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第1節(jié) 植物的生殖 【教學目標】： 1、概述綠色開花植物的受精過程。 2、舉例說明幾種植物的營養(yǎng)繁殖 3、說出植物組織培養(yǎng)的過程 4、能夠模仿人工營養(yǎng)繁殖的圖示，進行植物的嫁接、扦插或壓條等活動。 5、觀察植物的組織培養(yǎng)過程，閱讀人工種子形成的資料，體驗新科技與傳統(tǒng)生產(chǎn)的差異 【教學過程】： 教師：在初一的時候我們學習了綠色開花植物花的結構，下面我們以桃花為例，一起來回顧一下： 一、花的基本結構（以桃花為例） 1．花柄：一端著生在莖上，另一端連接著花朵。 2．花托：順著花柄往上看，可看到略為膨大，呈杯狀 3．花萼：由5片萼片組成。 4．花冠：由花瓣組成?；ㄝ嗪突ü诤戏Q花被。 5、花蕊：包括雄蕊和雌蕊。雄蕊由花絲和花藥組成，花藥里有花粉。雌蕊由柱頭、花柱、子房三部分組成。子房里有胚珠（桃花只有一個胚珠）。 二、受精與果實的形成 1、當花的各部分發(fā)育成熟時，花被就會展開，露出花蕊。花粉從花藥里散發(fā)出來，通過自花傳粉或依靠昆蟲、風等外力進行異花傳粉，花粉落到柱頭上，經(jīng)過一系列復雜變化，完成受精作用。 2、受精的過程：花粉萌發(fā)，長出花粉管，穿過雌蕊的柱頭、花柱，到達子房，一個精子與卵細胞結合，一個與極核結合，完成雙受精作用。 3、子房發(fā)育成果實（包括果皮和種子），子房壁發(fā)育成果皮，胚珠發(fā)育成種子。受精卵發(fā)育成種子的胚，受精極核發(fā)育成胚乳。 4、綠色開花植物的這種生殖方式稱有性生殖。 問題１：被子植物是由什么結構來繁殖后代的？ （生）種子。 （師）問題２：種子中的哪部分結構發(fā)育成為新個體？ （生）胚。 （師）問題３：種子的“胚”是由什么結構發(fā)育而來的？ （生）兩性生殖細胞結合成受精卵發(fā)育而來的。 （師）這種生殖方式屬于有性生殖。請大家概括出有性生殖的定義。 （生）由受精卵發(fā)育成新個體的生殖方式稱為有性生殖。 三、植物的營養(yǎng)繁殖 1、植物的營養(yǎng)繁殖： （師）除了有性生殖，想一想，生活中我們觀察到的植物還有其他的生殖方式嗎？ （生）學校農(nóng)業(yè)實踐活動挖番薯時，聽農(nóng)民說，番薯是用番薯藤來種的。 （生）大蒜放久了會發(fā)芽。 （生）增城的“掛綠”可以接枝！ （生）春節(jié)買的富貴竹插在花瓶里，時間長了，它就長根了！ （師）根據(jù)大家講的生活實例，對照插圖，觀察與思考：這些植物的生殖方式有什么共性？ （生）它們用植株的根、莖、葉繁殖后代。 （師）這種生殖方式和有性生殖有什么區(qū)別？ （生）它們的生殖過程沒有兩性生殖細胞的結合。 （師）不經(jīng)過兩性生殖細胞的結合，由母體直接產(chǎn)生新個體，這種生殖方式稱什么？ （生）無性生殖。 2、營養(yǎng)繁殖的應用 師：剛才有同學說：“增城的‘掛綠’可以接枝”，“番薯是用番薯藤來種的”等，這些繁殖方式就是無性生殖中的嫁接和扦插。 1）參考圖片，討論思考：嫁接植物時，植株成活的關鍵在哪里？ 請畫出切割后的砧木和接穗暴露出來的形成層的位置，并選擇出接穗插入砧木的正確部位（AB/BC/CD）。 （師）經(jīng)過同學們的探討，大家知道嫁接成功的關鍵是什么嗎？ （生）分析：嫁接成功的關鍵是接穗和砧木的形成層有沒有緊密結合。 （師）同學們找到了嫁接操作成功的理論關鍵，那么如何識別模擬嫁接的植物是否成活呢？ 2）扦插 3）壓條 四、植物的組織培養(yǎng) （師）隨著科學技術的迅猛發(fā)展，人類繁殖植物的手段也越來越多，大家還知道其他的方式嗎？下面我們進入“生物知識共享”環(huán)節(jié)。 （生）組織培養(yǎng)…… 1、組織培養(yǎng)的原理：植物細胞的全能性 2、組織培養(yǎng)的過程： 3、組織培養(yǎng)在生產(chǎn)實踐上的應用（詳見教參） 附： 一、扦插 扦插也稱插條，是一種培育植物的常用繁殖方法?？梢约羧∧承┲参锏那o、葉、根、芽等（在園藝上稱插穗），或插入土中、沙中，或浸泡在水中，等到生根后就可栽種，使之成為獨立的新植株。在農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中，不同植物扦插時對條件有不同需求。了解和順應它們的需求，才能獲得更高的繁殖成功率。 嫩枝扦插是在植物的生長期間（以雨季最適宜）所進行的帶葉扦插。選擇當年生發(fā)育充實的半成熟枝條作插穗，長度一般為10 cm左右，保證每個插穗帶兩到三個葉片，以便它們能進行光合作用制造養(yǎng)料，促進生根。如葉片較大，可只留一片或將葉片剪去一部分，以減少蒸發(fā)量。草本植物的嫩枝扦插最好選取枝梢部分，可大大提高成活率，且能迅速獲得理想株形。紫背天葵的扦插就屬于嫩枝插。 水插 即把插穗基部先浸泡在水中，定期換水，等生根后再移植到土中。豆瓣綠的莖和葉都可以水插。 為了保證扦插的成活，必須注意以下幾個關鍵性的問題： 1.插穗的選擇和處理。要選擇生長健壯沒有病蟲害的枝條作插穗。選好插穗后要精心處理。嫩枝插的插穗采后應立即扦插，以防萎蔫影響成活。多漿植物（如仙人掌等），剪取后應放在通風處晾幾天，等切口略有干縮再扦插；或用微火略燒烤下面切口，以防止腐爛。一般植物插穗的下面切口如沾一些剛燒完的草木灰，也有防止腐爛的作用。 2.溫度。一般植物的扦插以保持20～25 ℃生根最快。溫度過低生根慢，過高則易引起插穗切口腐爛。所以，如果人為控制溫度的條件，一年四季均可扦插。自然條件下，則以春秋兩季溫度為宜。 3.濕度。扦插后要切實注意使扦插基質保持濕潤狀態(tài)，但也不可使之過濕，否則引起腐爛。同時，還應注意空氣的濕度，可用覆蓋塑料薄膜的方法保持濕度，但要注意在一定時間內通氣。 二、嫁接 嫁接就是把一個植物體的芽或枝，接在另一個植物體上，使結合在一起的兩部分長成為一個完整的植物體。接上去的芽或枝叫做接穗，被接的植物體叫做砧木。嫁接的方法有兩類：芽接和枝接。芽接是用芽做接穗，枝接是用枝作接穗。不管是芽接或枝接，都要確保接穗的形成層與砧木的形成層緊密地結合在一起。只有這樣，雙方的形成層分裂出來的新細胞才能愈合，接穗才能成活。 在農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)實踐中，很多植物都是使用嫁接繁殖的，如月季、菊花、仙人掌類、蘋果、梨、桃、柑橘等。以梨樹作例子來說，接穗要從鴨梨等優(yōu)良品種的植株上選取，砧木可以選用杜梨等野生種類植株。鴨梨的果實大，味道甜，但抗病力弱。杜梨的果實小，味道澀，但抗病力強。通過嫁接，就將鴨梨和杜梨的優(yōu)點結合到了一起。給果樹嫁接，技術要求高、專業(yè)性強，還要使用專門的嫁接工具，如芽接刀等。給仙人掌類植物嫁接則相對容易一些。 仙人掌類植物一般為仙人掌科植物的通稱。此科植物約有2 000多種，如蟹爪蘭、曇花、令箭荷花、三棱箭、仙人球、仙人鞭等。仙人掌類植物形態(tài)獨特、花色繁多，有些品種還可食用，故而受到人們越來越多的偏愛。仙人掌類植物中絕大部分屬陸生類型，原產(chǎn)于沙漠或草原地帶，耐干旱和強烈光照。少數(shù)種類原產(chǎn)于熱帶雨林，只有200多種。如曇花、蟹爪蘭等，屬于附生類型。仙人掌在我國南方一些地區(qū)可陸地栽培，是很好的園林綠化植物。而在北方地區(qū)，則不能在室外越冬，故多盆栽。仙人掌要長到一定大小才能開花，花期又短，人們就把花期較長的蟹爪蘭嫁接到仙人掌上。元旦春節(jié)期間，蟹爪蘭絢爛的花朵不但裝點了環(huán)境，又烘托了節(jié)日氣氛。 仙人掌嫁接蟹爪蘭需要的材料用具有：蟹爪蘭幼莖、仙人掌，芽接刀、廢紙、尺子、醫(yī)用橡皮膏等。嫁接的方法如下：先用尺子測量蟹爪蘭扁平的變態(tài)莖的寬度，再將仙人掌的球莖頂端平著切掉一部分；要使切口略寬于蟹爪蘭莖的寬度。使用芽接刀小心地在切口中央下切15～2cm深；再把蟹爪蘭莖的背腹兩側1～15cm處各斜削一刀，削成楔形。立即將削好的蟹爪蘭插入仙人掌的切口中（注意盡量避免對傷口的污染），插牢后用醫(yī)用橡皮膏把插接處纏繞一周。操作時可用廢紙包住仙人掌，避免小毛刺扎手。教師可事先實踐一下，取得經(jīng)驗，再帶領學生操作。 三、植物的組織培養(yǎng) 植物組織培養(yǎng)發(fā)展簡史植物組織培養(yǎng)是20世紀30年代初期發(fā)展起來的一項生物技術。它是在人工配制的培養(yǎng)基上，于無菌狀態(tài)下培養(yǎng)植物器官、組織、細胞、原生質體等材料的方法。 植物細胞的全能性是植物組織培養(yǎng)的理論基礎。20世紀初，曾有人提出能否將植物的薄壁細胞培養(yǎng)成完整植株?研究者從胡蘿卜根的韌皮部取下一塊組織，并在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，使其分化出了愈傷組織，從愈傷組織又得到胚狀體，胚狀體轉移到固體培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)后，獲得了完整的胡蘿卜試管植株。經(jīng)過栽培，此植株能夠正常生長并開花結果，其種子繁衍出來的后代與正常植株的種子所繁衍出的后代別無二致。根據(jù)此實驗可以得出以下結論：即不經(jīng)過有性生殖過程也能將植物的薄壁細胞培養(yǎng)出與母體一樣的完整植株。由于植物的每個有核細胞都攜帶著母體的全部基因，故在一定條件下，它們均能發(fā)育成完整植株，這就是所謂的植物細胞全能性。 科學家在植物激素對器官建成，及改進培養(yǎng)基配方等方面所取得的成果，極大地推動了組織培養(yǎng)技術的發(fā)展，使這項技術可以實際應用于快速繁殖、品種改良等方面。20世紀50年代初期，法國科學家利用組織培養(yǎng)技術成功地脫除了染病大麗花植株所攜帶的病毒，從而為脫毒苗的生產(chǎn)提供了一種可行的途徑。現(xiàn)在憑借組織培養(yǎng)技術來脫除植物的病毒已經(jīng)在生產(chǎn)中廣泛應用。20世紀50年代中期，由于細胞分裂素的發(fā)現(xiàn)，使組織培養(yǎng)狀態(tài)下外植體芽的形態(tài)建成成為可人為調控的因素，從而使在組織培養(yǎng)狀況下進行植株再生成為現(xiàn)實。進入60年代以后，組織培養(yǎng)技術在基礎理論、實際操作方面不斷取得進展，相繼在植物體細胞雜交、單倍體育種、種質資源保存、快速育苗、人工種子制造、次生代謝物生產(chǎn)等方面有了可喜的成果。時至今日，組織培養(yǎng)技術已經(jīng)成為基礎堅實、易于掌握、應用面廣的一種技術手段。 愈傷組織及其形成 愈傷組織（callus）原指植物體的局部受到創(chuàng)傷刺激后，在傷口表面新生的組織。它由活的薄壁細胞組成，可起源于植物體任何器官內各種組織的活細胞。在植物體的創(chuàng)傷部分，愈傷組織可幫助傷口愈合；在嫁接中，可促使砧木與接穗愈合，并由新生的維管組織使砧木和接穗溝通；在扦插中，從傷口愈傷組織可分化出不定根或不定芽，進而形成完整植株。在植物器官、組織、細胞離體培養(yǎng)時，條件適宜也可以長出愈傷組織。其發(fā)生過程是：外植體中的活細胞經(jīng)誘導，恢復其潛在的全能性，轉變?yōu)榉稚毎?，繼而其衍生的細胞分化為薄壁組織而形成愈傷組織。從植物器官、組織、細胞離體培養(yǎng)所產(chǎn)生的愈傷組織，在一定條件下可進一步誘導器官再生或胚狀體而形成植株。在單倍體育種中，也可由花粉產(chǎn)生的愈傷組織或胚狀體分化成單倍體植株。甚至可由原生質體培養(yǎng)誘導植株或器官再生。故愈傷組織的概念已不局限于植物體創(chuàng)傷部分的新生組織了。 在植物的組織培養(yǎng)中，從一塊外植體形成典型的愈傷組織，大致要經(jīng)歷三個時期：啟動期、分裂期和形成期。啟動期指細胞準備進行分裂的時期。外源植物生長激素對誘導細胞開始分裂效果很好。常用的有吲哚乙酸、細胞分裂素等。通常使用細胞分裂素和生長素比例在1∶1來誘導植物材料愈傷組織的形成，如MS+6-BA6-BA是一種人工合成的細胞分裂素6基腺嘌呤的簡稱0.5mg/L+IBAIBA是一種人工合成的生長素吲哚丁酸的簡稱。0.5 mg/L。分裂期是指外植體細胞經(jīng)過誘導以后脫分化，不斷分裂、增生子細胞的過程。分裂期愈傷組織的特點是：細胞分裂快，結構疏松，顏色淺而透明。分化期是指在分裂的末期，細胞內開始出現(xiàn)一系列形態(tài)和生理上的變化，從而使愈傷組織內產(chǎn)生不同形態(tài)和功能的細胞。這些細胞類型有薄壁細胞、分生細胞、色素細胞、纖維細胞等等。外植體的細胞經(jīng)過啟動、分裂和分化等一系列變化，形成了無序結構的愈傷組織。如果在原來的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)愈傷組織，會由于培養(yǎng)基中營養(yǎng)不足或有毒代謝物的積累，導致愈傷組織停止生長，甚至老化變黑、死亡。如果要讓愈傷組織繼續(xù)生長增殖，必須定期地（2～4個星期）將它們分成小塊，接種到新鮮的培養(yǎng)基上，這樣愈傷組織就可以長期保持旺盛的生長。 愈傷組織的形態(tài)發(fā)生方式 經(jīng)過啟動、分裂和分化期產(chǎn)生的愈傷組織，其中雖然發(fā)生了細胞分化，但并沒有器官發(fā)生。只有滿足某些條件，愈傷組織的細胞才會發(fā)生再分化，產(chǎn)生芽和根，進而發(fā)育成完整植株。組織培養(yǎng)中誘導叢芽產(chǎn)生一般使用較高的細胞分裂素和較低的生長素配比，如MS+6-BA1 mg/L+IAA（IAA是一種生長素3-吲哚乙酸的簡稱。）0.1 mg/L。而誘導生根時則可采用1/2MS+IAA0.1 mg/L等。當然，不同的植物種類、不同的生長狀態(tài)，激素的配比會有很大變化，這需要在實踐中摸索，取得經(jīng)驗