课题2　月季的花药培养

专题三植物的组织培养 课题2月季的花药培养 一 知识与技能1 熟悉植物组织培养的基本过程 了解影响植物组织培养的各种因素2 理解细胞分化的概念及离体植物细胞的脱分化和再分化3 归纳MS培养基的配制方法 并设计表格比较微生物培养基与MS培养基的配方的异同 学习目标 二 过程与方法掌握培养基制备 外植体消毒 接种 培养 移栽以及栽培等基本操作技术 三 情感 态度与价值观1 通过联系农业生产实际 培养学生活学活用 理论联系实际的能力2 通过阅读植物组织培养技术的发展史 课下查阅植物组织培养技术在生产实践中应用的资料 关注学生科学态度的教育 拓展学生视野 感受科学技术在生产实践中的重要价值 利用植物的茎可以经过组织培养得到新植株 但这种方法同时也存在着一定的缺陷 繁殖出来的新植株往往无法获得一些新的性状 本节我们将学习月季的花药离体培养技术 这是一种新的育种技术 一 导入 1 花粉是经过分裂形成的 是倍体的生殖细胞 花粉粒中生殖细胞形成精子是通过分裂过程 2 被子植物花粉的发育过程 花粉母细胞 小孢子母细胞 时期 单核期 期 花粉粒 3 其中单核期又分期 期两个时期 双核期细胞核包括花粉管细胞核和两个核 二 基础知识 减数 单 有丝 小孢子四分体 双核 单核居中 单核靠边 生殖细胞核 一 被子植物的花粉发育 被子植物花粉发育经历 四分体时期 单核期 双核期 1 途径差异 一种是花粉通过阶段发育为植株 另一种是花粉在诱导培养基上先形成 再将其成植株 2 形成原因 主要取决于培养基中的种类及其 胚状体 愈伤组织 诱导分化 激素 浓度配比 二 产生花粉植株的两种途径 产生花粉植株的两种途径 一种是花粉通过胚状体阶段发育为植株 另一种是花粉在诱导培养基上先形成愈伤组织 再将其诱导分化成植株 进行何种途径主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比 1 影响花药培养的主要因素是 2 接种的花药时期 花期的花药比的更容易产生花粉植株 一般在 细胞核由中央移向细胞一侧 花药培养成功率最高 材料的选择 培养基的组成 早期 后期 单核期 三 影响花药培养的因素 3 花药培养所采用的培养基可能因植物不同而有所差异 花药供体植物的和材料的也是重要的影响因素 思维激活1 为选择到适于花药培养的时期 应选择何种花蕾 提示 为了挑选到单核期的花药 通常选择完全未开放的花蕾 种类 生长条件 低温预处理 影响花药培养的因素 1 材料的选择 不同种类植物的诱导成功率不同 同一种植物 亲本植株的生理状况对诱导成功率有直接影响 合适的花粉发育时期 花期早期时的花药最佳 最合适的选择时期 单核居中期或单核靠边期 a 不选择单核期以前花药的原因 质地幼嫩 极易破碎 b 不选择单核期以后花药的原因 花瓣已有些松动 给材料的消毒带来困难 2 培养基的组成花药培养所采用的培养基可能因植物不同而有所变化 培养基各成分中 植物生长调节剂的水平和配比 常对诱导细胞的分裂和分化起决定作用 如 小麦为N6培养基 马铃薯 月季为MS培养基 油菜为B5培养基 3 其他因素 材料的低温预处理及接种密度对诱导的成功率都有一定影响 特别提醒 花药培养不仅对培养基配方的要求更为严格 而且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 以便愈伤组织或胚状体进一步分化成再生植株 1 材料的选取 对绝大多数植物而言 适宜花粉培养的时期是 2 花药发育时期的确定 一般通过来确定花粉是否处于适宜的发育期 3 镜检方法 最常用的是法 但某些植物的花粉细胞核不易着色 需采用 三 花药培养的实验操作与结果评价 单核期 镜检 醋酸洋红 焙花青 铬矾法 一 材料的选取 花粉鉴定的两种方法 1 最常用的方法 醋酸洋红法花药 载玻片上 质量分数为1 的醋酸洋红 用镊柄将花药捣碎 盖上盖玻片 镜检 2 某些植物的花粉细胞核不易着色 采用焙花青 铬矾法 花药 在卡诺氏固定液中固定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 花粉细胞核染成蓝黑色 消毒 常用消毒液为 消毒时间分别为和 三 接种和培养 1 接种要求 在无菌条件下除去 和的花药立即接种到培养基上 体积分数为70 的酒精和质量分数为0 1 氯化汞溶液 30s 2 4min 萼片 花瓣 花丝 二 材料的消毒 2 培养条件 温度在左右 幼小植株形成后需要 3 鉴定和筛选 在花药培养中 特别是通过愈伤组织形成的花粉植株 常常会出现的变化 因此需要对培养出的植株作进一步的鉴定和筛选 25 光照 染色体倍性 培养流程 栽培选育 鉴定和筛选染色体的倍性变化 特别提醒在花药培养中 尤其是通过胚状体形成的植株 常常会出现染色体倍性的变化 因此需对培养出来的植株作进一步的鉴定和筛选 思维激活2 剥离花药时 为何不能损伤花药 为何需彻底去除花丝 提示若花药受损 则易从受伤部位产生愈伤组织 若未彻底去除花丝 则与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成 1 单倍体育种过程 在花药离体培养基础上 用秋水仙素继续处理单倍体幼苗 染色体加倍 重新恢复为二倍体 由于此二倍体是由单倍体的染色体加倍而来的 所以是纯系 不会发生性状分离 见下图 界定花药培养与单倍体育种 课堂总结 一 基础知识1 被子植物的花粉发育2 产生花粉植株的两种途径3 影响花药培养的因素二 实验操作1 材料的选取2 材料的消毒3 接种和培养三 分析花药离体培养和单倍体育种 1 育种工作者常采用花药培养的方法 使花粉粒发育为单倍体植株 下面过程是采用水稻的花药进行培养的步骤 选取水稻花药 对花药消毒 接种和培养 植物体请据此回答下面的问题 1 诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低 受多种因素的影响 其中 是主要的影响因素 选择合适的 也是提高诱导成功率的重要因素 课堂练习 2 花粉在发育过程中要经历 等阶段 选取的水稻花药应为 期的花药 此时细胞核由中央移向细胞一侧 花药培养成功率最高 3 在剥离花药时 要尽量不损伤花药 原因是 同时还要彻底去除花丝 原因是 4 通过花药培养产生单倍体植株一般有两种途径 一种是花粉通过 阶段发育为植株 另一种是在诱导培养基上先形成 再将其诱导分化成植株 5 试管苗形成过程中 必须从培养基中获得无机盐或矿质元素和小分子有机物等营养物质 要促进花粉细胞分裂和生长 培养基中应有 和 两类激素 解析诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低 受多种因素的影响 其中材料的选择与培养基的组成是主要的影响因素 选择合适的花粉发育时期也是提高诱导成功率的重要因素 花粉在发育过程中要经历四分体时期 单核期 双核期等阶段 选取的水稻花药应为单核期的花药 在剥离花药时要尽量不损伤花药 否则接种后容易从受伤的部位产生愈伤组织 同时还要彻底去除花丝 因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成 通过花药培养产生单倍体植株一般有两种途径 一种是通过胚状体阶段发育为植株 一种是先形成愈伤组织再将其诱导分化成植株 答案 1 材料的选择培养基的组成花粉发育时期 2 四分体时期单核期双核期单核 3 如果花药受损 接种后容易从受损伤的部位产生愈伤组织与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成 4 胚状体愈伤组织 5 细胞分裂素生长素 2 下列有关花药培养的说法 正确的是 A 花期后期时的花药比前期更容易产生花粉植株B 月季的花药培养一般选择在月季盛开期C 选择合适的花粉发育时期是提高诱导成功率的重要因素D 选择单核期以前的花药接种 培养成功率提高解析花粉植株的获取中选择合适的花粉发育时期是提高诱导成功率的重要因素 花药培养需选择花蕾期的花粉发育至单核期进行培养 过早或过晚都不易培养成功 答案C 3 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 深度剖析被子植物的花粉是由花粉母细胞经减数分裂而形成的 因而花粉是单倍体的生殖细胞 含有比体细胞中数目减半的染色体 答案B 易错提醒 由于花粉粒中两个精子来源于同一生殖细胞核的有丝分裂 故它们的基因型应一致 4 2011 北京东城模拟 下图表示植物组织培养过程 请据此回答下列问题 1 表示 它能培养成为 的根本原因是 2 表示的是 3 若 是花药 则 是 幼苗 继续对其使用 处理可获得可育植株 4 若 是胡萝卜根尖细胞 则培养成的 的叶片的颜色是 色 5 对花药离体培养的说法错误的是 A 若接种的花药长出愈伤组织或释放出胚状体后 要适时转换培养基 以便进一步分化成植株B 材料消毒时需先用酒精浸泡 在无菌水中清洗 然后用氯化汞或次氯酸钙溶液浸泡 最后再用无菌水冲洗 C 接种花药后一段时间内不需要光照 但幼小植株形成后需要光照D 对材料的选择最常用的是焙花青 铬矾法 这种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色 答案 1 外植体 离体的器官 离体的组织 离体的细胞 植物细胞的全能性 2 愈伤组织 3 单倍体秋水仙素 4 绿 5 D 深度剖析图示为植物组织培养过程 为外植体 为愈伤组织 为胚状结构 为幼苗 若 是花药 则 是单倍体幼苗 继续对其使用秋水仙素处理可获得可育植株 无论用胡萝卜的哪一部分体细胞培育得到的幼苗 其叶片都是绿色的 5 该题是对花药离体培养的实验操作的考查 正确解答该题首先要回顾整个实验操作流程 然后根据选项作出正确判断 对材料的鉴定与选择方法是不同的 5 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 深度剖析对花期而言 选择早期的花药培养更容易产生花粉植株 对花粉的发育时期而言 应选择单核期的花药 培养成功率最高 为选到单核期的花药 要选择完全未开放的花蕾 答案B 易错提醒 与菊花茎段培养不同 花药培养时 在幼小植株形成前不需光照 幼小植株形成后方需光照 菊花茎段培养需每日用日光灯照射12h 6 1958年 美国科学家斯图尔德用胡萝卜韧皮部细胞培养出完整的胡萝卜植株 该过程不需要 B A 在无菌条件下切取具细胞核的细胞B 用酶解法去掉细胞壁C 适宜的光照和温度D 在培养基中加入一定量的营养物质和激素 7 基因型为AaBb的一个小孢子母细胞经分裂形成的一个花粉粒中的一个花粉管细胞核和两个精子 其基因型分别是 A AB Ab AbB AB AB ABC AB aB aBD aB ab ab 解析 选B 一个小孢子母细胞经减数分裂形成四个小孢子 每个小孢子中的细胞核经一次有丝分裂形成一个花粉管细胞核和一个生殖细胞核 生殖细胞核再经一次有丝分裂形成两个精子 所