专题3课题2.月季花药的培养

,课题,2,月季的花药培养,花药培养,采用植物组织培养技术，把发育到一定阶段的花药，通过无菌操作技术，接种在人工培养基上，以改变花药内花粉粒的发育程序，诱导其分化，形成细胞团，进而形成愈伤组织，随后使愈伤组织分化成完整的植株的技术,。,什么是花药培养呢？,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。,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。,自,20,世纪,60,年代以来，世界上已有,250,多种高等植物的花药培养获得成功。,我国已经培育成功近,50,种植物的花粉再生植株，如小麦、玉米、大豆、甘蔗、橡胶等。,花药培养是以,获得单倍体植物,为目的而采用的一种方法。,再经历与胚形成的同样过程，发育成正常的单倍体植物。,经过,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。,单倍体育种不仅,缩短了育种周期，,也为新品种的培育开辟了新途径。,花药培养在育种工作上的意义,一、 基础知识,花粉：,花丝,花药,雄蕊,囊状结构，内有很多花粉粒,雄蕊,大多数被子植物的花药是由,4,个花粉囊（少数植物为,2,个）组成，分为左、右两半，中间由药隔相连。,花粉囊,当花粉囊的壁组织逐步发育分化时，会形成大量的花粉母细胞（,小孢子母细胞,）。,花粉是由花粉母细胞经过减数分裂而形成，因此，花粉是单倍体的生殖细胞。,花粉,被子植物花粉的发育要经历：,四分体时期、单核期和双核期等阶段。,精子,2,个,（一）被子植物的花粉发育,花粉母细胞,单核居中期,单细胞花粉粒,有丝分裂,营养细胞，生殖细胞,二细胞花粉,液泡扩大，细胞核靠边,单核靠边期,单细胞花粉粒,四分体,减数分裂,有丝分裂,生殖细胞,营养细胞,生殖细胞,精子,1,个,三细胞花粉,（成熟花粉）,1,个,12,个,4,个,4,个,8,个,4,个,4,个,8,个,4,个,注意,：,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）,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。,两个精子和一个营养核的基因型相同,。,1,个花粉,母细胞,4,个小孢子,减数分裂,有丝分裂,4,个花粉管细胞核,4,个生殖细胞核,8,个精子,有丝 分裂,A.,花粉是花粉母细胞经有丝分裂形成的,B.,花粉的发育要经历小孢子四分体时期、单核期和双核期,C.,花粉发育经历的四分体时期与减数分裂的四分体时期含义相同,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,1.,下列关于被子植物花粉的形成，说法正确的是,B,2.,下列关于被子植物花粉发育的说法，不正确的是,A.,被子植物精子的形成是直接减数分裂的结果,B.,花粉粒是在花药中的花粉囊中形成的,C.,花粉粒在发育过程中，核先位于细胞中央，在移到细胞的一侧,D.,被子植物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,A,（二）产生花粉植株的两种途径,移栽,两种途径之间无明显的界限，,主要取决于培养基中的激素的种类及其浓度配比,。,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受精卵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）。,3.,下列对产生花粉植株途径的叙述，不正确的是,A.,花粉通过胚状体阶段直接发育成植株,B.,花粉先形成愈伤组织在诱导分化成植株,C.,花粉经脱分化形成胚状体，再分化出根，然后诱导生芽,D.,两种途径并无绝对的界限，主要取决于培养基中激素的种类和浓度比例,C,先芽后根,1,、材料的,选择：,不同,植物的诱导成功率很不相同,。同,一植物的不同生理状况,（花期早期初花期）,a.,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,。,b.,合适,的花粉发育期（单核居中期与靠边期之间）,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。,（三）影响花药培养的因素,盛开的或略微开放的花都不易选做实验材料！,通常从生长旺盛的植株上取早期现蕾的花药或花粉进行培养，较易形成花粉植株；取蕾前，供体植株的栽培条件的好坏也影响花粉植株的诱导率。,A .,亲本植株的生长条件,其他影响因素,B .,材料的低温预处理,有报道称低温（如,4,）预处理一定时间（如,48 h,）可以明显促进胚状体的形成，有的经短期高温（,30 40,）处理也能够促进胚状体的形成，但是不同作物对所需的最适处理温度和时间要求不同。,C .,培养条件,培养温度通常保持在,25,左右，光照因作物种类不同而异。在花粉培养的早期，黑暗或弱光条件可能更有利于花粉分裂的启动。,D.,接种密度,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。,思考,为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？,P39,二、 实验操作,（一）材料的选取,（二）材料的消毒,（三）接种和培养,（一） 材料的选取,1.,选择花药,一般通过镜检,来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期。,2.,最常用的方法：,醋酸洋红法,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,花蕾,无菌水清洗,吸干表面水分,0.1,的氯化汞溶液,2-4 min,无菌水清洗,3-5,次,70,的酒精浸泡,30s,（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。,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。,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。,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。,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。,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。,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。,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,小孢子四分体时期,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,