导入新课 大自然为我们创造了千姿百态的植物，许多植物都会开出鲜艳、芳香的花朵。 牡丹 月季

百合

你知道这些绚丽、芬芳的鲜花是怎样产生的吗？ 花药是花丝顶端膨大呈囊状的部分，是雄蕊产生花粉的主要部分。 花药

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。

专题3 植物的组织培养技术 课题2 月季的花药培养

课题内容： （一） 基础知识 （二） 实验操作 （三） 结果与分析

一、 基础知识 1、被子植物的花粉发育 花粉： 雄蕊 花丝 雄蕊 花药 囊状结构，内有很多花粉粒

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）。

四分体时期、单核期和双核期等阶段。 ② 花粉 花粉粒是由花粉母细胞经过减数分裂而形成，因此，花粉粒是单倍体的生殖细胞。 ② 花粉 花粉粒是由花粉母细胞经过减数分裂而形成，因此，花粉粒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。

基础知识 （一）被子植物的花粉发育

2、产生花粉植株的两种途径 脱分化 分化 胚状体 花粉 诱导 丛芽 生根 移栽 愈伤组织 再分化 花粉 脱分化 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。

资料 胚状体： 又称体细胞胚，这种体细胞在形态上能够转变为与合子发育成的胚非常相似的结构，而且他的发育过程也与合子胚类似，胚芽、胚根、胚轴等结构完整，就像一颗种子。

同一植物的不同生理状况（花期早期－初花期） （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） 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。 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 月季

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？ 答：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

（一） 材料的选取 1. 选择花药一般通过镜检来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期。 2. 最常用的方法：醋酸洋红法、焙花青—铬矾法。 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。

（二）材料的消毒 70％的酒精浸泡30s 无菌水清洗 花蕾 吸干表面水分 0.1％的氯化汞溶液 2-4 min 无菌水清洗3-5次

（三）接种和培养 灭菌后花蕾，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。 在剥离花药时，要尽量不损伤花药（否则接种后，容易从受伤部位产生二倍体的愈伤组织），同时还要彻底去除花丝，因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。

每瓶接种花药7-10个，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。 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。

对培养出来的植株做进一步的鉴定和筛选。因为在花药培养中，特别是通过愈伤组织形成的花粉植株，常常会出现染色体组数目的变化。

三、 结果分析与评价 1、选材是否恰当 2、无菌技术是否过关 选材是否成功是花药培养成功的关键。应学会通过显微镜观察处于适宜发育期的花粉。 如果出现了污染现象，说明某些操作步骤，如培养基灭菌、花蕾消毒或接种等有问题。

3、接种是否成功 如果接种的花药长出愈伤组织或释放出胚状体，花药培养的第一步就成功了。要适时转换培养基，以便愈伤组织或胚状体进一步分化成再生植株。

课堂小结 花粉囊 被子植物的花粉发育 花粉 花粉 小包子四分体时期 花粉发育经历的时期 月季的花药培养 基础知识 单核期 双核期 产生途径 材料与培养基 影响因素 亲本植株的生长条件 材料低温预处理 其他因素 培养条件 材料的选取 接种密度 实验操作 消毒 接种和培养 结果分析与评价

课堂练习 下表是某培养液成分含量表，请回答： 编号 成分 含量 ① （NH4）HCO3 0.5g ② KH2PO4 3.0 g ③ CaSO4 ④ FeCl2 ⑤ 维生素 少许 ⑥ 水 1000mL

（1）若用于培养微生物，该培养液中有___类营养物质，可培养的微生物同化作用类型是________。 （2）此营养液若用来培养固氮微生物，则应除去的成分是____ ，应加入的物质是_______。 （3）若用该培养液培养大肠杆菌，应加入的物质是_______ ，为检测大肠杆菌的存在与否还应加入_______和_______，将呈现________反应。 五 自养型 ① 有机物 有机物 伊红 美兰 蓝紫色

（4）此培养液若用于培养金黄色葡萄球菌并观察菌落形态，除有机物外还应加入_______，为使其正常生长繁殖，同时又抑制其他杂菌，还应加入______________。 （5）此培养液若用于植物组织培养， 还应加入_____________________和_______。 （6）各种成分在熔化后分装前必须进行_______，接种前要进行_______。 琼脂 高浓度食盐 蔗糖、Mg2+ 等 琼脂 调整pH 灭菌

习题答案 1. 答：F2代紫色甜玉米的基因型组成可能为Aasusu或AAsusu。如果运用常规育种方法，将F2代中的紫色甜玉米与白色甜玉米（aasusu）进行测交，可以选择出基因型为AAsusu纯种紫色甜玉米。但这种方法比较繁琐，耗时也较长，需要至少三年的选种和育种时间。

如果利用花药培养的技术，在F1代产生的花粉中就可能有Asu的组合，再将花粉植株进行染色体加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的纯合体（AAsusu）。这种方法可以大大缩短育种周期。

2. 答：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。