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1、专题 3 月季的花药培养第 1 页课题 2 月季的花药培养 一、基础知识 （一）被子植物的花粉发育1被子植物的花粉是在中由细胞经过分裂形成的。所以，花粉是的生殖细胞。2结合教材内容填下列示意图：（1）由此可见，被子植物的花粉的发育要经历时期，期和期等阶段。（2）在正常情况下，若一个有24 对染色体的植物开花，其一个小孢子母细胞可以产生个精子，精子中的染色体数目是；在一枚花药中可以产生很多个花粉。【思考 1】 ：营养细胞在花粉管生长过程中的作用是什么？控制花粉的萌发并提供营养。【思考 2】 ：花粉的染色体组成与体细胞有什么区别？为什么？花粉的染色体只有体细胞的一半，无同源染色体（二倍体生物）【思
2、考 3】 ：减数分裂过程中和被子植物花粉发育过程中的四分体是一回事吗？为什么？不是一回事。前者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；后者的四分体时期是指4 个单倍体的细胞（小孢子）连在一起的时期。（二）产生花粉植物的两种途径【思考 4】 ：花药培养产生花粉植株的两种途径的差别主要取决于。这两种途径之间没有绝对的界限，主要取决于培养基中激素的种类及浓度配比。【思考 5】 ：什么是体细胞胚？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）。【思考 6】 ：单倍体性细胞产生的花粉胚，也可发育成
3、为单倍体植株，这和植物的体细胞克隆有区别吗？有区别。单倍体性细胞发育成的单倍体植株表现为高度不育，植物的体细胞克隆的植株可育。（三）、影响花药培养的因素1影响花粉植株成功与否和成功率的主要因素：和等。2材料的选择：从花药来看，应当选择（初花期、盛花期、晚花期）的花药；从花粉来看，应当选择（四分体期、单核期、双核期、萌发期）的花粉，因为单核期以前的花药质地幼嫩，极易破碎，选择单核期以后的花药接种，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；从花蕾来看，应当选择（完全未开放、略微开放、完全盛开）的花蕾。【思考 7】 ：为什么选择合适的花粉发育期是诱导花药培养成功率的重要因素？因
4、为并不是任何时期的花粉都可以经过培养产生愈伤组织或胚状体，花粉发育的过程中，只有某一个时期对离体刺激敏感。【思考 8】 ：为什么花药的培养要选择完全未开放的花蕾？完全未开放的花蕾，可挑选到单核期的花药，菌少、易消毒。【思考 9】 ：为什么花瓣松动会给材料消毒带来困难？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。【思考 10】 ：除此之外，你认为影响花粉诱导成功率的因素还有哪些？植物的种类、亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种密度、培养基组成、培养的环境条件等对诱导的成功率都有一定的影响。 二、实验操作 （一） 、材料的选取1选择花药时一般通过镜检 确定花粉发育时期，此时需要
5、对花粉细胞核进行染色，最常用的染色剂是和焙花青铬钒溶液，它们分别可以将细胞核染色和色。2在使用焙花青铬钒溶液时，需要首先将花药用处理 20min。该试剂的配制方法是将无水酒精和冰醋酸按体积比为的比例混合均匀。（二）材料的消毒【思考 11】 ：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。【思考 12】 ：为什么用无菌水冲洗？用于培养花药，实际上多数未熟，由于它的外面有花萼、花瓣保护，通常处于无菌状态，所以只要将整个花蕾或幼穗消毒即可。【思考 13】 ：实验完毕后1氯化汞溶液应如何处理？收集、回收或运至废物处理场所处置（收集好
6、后，运到垃圾处理站专门处理）实验室内少量HgCl2可以转化成HgS来进行销毁，即：HgCl2+Na2S=HgS （沉淀） +2NaCl 由于 HgS溶于过量硫化物中，所以往往需要加入硫酸亚铁进行共沉淀注：含汞盐的废液可先调节pH 至 810，加入过量硫化钠，使其生成硫化汞沉淀，再加入硫酸亚铁作为共沉淀剂，硫酸亚铁将水中悬浮的硫化汞微粒吸附而共沉淀。清液可排放，残渣集中处理。 （三） 、接种和培养1、剥取花药：消毒后的花蕾，要在条件下除去花萼、花瓣。在剥离花药时，要尽量不花药中的花粉花药中的花粉丛芽丛芽诱导生根移栽脱分化脱分化分化再分化专题 3 月季的花药培养第 2 页损伤花药，否则容易从受伤部
7、位产生愈伤组织；还要彻底除去花丝，因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。2、接种花药：剥取的花药要立刻接种到 MS 培养基上。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。4、培养 2030d 后，花药开裂，长出愈伤组织或释放出胚状体。前者还要转移到分化培养基上进行分化培养成再生植株；后者要尽快分开并转移到新的培养基上。5、通过愈伤组织形成的植株，常常会出现染色体倍性的变化，因而需要鉴定和筛选。【思考 14】 ：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？有些是由花粉发育形成的单倍体花粉植株，有些是由花粉
8、壁细胞发育形成的二倍体花药壁植株。【思考 15】 ：植物组织培养技术与花药培养技术有何区别？相同点：二者均为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。不同点：植物组织培养技术所用的外植体为体细胞，染色体数无需加倍。而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。三、课堂总结1、被子植物花粉的发育：花粉母细胞减数分裂小孢子母细胞四分体时期单核期双核期精子2、产生花粉植株的两种途径：3、影响花药培养的因素： （1）主要因素：材料的选择与培养基的组成 （2）重要因素：选择合适的花粉
9、发育时期 （3）影响因素：亲本植株的生长条件、低温处理和接种密度等 4、实验操作：材料的选取、材料的消毒、接种和培养、鉴定和筛选【感悟高考真题】1、 （2011江苏高考）下列有关植物组织培养的叙述，正确的是( ) A.愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞B.二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株C.用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子D.植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl 的培养基培养筛选而获得2、 （2012 全国卷新课标版）为了探究6-BA和 IAA 对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响，某研究小组在培养基中加入6-BA 和 IAA，配制成四种培养基（见
10、下表），灭菌后分别接种数量相同、生长状态一致、消毒后的茎尖外植体，在适宜条件下培养一段时间后，统计再生丛芽外植体的比率（m） ，以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数（n） ，结果如下表。回答下列问题：（1）按照植物的需求量，培养基中无机盐的元素可分为和两类。上述培养基中，6-BA 属于类生长调节剂。（2）在该实验中，自变量是，因变量是，自变量的取值范围是。（3）从实验结果可知，诱导丛芽总数最少的培养基是号培养基。（4）为了诱导该菊花试管苗生根，培养基中一般不加入（填“ 6-BA”或“ IAA” ） 。3、 （2010新课标高考）请回答：（1）植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品
11、种的，繁殖种苗的速度。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部。（2）把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免的污染。（3）微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗，而与配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促使愈伤组织产生和生长，需要使用的生长调节剂是 ( 脱落酸、 2， 4-D) 。（4）将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是，单株鲜重的变化趋势是。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管
12、苗光合作用产生的有机物 (能、不能 ) 满足自身最佳生长的需要。(5) 据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应 (降低，增加 )培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。花药中的花粉花药中的花粉胚状体丛芽丛芽愈伤组织诱导 生根移栽脱分化脱分化分化再分化专题 3 月季的花药培养第 3 页4、如下图表示花药培养及单倍体育种的大致过程，据图回答下列问题：(1) 过程是把幼小的花药分离出来，在无菌条件下放在MS培养基上进行培养，配制该培养基时，需要的物质应该有。( 至少答三种 ) (2) 过程是花药在MS培养基所提供的特定条件下脱分化，发生多次细胞分裂， 形成，此过程进行细胞分
13、裂的方式是。(3) 过程是诱导再分化出芽和根，最后长成植株，长成的植株( 不考虑核与核之间融合) 是植株，其特点是植株弱小，高度不育，生产上无推广应用的价值，若要使其结子结果，可在移栽后在幼苗茎尖滴加适宜浓度的B物质，通常用到的B物质。(4) 过程与过程所用培养基有差异，主要是的差异。5下图表示菊花的嫩枝和月季的花药的离体培养过程，请据图回答下面的问题。（1）对菊花来说，要选取生长旺盛的嫩枝来进行组织培养，其原因是，对月季来说，适宜花粉培养的时期是花粉应处于期。为确定该花粉是否处于该时期，最常用的方法是。（2） 在培养嫩枝组织和花粉的培养基中都要加入一定的植物激素，常用的植物激素有。（3）某同
14、学在培养过程中发现培养基上感染了几种细菌。若在以尿素为唯一氮源的培养基中加入指示剂培养几种菌后，指示剂变红就可以鉴定其中含有能够分解尿素的细菌。为了避免微生物对培养造成的影响，所以在进行接种时应注意。 接种室要消毒 只要戴口罩， 操作时便可说话 外植体可预先用体积分数为70%的酒精浸泡，取出用无菌水冲洗后，再用01%的氯化汞溶液消毒，并用无菌水冲洗干净 接种操作要在酒精灯火焰旁进行 接种完毕应立即盖好瓶盖A B C D （4）月季的花药培养与菊花的嫩枝组织培养不同，从植物产生的途径来说，花粉植株产生的途径除了图中所示外，还可以通过阶段发育而来，这两种发育途径的差别主要取决于。（5）不同植物对各
15、种条件的要求往往不同，进行菊花组织培养一般将温度控制在 ，并且对光照的控制为。6、1964 年，印度科学家Guha和 Maheshwari 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，在离体的条件下也具有发育成完整植株的潜能。目前，花药离体培养已揭开了其神秘的面纱，发展成为一种常规的技术。请结合玫瑰花药离体培养的过程，回答下列问题：( 注：玫瑰为二倍体植物) (1) 在实验时，实验材料宜选用 (时期 ) 的花药。将该时期的花药放在载玻片上，加一滴质量分数为1% 的醋酸洋红，用镊子将花药捣碎，再放在显微镜下观察，若发现大多数花粉粒内
16、只有一个蓝黑色的“点”，请判断这种状态的花药是否适合培养？为什么？。(2) 右图为花药培养产生花粉植株的两种途径，请填出图中A_ _、B_ _(发育阶段 )的名称和_ _、_ _(发育过程 )的名称。(3) 从消毒后的玫瑰花中分离几个花药，按严格的无菌操作要求接种到培养基上，并将每个花药捣碎，使其中的花粉释放出来。经过适宜培养，得到的试管苗是否可育？为什么？。1、D 2 、 （1）大量元素微量元素细胞分裂素（2）IAA 浓度丛芽外植体的比率及丛芽平均数 0.5mg/L （ 3）1 （4）6-BA 3、 （1）遗传特性快遗传信息（2）微生物（3）生根细胞分裂素2,4-D （4）逐渐减小先增加后下降不能（5）降低4、 （1）水、大量元素、微量元素、蔗糖、琼脂、植物激素、有机物等(任答三种即可) （2 ）愈伤
