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课题2月季的花药培养•一、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。•二、课题重点和难点：•选取适宜的培养材料和培养基。•三、技能目标：•知道被子植物花粉发育的过程；说出产生花粉植株的两种途径；记住影响花药培养的因素，尝试花药培养的实验操作过程，并进行无菌操作；知道花药培养在育种上的意义。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。花的结构花丝:将花药托展在空间，以利传粉，同时把营养输送到花药部分供其发育时用花药：囊状结构，多数被子植物的花药由4个花粉囊组成，分左右两半，中间由药隔相连，花粉囊外由囊壁包围，内生许多花粉粒。（一）被子植物的花粉发育雄蕊一、花药的发育epidermisthinwalledcontainersvascularbundleclinandriumconnective囊壁花药横切示意图（一）被子植物的花粉发育药室内壁纤维层纤维层唇细胞花药原始体(初生壁细胞)花粉囊壁造孢细胞多次有丝分裂花粉母细胞单核花粉减数分裂花粉母细胞epidermisthinwalledcontainersvascularbundleclinandriumconnective花药及花粉粒的发育未经分化的花药表皮孢原细胞平周分裂初生壁细胞平周分裂药室内壁中层绒毡层花粉囊壁造孢细胞有丝分裂花粉母细胞即（小孢子母细胞）减数分裂4个小孢子（小孢子四分体时期）每个小孢子（单核居中期）每个小孢子（单核靠边期）核分裂双核期生殖核生殖细胞营养核（花粉管细胞核）有丝分裂2个精子营养细胞1个花粉粒花药及花粉粒的发育•造孢细胞经不断分裂形成大量小孢子母细胞，每个小孢子母细胞经减数分裂产4个小孢子（染色体减半）。此时进入小孢子四分体时期，4个小孢子集合在一起，此后4个小孢子各自分离，成为4个单核花粉粒。核位于细胞中央，即进入单核居中期。随着细胞的扩大，细胞核由中央位置移向细胞一侧（单核靠边期），并经细胞分裂形成一个生殖核与一个营养核（双核期），进而形成2个细胞，一个生殖细胞，一个营养细胞•营养细胞以后与花粉管的生成和生长有关。•对于部分植物生殖细胞接着有丝分裂形成2个精子，而另一些植物需等到花粉粒萌发长出花粉管时才开始分裂成2个精子，但总之，在授粉时，每个花粉粒均能提供2个精子，且二者同营养细胞的基因型都一样。•注：此处的四分体时期不同于减数分裂中的四分体。•花粉是由花粉母细胞（即小孢子母细胞）经过减数分裂而形成的，因此，花粉是单倍体的生殖细胞。卵细胞的形成大孢子母细胞减数分裂4个大孢子（3个退化消失）3次核分裂卵细胞2个助细胞3个反足细胞2个极核成熟胚囊的结构与功能反足细胞3:数目不定,通常3个,向胚囊转运物质极核2:与一精子结合,发育成胚乳助细胞2:为卵细胞提供营养,受精前消失.卵细胞1:雌配子,受精后发育成胚.雄蕊（花药）（花粉粒）花柱头花柱雌蕊（精子2个）卵细胞（1个）1个精子受精卵胚胚珠极核（2个）1个精子受精极核胚乳种子子房珠被种皮果实子房壁果皮（萌发）根、茎、叶（二）产生花粉植株的两种途径形成原因：主要取决于培养基中的激素的种类及其浓度的配比体细胞胚（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）。除了植物的体细胞外，由单倍体性细胞产生的花粉胚，也可发育成为单倍体植株。胚状体发生过程1、直接胚胎发生（从培养物中的器官组织，细胞或原生质体直接分化成胚，中间不经过愈伤组织）2、间接胚胎发生（外植体先愈伤化，然后由愈伤组织细胞分化成熟）（三）影响花药培养的因素在诸多影响因素中，材料的选择与培养基的组成是主要的影响因素1、材料的选择不同植物诱导成功率不同同一植物的不同生理状况（花期早期－初花期）合适的花粉发育期（单核居中期与靠边期之间）为了挑选到单核期的花药，通常选择完全未开放的花蕾。此外，植株生长条件、材料低温预处理、接种密度等为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？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。（三）影响花药培养的因素2、培养基的组成实验操作材料选取材料和消毒接种和培养（一）材料选取一般通过镜检来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期。（镜检看几套染色体或几个被着色的核，可区分单核期还是双核期）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，采用焙花青-铬矾法，这种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色。醋酸洋红法中醋酸是染料的溶剂，在染色时增加细胞的通透性，而不引起细胞膨胀，利于染液的离子进入细胞内使染色体着色。碱性染料不是通常所说的酸碱性，而指染料中着色基团是阴离子/阳离子，若为阳离子则为碱性染料月季的初花期。卡诺氏液•适用于一般植物组织和细胞的固定。有极快的渗透力，可迅速穿透细胞，将其固定并维持染色体结构的完整性，并能增强染色体的嗜碱性，达到优良的染色效果。二、材料的消毒：花蕾（70％酒精）大约30s（无菌水）清洗（无菌吸水纸）吸干水分（0.1％氯化汞溶液）2～4min（无菌水）冲洗月季花蕾的消毒与菊花外植体的消毒相比较，二者有何不同？在酒精消毒前，花药不需要预先用流水冲洗、洗衣粉洗涤和软刷刷洗（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。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。）所以还需要对培养出来的植株作进一步的鉴定和筛选植物组织培养技术与花药培养技术的异同点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。2、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24ABAbaBab3．（9分）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