科学前沿 组装细胞教学设计第一课时

专题三 月季的花药培养

月季的花药培养

一、知识与技能

1、理解被子植物花粉的发育过程

2、培养实验设计、操作、分析、解释的能力

二、过程与方法

1、比较花粉与组织培养的异同

2、选择适宜的培养基和方法

三、情感态度与价值观

1、培养动眼、动手、动脑的探索能力

2、体验生命成长的过程

四、重点难点

培养基的选择和培养材料的选取

1、单倍体育种的过程

正常植株（2N） 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）

2、特点：（1）

明显缩短育种年限

（2）

后代植株都为纯合子。

一、被子植物的花粉发育

1、花的结构

（1）、

雄蕊

花丝

花药：囊状结构，内有很多花粉

（2）、 花粉的概念: 由 经过 形成，

是单倍体的生殖细胞。

（3）、被子植物花粉的发育过程

小孢子母细胞

小孢子 有丝分裂减数分裂 4个小孢子(小孢子四分体时期) 小孢子(单核居中期) 小孢子(单核靠边期) 生殖细胞核 + 花粉管细胞核

（花粉粒的双核期） 生殖细胞将再进行一次有丝分裂，形成两个精子

二、产生花粉植株的两条途径

第一条：花药中的花粉 脱分化 胚状体 分化 丛芽 诱导

生根

移栽

1

第二条：花药中的花粉 脱分化 愈伤组织

再分化 丛芽

注意：

1、两条途径 决定的界限，主要取决于培养基中激素的 及其 配比。

2、体细胞胚（或胚状体）：在组织培养过程中，某些细胞在形态上转变为与合子发育成的胚非常相似的结构（胚芽、胚轴、胚根、子叶），发育过程亦与合子胚类似。

三、影响花药培养的主要因素

1、材料的选择

（1）、不同植物的诱导成功率不同。

（2）、同一植物的不同生理状况也对诱导成功率有直接的影响。月季早期的花药比后期的更容易产生花粉植株。一般选月季的初花期—5月初到中旬。

（3）、选择合适的花粉发育期，因为在发育的过程中，只有某一时期对离体刺激敏感。一般选单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期。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。花瓣松动，菌多，消毒困难。

（4）、亲本植株的生长条件、材料的低温预处理以及接种密度等。

2、培养基的组成（ MS培养基+不同比例的植物生长调节激素）

三、实验操作

（一）材料选取

1、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

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）----花粉核易着色的植物

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）

焙花青-铬矾法（花粉细胞核染成蓝黑色）……花粉核不易着色的植物

花药（在卡诺氏固定液中处理20min）→取出，置于载玻片上→加焙花青－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

1、过程：花蕾用体积分数为70%的酒精浸泡30秒→立即取出，无菌水清洗→先无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分→后放入质量分数为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）→再菌水冲洗3～5次

2、注意：花药的外面有花萼、花瓣保护，通常处于无菌状态

3、思考：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）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-------月季中为MS。

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。

3、通常每瓶接种花药 ，温度控制在 左右，不需要 。幼小植株形成后才 。

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

2

养基上，以便进一步分化出再生植株。

一个花药开裂释放胚状体，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，移栽到新的培养基上。

4、进一步鉴定和筛选：常常会出现染色体倍性的变化，主要原因是花粉管核和生殖核融合造成的

四、课题评价

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

理论依据

基本过程

影响因素

选择材料

培养结果

相同点

不同点

植物组织培养

细胞的 。

脱分化 再分化

材料、营养、激素、PH、温度、光照

体细胞 花药（花粉）

正常植株 单倍体植株

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

和再分化

1、离体培养的外植体为体细胞。

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。

小结：

1、花瓣松动给材料的消毒带来困难的原因：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、染色的目的：确定细胞核为单核期还是双核期，是单核居中期还是单核靠边期。一般单核靠边期的花药培养成功率最高。

3、用于培养花药，实际上多数未熟，由于它的外面有花萼、花瓣或颖片保护，通常处于无菌状态，所以只要将整个花蕾或幼穗消毒即可。

1.在月季花药培养的过程中，选择哪个时期的材料最易成功 （ ）

A．单核期前的花药 B．单核期后的花药 C．单核期花药 D．双核期

2.影响花药培养的主要因素是 （ ）

A．材料的选择与培养基的组成

B．亲本植株的生理状况 C．选择合适的花粉发育时期 D．材料的低温处理与接种密度

3.某高等植物体细胞内假设有6条染色体，它们是AaBbDd，那么，一个花粉管中的两个精子中的染色体是（ ）

A．ABD和abd B．AbD和abd C．AaB和Bbd D．Abd和Abd 4.用兰花茎尖细胞可快速培养兰花苗，这种生殖方式不能叫（ ）

3 花药培养技术

2、有丝分裂的过程，染色体数量不变。

A．无性生殖 B．组织培养 C．植物克隆 D．有性生殖

5. 某名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止性状分离并快速繁殖，可以利用该植物的一部分器官或组织进行离体培养，发育出完整植株。进行离体培养时不应采用该植株的

（ ）

A．茎尖 B．子房壁 C．叶片 D．花粉粒

6．粗糙脉孢菌的单倍体细胞中具有7条染色体。两个此种粗糙脉孢菌A和a融合后成为二倍体，随即发生典型的减数分裂，紧接着又进行一次有丝分裂。此过程最终形成的子细胞数及每个子细胞中的染色体数分别为（ ）

A．8个、7条 B．8个、14条 C．4个、7条 D．4个、14条

7．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，在一定条件下培养形成试管苗。

（1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成中，必须从培养基中获得 、

和小分子有机物等营养物质。

（2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有 和 两种激素。

（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是：

①_____________________ __ ；② 。

（4）试管苗的细胞核中含有 条脱氧核苷酸链。

（5）培育成的试管苗可能出现的基因型有 。 7.（1）水 无机盐 （2）细胞分裂素 生长素

（3）叶绿素的形成需要光 试管苗的生长发育所需营养来自叶绿体利用光能制造的有机物

（4）24 （5）AB、Ab、aB、ab 8：(08年海南高考)某二倍体植物是杂合体，图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。据图回答：

（1）图中①表示的是该花粉培养过程中的___________过程，

②表示的是___________过程，X代表的是__________________，

③表示的是_________ 过程，④表示的是诱导___________ 过程。

（2）图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过

那一条途径主要取决于培养基成分中__________ 的种类及其

浓度配比，最后获得的来源于为成熟花粉的完整植株都称为______________植株（甲）。未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明为成熟花粉具有________________。 8：（1）脱分化 再分化 胚状体 分化 分化 生根

（2）激素 单倍体 细胞全能性

9：（09·广州综合测试）下图是月季花药离体培养产生花粉植株的两种途径，请据图回答有关问题：

（1）选用的材料合适与否是成功诱导出花粉植株的重要因素，一般来说选用 期的花粉可提高成功

率。选择花粉时，一般要通过

来确定花粉是否处于合适的发育期，这时需要对花粉的细胞核进行染色，常用的染色剂是 。

（2）上图中花药经脱分化产生胚状体还是愈伤组织主要取决于培养基中

。

（3）胚状体与愈伤组织在结构上的主要区别在于愈伤组织的细胞排列疏松无规则，是一种高度 的薄壁细胞，胚状体与

发育形成的胚有类似的结构，即具有胚芽、胚轴和胚根。

4

（4）无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素，请说明下列各项需要消毒，还是需要灭菌。

①培养基，②培养皿，③接种环，④花蕾，⑤实验操作者的双手，⑥三角锥形瓶。

（填编号）需要灭菌， （填编号）需要消毒。

9：（1）单核 镜检（显微镜观察） 醋酸洋红

（2）激素的种类及其浓度配比

（3）液泡化 正常受精卵 （4）

①②③⑥④⑤

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