植物花药和花粉培养

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1、第七章植物花药和花粉培养植物单倍体培养方法:花药培养、花粉培养胚珠或子房培养（未受精）植物花药/花粉培养历史Guha和Maheshwari（1964）曼陀罗花药培养Nitsch和Norreel(1973)烟草花粉培养（游离小孢子培养）Chu（1973）小麦花粉培养（早期花药培养主要依靠小孢子的自然胚胎发生产生单倍体，能自发形成胚胎发生的基因频率较低，效率极低）80年代后期到90年代期间，花培技术迅速发展。许多作物小孢子培养已经成功。十字花科、麦类、水稻、玉米等。90年代，一些先前被认为是不易进行小孢子培养

2、的基因型也相续成功Konzak(1999)。概念：花药和花粉培养：指在合成培养基上，改变花粉的发育途径，使其不形成配子，而像体细胞一样进行分裂、分化、最终发育成完整植株。该发育途径被称为“花粉孢子体发育途径”或“雄核发育”。两者的异同点培养目的相同，均获得小孢子植株。花药培养属于器官培养；而花粉培养属于细胞培养。花粉培养没有药壁组织干扰；可计数小孢子产胚率；可观察雄核发育的全过程；单倍体产量高。但技术更复杂。花药或花粉培养的作用：供体植株小孢子（n）花培花粉植株（n）雄核发育自然加倍人工加倍纯合植株DH（

3、2n）一年内获得纯系1、作物育种（1）缩短育种周期：常规育种需4-6年获得纯系，而小孢子培养仅需一年。例子：二倍体供体植株基因型为AaBb，若要从后代中选择基因为AAbb的纯合单株常规方法：AAbb出现的概率为1/16，并且不能将AAbb与Aabb、aAbb区分开。（2）提高了目标基因型的选择效率ABaBAbabABAABBAaBBAABbAaBbaBaABBaaBBaABbaaBbAbAabBAabBAAbbAabbabaAbBaabBaAbbaabb例子：二倍体供体植株基因型为AaBb，若要从后代中选

4、择基因为AAbb的纯合单株单倍体方法：AAbb出现的概率为1/4。（2）提高了目标基因型的选择效率单倍体二倍体AB-------------------------->AABBaB---------------------------->aaBBAb---------------------------->AAbbab---------------------------->aabb供体亲本AaBb花培植株不受显隐性的影响，在诱变育种中能在当代及时获得突变个体，加倍后成为稳定的纯系。（3）诱变育种中的作用

5、2、物种进化研究可探索亲本染色体组的构成。分析单倍体植物减数分裂时，形成二价体的数目和形状，能确定染色体组内是否存在同源染色体。3、遗传分析单倍体植株中基因不受显隐性的影响，每一个基因的作用均能表现出来。能用来研究基因的性质及其作用。还可用于基因的剂量效应分析。4、构建连锁图谱双单倍体（DH）群体是永久性群体，能有效地用于遗传图谱的构建5、用于遗传转化能直接表达外源基因，不受显隐性影响花粉孢子体发育途径（雄核发育）一、花粉发育的阶段花粉离体培养时，雄核发育最适宜的时期一般是第一次有分裂或之前。二、雄核发

6、育途径1、A途径小孢子第一次有丝分裂为均等分裂，形成营养细胞和生殖细胞（1）A-V途径由营养细胞重复分裂形成单倍体（2）A-G途径由生殖细胞重复分裂形成单倍体（3）A-VG途径（E途径）由营养细胞和生殖细胞各自独立分裂，共同形成单倍体（4）C途径营养细胞和生殖细胞通过核融合，形成多倍体植株2、B途径小孢子第一次有丝分裂为均等分裂，形成大小相近的两个细胞。然后由这两细胞边续分裂形成单倍体植株，或者核融合形成多倍体植株1、雄核发育与P花粉的形成P-花粉：具胚胎发生潜能的花粉。也称小花粉（S-花粉）或不染色花粉

7、（NS-花粉）2、雄核发育与饥饿处理饥饿处理改变了小孢子的配子体发育方向，启动雄核发育。三、雄核发育启动机理1、胚状体发育途径小孢子经历胚发生的各个阶段，最后子叶展开，形成花粉植株。2、愈伤组织发育途径小孢子分裂数次形成愈伤，再分化形成花粉植株。此途径产生的植株会出现变异且倍性复杂。四、花粉植株形态发生方式胚状体发育途径部分花药通过胚状体途径形成小植株烟草花药培养通过胚状体途径再生形成小植株烟草花药培养胚状体发育途径a)球形胚d)鱼雷形胚芸苔属小孢子培养愈伤组织发育途径部分花药产生愈伤组织接种在平板上的水

8、稻花药水稻花药培养愈伤组织转接种到再生培养基愈伤组织分化形成再生植株水稻花药培养花药和花粉培养方法一、花药培养1、取材镜检，根据花粉的发育时期，选取大小适宜的花蕾。2、消毒70％酒精擦洗花蕾表面，或70％酒精浸泡30-60s后在1％次氯酸钠溶液中浸泡10-20min或在0.1％的氯化汞溶液中消毒3-10min，无菌水冲洗3-5次。3、培养固体或液体培养基均可。先进行脱分化培养，至小孢子大量分裂形成胚或愈伤，并突破花药壁表面，形