1、课题2 月季的花药培养花中皇后月季又称“月月红”，自然花期5至11月，开花连续不断，通常扦插就可以成活。课题目标1、说出被子植物花粉发育的过程及花药培养产生花粉植株的两种途径；2、说出影响花药培养的因素，学习花药培养的基本技术；3、尝试用月季或其他植物的花药进行培养。课题重点、难点重点：选取适宜的培养材料和培养基；难点：选取适宜的培养材料和培养基；课题背景11、19641964年印度科学家首次培养毛叶曼陀罗花药，年印度科学家首次培养毛叶曼陀罗花药，由花粉粒发育获得单倍体植株：由花粉粒发育获得单倍体植株：说明：说明：生殖细胞在离体条件下也具有发育全能性。生殖细胞在离体条件下也具有发育全能性。22
2、、自、自2020世纪世纪6060年代以来，花药培养的研究迅速发年代以来，花药培养的研究迅速发展，据记载已有展，据记载已有250250多种高等植物的花药培养获得成多种高等植物的花药培养获得成功，功，近近5050多种花粉再生植株由我国科技人员首先培多种花粉再生植株由我国科技人员首先培育成功；育成功；知识回顾 单倍体育种的过程？花药离体培养（N）单倍体植株（N）秋水仙素处理，使染色体加倍植株（2N）特点：1 明显缩短育种年限2 后代植株都为纯合子（后代无性状分离）正常植株（2N）一、基础知识（一）被子植物的花粉发育（二）产生花粉植株的两种途径（三）影响花药培养的因素（一）被子植物的花粉发育（11）被
3、子植物定义：）被子植物定义：凡是种子有果皮包被着，胚珠凡是种子有果皮包被着，胚珠有子房壁包被着的植物，就叫做被子植物（绿色开花有子房壁包被着的植物，就叫做被子植物（绿色开花植物）植物）被子植物和裸子植物被子植物和裸子植物（22）裸子植物定义：）裸子植物定义：凡是胚珠裸露，外面没有子房凡是胚珠裸露，外面没有子房壁包被，种子外面没有果皮包被的植物称为裸子植物壁包被，种子外面没有果皮包被的植物称为裸子植物（无真正意义上的花）（无真正意义上的花）实例：玉米、大豆、梨、杏实例：玉米、大豆、梨、杏实例：松、杉、柏实例：松、杉、柏1.被子植物雄蕊是由哪几部分组成的？2.花药与花粉是什么关系？3.被子植物的花
4、粉是如何发育来的？4.小孢子母细胞形成精子，期间要经过几次分裂？分别是什么方式？5.小孢子形成精子，期间分裂次数与分裂方式分别是什么？6.小孢子与小孢子母细胞相比，染色体数相同吗？7.一个花粉粒中的两个精子，基因组成相同吗？8.植物花粉发育过程中的小孢子“四分体”与减数分裂过程中的“四分体”一样吗？阅读课本P37-38，回答下列问题：（被子植物）花的结构花托花萼花瓣雄蕊花药花丝雌蕊柱头花柱子房花粉囊当花粉囊的壁组织逐步发育分化时，会形成大量的花粉母细胞（小孢子母细胞）。花粉花粉粒是由花粉母细胞经过减数分裂而形成，因此，花粉粒是单倍体的生殖细胞。被子植物花粉的发育要经历：四分体时期、单核期和双核
5、期等阶段。小孢子母细胞花粉母细胞小孢子减数分裂_分裂花粉管细胞核生殖细胞核_分裂_个精子1个营养细胞生殖细胞4个4个4个4个4个8个（小孢子四分体时期单核居中期单核靠边期）双核期两个精子和一个营养核的基因型相同2有丝有丝1.被子植物雄蕊是由哪几部分组成的？2.花药与花粉是什么关系？3.被子植物的花粉是如何发育来的？4.小孢子母细胞形成精子，期间要经过几次分裂？分别是什么方式？5.小孢子形成精子，期间分裂次数与分裂方式分别是什么？6.小孢子与小孢子母细胞相比，染色体数相同吗？7.一个花粉粒中的两个精子，基因组成相同吗？8.植物花粉发育过程中的小孢子“四分体”与减数分裂过程中的“四分体”一样吗？阅
6、读课本P37-38，回答下列问题：被子植物花粉发育过程中的四分体时期与减数分裂过程中的四分体时期是同一阶段吗？【提示】不是同一阶段。前者的四分体时期是指4个单倍体细胞连在一起的时期；后者的四分体时期是指同源染色体配对后，一对同源染色体含有四条染色单体的阶段。二核花粉粒：成熟的花粉粒中，只含花粉管细胞核和生殖细胞核。（精子在花粉管中形成）三核花粉粒：有些植物的花粉，在成熟前，生殖细胞进行一次有丝分裂，形成两个精子，这样的花粉在成熟时，含有一个营养核和两个精子。注意：花粉粒类型一个成熟的花粉粒即为雄配子体，有两种情况：1、关于被子植物花粉发育的说法，不正确的是（）A、花粉粒是在花药中的花粉囊里形成
7、的 B、被子植物精子的形成是直接减数分裂的结果 C、被子植物的花粉的发育要经历四分体时期、单核期、双核期等阶段 D、花粉粒在发育过程中，核先位于细胞一侧，再移到细胞中央BD注：花粉母细胞经减数分裂形成4个单核花粉粒，每个花粉粒的细胞核进行一次有丝分裂形成1个花粉管细胞核和1个生殖细胞核，每个生殖细胞核再进行一次有丝分裂生成2个精子。被子植物子房的结构胚珠的结构花粉管精 子卵细胞极核子房壁珠被珠孔知识扩展花花雄雄蕊蕊雌雌蕊蕊花花药药花花粉粉粒粒精子精子精子精子子子房房胚胚珠珠胚胚囊囊子房壁子房壁珠被珠被卵细胞卵细胞两个极核两个极核受受精精卵卵受受精精极极核核胚胚胚胚乳乳种皮种皮种种子子果皮果皮果
8、果实实有丝分裂有丝分裂有丝分裂有丝分裂1n1n1n1n2n2n1n1n3n3n2n2n2n2n2n2n2n2n胚是一个胚是一个新个体的幼体新个体的幼体发育结果：种子的形成发育结果：种子的形成（二）产生花粉植株的两种途径花粉花粉胚状体愈伤组织丛芽生根移栽脱分化分化再分化诱导脱分化说明：1、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。2、无论哪种产生方式，都要先诱导生芽，再诱导生根。体细胞胚（胚状体）：在组织培养过程中，某些体细胞在形态上转变为与合子发育成的胚非常相似的结构，发育过程亦与合子胚类似，被称为体细胞胚（胚状体）。人工种子又称人造种子、合成种子或无性种子，就是
9、将组织培养所产生的体细胞胚、不定芽、顶芽、腋芽或小鳞茎等繁殖体，包裹在能提供营养的胶囊（人造胚乳）里，再在外面包上一层具有保护功能和防止机械损伤的外膜（人造种皮），造成一种类似种子的结构，能在一定的条件下萌发生长，形成完整植株。人工种子：胚状体/顶芽/不顶芽等+人工种皮+人工胚乳（三）影响花药培养的因素1、影响花药培养的主要因素有哪些？2、诱导成功率的重要因素是？选择合适的花粉发育时期材料的选择与培养基的组成阅读P38-39思考：a.材料选择什么时期最好，为什么？b.如何选择单核期细胞？花期为初花期，花粉发育在单核靠边期，成功率最高。选择完全未开放的花蕾1.不选择单核期之前花药原因：2.不选择
10、单核期之后花药原因3.选择完全未开放花蕾的原因花药质地幼嫩，容易破碎花瓣开始松动，给材料消毒带来困难困难完全未开放的花蕾，可挑选到单核期的花药，菌少、易消毒为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？花瓣松动后，微生物就可能侵入到花药，给材料的消毒带来困难。花药培养所采用的培养基各成分中植物生长调节剂的水平和配比起决定作用。诱导愈伤组织或胚状体产生的培养基：广泛使用 2，4-D、IAA；诱导分化的培养基常除去2，4-D而以IBA代之。亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种密度等对诱导的成功率都有一定的影响。培养基的组成：3、其他因素：实验操作材料选取材料和消毒接种和培养（一）材料选取 2、通过镜
11、检来确定是否处于适宜的发育期。最常用方法：醋酸洋红法(将染色体染成红色)焙花青-铬矾法(花粉细胞核染成蓝黑色)。1、从花药看：月季的初花期从花粉看：单核期从花蕾看：完全未开放的花药（载玻片上）1%的醋酸洋红1滴用镊柄将花药捣碎，盖上盖玻片镜检（花粉粒的细胞核被染成红色）花药（在卡诺氏固定液中处理20min）取出，置于载玻片上焙花青铬矾溶液染色盖上盖玻片镜检（花粉粒的细胞核被染成蓝黑色）（二）材料的消毒5、无菌水冲洗35次花药的外面有花萼、花瓣保护，通常处于无菌状态1、花蕾用体积分数为70%的酒精浸泡30秒2、无菌水清洗3、无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分4、放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中24
12、分钟（质量分数为1%的次氯酸钙溶液或饱和漂白粉溶液）月季花蕾的消毒与菊花外植体的消毒相比较，二者有何不同？在酒精消毒前，花药不需要预先用流水冲洗、洗衣粉洗涤和软刷刷洗。因为月季花蕾外面有花萼、花瓣或颖片保护，通常处于无菌状态，所以只要将整个花蕾或幼穗消毒即可。（三）接种和培养1 灭菌后花蕾，要在下除去萼片和花瓣，并立即将花药接种到培养基上。3 通常每瓶接种花药，温度控制在左右，。幼小植株形成后才。2 在剥离花药时，要尽量（否则接种后，容易从受伤部位产生二倍体的愈伤组织），同时还要彻底，因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。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
13、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。4 进一步鉴定和筛选：常常会出现染色体倍性的变化无菌条件不损伤花药去除花丝7-10个25不需要光照需要光照主要原因是花粉管核和生殖核融合造成的或花粉壁细胞发育成的植株四、结果分析与评价1、选材是否恰当选材是否成功是花药培养成功的关键。应学会通过显微镜观察处于适宜发育期的花粉。2、无菌技术是否过关如果出现了污染现象，说明某些操作步骤，如培养基灭菌、花蕾消毒或接种等有问题。3、接种是否成功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。要适时转换培养基，以便愈伤组织或胚状体进一步分化成再生植株。植物组织培养
14、技术与花药培养技术的比较项目相同点不同点植物组织培养技术离体的植物组织经脱分化形成愈伤组织，再分化成丛芽，诱导出根，然后进行移栽。外植体为体细胞，染色体数无需加倍。花药培养技术取材为花药，培养的为单倍体单倍体幼苗幼苗，植株弱小，高度不育，必须用秋水仙素处理，使染色体加倍，恢复正常植株的染色体数，而且为纯种纯种。基础知识实验操作被子植物的花粉发育花粉双核期其他因素接种密度小孢子四分体时期影响因素花粉发育经历的时期花粉囊单核期亲本植株的生长条件材料低温预处理月季的花药培养材料与培养基材料的选取产生途径结果分析与评价消毒花粉培养条件接种和培养课堂小结练习1 F2代紫色甜玉米的基因型组成可能为Aasu
15、su或AAsusu。如果运用常规育种方法，将F2代中的紫色甜玉米与白色甜玉米（aasusu）进行测交，可以选择出基因型为AAsusu纯种紫色甜玉米。但这种方法比较繁琐，耗时也较长，需要至少三年的选种和育种时间。如果利用花药培养的技术，在F1代产生的花粉中就可能有Asu的组合，再将花粉植株进行染色体加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的纯合子（AAsusu）。这种方法可以大大缩短育种周期。练习2植物组织培养技术与花药培养技术的相同之处是：培养基配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同。两者的不同之处在于：花药培养的选材非常重要，需事先摸索时期适宜的花蕾；花药裂开后释放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养
16、基；花药培养对培养基配方的要求更为严格。这些都使花药培养的难度大为增加。1关于被子植物花粉的形成，说法正确的是()A花粉是花粉母细胞经有丝分裂形成的B花粉的发育要经历小孢子四分体时期、单核期和双核期C花粉发育经历双核期时，两个细胞核中的遗传物质并不完全相同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B课题练习2、下列关于影响花药培养的因素的说法，不正确的是()A材料选取和消毒是花粉植株诱导成功的关键B选择花期早期的花蕾和单核期以前的花蕾C亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种密度D选择单核居中期或单核靠边期的花蕾B3、一个小孢子母细胞经减数分裂产生4个小孢子，由一个小孢子到形成
17、两个精子，其间经过的分裂次数及分裂方式为()A一、有丝分裂B二、减数分裂C二、有丝分裂D三、有丝分裂C4、下列说法错误的是()A被子植物的花粉发育过程依次经历了四分体时期、单核期、双核期B被子植物的花粉是由花粉母细胞经有丝分裂而形成的，因而含有与体细胞中数目相同的染色体C花粉是单倍体的生殖细胞D花粉粒内有两个精子B5、剥离花药时，要彻底去除花丝，主要原因是()A连着花丝，操作不方便B连着花丝，消毒不彻底C花丝会影响将来愈伤组织形成植株D与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成D6、将基因型为AaBb的小麦的花粉细胞通过无菌操作接入含有全部营养成分的培养基的试管中，在一定条件下诱导形成试管幼苗，其过程如图：小麦的花粉细胞愈伤组织丛芽 生根植株(1)发育成的植株称 为_，基因型有_。(2)小麦形成花粉的细胞分裂方式是，花粉发育成植物体的过程中细胞分裂方式是_。(3)若得到可育的植株，需要用_对_(填符号)进行处理，所获得的植株基因型可能是_。(4)过程需要的条件有_。A营养B激素C光照D适宜pH单倍体AB、Ab、aB、ab减数分裂和有丝分裂有丝分裂秋水仙素AABB、AAbb、aaBB、aabbABD