3.2月季的花药离体培养(终稿)

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。•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）①③④⑤⑥⑧⑨⑩②⑦一.基础知识月季花的结构花托花柄萼片花瓣雄蕊⑪花药花丝雌蕊子房花柱柱头一.基础知识花粉囊花药的结构花粉花药的横切面结构花粉囊花丝花药：囊状结构，内有很多花粉1.雄蕊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.花粉发育过程减数分裂有丝分裂减数分裂过程中的四分体一.基础知识（一）被子植物的花粉发育小孢子母细胞小孢子减数分裂小孢子四分体时期小孢子单核居中期小孢子单核靠边期单核期花粉管细胞核生殖细胞核生殖细胞营养细胞双核期花粉粒精子（n）（2n）（n）有丝分裂2个一.基础知识（一）被子植物的花粉发育减数小孢子四分体居中靠边有丝生殖花粉管生殖营养有丝21个小孢子母细胞产生几个花粉粒？最终产生几个精子？1小孢子母细胞4小孢子花粉囊花药4花粉粒（双核期）成熟花粉8个精子②在正常情况下，一个小孢子母细胞可以产生个精子；在一枚花药中可以产生个花粉。8许多③营养细胞在花粉萌发过程中的作用：控制花粉的萌发并提供营养①两个精子和一个营养核的基因型。相同注意：概念：花粉是经过分裂而形成的，因此，花粉是倍体的_____细胞花粉形成经历时期：时期、期、期小孢子母细胞减数单生殖小孢子四分体单核双核被子植物花粉发育过程中的四分体时期是指4个单倍体细胞连在一起的时期；减数分裂过程中的四分体时期是指同源染色体配对后，一对同源染色体含有四条染色单体的阶段。被子植物花粉发育过程中的四分体时期与减数分裂过程中的四分体时期的含义一.基础知识（二）产生花粉植株的两种途径1.途径分化再分化花粉花粉丛芽丛芽移栽生根脱分化脱分化先芽后根胚状体愈伤组织脱分化：由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程愈伤组织：细胞排列疏松而无规则，为高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成根或芽等器官的过程一.基础知识（二）产生花粉植株的两种途径1.途径分化再分化2.产生两种途径的原因主要取决于培养基中的种类及其的配比。激素浓度花粉花粉丛芽丛芽移栽生根脱分化脱分化胚状体愈伤组织胚状体植物组织培养过程中，由体细胞转变而来的结构，其形态和发育过程都与合子发育成的胚非常相似，也称为体细胞胚。具有胚根、胚芽、胚轴等结构。体细胞体细胞胚植株单倍体性细胞花粉胚单倍体植株花粉植株的特点？1.定义：2.结构：3.形成与发育：单倍体植株，植株（弱小/高大），一般高度（不育/可育）。弱小√用于单倍体育种，通过人工诱导，使染色体数目加倍。明显缩短育种周期，培育纯合新品种。3.应用：人工种子：胚状体包以人工胚乳和人工种皮三、影响花药培养的因素花粉植株诱导成功的关键因素：适宜的材料培养基的组成II.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。即：最适合花药培养的小孢子发育时期为单核靠边期I.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。1、材料的选择选择单核期以前的花药接种，质地幼嫩，极易破碎；选择单核期之后的花药接种，花瓣已有些松动，又给材料的消毒带来困难，且难以挑选到单核期的花药。为了挑选到单核期的花药，通常选择完全未开放的花蕾。盛开的或略微开放的花，都不宜选作实验材料。Ⅳ、选择完全未开放花蕾的原因完全未开放的花蕾，可挑选到单核期的花药，菌少、易消毒Ⅲ、单核期花药的挑选月季答：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。思考为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？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48h）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•2、培养基的组成•（MS培养基+不同比例的植物生长调节激素）月季花药培养基配方（一）材料选取从花药看：月季的初花期从花粉看：单核期从花蕾看：完全未开放的四、实验操作1.我们怎样选择想要的花粉呢？镜检最常用方法：醋酸洋红法(将染色体染成红色)花粉细胞核不易着色：焙花青-铬矾法(花粉细胞核染成蓝黑色)。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）2.我们怎样保证所选的材料处于单核期？二.实验操作（二）材料的消毒阅读“（二）材料的消毒”，填写下列流程图：花蕾（_______）清洗吸干水分消毒2～4min冲洗3～5次浸泡约30s（______）（__________）（____________）（_______）70%酒精无菌吸水纸无菌水无菌水1%次氯酸钙溶液饱和漂白粉溶液0.1%氯化汞溶液二.实验操作（三）接种和培养阅读“（三）接种和培养”，回答下列问题：1．剥取花药：消毒后的花蕾，要在______条件下除去花萼、花瓣。2．接种花药：剥取的花药要立刻接种到______上。每个培养瓶接种______个花药。3．培养：花药培养利用的培养基是______培养基，pH为______，温度为______℃，幼苗形成之前（需要、不需要）光照。无菌培养基7～10MS5.825√剥离花药时，要尽量不损伤花药，并要彻底去除花丝，为什么？易从受伤部位诱导出非花粉愈伤组织；与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成二.实验操作（三）接种和培养阅读“（三）接种和培养”，回答下列问题：4．培养20－30d后，花药开裂，长出______或形成______。前者还要转移到________上进行分化培养成再生植株；后者要尽快______________________并转移到新的培养基上，否则这些植株将很难分开。5．通过愈伤组织形成的植株，常常会出现____________的变化，因而需要鉴定和筛选。愈伤组织胚状体分化培养基在花药开裂后将幼小植株分开染色体组数目•为什么通过愈伤组织形成的植株会发生染色体倍性的变化？主要原因是营养核和生殖核融合造成的。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。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。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。课题成果评价植物组织培养技术与花药培养技术的比较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，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。1.将基因型为AaBb的小麦的花粉细胞通过无菌操作接入含有全部营养成分的培养基的试管中，在一定条件下诱导形成试管幼苗，其过程如图：小麦的花粉细胞①→愈伤组织②→丛芽③→生根→植株④（1）发育成的植株④称为_______，基因型有_______。（2）小麦形成花粉的细胞分裂方式是________，花粉发育成植物体的过程中细胞分裂方式是______。（3）若得到可育的植株，需要用_______对_______（填符号）进行处理，所获得的植株基因型可能是___________。答案：（1）单倍体AB、Ab、aB、ab（2）减数分裂和有丝分裂有丝分裂（3）秋水仙素③AABB、AAbb、aaBB、aabb（4）A、B、D8、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24ABAbaBab9.草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代，导致产量降低。品质变差。运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本过程如下：外植体愈伤组织芽、根植株请回答：（1）微型繁殖培育无病毒草莓苗时，一般选取_________作为外植体，其依据是____。（2）在过程①中，常用的MS培养基主要成分包括大量元素、微量元素和______，在配制好的培养基中，常常需要添加________，有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织。接种后2~5d，若发现外植体边缘局部污染，原因可能是__________。（3）在过程②中，愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根，但分化出了芽，其原因可能是_____________。茎尖、根尖茎尖、根尖不含病毒有机物植物激素外植体消毒不彻底培养基中生长素类物质和细胞分裂素类物质用量的比值偏低①②