课题2　月季的花药培养

1、专题三 植物的组织培养技术 课题2 月季的花药培养,1、被子植物定义：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,一、被子植物和裸子植物,2、裸子植物定义：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,实例：玉米、大豆、梨、杏,实例：松、杉、柏,3、花的结构,花的结构：花梗、花托、萼片、花瓣、雌蕊和雄蕊,4、花的作用,被子植物的有性生殖是在花里进行的，雌蕊和雄蕊是进行有性生殖的主要部分,二、被子植物花粉粒的形成,1、雄蕊的结构,雄蕊：,2、花药的结构,3、花药的发育,花粉是小孢子母细胞经过减数分裂而形成的，因此，花粉是单倍体的生殖细胞,4、被子植

2、物的花粉发育,花粉粒的形成,经历时期：,四分体时期、单核期、双核期,两个精子和一个营养核的基因型相同,花粉粒类型,一个成熟的花粉粒即为雄配子体，有两种情况：,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。,三、被子植物胚囊的形成,1、雌蕊的组成,柱头、花柱、子房,2、子房的结构,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,胚珠的外层是珠被，里面是胚囊。胚囊是由胚珠内的胚囊母细胞（大孢子母细胞）发育而

3、成。胚囊母细胞经过减数分裂，产生四个细胞，称为大孢子，每个大孢子内的染色体数目都比胚囊母细胞减少一半。这4个细胞排成一行，其中靠近珠孔的3个细胞退化，最里面的发育为胚囊细胞，胚囊细胞的核连续进行三次有丝分裂，但是每次核分裂后，并不接着进行细胞质分裂，就形成了8个细胞核的胚囊。开始，这 8个细胞核分别位于胚囊的两端，每端4个，接着，每端各有1个细胞核移到胚囊的中央，这就是极核，所以再胚囊中的8个核中遗传物质是一样的。,3、卵细胞的形成,以后靠近珠孔端的3个细胞核发育成3个细胞，其中最大的一个是卵细胞，其余的是2个助细胞，另一端3个细胞核也发育成3个细胞，成为反足细胞,花粉落到雌蕊柱头上以后，在柱

4、头上黏液的刺激下，花粉开始萌发并形成花粉管，花粉管沿着花柱向胚珠方向生长，到达胚珠后从珠孔绕过卵细胞进入胚囊，到达胚囊中卵细胞和极核之间，这时花粉管的前端破裂，两个精子释放出来，其中一个精子与两个极核结合形成受精极核，另一个精子与卵细胞结合形成受精卵，这是被子植物特有的双受精现象,4、受精过程,5、发育结果,四、产生花粉植株的两条途径,五、影响花药培养的因素,1、材料的选择,接种的花药时期,不同植物的诱导成功率很不相同，就同一种植物来说亲本的生理状况对诱导成功率也有直接影响,选择合适的花粉发育时期是提高诱导成功率的重要因素,因为并不是任何时期的花粉都可以经过培养产生愈伤组织或胚状体，花粉发育的

5、过程中，只有某一个时期对离体刺激敏感。,选材是否成功是花药培养成功的关键,选材,一般来说，在单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养的成功率最高。即：最适合花药培养的小孢子发育时期为单核靠边期,选择单核期以前的花药接种，质地幼嫩，极易破碎； 选择单核期之后的花药接种，花瓣已有些松动，又给材料的消毒带来困难，且难以挑选到单核期的花药。,花药培养时期的选择,其它时期选择的缺点,花药培养时间,为了挑选到单核期的花药，通常选择完全未开放的花蕾。盛开的或略微开放的花，都不宜选作实验材料。,选择完全未开放花蕾的原因,完全未开放的花蕾，可挑选到单核期的花药，菌少、易消毒,单核期花药的挑选,一般月季的

6、花药培养时间选在五月初到五月的中旬，即月季的初花期。初花期的花蕾营养状态及生理状态会比较好，可能提高花粉的诱导成功率,月季花药培养时的花粉粒最好是（ ） A、四分体时期 B、单核居中期 C、单核靠边期 D、二核或三核花粉粒,C,2、培养基：,花药培养基所采用的培养基可能因植物的不同而有所变化小麦中为N6，马铃薯、月季中为MS，油菜中为B5培养基,3、其他因素 亲本植株的生长条件、材料的低温预处理以及接种的密度等对诱导成功都有一定的影响,六、实验操作,（一）材料的选取,某些植物的花粉细胞核不易着色，需采用焙花青-铬矾法，这种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色。,最常用的方法有醋酸洋红法,1、方法,醋酸

7、洋红法染色机理,醋酸洋红为碱性染色剂，而花粉细胞内有染色体，染色体主要成分是DNA和蛋白质,易被碱性染料着色染成红色 。,将体积分数45的醋酸100ml煮沸，缓缓加入1g洋红，在加热回流8h，冷却至50，过滤即可。,醋酸洋红的配置,2、醋酸洋红法,将花药放在载玻片上，加一滴质量分数1的醋酸洋红，用镊柄将花药捣碎，盖上盖玻片在显微镜下检查。,染色操作,3、焙花青铬钒法,将无水酒精与冰醋酸按体积比为3：1的比例混匀,卡诺氏固定液的配制方法,花药应该在卡诺氏固定液中固定20min，然后取出放在载玻片上，加焙花青铬钒溶液染色，盖上盖玻片后在显微镜下检查。,将5g铬明矾K2SO4Cr2(SO4)24H2

8、O加入90ml蒸馏水中，溶解后加入0.1g焙花青，混匀并加热至沸腾，煮沸5分钟后冷却至室温，过滤，加蒸馏水定容至100ml。,焙花青铬钒溶液的配制方法,染色操作,（二）材料的消毒,1、酒精处理,花蕾用体积分数为70%的酒精浸泡30秒，立即取出。 无菌水清洗 无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分,2、消毒液处理,（三）接种和培养, 放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中24分钟（也可质量分数为1%的次氯酸钙溶液或饱和漂白粉溶液） 无菌水冲洗35次 用于培养花药，实际上多数未熟，由于它的外面有花萼、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。,在无菌条件下除去萼片和花瓣用镊子取出花药

9、,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,立即将花药接种于培养基上，通常每瓶接种花药7-10个。,1、剥取花药,勿损伤花药，以免诱导出非花粉愈伤组织,2、接种,注意：,培养条件：温度控制在25左右，不需要光照。幼小植株形成后才需要光照。,3、培养,培养：一般经过20-30天培养后，会发现花药开裂，长出愈伤组织或释放出胚状体 长出愈伤组织则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,注意：如果花药开裂释放出胚状体，则一个花药内就会产生大量幼小植株，必须在花药开裂后尽快将幼小植株分开，分别移植到新的培养基上，否则这些植株将很难分开。,在花药培养中，特别是通

10、过愈伤组织形成的花粉植株，常常会出现染色体倍性的变化（主要原因是营养核和生殖核融合造成的）,4、鉴定和筛选,5、植物组织培养技术与花药培养技术的异同点：,6、植物组织培养与花药离体培养的比较,细胞的全能性,脱分化、再分化,材料、营养、激素、PH、温度、光照,体细胞,花药（花粉）,正常植株,单倍体植株,知识小结,月季的花药培养,被子植物的花粉发育过程,产生花粉植株的两条途径,影响花药培养的因素,小孢子母细胞小孢子四分体时期单核居中期单核靠边期 （4个小孢子） （1个小孢子）（1个小孢子） 双核期 （花粉粒）,丛芽 再生植株,脱分化,脱分化,分化,再分化,主要因素：材料的选择和培养基的组成,练习1

11、. 答：F2代紫色甜玉米的基因型组成可能为Aasusu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体（AAsusu）。这种方法可以大大缩短育种周期。,练习2. 答：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

12、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；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。,活动1：阅读“被子植物的花粉发育”，回答下列问题：,1花粉是_倍体的_细胞. 被子植物的花粉是在 中由 经过 分裂形成的。 2花粉的发育要经历不同的时期：,减数,单 生殖,（ ）分裂,（ ）分裂,小孢子母细胞（2n）,（ ）时期（n）,单核（ ）期（n）,双核期,（ ）细胞核（n）,（ ）细胞核（n）,（ ）细胞（n）,（ ）细胞（n）,（ ）个精子(n),单核（ ）期（n）,（ ）分裂,减数,小孢子四分体,靠边,有丝,居中,生殖,营养,花粉管,2,生殖,有丝

13、,花药 花粉母细胞,基础知识,思考 1由此可见，被子植物的花粉的发育要经历 时期、 期和 期等阶段。 思考2在正常情况下，一个小孢子母细胞可以 产生 个精子；在一枚花药中可以产生 个花粉。,小孢子四分体,双核,单核,许多,8,活动2：阅读“产生花粉植株的两条途径”，讨论并回答下列问题：,1花药培养产生花粉植株的两种途径： 一是花药中的花粉通过 阶段发育为植株， 二是花药中的花粉通过 阶段再分化为植株。 这两种途径的区别主要取决于培养基中 的种类及其 的配比。,浓度,胚状体,愈伤组织,激素,3.胚状体的结构及其发育过程与种子相似，所以把胚状体到 丛芽的过程称为 ，而把从愈伤组织到丛芽的过称 为

14、。,分化 再分化,活动3：阅读“影响花药培养的因素”，回答下列问题：,1影响花粉植株的主要因素: 和 等。 2材料的选择： 从花药来看，应当选择（初花期、盛花期、晚花期）的花药； 从花粉来看，应当选择（四分体期、单核期、双核期、萌发期）的花粉； 从花蕾来看，应当选择（完全未开放、略微开放、完全盛开）的花蕾。,思考4除此之外，你认为影响花粉诱导成功的因素还有哪些？,思考5为什么选择合适的花粉发育期是诱导花药培养成功的 重要因素？,材料的选择 培养基的组成,植物的种类、亲本植株的生理状况、亲本生长条件、材料的低温处理、 接种密度、培养基组成、培养的环境条件等。,这是因为并不是任何时期的花粉都可以经

15、过培养产生愈伤组织或胚状体，在花粉发育的过程中，只有某一个时期对离体刺激敏感。,问题探究,2. 被子植物的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？,1. 为什么说花粉是单倍体的生殖细胞？,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。,花粉是由花粉母细胞经过减数分裂而形成的。,3.植物的花药培养在育种上有何特殊的意义？,花药培养得到的单倍体植株经人工诱导使染色体数目加倍， 重新恢复到正常植株的染色体数目，这样的植株不但能够正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交

16、产生的后代不会发生性状分离。不仅缩短了育种周期，也为新品种的培育开辟了新途径。,自主测评,一、选择题 （每题只有一个正确答案） 1.在月季花药培养的过程中，选择哪个时期的材料最易成功 （ ） A单核期前的花药 B单核期后的花药 C单核期花药 D双核期 2.影响花药培养的主要因素是 （ ） A材料的选择与培养基的组成 B亲本植株的生理状况 C选择合适的花粉发育时期 D材料的低温处理与接种密度,C,A,3.某高等植物体细胞内假设有6条染色体，它们是 AaBbDd，那么，一个花粉管中的两个精子中的染色体 是 （ ） AABD和abd BAbD和abd CAaB和Bbd DAbd和Abd 4.用兰花茎

17、尖细胞可快速培养兰花苗，这种生殖方式 不能叫 （ ） A无性生殖 B组织培养 C植物克隆 D有性生殖 5. 某名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止 性状分离并快速繁殖，可以利用该植物的一部分器官 或组织进行离体培养，发育出完整植株。进行离体培 养时不应采用该植株的 （ ） A茎尖 B子房壁 C叶片 D花粉粒,D,D,D,自主测评,6粗糙脉孢菌的单倍体细胞中具有7条染色体。两个此种粗糙脉孢菌A和a融合后成为二倍体，随即发生典型的减数分裂，紧接着又进行一次有丝分裂。此过程最终形成的子细胞数及每个子细胞中的染色体数分别为 （ ） A8个、7条 B8个、14条 C4个、7条 D4个、14条 二、非选择题 7基因型为AaBb的水稻（24条染色体）的花药通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下培养形成试管苗。 （1）愈伤组织是花粉细