2022年医学专题-月季的花药培养MicrosoftPowerPoint幻灯片

课题(kètí)背景利用植物组织培养技术可以实现优良品种的快速繁殖，保持(bǎochí)遗传性状的一致。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。1964年，印度科学家在培养毛叶曼陀罗的花药时，首次获得了由花药中的花粉粒发育而来的单倍体植株，这个(zhège)实验说明生殖细胞和体细胞一样，在离体条件下也具有发育成完整植株的潜能。第一页，共三十四页。花的结构(jiégòu)一、课题(kètí)背景第二页，共三十四页。花药植物学名词，是指花丝(huāsī)顶端膨大呈囊状的部分，是雄蕊的重要组成部分。花药通常由4个或2个花粉囊组成，左右对称分开，中间以药隔相连。花药培养花药培养是用植物组织培养技术，把发育到一定阶段的花药，通过无菌操作技术，接种(jiēzhòng)在人工培养基上，以改变花药内花粉粒的发育程序，诱导其分化，并连续进行有丝分裂，形成细胞团，进而形成一团无分化的薄壁组织——愈伤组织，或分化成胚状体，随后使愈伤组织分化成完整的植株。第三页，共三十四页。植物(zhíwù)的花药培养在育种上有什么意义？花粉粒（1N）单倍体植株（1N）二倍体纯合子植株（2N）缩短了育种周期(zhōuqī)，为新品种的培育开辟了新途径。第四页，共三十四页。（一）被子植物的花粉(huāfěn)发育二、基础知识

问题：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(xíngchéng)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？第五页，共三十四页。花丝(huāsī)花药(huāyào)雄蕊(xióngruǐ)囊状结构，内有很多花粉粒雄蕊第六页，共三十四页。花粉囊

当花粉囊的壁组织逐步发育分化时，会形成(xíngchéng)大量的花粉母细胞（小孢子母细胞）。花粉(huāfěn)

花粉粒是由花粉母细胞经过(jīngguò)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、单核期和双核期等阶段。第七页，共三十四页。花粉发育(fāyù)过程第八页，共三十四页。小孢子(bāozǐ)母细胞花粉母细胞小孢子(bāozǐ)减数分裂(jiǎnshùfēnliè)有丝分裂花粉管细胞核生殖细胞核有分丝裂精子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）第九页，共三十四页。解释：花粉是由小孢子母细胞先经减数分裂后经有丝分裂并依次经历了四分体时期、单核期和双核期等阶段后产生的。单核期的细胞含浓厚的原生质，核开始时位于细胞的中央(zhōngyāng)。随着细胞不断长大，核由中央(zhōngyāng)移向细胞一侧，此时是花药组织培养的最佳时期，并分裂成1个生殖细胞核和1个花粉管细胞核，进而形成两个细胞，生殖细胞将再分裂一次，形成两个精子。第十页，共三十四页。思考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(bùshi)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。第十一页，共三十四页。花粉粒类型(lèixíng)一个成熟的花粉粒即为雄配子(pèizǐ)体，有两种情况：二核花粉粒:成熟(chéngshú)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。第十二页，共三十四页。（二）产生花粉(huāfěn)植株的两种途径

问题：1.产生花粉植株有几种途径，分别(fēnbié)是怎样的？2.形成这两种途径的关键因素是什么？3.花粉胚与体细胞胚有什么区别？第十三页，共三十四页。（二）产生花粉(huāfěn)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(shuōmíng)：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。

说明：无论(wúlùn)哪种方式，都要先诱导生芽，再诱导生根。第十四页，共三十四页。（三）影响(yǐngxiǎng)花药培养的因素问题(wèntí)1.影响花药培养的因素有哪些？哪些为主要影响因素？哪些为重要影响因素？2.对于月季的花药而言，最合适的选取时期(shíqī)是？为什么？3.为什么花瓣的松动会给消毒带来困难？第十五页，共三十四页。①不选择单核期之前花药原因：花药质地幼嫩，容易破碎；②不选择单核期之后花药原因：花瓣开始松动，给材料消毒带来困难困难；③挑选单核期花药方法：应当选择完全未开放(kāifàng)的花蕾，菌少，易消毒。（三）影响(yǐngxiǎng)花药培养的因素1、材料(cáiliào)的选择：⑴不同种类植物的诱导成功率不同。⑵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。⑶合适的花粉发育时期：花期早期时的花药最佳。⑷选择最合适的花粉发育时期第十六页，共三十四页。

为什么花瓣松动会给材料的消毒(xiāodú)带来困难？问题(wèntí)思考

花瓣松动后，微生物就可能侵入到花药，给材料(cáiliào)的消毒带来困难。第十七页，共三十四页。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。⑴诱导愈伤组织或胚状体产生的培养基：广泛使用2，4-D、IAA；⑵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(tiáojiàn)、材料的低温预处理、接种密度、培养的环境条件(tiáojiàn)等对诱导的成功率都有一定的影响。2、培养基的组成(zǔchénɡ)：3、其他(qítā)因素：第十八页，共三十四页。第十九页，共三十四页。1．取材(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(huāyào)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，需采用焙花青—铬矾法。这种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色。花期(huāqī)早期镜检醋酸(cùsuān)洋红三、实验操作（一）材料的选取第二十页，共三十四页。用于培养的花药，实际上多数未成熟，由于它外面有花萼，花瓣或颖片的保护，通常处于(chǔyú)无菌状态，所以只要将整个花蕾或消毒即可。

（二）材料(cáiliào)的消毒第二十一页，共三十四页。花蕾无菌水清洗吸干表面水分0.1％的氯化汞溶液2-4min无菌水清洗3-5次70％的酒精浸泡30s1.将花蕾用体积分数为70%的酒精浸泡30s2.无菌水清洗3.无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分(shuǐfèn)4.放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中2~4min（也可用质量分数为1%的次氯酸钙溶液或饱和漂白粉溶液）5.无菌水冲洗3~5次（二）材料(cáiliào)的消毒第二十二页，共三十四页。

问题：1.接种的对象是什么？2.为什么剥离花药时，要尽量不损伤花药并且彻底除去花丝？3.每瓶接种花药几个？4.培养时需控制什么样的培养条件？5.花药长出愈伤组织或释放胚状体后，如何进一步处理？6.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(biànhuà)，为什么？7.花药培养出现污染的原因有哪些？（三）接种(jiēzhòng)和培养第二十三页，共三十四页。

灭菌(mièjūn)后花蕾，要在无菌条件下除去萼片和花瓣，并立即将花药接种到培养基上。

在剥离花药时，要尽量不损伤花药（否则接种后，容易从受伤部位产生二倍体的愈伤组织），同时还要彻底去除花丝(huāsī)，因为与花丝(huāsī)相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。（三）接种(jiēzhòng)和培养第二十四页，共三十四页。

花药长出愈伤组织或释放胚状体后，如何进一步处理？【提示】

(1)花药长出愈伤组织后，要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。(2)花药开裂释放出胚状体后，要尽快将幼小(yòuxiǎo)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。

每瓶接种花药7-10个，温度控制在25℃左右，不需要光照。幼小(yòuxiǎo)植株形成后才需要光照。第二十五页，共三十四页。

对培养出来的植株做进一步的鉴定和筛选(shāixuǎn)。因为在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，常常会出现染色体倍性的变化。这是营养细胞和生殖细胞核融合造成的。第二十六页，共三十四页。四、结果(jiēguǒ)分析与评价

（一）选材是否(shìfǒu)恰当

选材是否成功是花药培养成功的关键。学生应学会通过显微镜观察(guānchá)处于适宜发育期的花粉。第二十七页，共三十四页。（二）无菌技术是否(shìfǒu)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(mièjūn)、花蕾消毒或接种等有问题。（三）接种(jiēzhòng)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。第二十八页，共三十四页。小结被子植物的花粉发育1．发育场所发育场所为被子植物雄蕊(xióngruǐ)的花药中。被子植物的雄蕊(xióngruǐ)通常包含花丝、花药两部分。花药为囊状结构，内部含有许多花粉。2．分裂方式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。第二十九页，共三十四页。第三十页，共三十四页。菊花茎的组织培养与月季花药培养技术的异同二者都是快速、大量(dàliàng)繁殖花卉的技术手段。菊花茎的组织培养月委花药培养不同点外植体细胞类型体细胞生殖细胞培养结果正常植株单倍体植株光的要求每日照射12h幼苗形成后才需要照光相同点理论依据、培养基的配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同第三十一页，共三十四页。另外，花药培养的选材非常重要，需事先(shìxiān)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；花药培养对培养基配方的要求更为严格。这些都使花药的培养难度加大。特别提醒花药的全能性高于植物组织。另外，花粉植株属单倍体植株，高度不育。如果需要育种，需对花粉植株幼苗进行秋水仙素处理，才能获得正常可育的个体。第三十二页，共三十四页。下图是月季花药离体培养产生花粉植株的两种途径，请据图回答(huídá)有关问