1、 利用植物组织培养技术可以实现优良品种的快利用植物组织培养技术可以实现优良品种的快速繁殖，保持遗传性状的一致。但这种方法同速繁殖，保持遗传性状的一致。但这种方法同时也存在着一定的缺陷时也存在着一定的缺陷繁殖出来的新植株繁殖出来的新植株往往无法获得一些新的性状。往往无法获得一些新的性状。1964年，印度科学家在培养毛叶曼陀罗的花药年，印度科学家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单倍体植株，这个实验说明生殖细胞和体细胞一样，在离体条件下也具有发育成完整植株的一样，在离体条件下也具有发育成完整
2、植株的潜能。潜能。花的结构花的结构 一、课题背景一、课题背景 花药花药 植物学名词，是指花丝顶端膨大呈囊状的部分，植物学名词，是指花丝顶端膨大呈囊状的部分，是雄蕊的重要组成部分。花药通常由是雄蕊的重要组成部分。花药通常由4 4个或个或2 2个花粉囊组个花粉囊组成，左右对称分开，中间以药隔相连。成，左右对称分开，中间以药隔相连。花药培养 花药培养是用花药培养是用植物植物组织组织培养培养技术，把发育到一定阶段的花技术，把发育到一定阶段的花药，通过药，通过无菌无菌操作技术，接种在人工培养基上，以改变花操作技术，接种在人工培养基上，以改变花药内花粉粒的发育程序，诱导其分化，并连续进行有丝分药内花粉粒的
3、发育程序，诱导其分化，并连续进行有丝分裂，形成裂，形成细胞细胞团，进而形成一团无分化的团，进而形成一团无分化的薄壁薄壁组织组织愈愈伤组织，或分化成胚状体，随后使愈伤组织分化成完整的伤组织，或分化成胚状体，随后使愈伤组织分化成完整的植株。植株。植物的花药培养在育种上有什么意义？植物的花药培养在育种上有什么意义？花粉粒（花粉粒（1N）单倍体植株单倍体植株（1N）二倍体纯合子二倍体纯合子植株（植株（2N）缩短了缩短了育种周期，育种周期，为新品种的为新品种的培育开辟了培育开辟了新途径。新途径。（一）被子植物的花粉发育（一）被子植物的花粉发育 二、基础知识二、基础知识 问题：问题：1.1.被子植物雄蕊是
4、由哪几部分组成的？被子植物雄蕊是由哪几部分组成的？2.2.花药与花粉是什么关系？花药与花粉是什么关系？3.3.被子植物的花粉是如何发育来的？被子植物的花粉是如何发育来的？4.4.小孢子母细胞形成精子，期间要经过几次分裂？分别小孢子母细胞形成精子，期间要经过几次分裂？分别是什么方式？是什么方式？5.5.小孢子形成精子，期间分裂次数与分裂方式小孢子形成精子，期间分裂次数与分裂方式 分别是分别是什么？什么？6.6.小孢子与小孢子母细胞相比，染色体数相同吗？小孢子与小孢子母细胞相比，染色体数相同吗？7.7.一个花粉粒中的两个精子，基因组成相同吗？一个花粉粒中的两个精子，基因组成相同吗？8.8.植物花粉
5、发育过程中的小孢子“四分体”与减数分裂植物花粉发育过程中的小孢子“四分体”与减数分裂过程中的“四分体”过程中的“四分体”一样吗？一样吗？花丝花丝 花药花药 雄蕊雄蕊 囊状结构，内有很多花粉粒囊状结构，内有很多花粉粒 雄蕊雄蕊 花粉囊花粉囊 当花粉囊的壁组织逐步发育分化时，会当花粉囊的壁组织逐步发育分化时，会形成大量的形成大量的花粉母细胞（小孢子母细胞花粉母细胞（小孢子母细胞）。）。花粉花粉 花粉粒是由花粉粒是由花粉母细胞花粉母细胞经过经过减数分裂减数分裂而形而形成，因此，花粉粒是成，因此，花粉粒是单倍体的生殖细胞单倍体的生殖细胞。被子植物花粉的发育要经历：被子植物花粉的发育要经历：四分体时期、
6、单核期和双核期四分体时期、单核期和双核期等阶段。等阶段。花粉发育过程花粉发育过程 小小孢孢子子母母细细胞胞花粉花粉母细母细胞胞 小孢子小孢子 减减数数分分裂裂 有丝有丝分裂分裂 花粉管细胞核花粉管细胞核 生殖细胞核生殖细胞核 有分有分丝裂丝裂 精子精子 1 1个个 营养细胞营养细胞 生殖细胞生殖细胞 4 4个个 4 4个个 4 4个个 4 4个个 4 4个个 8 8个个 （小孢子四分体时期（小孢子四分体时期 单核居中期单核居中期 单核靠边期单核靠边期 双核期）双核期）解释：解释：花粉是由小孢子母细胞先经减数分裂后经花粉是由小孢子母细胞先经减数分裂后经有丝分裂并依次经历了四分体时期、单核期和双有
7、丝分裂并依次经历了四分体时期、单核期和双核期等阶段后产生的。单核期的细胞含浓厚的原核期等阶段后产生的。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，长大，核由中央移向细胞一侧，此时是花药组织此时是花药组织培养的最佳时期，培养的最佳时期，并分裂成并分裂成1 1个生殖细胞核和个生殖细胞核和1 1个个花粉管细胞核，进而形成两个细胞，生殖细胞将花粉管细胞核，进而形成两个细胞，生殖细胞将再分裂一次，形成两个精子。再分裂一次，形成两个精子。思考思考 被子植物花粉发育过程中的四分体时期与减数分被子植物花粉发育过程中的四分
8、体时期与减数分裂过程中的四分体时期是同一阶段吗裂过程中的四分体时期是同一阶段吗？【提示】【提示】不是同一阶段。前者的四分体时期是不是同一阶段。前者的四分体时期是指指4个单倍体细胞连在一起的时期；后者的四分个单倍体细胞连在一起的时期；后者的四分体时期是指同源染色体配对后，一对同源染色体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。含有四条染色单体的阶段。花粉粒类型花粉粒类型 一个成熟的一个成熟的花粉粒即为雄配子花粉粒即为雄配子体，有两种情况：体，有两种情况：二核花粉粒二核花粉粒:成熟的花粉粒中，只含花粉管细胞成熟的花粉粒中，只含花粉管细胞核和生殖细胞核。（精子在花粉管中形成）
9、核和生殖细胞核。（精子在花粉管中形成）三核花粉粒三核花粉粒:有些植物的花粉，在成熟前，生殖有些植物的花粉，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。的花粉在成熟时，含有一个营养核和两个精子。（二）产生花粉植株的两种途径（二）产生花粉植株的两种途径 问题：问题：1.产生花粉植株有几种途径，分别是怎样的？产生花粉植株有几种途径，分别是怎样的？2.形成这两种途径的关键因素是什么？形成这两种途径的关键因素是什么？3.花粉胚与体细胞胚有什么区别？花粉胚与体细胞胚有什么区别？（二）产生花粉植株的两种途径（二）产生
10、花粉植株的两种途径 花粉花粉 花粉花粉 胚状体胚状体 愈伤组织愈伤组织 丛芽丛芽 生根生根 移栽移栽 脱分化脱分化 分分化化 再分再分化化 诱诱导导 脱分化脱分化 说明：说明：两种途径之间并没有绝对的界限，两种途径之间并没有绝对的界限，主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。说明：说明：无论哪种方式，都要先诱导生芽，无论哪种方式，都要先诱导生芽，再诱导生根。再诱导生根。（三）影响花药培养的因素（三）影响花药培养的因素 问题问题 1.影响花药培养的因素有哪些？哪些为主要影响影响花药培养的因素有哪些？哪些为主要影响因素？哪些为重要影响因素？因素？哪些为重
11、要影响因素？2.对于月季的花药而言，最合适的选取时期是？对于月季的花药而言，最合适的选取时期是？为什么？为什么？3.为什么花瓣的松动会给消毒带来困难？为什么花瓣的松动会给消毒带来困难？不选择单核期之前花药原因：花药质地幼嫩，容易不选择单核期之前花药原因：花药质地幼嫩，容易破碎；破碎；不选择单核期之后花药原因：花瓣开始松动，给材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；料消毒带来困难困难；挑选单核期花药方法：应当选择完全未开放的花蕾，挑选单核期花药方法：应当选择完全未开放的花蕾，菌少，易消毒。菌少，易消毒。（三）影响花药培养的因素（三）影响花药培养的因素 1、材料的选择：、
12、材料的选择：不同种类植物的诱导成功率不同。不同种类植物的诱导成功率不同。同一种植物，亲本植株的生理状况对诱导成功同一种植物，亲本植株的生理状况对诱导成功率有直接影响。率有直接影响。合适的花粉发育时期合适的花粉发育时期：花期早期时的花药最佳。：花期早期时的花药最佳。选择最合适的花粉发育时期选择最合适的花粉发育时期 为什么花瓣松为什么花瓣松动会给材料的消毒动会给材料的消毒带来困难？带来困难？花瓣松动后，花瓣松动后，微生物就可能侵微生物就可能侵入到花药，给材入到花药，给材料的消毒带来困料的消毒带来困难。难。花药培养所采用的培养基各成分中植物生长调节花药培养所采用的培养基各成分中植物生长调节剂的水平和
13、配比起决定作用。剂的水平和配比起决定作用。诱导愈伤组织或胚状体产生的培养基：广泛使用诱导愈伤组织或胚状体产生的培养基：广泛使用 2 2，4 4-D D、IAAIAA；诱导分化的培养基常除去诱导分化的培养基常除去2 2，4 4-D D而以而以IBAIBA代之。代之。亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种亲本植株的生长条件、材料的低温预处理、接种密度、培养的环境条件等对诱导的成功率都有一定的密度、培养的环境条件等对诱导的成功率都有一定的影响。影响。2、培养基的组成：、培养基的组成：3、其他因素：、其他因素：1取材取材(1)材料的选取：对绝大多数植物而言材料的选取：对绝大多数植物而言，适宜花粉培
14、适宜花粉培养的时期是养的时期是_。(2)花药发育时期的确定：一般通过花药发育时期的确定：一般通过_来确定花粉来确定花粉是否处于适宜的发育期是否处于适宜的发育期。(3)镜检方法：最常用的是镜检方法：最常用的是_法。但某些植法。但某些植物的花粉细胞核不易着色，需采用焙花青物的花粉细胞核不易着色，需采用焙花青铬矾法。铬矾法。这种方法能将花粉细胞核染成这种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色蓝黑色。花期早期花期早期 镜检镜检 醋酸洋红醋酸洋红 三、三、实验操作实验操作 （一）（一）材料的选取材料的选取 用于培养的花药，实际上多数未成用于培养的花药，实际上多数未成熟，由于它外面有花萼，花瓣或颖片熟，由于它外面有
15、花萼，花瓣或颖片的保护，通常处于无菌状态，所以只的保护，通常处于无菌状态，所以只要将整个花蕾或消毒即可。要将整个花蕾或消毒即可。（二）材料的消毒（二）材料的消毒 花蕾花蕾 无菌水无菌水清洗清洗 吸干表面水分吸干表面水分 0.10.1的氯化汞溶的氯化汞溶液液 2 2-4 min4 min 无菌水清洗无菌水清洗3 3-5 5次次 7070的酒精浸的酒精浸泡泡30s30s 1.1.将花蕾用体积分数为将花蕾用体积分数为70%70%的酒精浸泡的酒精浸泡30s30s 2.2.无菌水清洗无菌水清洗 3.3.无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分 4.4.放入质量分数为放入质量分数为0.1%
16、0.1%的氯化汞溶液中的氯化汞溶液中24min24min（也可（也可用质量分数为用质量分数为1%1%的次氯酸钙溶液或饱和漂白粉溶液）的次氯酸钙溶液或饱和漂白粉溶液）5.5.无菌水冲洗无菌水冲洗3535次次 （二）材料的消毒（二）材料的消毒 问题：问题：1.1.接种的对象是什么？接种的对象是什么？2.2.为什么剥离花药时，要尽量不损伤花药并且彻底为什么剥离花药时，要尽量不损伤花药并且彻底除去花丝？除去花丝？3.3.每瓶接种花药几个？每瓶接种花药几个？4.4.培养时需控制什么样的培养条件？培养时需控制什么样的培养条件？5.5.花药长出愈伤组织或释放胚状体后，如何进一步花药长出愈伤组织或释放胚状体后，如何进一步处理？处理？6.6.在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，常出现染色体倍性的变化，为什么？植株，常出现染色体倍性的变化，为什么？7.7.花药培养出现污染的原因有哪些？花药培养出现污染的原因有哪些？（三）接种和培养（三）接种和培养 灭菌后花蕾，要在无菌条件下灭菌后花蕾，要在无菌条件下除去萼片除去萼片和花瓣和花瓣，并立即将花药接种到培养基
