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2015-2016学年高二生物人教版选修1课件3.2 月季的花药培养.ppt

时间:2017-04-16


人教版选修1

专题3 植物的组织培养技术

课题2 月季的花药培养

一、被子植物和裸子植物 1、被子植物定义:凡是种子有果皮包被着, 胚珠有子房壁包被着的植物,就叫做被子植物 实例:玉米、大豆、梨、杏 2、裸子植物定义:凡是胚珠裸露,外面没有 子房壁包被,种子外面没有果皮包被的植物称 为裸子植物 实例:松、杉、柏

3、花的结构

花的结构:花梗、花托、萼片、花瓣、雌蕊 和雄蕊

4、花的作用
被子植物的有性生殖是在花里进行的,雌蕊 和雄蕊是进行有性生殖的主要部分 二、被子植物花粉粒的形成 1、雄蕊的结构 花丝

雄蕊:

花药:囊状结构,内有很多花粉粒

2、花药的结构

药隔:花药中部,由薄壁细胞构成, 内有维管束

花药
花粉囊(4或2)

花粉粒

囊壁

表皮 纤维层

3、花药的发育 孢 原 细 胞 造孢细胞 有丝 花粉母细胞 分裂 (小孢子母细胞)

外:体积较大药室内壁 周缘细胞 分裂 中:一层或几层细胞 (初生壁细胞) 内:绒毡层

药室内壁:多量淀粉,发育成纤维层 中层:早期分解,吸收,消失 绒毡层:为花粉粒的发育提供营养,最后消失

4、被子植物的花粉发育 花粉是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 ① 经历时期: 四分体时期、单核期、双核期 ② 花粉粒的形成 花粉母细胞 (小孢子母细胞) 减数分裂

四分体时期
(进入单核期)

小孢子
(单核花粉粒) 单核居中期(小孢子) 单核靠边期(小孢子) 有丝 分裂

营养细胞

花粉管细胞核 生殖细胞核
有丝 生殖细胞 分裂

双核期

精子 精子

两个精子和一个营养核的基因型相同

1花 减分 粉母 细胞

4个小 有分 孢子

4个花粉管细胞核 4个生殖细胞核 有分

8个精子

③花粉粒类型
一个成熟的花粉粒即为雄配子体,有两种情况: 二核花粉粒:成熟的花粉粒中,只含花粉管细胞 核和生殖细胞核。(精子在花粉管中形成)

三核花粉粒:有些植物的花粉,在成熟前,生殖细 胞进行一次有丝分裂,形成两个精子,这样的花 粉在成熟时,含有一个营养核和两个精子。

三、被子植物胚囊的形成 1、雌蕊的组成

柱头、花柱、子房
2、子房的结构

花粉管 精子

珠被
极核 卵细胞 珠孔

子房壁

被子植物子房的结构

胚珠的结构

3、卵细胞的形成 胚珠的外层是珠被,里面是胚囊。胚囊是由胚珠 内的胚囊母细胞(大孢子母细胞)发育而成。胚 囊母细胞经过减数分裂,产生四个细胞,称为大 孢子,每个大孢子内的染色体数目都比胚囊母细 胞减少一半。这4个细胞排成一行,其中靠近珠 孔的3个细胞退化,最里面的发育为胚囊细胞, 胚囊细胞的核连续进行三次有丝分裂,但是每次 核分裂后,并不接着进行细胞质分裂,就形成了 8个细胞核的胚囊。开始,这 8个细胞核分别位 于胚囊的两端,每端4个,接着,每端各有1个细 胞核移到胚囊的中央,这就是极核,所以再胚囊 中的8个核中遗传物质是一样的。

以后靠近珠孔端的3个细胞核发育成3个细胞, 其中最大的一个是卵细胞,其余的是2个助细胞, 另一端3个细胞核也发育成3个细胞,成为反足 细胞

4、受精过程

花粉落到雌蕊柱头上以后,在柱头上黏液的刺激 下,花粉开始萌发并形成花粉管,花粉管沿着花 柱向胚珠方向生长,到达胚珠后从珠孔绕过卵细 胞进入胚囊,到达胚囊中卵细胞和极核之间,这 时花粉管的前端破裂,两个精子释放出来,其中 一个精子与两个极核结合形成受精极核,另一个 精子与卵细胞结合形成受精卵,这是被子植物特 有的双受精现象

5、发育结果
胚是一个新个体的幼体 雄 花 蕊 药 花 精子 粉 1n 粒 精子 受 胚 精 卵 2n

受 卵细胞 胚 种 胚 精 花 1n 子 囊 乳 极 胚 两个极核 3n 核 1n 珠 雌 子 有丝分裂 珠被 种皮 蕊 房 2n 2n 有丝分裂 果皮 子房壁 2n 2n

果 实

四、产生花粉植株的两条途径

五、影响花药培养的因素
1、材料的选择 接种的花药时期

①选材 不同植物的诱导成功率很不相同,就同一种 植物来说亲本的生理状况对诱导成功率也有 直接影响

选材是否成功是花药培养成功的关键

② 选择合适的花粉发育时期是提高诱导成功率的 重要因素 因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。

③ 花药培养时期的选择 一般来说,在单核期,细胞核由中央移向细胞 一侧的时期,花药培养的成功率最高。即:最 适合花药培养的小孢子发育时期为单核靠边期

④ 其它时期选择的缺点
选择单核期以前的花药接种,质地幼嫩,极易 破碎; 选择单核期之后的花药接种,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。

⑤ 单核期花药的挑选 为了挑选到单核期的花药,通常选择完全未开 放的花蕾。盛开的或略微开放的花,都不宜选 作实验材料。 ⑥ 选择完全未开放花蕾的原因

完全未开放的花蕾,可挑选到单核期的花 药,菌少、易消毒 ⑦ 花药培养时间
一般月季的花药培养时间选在五月初到五月的中 旬,即月季的初花期。初花期的花蕾营养状态及 生理状态会比较好,可能提高花粉的诱导成功率

例题:月季花药培养时的花粉粒最好是( C )

A、四分体时期
C、单核靠边期 2、培养基:

B、单核居中期
D、二核或三核花粉粒

花药培养基所采用的培养基可能因植物的不同 而有所变化小麦中为N6,马铃薯、月季中为 MS,油菜中为B5培养基 3、其他因素 亲本植株的生长条件、材料的低温预处理以及 接种的密度等对诱导成功都有一定的影响

六、实验操作
(一)材料的选取

1、方法
①最常用的方法有醋酸洋红法 ②某些植物的花粉细胞核不易着色,需采用焙 花青-铬矾法,这种方法能将花粉细胞核染成 蓝黑色。

2、醋酸洋红法 ① 醋酸洋红法染色机理

醋酸洋红为碱性染色剂,而花粉细胞内有染色 体,染色体主要成分是DNA和蛋白质,易被碱性 染料着色染成红色 。
② 醋酸洋红的配置 将体积分数45%的醋酸100ml煮沸,缓缓加 入1g洋红,在加热回流8h,冷却至50℃,过 滤即可。

③ 染色操作 将花药放在载玻片上,加一滴质量分数1%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。 3、焙花青—铬钒法 ① 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3:1的比 例混匀

② 焙花青—铬钒溶液的配制方法

将5g铬明矾[K2SO4Cr2(SO4)· 24H2O]加入 90ml蒸馏水中,溶解后加入0.1g焙花青,混匀 并加热至沸腾,煮沸5分钟后冷却至室温,过滤, 加蒸馏水定容至100ml。 ③ 染色操作

花药应该在卡诺氏固定液中固定20min,然后 取出放在载玻片上,加焙花青—铬钒溶液染色, 盖上盖玻片后在显微镜下检查。

(二)材料的消毒
1、酒精处理 ① 花蕾用体积分数为70%的酒精浸泡30秒, 立即取出。 ② 无菌水清洗 ③ 无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分

2、消毒液处理 ① 放入质量分数为0.1%的氯化汞溶液中2~4分 钟(也可质量分数为1%的次氯酸钙溶液或饱和 漂白粉溶液) ② 无菌水冲洗3~5次 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。

(三)接种和培养 1、剥取花药 在无菌条件下除去萼片和花瓣用镊子取出花药 注意: ① 勿损伤花药,以免诱导出非花粉愈伤组织 ② 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 2、接种 立即将花药接种于培养基上,通常每瓶接种花 药7-10个。

3、培养 ① 培养条件: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。 ② 培养: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 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

③ 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。

4、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)

5、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 离体的植物组织经 外植体为体细胞,染色体数无 养技术 脱分化形成愈伤组 需加倍。 织,再分化成丛芽, 诱导出根,然后进 行移栽。 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。


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