32月季花药培养

•利用植物组织培养技术可以实现优良品种的快速繁殖，保持遗传性状的一致。但这种方法同时也存在着一定的缺陷——繁殖出来的新植株往往无法获得一些新的性状。•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。•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。知识回顾•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，使染色体加倍植株（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）单倍体育种和花药离体培养有何关系？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。•一、课题目标：说出被子植物花粉发育的过程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。二、课题重点和难点：•选取适宜的培养材料和培养基。花的结构花托花萼花瓣雄蕊花药花丝雌蕊柱头花柱子房花丝花药：囊状结构，内有很多花粉（一）被子植物的花粉发育1雄蕊一、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.3、被子植物花粉的发育①花粉粒的形成花粉母细胞（小孢子母细胞）减数分裂（四分体时期）进入单核期有丝分裂（单核居中期）4个小孢子1个小孢子（单核靠边期）1个小孢子花粉管细胞核生殖细胞核双核期花粉粒营养细胞生殖细胞有丝分裂精子精子•2个精子同营养细胞的基因型都一样。3、被子植物花粉的发育②花粉是经过分裂而形成的，因此，花粉是倍体的细胞③经历时期：时期、期、期小孢子母细胞减数单生殖四分体单核双核1、两个精子和花粉管细胞核的基因型是否相同？2、每个精子中的染色体数和花粉母细胞中染色体数什么关系？思考：注：此处的四分体时期不同于减数分裂中的四分体。减数分裂中四分体：联会后一对同源染色体中含有四个姐妹染色单体。小孢子细胞四分体期：花粉母细胞经减数分裂形成的4个连在一起的单倍体细胞4个小孢子减数分裂有丝分裂4个花粉管细胞核4个生殖细胞核有丝分裂8个精子1花粉母细胞2NNNN假如一种生物体细胞有２０条染色体那么它的小孢子母细胞、小孢子、花粉管细胞核、生殖细胞核各有多少条染色体？如果小孢子母细胞的基因型为AａBｂ（两对基因位于两对同源染色体上）那么小孢子、花粉管细胞核和生殖细胞核的基因型是什么？答案：２０、１０、１０、１０，AB或Aｂ或ａB或ａｂ。无论哪一种，来源于同一个小孢子的花粉管细胞核和生殖细胞核的基因一定相同•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。（二）产生花粉植株的两种途径1.产生花粉植株的两条途径2.产生花粉植株具有两条途径的原因：花粉花粉从芽从芽移栽脱分化诱导胚状体愈伤组织分化再分化生根主要取决于培养基中的种类及其的配比。激素浓度①体细胞胚：植物组织培养过程中，某些体细胞在形态上转变为与合子发育成的胚（具有胚根、胚芽、胚轴等结构）非常相似的结构，称做体细胞胚或胚状体。②花粉胚：植物组织培养过程中，某些单倍体性细胞在形态上转变为与合子发育成的胚非常相似的结构，称做花粉胚或胚状体。③胚状体的结构及其发育过程与种子相似，所以把从胚状体到从芽的过程称为分化，而把从愈伤组织到从芽的过程称为再分化。④花粉植株的特点：单倍体植株，植株弱小，高度不育。.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。部分花药通过胚状体途径形成小植株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（三）影响花药培养的因素小麦的为N6，马铃薯、月季的为MS，油菜的为B5培养基1、材料的选择2、培养基的组成•植物的种类•亲本植株的生理状况（花期早期）•花粉的发育期（单核居中期与靠边期之间）•亲本植株生长条件、材料的低温预处理、接种密度等3、其他因素注意：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。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）焙花青-铬矾法(花粉细胞核染成蓝黑色)。1、从花期看：月季的初花期（根据时令判断）从花粉看：单核期（需要镜检）从花蕾看：完全未开放的（肉眼观察）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）（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）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？P39旁栏思考（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主要原因是花粉管核和生殖核融合造成的1、选材是否恰当2、无菌技术是否过关3、接种是否成功选材是否成功是花药培养成功的关键。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。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（体细胞）培养技术与花药培养技术的比较项目植物（体细胞）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都经过细胞分裂进行了脱分化和再分化过程不同点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。练一练1、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D2、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D、双核期C3、关于月季的花药培养技术与菊花的组织培养技术的不同，下列说法不正确的是()A．花药培养需发育时期适宜的花蕾B．花药培养对培养基配方的要求更为严格C．培养基配制方法完全不同D．花药裂开后长出的愈伤组织或释放的胚状体要及时换培养基C4、下面是被子植物花粉发育过程的简略表示，请回答：小孢子母细胞→①→②→③→双核期(1)①是指________时期，由小孢子母细胞经________分裂形成。(2)②和③分别是指________期和________期，该期细胞的特点是________________________。(3)1个花粉母细胞经过分裂最多能形成_______个花粉粒，个精子，________个细胞核。(4)双核期的两个核分别叫_______核和______核。(5)在进行花药组织培养时选择________段的培养成功率最高。四分体减数单核居中单核靠边含浓厚的原生质412生殖细胞花粉管细胞②→③8•教材P40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体（AAsusu）。这种方法可以大大缩短育种周期。