新人教版选修一高中生物3.2《月季的花药培养》(43张PPT)

(共43张PPT)
课题2
月季的花药培养
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。
1.识记被子植物花粉发育的过程；
2.通过学习花药培养的基本技术，培养设计试验、动手操作、分析解释实验现象的能力。
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。
雌蕊
雄蕊
1.雄蕊
由花粉母细胞经过减数分裂形成的单倍体的生殖细胞.
2.花粉:
3.花粉发育阶段：
小孢子四分体时期；单核期；双核期
花粉管
精子
(2个)
卵细胞
极核
（一）被子植物的花粉发育
被子植物的花的结构是怎样的？
观察下图，和减数分裂比较，你能指出对应的时期吗？又有何特点？
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
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
②花粉粒的形成
①经历时期：
四分体时期、单核期、双核期
四分体时期(小孢子)
精子
精子
有丝
分裂
花粉管细胞核
生殖细胞核
生殖细胞
营养细胞
双核期
两个精子和一个营养细胞的基因型相同
1个花粉母细胞
4个小孢子
减分
有分
4个花粉管细胞核
4个生殖细胞核
有分
8个精子
①
②
移栽
（二）产生花粉植株的两种途径
体细胞胚：在组织培养过程中，某些细胞在形态上转变为与合子发育成胚非常相似的结构，发育过程亦与合子胚类似。
原因：培养基中的激素种类及浓度配比
愈伤组织发育途径
烟草花药培养
胚状体发育途径
（三）影响花药培养的因素
花期早期；单核居中期与靠边期之间
（三）影响花药培养的因素
——材料的选择
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。
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。一般来说，在单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养成功率最高。
为了挑选到单核期的花药，通常选择完全未开放的花蕾。
只有某一个时期对离体刺激敏感。
最适合花药培养的小孢子发育时期为单核靠边期
措施？？
（一）材料的选取
选择花药时，一般通过镜检来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期。
最常用的方法有醋酸洋红法。但是，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。
①醋酸洋红法染色机理
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
。
②醋酸洋红的配置
2、醋酸洋红法
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。
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。
③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
①卡诺氏固定液的配制方法
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。
②焙花青—铬钒溶液的配制方法
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。
③染色操作
（二）材料的消毒
1、花蕾用V/V为70%的酒精浸泡30秒
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2~4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）
5、无菌水冲洗3～5次
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
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
①勿损伤花药，以免诱导出非花粉愈伤组织
2、接种
（三）接种和培养
①培养条件：温度25℃左右，不需要光照。
3、培养
②培养：
花药开裂，长出愈伤组织或释放出胚状体。
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
4、鉴定和筛选
植物组织培养技术与花药培养技术的异同点
项目
相同点
不同点
植物组织培养技术
离体的植物组织经脱分化形成愈伤组织，再分化成丛芽，诱导出根，然后进行移栽。
外植体为体细胞，染色体数无需加倍。
花药培养技术
取材为花药，培养的为单倍体幼苗，植株弱小，高度不育，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数，而且为纯种。
（一）材料选取
2、通过镜检来确定是否处于适宜的发育期。
方法：醋酸洋红法(将染色体染成红色)—常用方法
焙花青-铬矾法(花粉细胞核染成蓝黑色)。
1、从花药看：
从花粉看：
从花蕾看：
花药（载玻片上）→1%的醋酸洋红1滴→用镊柄将花药捣碎，盖上盖玻片→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（花粉粒的细胞核被染成蓝黑色）
月季的初花期
单核靠边期
完全未开放的
（二）材料的消毒
5、
冲洗3～5次
花药的外面有花萼、花瓣保护，通常处于无菌状态
1、花蕾用
浸泡30秒
2、
清洗
3、
吸干花蕾表面的水分
4、放入
溶液中2～4分钟
（质量分数为1%的次氯酸钙溶液或饱和漂白粉溶液）
体积分数为70%的酒精
无菌水
质量分数为0.1%的氯化汞
无菌水
无菌吸水纸
基础知识
实验操作
被子植物的花粉发育
花粉
其他因素
影响因素
花粉发育经历的时期
月季的花药培养
材料与培养基
材料的选取
产生途径
消毒
接种和培养
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
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
（
）
A．ABD和abd
B．AbD和abd
C．AaB和Bbd
D．Abd和Abd
4.用兰花茎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
C
A
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
（
）
A．8个、7条
B．8个、14条
C．4个、7条
D．4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）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成中，必须从培养基中获得
、
和小分子有机物等营养物质。
（2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有
和
两种激素。
（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是
①____________________________________
　　
②
。
（4）试管苗的细胞核中含有
条脱氧核苷酸链。
（5）培育成的试管苗可能出现的基因型有
水
无机盐
细胞分裂素
叶绿素的形成需要光
试管苗的生长发育所需营养来自叶绿体利用光能制造的有机物
24
AB、Ab、aB、ab
A
生长素
练习1.
答：F2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。