专题3课题2月季的花药培养

1、课题课题2 2 月季的花药培养月季的花药培养 花中皇后月季又称花中皇后月季又称“月月红月月红”，自然花期自然花期5至至11月月，开花连续不断开花连续不断 ，通常扦插就可以成活通常扦插就可以成活。 1 1、说出被子植物花粉发育的过程及花药培养产生、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；花粉植株的两种途径；2 2、说出影响花药培养的因素，学习花药培养的基、说出影响花药培养的因素，学习花药培养的基 本技术；本技术；3 3、尝试用月季或其他植物的花药进行培养。、尝试用月季或其他植物的花药进行培养。 重点：重点：选取适宜的选取适宜的培养材料培养材料和和培养基培养基； 难点：难点：

2、选取适宜的选取适宜的培养材料培养材料和和培养基培养基；知识回顾 单倍体育种的过程？单倍体育种的过程？花药离体培养（花药离体培养（N）单倍体植株（单倍体植株（N）秋水仙素处理，秋水仙素处理，使染色体加倍使染色体加倍植株（植株（2N）特点：特点：1 明显缩短育种年限明显缩短育种年限2 后代植株都为纯合子（后代无性状分离）后代植株都为纯合子（后代无性状分离）正常植株（正常植株（2N）1.1.被子植物雄蕊是由哪几部分组成的？被子植物雄蕊是由哪几部分组成的？2.2.花药与花粉是什么关系？花药与花粉是什么关系？3.3.被子植物的花粉是如何发育来的？被子植物的花粉是如何发育来的？4.4.小孢子母细胞形成精子

3、，期间要经过几次分裂？分别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？是什么方式？5.5.小孢子形成精子，期间分裂次数与分裂方式分别是什小孢子形成精子，期间分裂次数与分裂方式分别是什么？么？6.6.小孢子与小孢子母细胞相比，染色体数相同吗？小孢子与小孢子母细胞相比，染色体数相同吗？7.7.一个花粉粒中的两个精子，基因组成相同吗？一个花粉粒中的两个精子，基因组成相同吗？8.8.植物花粉发育过程中的小孢子植物花粉发育过程中的小孢子“四分体四分体”与减数分裂与减数分裂过程中的过程中的“四分体四分体” ” 一样吗？一样吗？阅读课本阅读课本P37-38，回答下列问题：，回答下列问题：（被子

4、植物）花的结构（被子植物）花的结构花托花托花萼花萼花瓣花瓣雄蕊雄蕊花药花药花丝花丝雌蕊雌蕊柱头柱头花柱花柱子房子房花粉囊花粉囊 当花粉囊的壁组织逐步发育分化时，会当花粉囊的壁组织逐步发育分化时，会形成大量的形成大量的花粉母细胞（小孢子母细胞花粉母细胞（小孢子母细胞）。）。花粉花粉 花粉粒是由花粉粒是由花粉母细胞花粉母细胞经过经过减数分裂减数分裂而形而形成，因此，花粉粒是成，因此，花粉粒是单倍体的生殖细胞单倍体的生殖细胞。 被子植物花粉的发育要经历：被子植物花粉的发育要经历： 四分体时期、单核期和双核期四分体时期、单核期和双核期等阶段。等阶段。小小孢孢子子母母细细胞胞花粉花粉母细母细胞胞小孢子小

5、孢子减减数数分分裂裂_分裂分裂花粉管细胞核花粉管细胞核生殖细胞核生殖细胞核_分裂分裂_个精子个精子1 1个个营养细胞营养细胞生殖细胞生殖细胞4 4个个4 4个个4 4个个4 4个个4 4个个8 8个个（小孢子四分体时（小孢子四分体时期期单核居中单核居中期期单核靠边期）单核靠边期）双核期双核期2有丝有丝有丝有丝1.1.被子植物雄蕊是由哪几部分组成的？被子植物雄蕊是由哪几部分组成的？2.2.花药与花粉是什么关系？花药与花粉是什么关系？3.3.被子植物的花粉是如何发育来的？被子植物的花粉是如何发育来的？4.4.小孢子母细胞形成精子，期间要经过几次分裂？分别小孢子母细胞形成精子，期间要经过几次分裂？分

6、别是什么方式？是什么方式？5.5.小孢子形成精子，期间分裂次数与分裂方式分别是什小孢子形成精子，期间分裂次数与分裂方式分别是什么？么？6.6.小孢子与小孢子母细胞相比，染色体数相同吗？小孢子与小孢子母细胞相比，染色体数相同吗？7.7.一个花粉粒中的两个精子，基因组成相同吗？一个花粉粒中的两个精子，基因组成相同吗？8.8.植物花粉发育过程中的小孢子植物花粉发育过程中的小孢子“四分体四分体”与减数分裂与减数分裂过程中的过程中的“四分体四分体” ” 一样吗？一样吗？阅读课本阅读课本P37-38，回答下列问题：，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被子植物花粉发育过程中的四分体时期与减

7、数分裂过程中的四分体时期是同一阶段吗？数分裂过程中的四分体时期是同一阶段吗？【提示】【提示】不是同一阶段。前者的四分体时不是同一阶段。前者的四分体时期是指期是指4个单倍体细胞连在一起的时期；后者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。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，只含二核花粉粒：成熟的花粉粒中，只含花粉花粉管细胞核和生殖细胞核管细胞核和生殖细胞核。（精子在花粉管。（精子在花粉管中形成）中形成）三核花粉粒：有些植物的花粉，在成熟前，三核花粉粒：有些植物的花粉，在成

8、熟前，生殖细胞进行一次有丝分裂，形成两个精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，含有子，这样的花粉在成熟时，含有一个营养一个营养核和两个精子。核和两个精子。注意注意：花粉粒类型花粉粒类型 1、关于被子植物花粉发育的说法，不正确的是（、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的、花粉粒是在花药中的花粉囊里形成的 B、被子植物精子的形成是直接减数分裂的结果、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、被子植物的花粉的发育要经历四分体时期、单核期、双核期等阶段双核期等阶段 D、花粉粒在发育过程

9、中，核先位于细胞一侧，再移到、花粉粒在发育过程中，核先位于细胞一侧，再移到细胞中央细胞中央BD注：花粉母细胞经减数分裂形成注：花粉母细胞经减数分裂形成4 4个单核花粉粒，每个花粉粒的个单核花粉粒，每个花粉粒的细胞核进行一次有丝分裂形成细胞核进行一次有丝分裂形成1 1个花粉管细胞核和个花粉管细胞核和1 1个生殖细胞个生殖细胞核，每个生殖细胞核再进行一次有丝分裂生成核，每个生殖细胞核再进行一次有丝分裂生成2 2个精子。个精子。（二）产生花粉植株的两种途径（二）产生花粉植株的两种途径花粉花粉花粉花粉胚状胚状体体愈伤愈伤组织组织丛芽丛芽生根生根移栽移栽脱分化脱分化分化分化再分化再分化诱导诱导脱分化脱分

10、化 说明：说明：1、两种途径之间并没有绝对的界两种途径之间并没有绝对的界限，主要取决于培养基中限，主要取决于培养基中激素的种类及其浓度激素的种类及其浓度配比配比。2、无论哪种产生方式，都要先诱导生无论哪种产生方式，都要先诱导生芽，再诱导生根。芽，再诱导生根。体细胞胚（胚状体）：体细胞胚（胚状体）： 在组织培养过程中，某些体细胞在在组织培养过程中，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，被称的结构，发育过程亦与合子胚类似，被称为为。人工种子人工种子 又称人造种子、合成种子或无性种子，又称人造种子、合成种子或无性种子，就是

11、将组织培养所产生的就是将组织培养所产生的体细胞胚、不定体细胞胚、不定芽、顶芽、腋芽或小鳞茎等繁殖体芽、顶芽、腋芽或小鳞茎等繁殖体，包裹，包裹在能提供营养的胶囊（在能提供营养的胶囊（人造胚乳人造胚乳）里，再）里，再在外面包上一层具有保护功能和防止机械在外面包上一层具有保护功能和防止机械损伤的外膜（损伤的外膜（人造种皮人造种皮），造成一种类似），造成一种类似种子的结构，能在一定的条件下萌发生长，种子的结构，能在一定的条件下萌发生长，形成完整植株。形成完整植株。人工种子：胚状体人工种子：胚状体 /顶芽顶芽 /不顶芽等不顶芽等+人工种皮人工种皮+人工胚乳人工胚乳（三）影响花药培养的因素（三）影响花药培

12、养的因素1、影响花药培养的主要因素有哪些？、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？、诱导成功率的重要因素是？选择合适的花粉发育时期选择合适的花粉发育时期材料的选择与培养基的组成材料的选择与培养基的组成阅读阅读P38-39思考：思考：a.a.材料选择什么时期最好，为什么？材料选择什么时期最好，为什么？b.b.如何选择单核期细胞？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。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选择完全未开放的花蕾 1.不选择单核期之前花药原因：不选择单核期之前花药原因：2.不选择单核期之后花药原因不选择单核

13、期之后花药原因 花药质地幼嫩，容易破碎花药质地幼嫩，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，可挑选到单核期的完全未开放的花蕾，可挑选到单核期的花药，菌少、易消毒花药，菌少、易消毒 为什么花瓣松动会给材料的消为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？毒带来困难？ 花瓣松动后，花瓣松动后，微生物微生物就可能就可能侵侵入入到花药，给材料的消毒带来困难。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。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

14、基：广泛使用诱导愈伤组织或胚状体产生的培养基：广泛使用 2 2，4-D4-D、IAAIAA；诱导分化的培养基常除去诱导分化的培养基常除去2 2，4-D4-D而以而以IBAIBA代之。代之。 亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种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。密度等对诱导的成功率都有一定的影响。培养基的组成：培养基的组成：3、其他因素：、其他因素：实验操作实验操作材料选取材料选取材料和材料和消毒消毒接种和接种和培养培养（一）材料选取（一）材料选取 2、通过、通过镜检镜检来确定是否处于适宜的发育期来确定是否处于适宜的发育期。 最常用方法：最常用方

15、法：醋酸洋红法醋酸洋红法(将染色体染成红色将染色体染成红色) 焙花青焙花青-铬矾法铬矾法(花粉细胞核染成蓝黑色花粉细胞核染成蓝黑色)。1、从花药看从花药看：月季的初花期：月季的初花期 从花粉看：从花粉看：单核期单核期 从花蕾看从花蕾看：完全未开放的：完全未开放的 花药（载玻片上）花药（载玻片上）1%的醋酸洋红的醋酸洋红1滴滴用镊柄将花药捣碎，用镊柄将花药捣碎，盖上盖玻片盖上盖玻片镜检（花粉粒的细胞核被染成红色）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花药（在卡诺氏固定液中处理20min）取出，置于载玻片上取出，置于载玻片上焙花青铬矾溶液染色焙花青铬矾溶液染色盖上盖玻片盖上盖

16、玻片镜检（花粉粒的细胞核镜检（花粉粒的细胞核被染成蓝黑色）被染成蓝黑色）（二）材料的消毒（二）材料的消毒5 5、无菌水冲洗、无菌水冲洗3 35 5次次 花药的外面有花萼、花瓣保护，通常处于无菌状态花药的外面有花萼、花瓣保护，通常处于无菌状态1、花蕾用、花蕾用体积分数为体积分数为70%的酒精的酒精浸泡浸泡30秒秒2、无菌水清洗、无菌水清洗3、无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分、无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分4、放入、放入质量分数为质量分数为0.1%的氯化汞的氯化汞溶液中溶液中24分钟分钟 （质量分数为质量分数为1%的的次氯酸钙溶液次氯酸钙溶液或饱和漂白粉溶液或饱和漂白粉溶液） 月季花蕾的消毒与菊花外植体

17、的消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？毒相比较，二者有何不同？ 在酒精消毒前，花药不需要预先用在酒精消毒前，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。要将整个花蕾或幼穗消毒即可。 问题：问题：1.1.接种的对象是什么？接种的对象是什么？2.2.为什么剥离花药时，要尽量不损伤花药并且彻底为什么剥离花药时，要尽量不损伤花药并且彻底除去花丝？除去花丝？3.3.每瓶接种花药几个？每瓶接种花

18、药几个？4.4.培养时需控制什么样的培养条件？培养时需控制什么样的培养条件？5.5.花药长出愈伤组织或释放胚状体后，如何进一步花药长出愈伤组织或释放胚状体后，如何进一步处理？处理？6.6.在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，常出现染色体倍性的变化，为什么？植株，常出现染色体倍性的变化，为什么？7.7.花药培养出现污染的原因有哪些？花药培养出现污染的原因有哪些？（三）接种和培养（三）接种和培养（三）接种和培养（三）接种和培养 1 1 灭菌后花蕾，要在灭菌后花蕾，要在 下除去萼片和花瓣，下除去萼片和花瓣，并立即将花药接种到培养基上。并立即将花药

19、接种到培养基上。 3 通常每瓶接种花药通常每瓶接种花药 ，温度控制在，温度控制在 左左右，右， 。幼小植株形成后才。幼小植株形成后才 。 2 在剥离花药时，要尽量在剥离花药时，要尽量 （否则接种后，否则接种后，容易从受伤部位产生二倍体的愈伤组织容易从受伤部位产生二倍体的愈伤组织），同时还要彻），同时还要彻底底 ，因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成胚状体的形成。 一般经过一般经过20-30天培养后，会发现花药开裂，长出天培养后，会发现花药开裂，长出愈伤组织愈伤组织或释放出胚状体或释放出胚状体。将愈伤组织及时转移到分化培养基上，以便。将愈伤组织及时

20、转移到分化培养基上，以便进一步分化出再生植株。进一步分化出再生植株。 4 进一步鉴定和筛选：进一步鉴定和筛选：常常会出现染色体倍性的变化常常会出现染色体倍性的变化无菌条件无菌条件 不损伤花药不损伤花药去除花丝去除花丝7-10个个25不需要光照不需要光照需要光照需要光照主要原因是主要原因是花花粉管核和生殖粉管核和生殖核融合核融合造成的造成的或花粉壁细胞或花粉壁细胞发育成的植株发育成的植株四、四、 结果分析与评价结果分析与评价1 1、选材是否恰当、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。过显微镜观察处于适宜

21、发育期的花粉。 2 2、无菌技术是否过、无菌技术是否过关关 如果出现了污染现象，说明某些操作步骤，如培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。养基灭菌、花蕾消毒或接种等有问题。3 3、接种是否成功、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，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，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。以便愈伤组织或胚状体进一步分化成再生植株。植物组织培养技术与花药培养技术的比较植物组织培养技术与花药培养技术的比较项目项目相同点相同点不同

22、点不同点植物组织植物组织培养技术培养技术离体的植物离体的植物组织经脱分组织经脱分化形成愈伤化形成愈伤组织，再分组织，再分化成丛芽，化成丛芽，诱导出根，诱导出根，然后进行移然后进行移栽。栽。外植体为体细胞，染色体数无外植体为体细胞，染色体数无需加倍。需加倍。花药培养花药培养技术技术取材为花药，培养的为取材为花药，培养的为，植株弱小，高度不育，植株弱小，高度不育，必须用秋水仙素处理，使染色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加倍，恢复正常植株的染色体数，而且为体数，而且为。基础基础知识知识实验操作实验操作被子植被子植物的花物的花粉发育粉发育花粉花粉双核期双核期其他因素其他因素接种

23、密度接种密度小孢子四分体时期小孢子四分体时期影响因素影响因素花粉发育经花粉发育经历的时期历的时期花粉囊花粉囊单核期单核期亲本植株的生长条件亲本植株的生长条件材料低温预处理材料低温预处理月月季季的的花花药药培培养养 材料与培养基材料与培养基材料的选取材料的选取产生途径产生途径结果分析与评价结果分析与评价消毒消毒花粉花粉培养条件培养条件接种和培养接种和培养课堂小结课堂小结练习练习1 F2代紫色甜玉米的基因型组成可能代紫色甜玉米的基因型组成可能为为Aasusu或或AAsusu。如果运用常规育种。如果运用常规育种方法，将方法，将F2代中的紫色甜玉米与白色甜代中的紫色甜玉米与白色甜玉米（玉米（aasus

24、u）进行）进行测交测交，可以选择出，可以选择出基因型为基因型为AAsusu纯种紫色甜玉米。但这纯种紫色甜玉米。但这种方法比较繁琐，耗时也较长，需要至种方法比较繁琐，耗时也较长，需要至少三年的选种和育种时间。少三年的选种和育种时间。 如果利用花药培养的技术，在如果利用花药培养的技术，在F1代产生的花粉中就可能有代产生的花粉中就可能有Asu的的组合，再将花粉植株进行染色体加组合，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倍，就可以直接得到紫色甜玉米的纯合子（纯合子（AAsusu）。这种方法可）。这种方法可以大大缩短育种周期。以大大缩短育种周期。练习练习2 植物组织培养技术与花药培养技术

25、的植物组织培养技术与花药培养技术的相同之处相同之处是：培养基配制方法、无菌技术是：培养基配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同。两者的及接种操作等基本相同。两者的不同之处不同之处在于：花药培养的选材非常重要，需事先在于：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基；的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养基；花药培养对培养基配方的要求更为严格。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。这些都使花药培养的难度大为增加。1 1关于被子植物花粉的形成，说法正确的是关于被子植物花粉的形成，

26、说法正确的是( )( )A A花粉是花粉母细胞经有丝分裂形成的花粉是花粉母细胞经有丝分裂形成的B B花粉的发育要经历小孢子四分体时期、单核期和花粉的发育要经历小孢子四分体时期、单核期和双核期双核期C C花粉发育经历双核期时，两个细胞核中的遗传物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质并不完全相同D D花粉母细胞形成花粉粒中精子的过程是一系列减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数分裂的过程B B课题练习课题练习2 2、下列关于影响花药培养的因素的说法，不、下列关于影响花药培养的因素的说法，不正确的是正确的是( )( )A A材料选取和消毒是花粉植株诱导成功的

27、关键材料选取和消毒是花粉植株诱导成功的关键B B选择花期早期的花蕾和单核期以前的花蕾选择花期早期的花蕾和单核期以前的花蕾C C亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种密度种密度D D选择单核居中期或单核靠边期的花蕾选择单核居中期或单核靠边期的花蕾B B3 3、一个小孢子母细胞经减数分裂产生、一个小孢子母细胞经减数分裂产生4 4个小孢子，个小孢子，由一个小孢子到形成两个精子，其间经过的分裂由一个小孢子到形成两个精子，其间经过的分裂次数及分裂方式为次数及分裂方式为( )( )A A一、有丝分裂一、有丝分裂 B B二、减数分裂二、减数分裂C C二、有丝分裂二、有丝分裂 D D三、有丝分裂三、有丝分裂C C4 4、下列说法错误的是、下列说法错误的是(