人教版选修一高中生物 3.2：月季的花药培养(38张PPT)

(共38张PPT)
课题2
月季的花药培养
花中皇后月季又称“月月红”，自然花期5至11月，开花连续不断
，通常扦插就可以成活。
课题背景
生殖细胞也具有发育成完整植株的潜能，所用到的花药是什么？它与花粉有什么关系？
一、花的结构
花托
花萼
花瓣
雄蕊
花药
花丝
雌蕊
柱头
花柱
子房
单倍体育种的过程？
花药离体培养（N）
单倍体植株（N）
秋水仙素处理，使染色体翻倍
植株（2N）
特点：1
明显缩短育种年限
2
后代植株都为纯合子。
正常植株（2N）
花药培养得到的单倍体植株往往既矮小，结实率又低，做这个有什么意义呢？
做花药培养具有不可取代的作用，可是需要的花药中的花粉从何而来？
为什么以被子植物为例，什么是被子植物？
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
二、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
阅读回答：
1、为什么说花粉是单倍体的生殖细胞？
2、花粉发育要经过哪几个阶段，每个阶段有何特点？
3、一个小孢子母细胞最终能形成几个精子？
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
三、基础知识
2
花粉的概念:由花粉母细胞经过减数分裂形成的单倍体的生殖细胞.
花粉发育过程
被子植物花粉的发育过程
(小孢子四分体时期)
（花粉粒的双核期）
生殖细胞将再进行一次有丝分裂，形成两个精子
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，含有一个花粉管细胞核和两个精子。
例题1：两个精子和花粉管细胞核的基因型相同？
1、关于被子植物花粉发育的说法，不正确的是（
）
A、花粉粒是在花药中的花粉囊里形成的
B、被子植物精子的形成是直接减数分裂的结果
C、被子植物的花粉的发育要经历四分体时期、单核期、双核期等阶段
D、花粉粒在发育过程中，核先位于细胞一侧，再移到细胞中央
BD
注：花粉母细胞经减数分裂形成4个单核花粉粒，每个花粉粒的细胞核进行一次有丝分裂形成1个花粉管细胞核和1个生殖细胞核，每个生殖细胞核再进行一次有丝分裂生成2个精子。
要让一个适合的花粉变成一株完整的植株需要经历哪些过程呢？
阅读P38“产生花粉植株的两条途径”部分，找出它与菊花组织培养中的异同！
（二）产生花粉植株的两种途径
①
②
移栽
体细胞胚（胚状体）：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的胚非常相似的结构，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
某二倍体植物是杂合体，图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。据图回答：
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（1）图中①表示的是该花粉培养过程中的
_______过程，②表示的是______过程，X代表的是_______，③表示的是______
过程，④表示的是诱导______
过程。
（2）图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过那一条途径主要取决于培养基成分中__________
的种类及其浓度配比，最后获得的来源于为成熟花粉的完整植株都称为
______________
植株（甲）。未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明为成熟花粉具有________________。
脱分化
再分化
胚状体
分化
生根
激素
单倍体
细胞全能性
对比前一个课题，你认为影响花粉培养成功与否的因素有哪些呢？
1、材料的选择
不同植物的诱导成功率不同.
同一植物的不同生理状况也对诱导成功率有直接的影响.
2、培养基的组成（
MS培养基+不同比例的植物生长调节激素）
此外，植株生长条件、材料低温预处理、接种密度等
(三)、影响花药培养的主要因素
注意：选择最合适的花粉发育时期:单核期
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的花蕾，微生物少，易消毒。
（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)
焙花青-铬矾法(花粉细胞核染成蓝黑色)。
1、从花药看：月季的初花期
从花粉看：单核期
从花蕾看：完全未开放的
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）
1.我们怎样选择想要的花粉呢？
2.我们怎样保证所选的材料处于单核期？
（二）材料的消毒
5、无菌水冲洗3～5次
花药的外面有花萼、花瓣保护，通常处于无菌状态
1、花蕾用体积分数为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
（质量分数为1%的次氯酸钙溶液或饱和漂白粉溶液）
　　为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？
　　答：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。
　　为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？
（三）接种和培养
1
灭菌后花蕾，要在
下除去萼片和花瓣，并立即将花药接种到培养基上。
3
通常每瓶接种花药
，温度控制在
左右，
。幼小植株形成后才
。
2
在剥离花药时，要尽量
（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
，因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。
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。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。
4
进一步鉴定和筛选：常常会出现染色体倍性的变化
无菌条件
不损伤花药
去除花丝
7-10个
25℃
不需要光照
需要光照
植物组织培养技术与花药培养技术的比较
1
离体培养的外植体为体细胞。
2
有丝分裂的过程，染色体数量不变。
1
花粉是生殖细胞，得到的单倍体植株，弱小且高度不育。
2秋水仙素处理，染色体加倍，恢复正常的染色体数，为纯种。
项目
植物组织培养
花药培养技术
相同点
1
培养基配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同。
2
都经过了脱分化
不同点
课题成果评价
一
选材是否恰当
二
无菌技术是否过关
三
接种是否成功
人工种子：胚状体
/顶芽
/不顶芽等+人工种皮+人工胚乳
课外知识
下图是月季花药离体培养产生花粉植株的两种途径，请据图回答有关问题：
1）选用的材料合适与否是成功诱导出花粉植株的
重要因素，一般来说选用
期的花粉可提高成
功率。选择花粉时，一般要通过
来确定花粉是否处于合适的发育期，这时需要
对花粉的细胞核进行染色，常用的染色剂是
。
单核
镜检（显微镜观察）
醋酸洋红
2）上图中花药经脱分化产生胚状体还是愈伤组织主要取决于培养基中
。
3）胚状体与愈伤组织在结构上的主要区别在于愈伤组织的细胞排列疏松无规则，是一种高度
的薄壁细胞，胚状体与
发育形成的胚有类似的结构，即具有胚芽、胚轴和胚根。
4）无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素，请说明下列各项需要消毒，还是需要灭菌。
①培养基，②培养皿，③接种环，④花蕾，⑤实验
操作者的双手，⑥三角锥形瓶。
（填编号）
需要灭菌，
（填编号）需要消毒。
激素的种类及其浓度配比
液泡化
正常受精卵
①②③⑥
④⑤
练习：小麦高杆（D）对矮杆（d）为显性，抗锈病（T）对不抗锈病（t）为显性，现有高杆抗锈病和矮杆不抗病的两种纯合体，要获得矮杆抗锈病的良种，可用杂交育种和单倍体育种法，步骤如下：
高杆抗锈病（DDTT）
×
矮秆不抗锈病
（ddtt）
F1：的基因型和表现型
a
各种配子的种类
a
↓
符合要求的单倍体的基因型
良种的基因型表现型
单倍体育种方法的主要优点是
。
1
可以明显缩短育种年限2
后代为纯合子
↓
P：
DdTt，高秆抗锈病
DT，Dt,dT,
dt
ddTT矮秆锈病
杂交育种
花药离体培养
DT，Dt,dT,
dt
↓
秋水仙素处理
菊花茎的组织培养和月季的花药培养比较
（1）相同点
①理论基础：植物细胞的全能性
②基本过程：脱分化→再分化
③影响因素：营养、激素、pH、温度、光照等
未开花植株的茎上部新萌生的侧枝
选择完全未开放的花蕾
无性生殖
有性生殖
每日用日光灯照
12
h
开始不需光照，幼小植株形成后才需光照
菊花组织培养
月季的花药培养
材料
选取
生殖方式
光照状况
（一）被子植物的花粉发育
雌蕊
的结构
月季花药培养时的花粉粒最好是（
）
A、四分体时期
B、二核或三核花粉粒
C、单核期
C
实验操作
一、材料的选取
二、材料的消毒
三、接种和培养
至此关于花药培养的相关理论我们已经讨论完了，在具体操作过程中我们又该注意什么呢？