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1、课题2 月季的花药培养,二,一,三,四,一、被子植物的花粉发育,二,一,三,四,二,一,三,四,二、产生花粉植株的两种途径,二,一,三,四,三、影响花药培养的因素,二,一,三,四,二,一,三,四,四、实验操作,二,一,三,四,二,一,三,四,二,一,三,四,探究点一,探究点二,问题导引 植物花药培养的过程一般包括哪些操作?它与单倍体育种有什么区别和联系? 下图是月季的花药离体培养及单倍体育种的过程,请据图回答问题。,探究点一,探究点二,(1)选材时,从花粉发育时期来看,一般选择处于单核期的花粉,确定花粉发育时期最常用的方法是醋酸洋红法。 (2)材料消毒过程中用到的试剂有体积分数为70%的酒精、
2、质量分数为0.1%的氯化汞溶液。 (3)过程是把幼小的花药从消毒后的花蕾中分离出来,在无菌条件下接种到MS培养基上进行培养,配制该培养基时,需要的物质应该有蒸馏水、大量元素、微量元素、有机物(如甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等)(任答三种即可)。(至少答三种) (4)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,形成愈伤组织或胚状体。,探究点一,探究点二,(5)过程与过程所用培养基有差异,主要是植物激素含量的差异。 (6)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)是单倍体植株,其特点是植株弱小,一般高度不育,生产上无推广应用的价值。若要使其
3、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物质是秋水仙素。,探究点一,探究点二,归纳提升 1.植物花药培养的过程 (1)过程 材料的选取:选单核期花粉,常用醋酸洋红法或焙花青铬矾法镜检 材料的消毒:用体积分数为70%的酒精和质量分数为0.1%的氯化汞溶液消毒 接种和培养:形成幼苗前不需要光照,形成幼苗后需要光照 鉴定、筛选、移栽,探究点一,探究点二,(2)进行组织培养时要配制三种培养基,期间进行两次转接培养。 脱分化培养基:生长素与细胞分裂素比例适中,促进愈伤组织的形成; 生芽培养基:生长素与细胞分裂素比值低,促进芽的分化,抑制根的形成; 生根培养基:生长素与细胞分裂素
4、比值高,促进根的分化,抑制芽的形成。 2.植物花药培养的应用单倍体育种(以二倍体植株为例) (1)原理:在花药培养的基础上,用秋水仙素处理单倍体幼苗,染色体加倍,重新恢复为二倍体。因为此二倍体是由单倍体的染色体本身加倍而来的,所以是纯合子,不会发生性状分离。,探究点一,探究点二,(2)育种过程:包括花药离体培养和人工诱导染色体加倍两个环节。图中属于花药离体培养的过程为,而单倍体育种过程为。 (3)育种意义:单倍体植株经过染色体加倍后,在一个世代中即可出现纯合子,这样可以明显缩短育种年限。,探究点一,探究点二,问题导引 菊花的组织培养与月季的花药培养有哪些区别和联系? 下图表示菊花的组织培养和月
5、季的花药培养的过程,请回答问题。,探究点一,探究点二,(1)对菊花来说,要选择生长旺盛的嫩枝来进行组织培养,其原因是生长旺盛的嫩枝生理状况好,容易诱导脱分化和再分化;对月季来说,适宜花药培养的时期是单核期。 (2)用于植物组织培养和花药培养的培养基中一般要加入一定的植物激素,常用的植物激素有生长素和细胞分裂素。 (3)两种植物材料的培养在进行接种时应注意:接种室和外植体要消毒;接种操作要在酒精灯火焰旁进行。 (4)月季的花药培养过程中,花粉植株的形成除图中所示途径外,还可以通过胚状体阶段发育而来,这两种途径的差别主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。,探究点一,探究点二,归纳提升 植物组织
6、培养与花药离体培养的比较,探究点一,探究点二,探究点一,探究点二,思维拓展(1)花药中花粉的全能性高于植物组织细胞。 (2)植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗逆性差,对培养条件要求较高,一旦被微生物污染就会导致实验失败。 (3)剥离花药时,尽量不要损伤花药,同时还要彻底去除花丝,防止对实验产生干扰。 (4)菊花组织培养需每日光照12 h,而月季花药培养则要在幼小植株形成后才需要光照。,类型一,类型二,类型一 植物花粉发育 【例1】 下图是被子植物花粉的发育过程,请据图回答问题。 (1)是指 时期,由小孢子母细胞经 分裂形成。 (2)和分别是指 期和 期,和期细胞的特点是 。 (3)1个花粉
7、母细胞经过分裂最多能形成 个花粉粒。 (4)双核期的两个核分别叫 核和 核。 (5)在进行花药组织培养时选择 时期的花粉培养成功率最高。(用图中标号表示),类型一,类型二,解析:花粉是由花粉母细胞经减数分裂形成的,花粉的发育要经历小孢子四分体时期、单核期和双核期等阶段。单核期的细胞含浓厚的原生质,核开始时位于细胞的中央。随着细胞不断长大,核由中央移向细胞一侧(此时是花药组织培养的最佳时期),并分裂成1个生殖细胞核和1个花粉管细胞核,进而形成两个细胞,生殖细胞将再分裂一次,形成两个精子。 答案:(1)四分体 减数 (2)单核居中 单核靠边 含浓厚的原生质 (3)4 (4)生殖细胞 花粉管细胞 (
8、5),类型一,类型二,变式训练1 被子植物的花粉发育依次经过( ) 双核期 小孢子四分体时期 单核居中期 单核靠边期 A. B. C. D. 答案:B,类型一,类型二,类型二 花药的离体培养及影响因素 【例2】辣椒是某市的重要蔬菜品种之一,但近年有退化、减产的趋势,如果想通过花药离体培养的方法培育优质、高产、无病毒的辣椒苗,请你完成下面的辣椒苗培育方案。,类型一,类型二,(1)材料的选取:用 法染色后镜检花药,一般当花粉粒位于 期时可用作培育的材料,此期的花粉粒的特点是 ,核由中央移向细胞的一侧。 (2)培养原理:如图是培养温度与花药胚的诱导率关系图,在 时,胚的诱导率最高。 (3)材料的准备
9、:取辣椒花蕾用体积分数为70%的酒精浸泡约30 s,立即取出,在 中清洗。取出后吸干水分,放入质量分数为0.1% 溶液中24 min,取出再用无菌水冲洗35次。 (4)接种和培养:接种用的花药要彻底除去花丝,因为与花丝相连的花药不利于 的形成。基本培养基用 培养基,在培养基中要加入蔗糖做碳源,加入适量的生长素和细胞分裂素等物质,并进行严格的灭菌。,类型一,类型二,(5)鉴定和筛选:经过一段时间的培育,花药开裂后释放出胚状体,一个花药内能产生多个幼小植株。幼小植株需要移到新的培养基上继续培养。培养出来的植株要作鉴定和筛选的原因是 。,类型一,类型二,解析:(1)用于培养的花粉应处于单核期,可利用
10、醋酸洋红法或焙花青铬矾法染色后镜检选取。(2)分析题图可知,培养温度2528 时,曲线出现峰值,胚的诱导率最高。(3)辣椒花蕾消毒后应用无菌水清洗,而不是蒸馏水或清水。取出后吸干水分,放入一定量的质量分数为0.1%的氯化汞溶液中继续消毒,再用无菌水漂净消毒液。(4)由于与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成,故接种时所用的花药要彻底除去花丝。(5)花药培养中由于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,所以培养出来的植株一定要作进一步的鉴定和筛选。 答案:(1)醋酸洋红(或焙花青铬矾) 单核 细胞原生质浓厚 (2)2528(或2528 之间的任意温度) (3)无菌水 氯化汞
11、(4)愈伤组织(或胚状体) MS (5)在花药培养中,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,类型一,类型二,变式训练2 关于影响花药培养的因素,下列说法不正确的是 ( ) A.材料的选择与培养基的组成是花药培养能否成功的主要影响因素 B.花药培养时应选择花期早期的花蕾和单核期以前的花蕾 C.亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种密度等对诱导成功率都有影响 D.选择花粉发育至单核居中期或单核靠边期的花蕾 解析:对花期而言,选择早期的花药培养更容易产生花粉植株。对花粉的发育时期而言,选择单核期的花药,培养成功率最高,为了挑选到单核期的花药,要选择完全未开放的花蕾。 答案:B,类
12、型一,类型二,应用指南一般月季的花药培养时间选在五月份,即月季的初花期,花蕾完全未开放时,此时花药处于单核期,花瓣未松动,感染的菌少、易消毒,易诱导成功。单核期以前的花药质地幼嫩,极易破碎。单核期以后的花药,花瓣已有些松动,消毒困难。,1,2,3,4,5,1.下列有关花药培养的说法,错误的是( ) A.确定花粉发育时期最常用的方法是焙花青铬矾法,这种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色 B.材料消毒时需先用酒精,然后用氯化汞溶液或次氯酸钙溶液,消毒后,需用无菌水漂净消毒液 C.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 D.接种的花药长出愈伤组织或胚状体后,要适时转换培养基,以便进一步分
13、化成再生植株 解析:确定花粉发育时期最常用的方法是醋酸洋红法。 答案:A,1,2,3,4,5,2.下列关于接种和培养花药时应该注意的事项,不正确的是( ) A.不损伤花药 B.彻底去除花丝 C.幼小植株形成后需要光照 D.花药开裂后,释放出胚状体,分别发育成单倍体,无需将其分开 解析:花药开裂后,释放出胚状体,一个花药内会产生大量幼小植株,必须尽快将它们分开,分别移植到新的培养基上,否则,这些植株将很难分开。 答案:D,1,2,3,4,5,3.关于花药培养产生花粉植株的途径,下列叙述错误的是 ( ) A.花粉可通过愈伤组织分化成植株 B.花粉可通过胚状体进一步发育成植株 C.两种途径主要由培养
14、基中激素的种类及其浓度配比决定 D.产生胚状体是花药培养中特有的途径 解析:植物组织培养和花药离体培养都可以产生胚状体。 答案:D,1,2,3,4,5,4.下列有关影响花药培养的因素的说法,不正确的是( ) A.一般月季的花药培养时间选在初花期 B.培养基的成分及比例对花药培养有影响 C.月季花药培养基应调节pH至5.8 D.影响花药培养的因素是材料的选择和培养基的组成,与其他因素无关 解析:材料的选择与培养基的组成是影响花药培养的主要因素,此外,亲本植株的生长条件、材料的低温预处理以及接种密度等对诱导成功率都有影响。 答案:D,1,2,3,4,5,5.育种工作者常采用花药培养的方法,使花粉粒
15、发育为单倍体植株。采用水稻的花药进行培养过程的流程:选取水稻花药对花药消毒接种和培养植物体。请回答下列问题。 (1)选取的水稻花药应为 期,如果此时细胞核由中央移向细胞一侧,花药培养成功率最高。 (2)通过花药培养产生单倍体植株一般有两种途径:一种是花粉通过 阶段发育为植株;另一种是在诱导培养基上先形成 ,再将其诱导分化成植株。 (3)试管苗形成过程中,必须从培养基中获得 和小分子有机物等营养物质。要促进花粉细胞分裂和生长,培养基中应有 和 两种植物激素。 (4)若接种过花药的培养基被污染,则可能的原因有哪些?(至少写出两条) 。,1,2,3,4,5,解析:花药培养过程中最重要的两种植物激素是生长素和细胞分裂素。培养基被污染有多种原因:可能是培养基配制时灭菌不彻底或是花蕾消毒不彻底,也可能是接种时无菌操作不规范等。 答案:(1)单核 (2)胚状体 愈伤组织 (3)无机盐 生长素 细胞分裂素 (4)培养基灭菌不彻底;花蕾消毒不彻底;接种时无菌操作不规范等,必背语句 1.被子植物的花粉发育过程:小孢子母细胞小孢子四分体时期单核居中期单核靠边期双核期。 2.产生花粉植株有两种途径:一种是花粉通过胚状体阶段发育为植株,另一种是花粉在诱导培养基上先形成愈伤组织,再将其诱导分化成植株。这两种途径的发生主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。,3.影响花
