高中生物-专题3-植物的组织培养技术-课题2-月季的花药培养-新人教版选修1.ppt

19641964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。细胞一样，在离体条件下也具有发育成完整植株的潜能。专题专题3 3课题课题2 2月季的花药培养月季的花药培养自自2020世纪世纪6060年代以来，花药培养的研究发展迅速。据记载，世界年代以来，花药培养的研究发展迅速。据记载，世界上已有上已有250250多种植物的花药培养获得成功，其中小麦、玉米，大豆、多种植物的花药培养获得成功，其中小麦、玉米，大豆、甘蔗和橡胶等近甘蔗和橡胶等近5050种植物的花粉再生植株已由我国科技人员首先种植物的花粉再生植株已由我国科技人员首先培育成功。培育成功。课题目标课题目标1.1.说出被子植物花粉发育的过程及花药培养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产生花粉植株的两种途径2.2.说出影响花药培养的因素说出影响花药培养的因素3.3.学习花药培养的基本技术，尝试用月季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或其他植物的花药进行培养花丝花丝花药：花药：囊状结构，内有很多花粉囊状结构，内有很多花粉（一）被子植物的花粉发育（一）被子植物的花粉发育1.1.雄蕊雄蕊一、基础知识一、基础知识2.2.花粉花粉:3.3.花粉发育阶段：花粉发育阶段：小孢子四小孢子四分体时期分体时期单核期单核期双核期双核期由花粉母细胞（小孢子母细胞）历经由花粉母细胞（小孢子母细胞）历经减数分裂、有丝分裂减数分裂、有丝分裂而形成，是而形成，是单倍体的生殖细胞单倍体的生殖细胞。小孢子四分体时期、单核期、双核期。小孢子四分体时期、单核期、双核期。小孢子小孢子母细胞母细胞4 4个个小孢子小孢子1 1个小孢子个小孢子（单核居中期）（单核居中期）1个小孢子（单核靠边期）花粉管花粉管细胞核细胞核生殖生殖细胞核细胞核营养营养细胞细胞生殖生殖细胞细胞精子精子精子精子减数分裂减数分裂有丝分裂有丝分裂有丝分裂有丝分裂特点：细胞质浓厚特点：细胞质浓厚4.4.被子植物花粉的发育过程被子植物花粉的发育过程（二）产生花粉植株的两种途径（二）产生花粉植株的两种途径（二）产生花粉植株的两种途径（二）产生花粉植株的两种途径移移栽栽花药中花药中的花粉的花粉胚状胚状体体脱分化脱分化 愈伤愈伤组织组织 花药中花药中的花粉的花粉脱分化脱分化 分化分化 丛芽丛芽 再分化再分化 丛芽丛芽 诱导诱导生根生根体细胞胚（胚状体）：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）体细胞胚（胚状体）。两种途径之间并没有绝对的界限，主要取决于培养基中激素的种类及两种途径之间并没有绝对的界限，主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。其浓度配比。特别提醒：特别提醒：直接由器官产生；直接由器官产生；来源：来源：由单个细胞产生；由单个细胞产生；由愈伤组织产生。由愈伤组织产生。愈伤组织转接种到再生培养基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愈伤组织分化形成再生植株 愈伤组织发育途径愈伤组织发育途径部分花药产生愈伤组织部分花药产生愈伤组织 接种在平板上的水稻花药接种在平板上的水稻花药 烟草花药培养烟草花药培养 胚状体发育途径胚状体发育途径（三）影响花药培养的因素（三）影响花药培养的因素1.1.材料的选择材料的选择花期：花期：初花期。初花期。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，即月季的药培养时间选在五月初到五月中旬，即月季的初花期初花期。花粉：花粉：单核期。单核期。单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养成功率最高。成功率最高。花蕾：花蕾：完全未开放。完全未开放。挑选到单核期的花药，通常选择挑选到单核期的花药，通常选择完全未开放的花蕾完全未开放的花蕾。盛开的或略。盛开的或略微开放的花都不易选做实验材料。微开放的花都不易选做实验材料。（三）影响花药培养的因素（三）影响花药培养的因素花期早期；单核居花期早期；单核居中期与靠边期之间中期与靠边期之间培养基的组成培养基的组成材料的选择材料的选择亲本生长条件、亲本生长条件、材料低温处理、材料低温处理、接种密度等接种密度等适宜的培适宜的培养条件等养条件等思考：思考：为什么花瓣松动会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？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。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。2.2.其他影响因素其他影响因素主要影响因素主要影响因素生长旺盛植株花生长旺盛植株花药较易形成花粉药较易形成花粉植株；栽培条件植株；栽培条件的好坏也影响花的好坏也影响花粉植株的诱导率。粉植株的诱导率。2525左右，花粉左右，花粉培养的早期，黑培养的早期，黑暗或弱光有利于暗或弱光有利于花粉分裂的启动。花粉分裂的启动。【典型例题典型例题】如图是花药培养产生花粉植株的两种途径，下列相判断错误的是如图是花药培养产生花粉植株的两种途径，下列相判断错误的是()A.A.图中的图中的a a是愈伤组织是愈伤组织B.B.和和过程的实质相同过程的实质相同C.C.选择的花药在花粉发育过程中越早越好选择的花药在花粉发育过程中越早越好D.D.整个培养过程中的细胞增殖方式只有有丝分裂整个培养过程中的细胞增殖方式只有有丝分裂 C C选择的花药太早或太晚都不利于培养，处于单核期的最好，选择的花药太早或太晚都不利于培养，处于单核期的最好，尤其是单核靠边期尤其是单核靠边期。【方法点拨方法点拨】二、实验操作二、实验操作（一）材料的选取（一）材料的选取醋酸洋红法、焙花青醋酸洋红法、焙花青-铬矾法铬矾法方法：方法：（1 1）醋酸洋红法）醋酸洋红法（最常用方法）（最常用方法）醋酸洋红的配置醋酸洋红的配置将体积分数将体积分数4545的醋酸的醋酸100ml100ml煮沸，缓缓加入煮沸，缓缓加入1g1g洋红，在加热回流洋红，在加热回流8h8h，冷却至，冷却至5050，过滤即可。，过滤即可。染色操作染色操作将花药放在载玻片上，加一滴质量分数将花药放在载玻片上，加一滴质量分数1 1的醋酸洋红，用镊柄将的醋酸洋红，用镊柄将花药捣碎，盖上盖玻片在显微镜下检查。花药捣碎，盖上盖玻片在显微镜下检查。（2 2）焙花青）焙花青-铬矾法铬矾法卡诺氏固定液的配制方法卡诺氏固定液的配制方法将无水酒精与冰醋酸按体积比为将无水酒精与冰醋酸按体积比为3 3：1 1的比例混匀。的比例混匀。材料的材料的选取选取材料的材料的消毒消毒接种和接种和培养培养（2 2）焙花青）焙花青-铬矾法铬矾法焙花青焙花青铬钒溶液的配制方法铬钒溶液的配制方法将将5g5g铬明矾铬明矾KK2 2SOSO4 4CrCr2 2(SO(SO4 4)24H)24H2 2OO加入加入90ml90ml蒸馏水中，溶解后加入蒸馏水中，溶解后加入0.1g0.1g焙花青，混匀并加热至沸腾，煮沸焙花青，混匀并加热至沸腾，煮沸5 5分钟后冷却至室温，过滤，分钟后冷却至室温，过滤，加蒸馏水定容至加蒸馏水定容至100ml100ml。染色操作染色操作花药应该在花药应该在卡诺氏固定液中卡诺氏固定液中固定固定20min20min，然后取出放在载玻片上，然后取出放在载玻片上，加焙花青加焙花青铬钒溶液染色，铬钒溶液染色，盖上盖玻片后在显微镜下检查。盖上盖玻片后在显微镜下检查。（二）材料的消毒（二）材料的消毒1.1.将花蕾用体积分数为将花蕾用体积分数为70%70%的酒精的酒精浸泡浸泡30s30s2.2.无菌水清洗无菌水清洗3.3.无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分4.4.放入质量分数为放入质量分数为0.1%0.1%的氯化汞的氯化汞溶液中溶液中 24min24min（也可质量分（也可质量分数为数为1%1%的次氯酸钙的次氯酸钙 溶液或饱和漂白粉溶液）溶液或饱和漂白粉溶液）5.5.无菌水冲洗无菌水冲洗3 35 5次次 （三）接种和培养（三）接种和培养（1 1）剥取花药）剥取花药 在无菌条件下除去萼片和花瓣用镊子取出花药。在无菌条件下除去萼片和花瓣用镊子取出花药。注意：注意：勿损伤花药，以免诱导出非花粉愈伤组织。勿损伤花药，以免诱导出非花粉愈伤组织。要彻底去除花丝，因为与花丝相连的花药不利于愈伤要彻底去除花丝，因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。组织或胚状体的形成。（2 2）接种）接种 立即将花药接种于培养基上，通常每瓶立即将花药接种于培养基上，通常每瓶接种花药接种花药7-107-10个个。（3 3）培养）培养培养条件：培养条件：温度控制在温度控制在2525左右，不需要光照。左右，不需要光照。幼小植株形成后才需要光照。幼小植株形成后才需要光照。一般经过一般经过20-3020-30天培养后，会发现花药开裂，长出愈伤组织或释放天培养后，会发现花药开裂，长出愈伤组织或释放出胚状体长出，愈伤组织则将愈伤组织及时转移到分化培养基上，出胚状体长出，愈伤组织则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。以便进一步分化出再生植株。培养：培养：注意：注意：如果花药开裂释放出胚状体，则一个花药内就会产生大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，量幼小植株，必须在花药开裂后尽快将幼小植株分开，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。分别移植到新的培养基上，否则这些植株将很难分开。（4 4）鉴定和筛选）鉴定和筛选在花药培养中，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（主要原因是现染色体倍性的变化（主要原因是营养核和生殖核融合营养核和生殖核融合造成的），造成的），需要进一步鉴定和筛选。需要进一步鉴定和筛选。三、结果分析与评价三、结果分析与评价1.1.选材是否恰当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。宜发育期的花粉。2.2.无菌技术是否过关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。或接种等有问题。3.3.接种是否成功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。生植株。下列有关花药离体培养的说法中下列有关花药离体培养的说法中,错误的是（错误的是（）。）。A A对材料的选择最常用的方法是焙花青对材料的选择最常用的方法是焙花青铬矾法铬矾法,这种方法能将花粉这种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色细胞核染成蓝黑色B B材料消毒时需先用酒精浸泡材料消毒时需先用酒精浸泡,然后用氯化汞溶液或次氯酸钙溶液浸然后用氯化汞溶液或次氯酸钙溶液浸泡泡,最后用无菌水冲洗最后用无菌水冲洗C C接种花药后一段时间内不需要光照接种花药后一段时间内不需要光照,但幼小植株形成后需要光照但幼小植株形成后需要光照D D若接种的花药长出愈伤组织或胚状体后若接种的花药长出愈伤组织或胚状体后,要适时转换培养基要适时转换培养基,以便进以便进一步分化成再生植株一步分化成再生植株【典型例题典型例题】A A1.1.选择花药时，确定花药发育时期最常用的方法是醋酸洋红法，某些植选择花药时，确定花药发育时期最常用的方法是醋酸洋红法，某些植物的花粉不易着色需采用焙花青物的花粉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铬矾法，这种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色成蓝黑色。【方法点拨方法点拨】2.2.接种花药后一段时间内不能进行光合作用，不需要光照，但幼小植接种花药后一段时间内不能进行光合作用，不需要光照，但幼小植株形成后需要光照株形成后需要光照。