花药培养

(共24张PPT)
植物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，为新品种的培育开辟了新途径。
课题目标
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，说出影响花药培养的因素，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。
课题重点与难点
课题重点：
选取适宜的培养材料和培养基。
课题难点：
选取适宜的培养材料和培养基。
花丝
花药：囊状结构，内有很多花粉
花粉是由花粉母细胞（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。
花粉的发育要经历：四分体时期、单核期、双核期等阶段。
（一）被子植物的花粉发育
雄蕊
（一）被子植物的花粉发育
被子植物花粉的发育过程
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。
（二）产生花粉植株的两种途径
①
②
移栽
花药中的花粉
胚状体
脱分化
愈伤组织
花药中的花粉
脱分化
分化
丛芽
再分化
丛芽
诱导
生根
（二）产生花粉植株的两种途径
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
材料的选择
培养基的组成
KT
（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。
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。
（三）影响花药培养的因素
（一）材料的选择
选择花药时，一般要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。
（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
灭菌后花蕾，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，因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。
（三 ）接种和培养
通常每瓶接种花药7-10个，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。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。
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。
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。）故需对培养出来的植株作进一步的鉴定和筛选。
（三 ）接种和培养
植物组织培养技术与花药培养技术的比较
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。
课题成果评价
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。
课题成果评价
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。
课题成果评价
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。
练习1
F2代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代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代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子（AAsusu）。这种方法可以大大缩短育种周期。
练习2
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。