《花药和花粉培养》word版

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1、第八章花药和花粉培养植物的花粉是花粉母细胞经减数分裂形成的，其染色体数目只有体细胞的一半，叫做单倍体细胞。用离体培养花药的方法，使其中的花粉发育成一个完整的植株，叫做单倍体植株。利用雄蕊的花药离体培养获得的再生植株，是由不同基因型的配子发育而来，具有十分丰富的变异类型，选择出有利的变异类型，利用茎尖培养扩大繁殖，经过经济性状鉴定后，选出优良者配制杂交组合，可获得优良杂交种子。目前，花药培养这一细胞工程技术已经成为植物育种和种子生产的重要手段，我国在花药培养和单倍体育种工作上，一直处于国际先进水平。利用单倍体植株进行育种好处表现在“快”，能比常

2、规的杂交育种方法缩短育种周期。以芦笋为例，利用雄性雌性株（Mm）培育纯系，需连续自交6代，而通过花药培养的方法，可以节省6代自交时间，大大缩短育种年限，一般杂交育种要8～10年才能得到稳定后代，而花药培养只需要2年时间。另外，花药单倍体育种法的育种程序比常规杂交育种的程序要简化。第一节花药与花粉培养的意义一、花培概况在60年代中期印度德里大学的两位植物学家古哈（Guha）和马赫施瓦里（Maheshwari）偶然发现，他们培养的毛叶曼陀罗花药中长出的胚状体是来源于花粉的单倍体植株。从此以后，很快引起了各国遗传育种工作者的重视。接着有人在烟草和水

3、稻上相继进行了离体培养花药的试验，并得到了单倍体花粉植株。据不完全统计，现在已有250多种植物获得了单倍体植株。我国自“六五”首次育成花药培养小麦新品种京花1号在育种史上取得重大突破以来，已育出小麦品种10多个，水稻品种20多个，还有玉米、油菜、烟草、果树、蔬菜等作物新品种，总计种植面积已达数200多万公顷，已成为世界上花药和花粉培养品种应用最广的国家。纵观10多年，与其它高新技术相比，花药和花粉培养育种育出的新品种（品系）最多，成果应用最广，取得的社会经济效益最大，而资金的投入最少。事实证明，这是一条经济、有效、快速的育种途径。我国花药培养

4、和单倍体育种的研究成绩是巨大的，但离育种实践的高效率要求还有相当的距离。如作物不同品种的性状有很大差异，离体花药对于相同培养基的反应差异很大，还存在诱导频率较低，染色体加倍技术不甚理想，白化苗等问题。二、花粉植株的诱导途径1．营养细胞发育途径（A途径）在花药离体培养中，花粉第一次有丝分裂形成不均等的营养核和生殖核。生殖核较小，一般不分裂或只分裂1-2次，就逐步退化。而体积大的营养核经多次分裂且形成了细胞壁，最后变成了多细胞团，迅速生长，很快就突破花粉壁，细胞不断分裂，可以产生胚状体或愈伤组织。2．生殖细胞发育途径（B途径）在这种途径中营养核只

5、分裂12次就退化了，而生殖核经多次分裂发育成多细胞团。3．营养细胞和生殖细胞同时发育的途径（C途径）在花粉第一次有丝分裂形成的营养核和生殖核同时进行多次分裂，因此最后形成的多细胞团包括两部分，一部分细胞较大的是由营养细胞分裂而来的，另一部分细胞较小的则由生殖细胞分裂而来。4．花粉均等分裂途径（D途径）花药培养中花粉进行均等分裂形成两个均等的子核，以后二核间产生壁，形成两个子细胞。由两个子细胞形成多细胞团，迅速生长，穿破药壁而形成胚状体或愈伤组织。从花药培养分化产生植株有两种方式。大多数情况下是从愈伤组织分化产生植株。就是经脱分化，从花粉发育成

6、多细胞，产生愈伤组织；然后经再分化产生芽，而形成植株。这种方式易产生遗传变异和染色体的倍性变化，除单倍体外，还经常会有各种混倍体出现。再有一种方式是从胚状体直接产生植株。即花药培养中直接从花药中产生胚状体，长出小植株。这种方式不经过愈伤组织，可保持遗传上的稳定性，得到的植株大多为单倍体，且成苗快，成苗多。究竟是愈伤组织再分化成苗，还是直接产生胚状体成苗，因培养条件而异，不同的培养基其结果就不相同。三、花培的意义1．纯合育种材料2．缩短育种年限8-10年（杂交育种）→2年（花培育种）3．提高选择效果AAbb×aaBB↓F1AaBb→1/4AB、

7、1/4Ab、1/4aB、1/4ab↓⊕F21/16AABB4．特殊用途：DH群体（指用F1产生的各种花粉培养成的各种花粉植株的统称），也称永久分离群体。第二节花药培养技术一、取材（一）植株的培养花药培养所用的材料取自大田的要比从温室来的好，因为大田生长的材料一般生长比较健壮，发育好。供体植株的环境温度会显著影响花药培养效率，温度的敏感期在减数分裂期至四分子期，削弱花药培养效率的具体温度则依作物种类而定。植株生长时其它条件也会影响花药培养效率。水稻供体植株在强光和较长日照时数下具有较高的愈伤组织诱导率。水稻供体植株在强光高氮下生长，有利于提高愈

8、伤组织诱导率和愈伤组织的绿苗分化率。适当增加供体植株的碳、氮营养是有益的。（二）花粉发育阶段的选择花药培养材料的选择，关键在于选取花粉处于合适发育期的花药，以便离体