北京高二生物月季的花药培养知识点

2017-06-12

高二生物月季的花药培养知识点

要点1 植物的花药培养的育种意义

育种工作者采用花药培养的方法，使花粉粒发育为单倍体植株，再经过人工诱导使染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。这样的植株不仅能够正常生殖，而且每对染色体上的成对的基因都是纯合的，自交产生的后代不会产生性状分离。单倍体育种不仅缩短了育种周期，也为新品种的培育开辟了新途径。

要点2 被子植物的花粉发育

(1)被子植物的雄蕊通常包含花丝、花药两部分。花药为囊状结构，内部含有许多花粉。花粉是由花粉母细胞经过减数分裂而形成的。

(2)被子植物花粉的发育要经历四分体时期、单核期和双核期等阶段。

①在四分体时期，4个单倍体细胞连在一起。

②进入单核期时，四分体的4个单倍体细胞彼此分离，形成4个具有单细胞核的花粉粒。这时的细胞含浓厚的原生质，核位于细胞的中央(单核居中期)。随着细胞不断长大，细胞核由中央移向细胞一侧(单核靠边期)。

③进入双核期时，靠近细胞一侧的细胞核，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，一个是营养细胞，一个是生殖细胞。生殖细胞将再分裂一次，形成两个精子。

要点3 产生花粉植株的两种途径

通过花药培养产生花粉植株(即单倍体植株)一般有两种途径：

一种是花粉通过胚状体阶段分化发育成为植株;另一种是花粉在诱导培养基上先形成愈伤组织，将其诱导再分化成植株。

这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。

要点4 影响花药培养的因素

(1)不同植物的诱导成功率很不相同。

(2)就同一植物来说，亲本植株的生理状况对诱导成功率也有直接影响。

(3)花期早期时的花药比后期的更容易产生花粉植株。选择合适的花粉发育时期是提高诱导成功率的重要因素。

花粉发育的过程中，只有某一个时期对离体刺激敏感。一般来说，在单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养成功率最高。为了挑选到单核期的花药，通常选择完全未开放的花蕾。

(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对诱导成功率都有一定影响。

要点5 实验操作

(1)材料的选取

要通过镜检来确定花药中的花粉是否处于适宜的发育期。

确定花粉发育时期的最常用方法有醋酸洋红法和焙花青铬矾法，焙花青铬矾法能将花粉细胞核染成蓝黑色。

(2)材料的消毒

先将花蕾用体积分数为70%的酒精浸泡大约30s→在无菌水中清洗→无菌吸水纸吸干花蕾表面的水分→质量分数为0.1%的氯化汞溶液中2～4min→无菌水冲洗3～5次。

(3)接种和培养

①操作

灭菌后的花蕾，要在无菌条件下除去萼片和花瓣，并立即将花药接种到培养基上。

②操作注意事项

在剥离花药时，要尽量不损伤花药，因为花药受损后接种，容易从受伤部位产生愈伤组织;还要彻底去除花丝，因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。

③培养条件

培养温度控制在25℃左右，不需要光照。幼小植株形成后才需要光照。

④培养时间、培养结果以及处理措施

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养基上，以便进一步分化出再生植株。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。

⑤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。因此还需要对培养出来的植株作进一步的鉴定和筛选。

要点6 疑难解答

(1)为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难?

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。

(2)植物组织培养技术与花药培养技术有何区别?

植物组织培养技术与花药培养技术的相同之处是：培养基配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同。

两者的不同之处在于：花药培养的选材非常重要，需事先摸索时期适宜的花蕾;花药裂开后释放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养基;花药培养对培养基配方的要求更为严格。这些都使花药培养的难度大为增加。