结构制造出来的生命有机体，它能像种子一样萌发生长，长成植物。人工种子的核心部件是个被外层物包埋的具有类似种子胚功能的胚状体。胚状体不同于一般的种子胚，是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物，所以，又称“体细胞胚”或“花粉胚”。胚状体在一定的条件下，可以发育形成植株。胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到，也可通过试管培养的愈伤组织、花粉或胚囊获得。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的“人工种子”。自从1968年F·C·斯图尔德和J·赖尔特分别对胡萝卜进行诱导得到胚状体，30多年来约有200多种植物培养出了胚状体。我国利用组织培养技术已成功地在烟草、水稻、小麦和玉米等作物上诱导出了胚状体。各国正着手将人工种子推向商品化。根据上述材料回答：
由人工种子萌发出的植株是否可育？
人工种子的研究和商品化有何意义？
思路:本题可以拓展视野，并实现新情境下知识的再运用。植物的胚状体是利用植物组织培养技术，是
无性繁殖的产物，体现了细胞的全能性。
探究:由人工种子萌发出的植株是否可育，关键是看胚状体的来源。胚状体若是由花粉发育来的则不可育，若是由胚囊等体细胞发育来的则可育。人工种子可以实现种子的工业化生产，节约粮食；可用于苗木的快速繁殖和去病毒苗的培养；可用于巩固杂种优势；对研究细胞生长和分化过程中的遗传、生理、生化和代谢也有着重要意义。
典题•热题
例1将一粒花粉培育成幼苗，将它的茎尖用秋水仙素处理，长大后该植物能正常开花结果。该植物与原幼苗植株染色体数目相同的是（ ）
A.根细胞
B.叶细胞
C.茎细胞
D.子房壁细胞
解析：由一粒花粉培育成的幼苗为单倍体植株，茎尖将来发育成茎、叶、花等结构，所以用秋水仙素处理后，其染色体数目加倍，由茎尖发育来的这些结构都相同，而根细胞未经处理，所以染色体仍保持原来数目。
答案：A
例2下列哪项不是影响诱导花粉植株能否成功及诱导成功率高低的因素（ ）
A.不同的植物
B.同一种植物的不同生理状况
C.花期的早晚
D.花粉的数量
解析：不同的植物、同一种植物的不同生理状况、花期的早晚、花粉发育的不同时期等因素都会影响诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低。
解：D
拓展延伸 对花期而言，选择早期的花药培养更容易产生花粉植株。对花粉的发育时期而言，应选择单核期的花药培养，成功率最高，为选到单核期的花药，要选择完全未开放的花蕾。
例3下列四个选项中没有采用植物组织培养技术的是（ ）
A.花药离体培养得到单倍体植株
B.秋水仙素处理萌发的种子或幼苗得到多倍体
C.抗虫棉的培育过程
D.细胞工程培育“番茄—马铃薯”杂种植株
解析：花药离体培养是单倍体育种的一项基础技术，其基本原理就是组织培养。基因工程培育抗虫棉的过程中，把目的基因导入受体细胞后，要诱导其分裂、分化，最后发育为一个植物体，必须经过组织培养才能实现。细胞工程培育“番茄—马铃薯”杂种植株的过程中，对融合的杂种细胞，也必须经过组织培养才能形成杂种植株。可见，组织培养是生物工程中的基础技术手段。而利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗得到多倍体植株，没有采用组织培养技术。
答案：B
例4用纯种高秆（D ）抗锈病(T)小麦与矮秆（d ）易染锈病(t)小麦做亲本培育矮秆抗锈病小麦新品种的基本过程如下：
高秆抗锈病×矮秆易染锈病−→−
a F 1−→−
b 花粉−→−
c 单倍体幼苗−→−
d 符合要求的新品种（1）上述过程在育种上称__________，优点________________________________________。
（2）a 过程叫__________，目的___________________；F 1的基因型是____________________。
（3）F 1进行的生理过程b 是____________________，花粉的类型（基因型）有__________
__________。
（4）c 过程叫__________，单倍体的基因型有__________，该过程采用的技术为_________
___________，基本原理是____________________。
（5）d 过程采用的方法是____________________，后代个体有__________种基因型，我们所采用的基因型为__________。
解析：本题全面考查了单倍体育种的过程、方法，并在对具体问题的分析中认识其优点。用花药离体培养的方法可以获得单倍体，再经过诱导使染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。由于恢复的染色体是通过复制产生的，所以每对染色体的基因都是纯合的，自交产生的后代也不发生性状分离，从而可以明显缩短育种年限。一般只需要两年即可完成。
答案：（1）单倍体育种明显缩短育种年限（2）交杂 使两个亲本的优良基因集中到一个生物体上DdTt （3）减数分裂DT 、Dt 、dT 、dt （4）花药的离体培养DT 、Dt 、dT 、dt 植物细胞的组织培养植物细胞的全能性
（5）用秋水仙素处理单倍体幼苗 4ddTT
