Question

5．為提高玉米產量，科學家在育種和栽培過程中進行研究．如圖是關于玉米培養的過程，請回答：

（1）過程D-E是把幼小的花藥分離出來，在無菌條件下放在MS培養基上進行培養，配制該培養基時，需要的物質應該有水、大量元素、微量元素、植物激素、蔗糖、瓊脂．（至少答三種）
（2）由莖尖進行組織培養成完整的植株證明了植物細胞具有全能性．
（3）取莖尖進行組織培養，發育成植株D，取D的花藥培養成幼苗，經秋水仙素處理后發育成為植株G．從細胞分裂方式上分析，E→F過程中進行了有絲分裂；從育種方式上分析，D→G屬于單倍體育種．
（4）D植株上的小孢子母細胞形成精子所經歷的分裂方式是減數分裂和有絲分裂．在該過程中，首先要經過“小孢子四分體時期”，這里的“四分體”是指四個小孢子連在一起．在其后某個時期對離體刺激最敏感，一般來說在單核期，花藥培養成功率最高．
（5）選取莖尖放入A瓶中培養，是因為莖尖細胞是具有旺盛分裂能力的幼嫩細胞，更容易通過培養表達出全能性、莖尖細胞一般沒有被病毒侵染，可直接用來培養無病毒植株，
如果選取D植株莖的切段放入A瓶培養，首先要進行外植體消毒，一般是刷洗后用流水沖洗 20  min，用無菌吸水紙吸干后再放入體積分數為70%的酒精中搖動2～3次，持續6-7s，立即取出，在無菌水中沖洗并用無菌吸水紙吸干，再放入質量分數為0.1%的氯化汞溶液中 1～2  min，取出后在無菌水中清洗至少3次，以漂凈消毒液．
（6）C和F試管苗不能直接栽培到大田中，要進行試管苗移栽．

Answer 1

分析 1、圖示表示玉米培養過程，其中A→C表示玉米幼苗莖尖的組織培養過程，形成的植株D與親本相同；E→F表示花藥離體培養過程，該過程包括脫分化和再分化兩個步驟，形成的植株G為單倍體．
2、植物組織培養：
（1）過程：離體的植物組織，器官或細胞（外植體） $\stackrel{脫分化}{→}$愈傷組織  $\stackrel{再分化}{→}$胚狀體→植株（新植體）．決定植物脫分化和再分化的關鍵因素是植物激素的種類和比例，特別是生長素和細胞分裂素的協同作用在組織培養過程中非常重要．
（2）原理：植物細胞的全能性．
（3）應用：植物繁殖的新途徑（快速繁殖優良品種、作物脫毒、人工種子）、作物新品種的培育（單倍體育種和突變體的利用）、細胞產物的工廠化生產．
3、被子植物的雄蕊通常包含花絲、花藥兩部分．花藥為囊狀結構，內部含有許多花粉．花粉是單倍體的生殖細胞．被子植物花粉的發育要經歷小包子四分體時期、單核期和雙核期等階段．

解答 解：（1）過程①為花藥離體培養，其MS培養基配制時，需要的物質應該有水、大量元素、微量元素、蔗糖、瓊脂、植物激素、有機物等．
（2）由莖尖進行組織培養成完整的植株證明了植物細胞具有全能性．
（3）取D的花藥培養成幼苗，經秋水仙素處理后發育成為植株G．從細胞分裂方式上分析，E→F過程中進行的是有絲分裂，D→G包括花藥離體培養、秋水仙素處理幼苗得到正常純合體，該過程叫做單倍體育種．
（4）一個小孢子母細胞經減數分裂產生4個小孢子，該過程中染色體復制一次，細胞分裂兩次；
一個小孢子發育為一個花粉粒，花粉粒的核經過一次分裂形成一個生殖細胞核和一個花粉管細胞核，進而形成生殖細胞和營養細胞，生殖細胞再分裂一次，形成兩個精子，分裂方式皆為有絲分裂．故小孢子母細胞形成精子所經歷的分裂方式是減數分裂和有絲分裂，在該過程中，首先要經過“小孢子四分體時期”，這里的“四分體”是指四個小孢子連在一起，花粉應選擇細胞核由中央移向一側的單核期，此時花藥培養成功率高．
（5）選取莖尖放入A瓶中培養，是因為莖尖細胞是具有旺盛分裂能力的幼嫩細胞，更容易通過培養表達出全能性；莖尖細胞一般沒有被病毒侵染，可直接用來培養無病毒植株．選取D植株莖的切段放入A瓶培養，首先要進行
外植體消毒，一般是刷洗后用流水沖洗 20  min，用無菌吸水紙吸干后再放入體積分數為70%的酒精中搖動2～3次，持續6-7s，立即取出，在無菌水中沖洗并用無菌吸水紙吸干，再放入質量分數為0.1%的氯化汞溶液中 1～2 min，取出后在無菌水中清洗至少3次，以漂凈消毒液．
（6）植物組織培養和花藥離體培養這兩種方法所得到的試管苗，都必須通過試管苗移栽煉苗后方可進行大田栽培．
故答案為：
（1）水、大量元素、微量元素、植物激素、蔗糖、瓊脂
（2）植物細胞具有全能性
（3）有絲  單倍體
（4）減數分裂和有絲分裂   四個小孢子連在一起   單核
（5）莖尖細胞是具有旺盛分裂能力的幼嫩細胞，更容易通過培養表達出全能性
莖尖細胞一般沒有被病毒侵染，可直接用來培養無病毒植株   外植體消毒  6-7  無菌水 漂凈消毒液
（6）試管苗移栽

點評 本題考查單倍體育種的過程，意在考查學生的識圖和判斷能力，屬于中檔題．