Question

5．為提高玉米產(chǎn)量，科學(xué)家在育種和栽培過程中進行研究．如圖是關(guān)于玉米培養(yǎng)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(yǎng)基上進行培養(yǎng)，配制該培養(yǎng)基時，需要的物質(zhì)應(yīng)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(yǎng)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(yǎng)，發(fā)育成植株D，取D的花藥培養(yǎng)成幼苗，經(jīng)秋水仙素處理后發(fā)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(jīng)歷的分裂方式是減數(shù)分裂和有絲分裂．在該過程中，首先要經(jīng)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(yǎng)成功率最高．
（5）選取莖尖放入A瓶中培養(yǎng)，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(yǎng)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(yǎng)無病毒植株，
如果選取D植株莖的切段放入A瓶培養(yǎng)，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(shù)為70%的酒精中搖動2～3次，持續(xù)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(zhì)量分數(shù)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(yǎng)過程，其中A→C表示玉米幼苗莖尖的組織培養(yǎng)過程，形成的植株D與親本相同；E→F表示花藥離體培養(yǎng)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(yǎng)：
（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(guān)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(xié)同作用在組織培養(yǎng)過程中非常重要．
（2）原理：植物細胞的全能性．
（3）應(yīng)用：植物繁殖的新途徑（快速繁殖優(yōu)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(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)．
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(jié)構(gòu)，內(nèi)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(fā)育要經(jīng)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(yǎng)，其MS培養(yǎng)基配制時，需要的物質(zhì)應(yīng)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(yǎng)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(yǎng)成幼苗，經(jīng)秋水仙素處理后發(fā)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(yǎng)、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(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生4個小孢子，該過程中染色體復(fù)制一次，細胞分裂兩次；
一個小孢子發(fā)育為一個花粉粒，花粉粒的核經(jīng)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(yǎng)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(jīng)歷的分裂方式是減數(shù)分裂和有絲分裂，在該過程中，首先要經(jīng)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(yīng)選擇細胞核由中央移向一側(cè)的單核期，此時花藥培養(yǎng)成功率高．
（5）選取莖尖放入A瓶中培養(yǎng)，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(yǎng)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(yǎng)無病毒植株．選取D植株莖的切段放入A瓶培養(yǎng)，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(shù)為70%的酒精中搖動2～3次，持續(xù)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(zhì)量分數(shù)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(yǎng)和花藥離體培養(yǎng)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(shù)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(yǎng)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(yǎng)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(xué)生的識圖和判斷能力，屬于中檔題．