2020年春季学期高中生物人教选修1同步课件：专题3课题2月季的花药培养（共35张PPT）

(共35张PPT)
专题三 植物的组织培养技术
课题二 月季的花药培养
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。
3.学习花药培养的基本技术，尝试用月季或其他植物的花药进行培养。
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。
导入新课
自20世纪60年代以来，花药培养的研究发展迅速。据记载，世界上已有250多种高等植物的花药培养获得成功，其中小麦、玉米，大豆、甘蔗和橡胶等近50种植物的花粉再生植株已由我国科技人员首先培育成功。
花丝
花药：囊状结构，内有很多花粉
（一）被子植物的花粉发育
1.雄蕊
2.花粉:
由花粉母细胞（小孢子母细胞）历经减数分裂、有丝分裂而形成，是单倍体的生殖细胞。
3.花粉发育阶段：
小孢子四分体时期
单核期
双核期
小孢子四分体时期、单核期、双核期。
4.被子植物花粉的发育过程
小孢子
母细胞
4个
小孢子
1个小孢子
（单核居中期）
花粉管
细胞核
生殖
细胞核
营养
细胞
生殖
细胞
精子
精子
减数分裂
有丝分裂
有丝分裂
特点：细胞质浓厚
注意：
①二核花粉粒：
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）
②三核花粉粒：
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。
③两个精子和一个营养核的基因型相同。
④1花粉母细胞
（二）产生花粉植株的两种途径
①
②
移栽
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）。
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。
特别提醒：
直接由器官产生；
来源：
由单个细胞产生；
由愈伤组织产生。
愈伤组织发育途径
烟草花药培养
胚状体发育途径
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）。
（三）影响花药培养的因素
1.材料的选择
花期：
初花期。
花期早期时的花药比后期的更容易产生花粉植株。一般月季的花药培养时间选在五月初到五月中旬，即月季的初花期。
花粉：
单核期。
单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养成功率最高。
花蕾：
完全未开放。
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易选做实验材料。
思考：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。
花期早期；单核居中期与靠边期之间
2.其他影响因素
主要影响因素
生长旺盛植株花药较易形成花粉植株；栽培条件的好坏也影响花粉植株的诱导率。
25℃左右，花粉培养的早期，黑暗或弱光有利于花粉分裂的启动。
（一）材料的选取
醋酸洋红法、焙花青-铬矾法
方法：
（1）醋酸洋红法（最常用方法）
①醋酸洋红的配置
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。
②染色操作
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。
材料的选取
材料的消毒
接种和培养
（2）焙花青-铬矾法
①卡诺氏固定液的配制方法
将无水酒精与冰醋酸按体积比为3：1的比例混匀。
②焙花青—铬钒溶液的配制方法
将5g铬明矾[K2SO4Cr2(SO4)·24H2O]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。
③染色操作
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。
（二）材料的消毒
1. 将花蕾用体积分数为70%的酒精浸泡30s
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 2~4min（也可质量分数为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
（三）接种和培养
（1）剥取花药
在无菌条件下除去萼片和花瓣用镊子取出花药。
注意：
①勿损伤花药，以免诱导出非花粉愈伤组织。
②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。
（2）接种
立即将花药接种于培养基上，通常每瓶接种花药7-10个。
（3）培养
①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。
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。
②培养：
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。
（4）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），需要进一步鉴定和筛选。
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。
1.下列有关花药离体培养的说法中,错误的是（ ）
A．对材料的选择最常用的方法是焙花青—铬矾法,这种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色
B．材料消毒时需先用酒精浸泡,然后用氯化汞溶液或次氯酸钙溶液浸泡,最后用无菌水冲洗
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．若接种的花药长出愈伤组织或胚状体后,要适时转换培养基,以便进一步分化成再生植株
A
2.下列有关花药离体培养的说法中,错误的是（ ）
A．对材料的选择最常用的方法是焙花青—铬矾法,这种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色
B．材料消毒时需先用酒精浸泡,然后用氯化汞溶液或次氯酸钙溶液浸泡,最后用无菌水冲洗
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．若接种的花药长出愈伤组织或胚状体后,要适时转换培养基,以便进一步分化成再生植株
A
3.下列关于花药培养的注意事项中正确的是（ ）
A．花药培养成功与否与材料选择无关
B．花药培养成幼苗后，一定不能分瓶培养
C．花药培养成幼苗的过程中，除了适宜的温度、pH等，还要注意照光
D．一般地讲，材料选择单核期时花药培养成功率较高
D
4.如图是花药培养产生花粉植株的两种途径，下列相判断错误的是(　　)
A.图中的a是愈伤组织
B.①和②过程的实质相同
C.选择的花药在花粉发育过程中越早越好
D.整个培养过程中的细胞增殖方式只有有丝分裂
C
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
小包子四分体时期
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
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。
4、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
比较项目 植物组织培养 花药离体培养
理论依据
基本过程
影响因素
选择材料
培养结果
染色体数目变化
1.月季的花药培养过程的难点之一是材料的选择，下列有关材料选择的叙述中正确的是(　　)
A．从花药来看，应当选择盛花期的花药
B．从花粉来看，应当选择小孢子四分体期的花粉
C．从花蕾来看，应当选择略微开放的花蕾
D．从检测花粉的实验方法看，应该用显微镜观察已染色的花粉样品临时装片
【答案】　D
2.关于被子植物花粉的说法错误的是(　　)
A．花粉发育的过程中，单核期时花药培养成功率最高
B．花粉的发育要经历小孢子四分体时期、单核期和双核期等阶段
C．花粉发育经历双核期时，两个细胞核中的遗传物质相同
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
【答案】　D
【答案】　D
3．有关花粉植株的形成，叙述错误的是(　　)
A．花粉可脱分化形成胚状体阶段，再发育成花粉植株
B．花粉可脱分化形成愈伤组织，再诱导分化成花粉植株
C．花期早期的花药比后期的更容易产生花粉植株
D．花期后期的花药比早期的更容易产生花粉植株