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高二生物月季的花葯培養知識點

高二生物月季的花葯培養知識點

要點1 植物的花葯培養的育種意義

育種工作者採用花葯培養的方法,使花粉粒發育為單倍體植株,再經過人工誘導使染色體數目加倍,重新恢復到正常植株的染色體數目。這樣的植株不僅能夠正常生殖,而且每對染色體上的成對的基因都是純合的,自交產生的後代不會產生性狀分離。單倍體育種不僅縮短了育種週期,也為新品種的培育開闢了新途徑。

要點2 被子植物的花粉發育

(1)被子植物的雄蕊通常包含花絲、花葯兩部分。花葯為囊狀結構,內部含有許多花粉。花粉是由花粉母細胞經過減數分裂而形成的。

(2)被子植物花粉的發育要經歷四分體時期、單核期和雙核期等階段。

①在四分體時期,4個單倍體細胞連在一起。

②進入單核期時,四分體的4個單倍體細胞彼此分離,形成4個具有單細胞核的花粉粒。這時的細胞含濃厚的原生質,核位於細胞的中央(單核居中期)。隨著細胞不斷長大,細胞核由中央移向細胞一側(單核靠邊期)。

③進入雙核期時,靠近細胞一側的細胞核,分裂成1 個生殖細胞核和1個花粉管細胞核,進而形成兩個細胞,一個是營養細胞,一個是生殖細胞。生殖細胞將再分裂一次,形成兩個精子。

要點3 產生花粉植株的兩種途徑

透過花葯培養產生花粉植株(即單倍體植株)一般有兩種途徑:

一種是花粉透過胚狀體階段分化發育成為植株;另一種是花粉在誘導培養基上先形成愈傷組織,將其誘導再分化成植株。

這兩種途徑之間並沒有絕對的界限,主要取決於培養基中激素的種類及其濃度配比。

要點4 影響花葯培養的因素

(1)不同植物的誘導成功率很不相同。

(2)就同一植物來說,親本植株的生理狀況對誘導成功率也有直接影響。

(3)花期早期時的花葯比後期的更容易產生花粉植株。選擇合適的'花粉發育時期是提高誘導成功率的重要因素。

花粉發育的過程中,只有某一個時期對離體刺激敏感。一般來說,在單核期,細胞核由中央移向細胞一側的時期,花葯培養成功率最高。為了挑選到單核期的花葯,通常選擇完全未開放的花蕾。

(4)親本植株的生長條件、材料的低溫預處理以及接種密度等對誘導成功率都有一定影響。

要點5 實驗操作

(1)材料的選取

要透過鏡檢來確定花葯中的花粉是否處於適宜的發育期。

確定花粉發育時期的最常用方法有醋酸洋紅法和焙花青鉻礬法,焙花青鉻礬法能將花粉細胞核染成藍黑色。

(2)材料的消毒

先將花蕾用體積分數為70%的酒精浸泡大約30s→在無菌水中清洗→無菌吸水紙吸乾花蕾表面的水分→質量分數為0.1%的氯化汞溶液中2~4min→無菌水沖洗3~5次。

(3)接種和培養

①操作

滅菌後的花蕾,要在無菌條件下除去萼片和花瓣,並立即將花葯接種到培養基上。

②操作注意事項

在剝離花葯時,要儘量不損傷花葯,因為花葯受損後接種,容易從受傷部位產生愈傷組織;還要徹底去除花絲,因為與花絲相連的花葯不利於愈傷組織或胚狀體的形成。

③培養條件

培養溫度控制在25℃左右,不需要光照。幼小植株形成後才需要光照。

④培養時間、培養結果以及處理措施

一般經過20~30天培養後,會發現花葯開裂,長出愈傷組織或釋放出胚狀體。將愈傷組織及時轉移到分化培養基上,以便進一步分化出再生植株。如果花葯開裂釋放出胚狀體,則一個花葯內就會產生大量幼小植株,必須在花葯開裂後儘快將幼小植株分開,分別移植到新的培養基上,否則這些植株將很難分開。

⑤鑑定和篩選

在花葯培養中,特別是透過愈傷組織形成的花粉植株,常常會出現染色體倍性的變化。因此還需要對培養出來的植株作進一步的鑑定和篩選。

要點6 疑難解答

(1)為什麼花瓣鬆動會給材料的消毒帶來困難?

花瓣鬆動後,微生物就可能侵入到花葯,給材料的消毒帶來困難。

(2)植物組織培養技術與花葯培養技術有何區別?

植物組織培養技術與花葯培養技術的相同之處是:培養基配製方法、無菌技術及接種操作等基本相同。

兩者的不同之處在於:花葯培養的選材非常重要,需事先摸索時期適宜的花蕾;花葯裂開後釋放出的愈傷組織或胚狀體也要及時更換培養基;花葯培養對培養基配方的要求更為嚴格。這些都使花葯培養的難度大為增加。