人教版选修一高中生物课题2 月季的花药培养(24张PPT)

(共24张PPT)
专题3 植物组织培养技术
3.2 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
（一）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）
（二）产生花粉植株的两种途径
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
形成原因：主要取决于培养基中 种类及其浓度配比。
激素
注：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分化，而把从愈伤组织到丛芽的过程成为再分化
1.为什么胚状体和愈伤组织到丛芽分别称为分化和再分化？
思 考
2.花粉培育的植株，高度不育，有没有利用价值？
用于单倍体育种技术，可明显缩短育种周期，培育纯合新品种。
胚状体就像种子，有胚芽、胚轴、胚根等结构。胚状体到丛芽就是由原始的分化状态继续生长和分化完成的。
而愈伤组织形成丛芽的过程是从脱分化状态进入再分化形成丛芽的过程。
【烟草花药培养】
胚状体发育途径
愈伤组织转接种到再生培养基
愈伤组织分化形成再生植株
【水稻花药培养】
愈伤组织发育途径
部分花药产生愈伤组织
接种在平板上的水稻花药
接种的花药
胚状体
丛芽
1、材料的选择
不同植物的诱导成功率不同.
同一植物不同生理状况诱导成功率不同.
（一般选月季的初花期）
合适的花粉发育期（单核居中期与靠边期之间）
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
a.材料选择什么时期最好，为什么？
b.如何选择单核期细胞？
c.为什么不选择单核期之前的花药？
d.为什么不选择单核期之后的花药？
请阅读P38-39并思考：
诱导花粉植株能否成功及成功率的高低，主要影响因素是 和 。
培养基的组成
材料的选择
花期为初花期，花粉发育在单核靠边期，成功率最高。
选择完全未开放的花蕾，微生物少，易消毒。
花药质地幼嫩，容易破碎
花瓣开始松动，给材料消毒带来困难
二、实验操作
（一）、材料的选取
（二）、材料的消毒
（三）、接种和培养
2、通过镜检来确定是否处于适宜的发育期。
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
步骤： 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）
方法：醋酸洋红法 (将染色体染成红色)
机理：醋酸洋红为 性染色剂， 易被碱性染料着色染成红色。
碱
染色体
碱性染料不是通常所说的酸碱性，而指染料中着色基团是阴离子/阳离子，若为阳离子则为碱性染料。
（一）材料选取
步骤：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）
3. 对于某些植物的花粉不易着色，采用的方法是： 。花粉细胞核被染成 色。
焙花青-铬矾法
蓝黑
（一）材料选取
（无菌吸水纸）
吸干水分
（0.1％氯化汞溶液）
2～4分钟
（无菌水）
冲洗
花蕾
（70％酒精）
浸泡约30秒
（无菌水）
清洗
1. 在消毒时，为什么是对花蕾消毒而不是对花药消毒？
花药外面有花萼、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。
2.为什么花瓣松动会给消毒带来困难？
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。
（无菌吸水纸）
吸干水分
（或者质量分数为1%的次氯酸钙溶液或饱和漂白粉溶液）
（二）材料的消毒
可使细菌蛋白质变性，为有毒物质，若沾到皮肤则应立即用肥皂水或清水冲洗
与CO2反应生成次氯酸，次氯酸有强氧化性可破坏细菌蛋白质
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 在剥离花瓣时，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：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数的变化。
【主要原因是：营养核和生殖核融合造成的】
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
（三）接种和培养
因为花药是雄蕊的一部分，是二倍体
同时还要筛选出少数有花药产生的二倍体
三、 结果分析与评价
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是否为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。
二者都是快速、大量繁殖花卉的技术手段。
菊花茎的组织培养 月季花药培养
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12 h 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
菊花茎的组织培养与月季花药培养技术的异同
1.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
D
2.关于花药培养产生花粉植株的途径，下列叙述错误的是
(　　)
A．花粉可通过愈伤组织发育成植株
B．花粉可通过胚状体进一步分化成植株
C．主要由培养基中激素的种类及用量决定途径
D．产生胚状体是花药离体培养中特有的途径
D
课堂练习
3. 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：
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
↓
秋水仙素处理
4、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，在一定条件下培养成试管苗。
（１）愈伤组织是花粉细胞分裂形成的不规则的细胞团，愈伤组织必须从培养基中获得（　）（ ）和小分子有机物等营养物质。
（２）要促进花粉细胞的分裂分化，培养基中应有（　　　）（　　　 ）两种激素。
愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，由芽发育成叶茎。这一过程必须给予光照，其原因是（　 ）利用光能制造有机物促进试管苗生长发育。
（３）试管苗的细胞核中有（　 ）条脱氧核苷酸链。试管苗的基因型有：
水
无机盐
生长素
细胞分裂素
叶
24
AB Ab aB ab
（注：是单链）
5.(09广州综合测试)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　　　 　。
(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。
单核
镜检
醋酸洋红
激素的种类及其浓度配比
液泡化
受精卵
①②③⑥
④⑤
F2代紫色甜玉米的基因型组成可能为Aasusu或AAsusu。
【常规育种】
紫色甜玉米 X 白色甜玉米
（A_susu） （aasusu）
紫色甜玉米
白色甜玉米
紫色甜玉米
X
①紫色甜玉米 X
白色甜玉米
②紫色甜玉米 X
白色甜玉米
②紫色甜玉米
紫色甜玉米
作为种子
AAsusu
【花药培养】
紫色甜玉米 （A_susu）
花粉
Asu
asu
花药离体培养
单倍体:
紫色
甜玉米
白色
甜玉米
秋水仙素处理
可育紫色甜玉米
1.答案：
课本P40练习1
为什么是花药离体培养而不是花粉离体培养？
花药离体培养相对较容易，这是因为花药壁可以在培养中提供某些生长发育物质。该技术比较成熟，但最后需要对培养成的植株进行染色体倍数检测；
花粉离体培养尽管不受花药壁、药隔等二倍体细胞的干扰，但这种特殊单倍体细胞的培养技术难度较大，目前只在少数植物上获得成功。
花粉粒的萌发和花粉管的生长
1、花粉粒的萌发：传粉后经柱头识别，亲和的花粉粒从柱头上吸水和养料，增加内压，由内壁经萌发孔向外突出，形成花粉管的过程。
2、花粉管的生长：花粉管进入花柱，并从中吸收糖类等物质，合成新管壁沿子房内壁或胎座至子房室；常经珠孔或合点、珠被进入胚珠的胚囊；同时2-细胞花粉粒中的生殖细胞在花粉管中进行有丝分裂形成2个精细胞。
水稻花粉粒萌发和花粉管生长
助细胞：对引导花粉管进入胚囊有着定向作用。
反足细胞：将母体的营养物质运转到胚囊。
中央细胞：中央细胞中的核称为极核，有的是2个。中央细胞与第二个精细胞融合后，发育成为胚乳。
胚珠的结构
反足细胞
3个
极核
2个
卵细胞
助细胞
2个
无机盐：
培养基中高浓度的铵离子显著抑制花粉愈伤组织形成。铁盐对花粉胚状体发育很重要
生长调节剂：
细胞分裂素促进花粉分化成胚状体，生长素类似物尤其2，4-D促进愈伤组织形成，但2，4-D抑制愈伤组织分化成胚状体。高浓度生长素甚至可引起茄科花粉胚状体转化为愈伤组织。