专题3课题2.月季花药的培养

什么是花药培养呢？花药培养采用植物组织培养技术，把发育到一定阶段的

花药，通过无菌操作技术，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，形成细

胞团，进而形成愈伤组织，随后使愈伤组织分化成完整的植株的技术。

1964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单倍体植株。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潜能。 自 20世纪 60年代以来，世界上已有 250多种高等

植物的花药培养获得成功。我国已经培育成功近 50 种植物的花粉再生植株，

如小麦、玉米、大豆、甘蔗、橡胶等。

花药培养在育种工作上的意义 花药培养是以获得单倍体植物为目的而采用的一

种方法。 再经历与胚形成的同样过程，发育成正常的单倍

体植物。 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。 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。

一、 基础知识 花粉：

花丝 雄蕊 花药

雄蕊

囊状结构，内有很多花粉粒

① 花粉囊大多数被子植物的花药是由 4 个花粉囊(少数植物为 2个)组成，分为左、右两半，中间由药隔相连。 当花粉囊的壁组织逐步发育分化时，会形成大

量的花粉母细胞(小孢子母细胞)。

②

花粉花粉是由花粉母细胞经过减数分裂而形成，因

此，花粉是单倍体的生殖细胞。 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。

(一)被子植物的花粉发育

花粉母细胞1个 4个

减数分裂

4个

四分体4个有丝分裂

单细胞花粉粒单核居中期

单细胞花粉粒液泡扩大，细胞核靠边 单核靠边期

二细胞花粉营养细胞，生殖细胞

8个

营养细胞 4个4个 8个有丝分裂

生殖细胞精子1个

生殖细胞精子2个

三细胞花粉 (成熟花粉)12个

注意：

①二核花粉粒：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)②三核花粉粒：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。

③两个精子和一个营养核的基因型相同。 4个花粉管细胞核 ④ 1个花粉 减数分裂 4个小有丝分裂 孢子 母细胞 4个生殖细胞核有丝 分裂

8个精子

1.下列关于被子植物花粉的形成，说法正确的是 A.花粉是花粉母细胞经有丝分裂形成的

B

B. 花粉的发育要经历小孢子四分体时期、单核期和 双核期 C. 花粉发育经历的四分体时期与减数分裂的四分体 时期含义相同 D. 花粉

母细胞形成花粉粒中精子的过程是一系列减 数分裂的过程

2.下列关于被子植物花粉发育的说法，不正确的是 A.被子植物精子的形成是直接减数分裂的结果 B.花粉粒是在花药中的花粉囊中形成的 C.花粉粒在发育过程中，核先位于细胞中央，在移

A

到细胞的一侧D.被子植物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

(二)产生花粉植株的两种途径花药中 ① 的花粉 花药中 ② 的花粉脱分化 分化

胚状体

丛芽诱导

脱分化

愈伤组织

再分化

丛芽

移栽

生根

两种途径之间无明显的界限，主要取决于培养基

中的激素的种类及其浓度配比。

体细胞胚(胚状体): 在组织培养过程中，某些体细胞在形态上转 变为与受精卵发育成的胚非常相似的结构，发育 过程亦与合子胚类似，被称为体细胞胚(胚状 体)。

3.下列对产生花粉植株途径的叙述，不正确的是

C

A.花粉通过胚状体阶段直接发育成植株B.花粉先形成愈伤组织在诱导分化成植株

C.花粉经脱分化形成胚状体，再分化出根，然后诱导生芽先芽后根

D.两种途径并无绝对的界限，主要取决于培养基中激素的种类和浓度比例

(三)影响花药培养的因素1、材料的选择：不同植物的诱导成功率很不相同。同一植物的不同生理状况(花期早期-初花期)

a. 花期早期时的花药比后期的更容易产生花粉植株 。一般月季的花药培养时间选在五月初到五月中旬，即

月季的初花期。 b.合适的花粉发育期(单核居中期与靠边期之间)选择合适的花粉发育时期也是提高诱导成功率的重 要因素。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。

盛开的或略微开放的花都不易选做实验材料！

其他影响因素

A .亲本植株的生长条件

通常从生长旺盛的植株上取早期现蕾的花药或花粉进行培养，较易形成花粉植株；取蕾前，供体

植株的栽培条件的好坏也影响花粉植株的诱导率。

B .材料的低温预处理有报道称低温(如 4℃)预处理一定时间(如48

h )可以明显促进胚状体的形成，有的经短期高温(30 ~ 40℃)处理也能够促进胚状体的形成，但是

不同作物对所需的最适处理温度和时间要求不同。

C .培养条件 培养温度通常保持在 25℃左右，光照因作物种 类不同而异。在花粉培养的早期，黑暗或弱光条件

可能更有利于花粉分裂的启动。D. 接种密度

思考

为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？P39 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。

二、 实验操作

(一)材料的选取

(二)材料的消毒(三)接种和培养

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