植物组织培养第五章植物花药和花粉培养

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1、第五章植物花药和花粉培养陈传红制作www.ecit.edu.cn2007/5本章内容提要：一、概念二、花粉和花药培养技术三、花粉和花药培养应用陈传红制作www.ecit.edu.cn2007/51、概念单倍体细胞(haploidcell)：植物的花粉是花粉母细胞经减数分裂形成的，其染色体数只有体细胞的一半。花粉和花药的培养(pollenandantherculture)：指花粉在培养基上改变其正常发育和机能，不经受精而发生细胞分裂，由单个花粉粒发育成完整植株的技术。单倍体植物(haplobiont)：用离体培养花药的方法使花粉发育

2、成一个完整的植株。陈传红制作www.ecit.edu.cn2007/52、花粉和花药培意义诱导形成单倍体，快速获得纯系，缩短育种周期；有利于筛选隐性突变体，提高选择效率。获得无病毒个体。陈传红制作www.ecit.edu.cn2007/53、花药培养发展简史1964年：Guha&Maheshwari南洋金花花药培养发育成胚；1967年：Bourgin&Nitsch花药培养获得烟草植株；1973年：我国首次报道了小麦花药培养获得再生植株；目前：许多农作物及经济植物通过花粉培养都能诱导成植株。陈传红制作www.ecit.edu.cn2

3、007/54.花药培养与单倍体育种花药培养的主要目的：培育花粉粒的单倍体植株，并使单倍体加倍，作为育种材料的来源。利用杂种花药离体培养获得的再生植株，由不同基因型的配子发育而来，具有丰富的变异类型，选择出有利的变异类型，经过经济性状鉴定后，选出优良者直接用于生产或配制杂交组合，获得优良杂交种子。构建永久性分离群体－双单倍体系（Doubledhaploid)，用于基因定位。陈传红制作www.ecit.edu.cn2007/5大大缩短育种周期陈传红制作www.ecit.edu.cn2007/55、花药培养技术确定取材时间选择大致处于所

4、需要时期的花蕾。由于花粉发育时期和植株的某些外部形态特征之间的大致相关性，因此利用这些外部标志，选择符合条件的花蕾，经镜检确定花粉发育的准确时期。在水稻中，以单核靠边期的花粉对诱导单倍体植株较为适宜，在外部形态上可根据叶枕距为5-15cm，颖片淡黄绿色、雄蕊长度接近颖片长度的1/2这些条件鉴定。陈传红制作www.ecit.edu.cn2007/5水稻花药培养操作过程旗叶鞘用70％酒精擦洗一遍剥去旗鞘，取出稻穗10％漂白粉10min，无菌水洗一次。70％酒精手洗两遍培养5天后，花药变黑褐色，20天花药裂开，长出淡黄色的花粉愈伤组织，

5、先形成芽，后长出根，形成幼苗。用接种环接种到培养基上左手持穗，右手用镊子取出花药，无菌培养皿中陈传红制作www.ecit.edu.cn2007/5选取主穗（一级侧枝）的花蕾，因为一级侧枝的花蕾发育良好，数量大，发育同步。操作过程中不应使花药受到损伤，若受损伤，则应淘汰，因为损伤常常会刺激花粉壁形成二倍体的愈伤组织。陈传红制作www.ecit.edu.cn2007/5花药培养的条件：光照(12~18h，5,000~10,000lx，28℃)黑暗(12-16h，22℃)周期交替进行。陈传红制作www.ecit.edu.cn2007/5

6、6、影响花药诱导频率的因素1）花粉发育时期是影响培养效果的重要因素。在诱导花粉进行雄性发育(指小孢子沿孢子体途径发育成花粉植株)过程中，不同物种花粉最适的发育时期不同，对多数植物来说，单核中期或晚期的花粉最容易形成花粉胚或花粉愈伤组织。如南洋金花、烟草和芍药中的最适时期是第一次有丝分裂时期或稍前后，禾本科植物在单核早期(大麦)或单核中期(玉米、小麦)反应最好，番茄在减数分裂中期时更适宜。陈传红制作www.ecit.edu.cn2007/52）花药供体植株的生长条件对花药培养反应的影响是很大的。水稻、小麦、大麦等禾本科植物，主茎穗比

7、分蘖穗花药愈伤组织的诱导率明显地提高。同步化程度高。陈传红制作www.ecit.edu.cn2007/53）培养基是花粉启动和再分化的重要条件我国科学工作者对水稻、小麦的花药培养基做了改进，研制出N6培养基。在N6培养基上，水稻花粉的出愈率大幅度提高。N6培养基的特点是铵离子浓度较低。随后，进一步降低铵盐和硝酸盐浓度，同时附加生物素，研制出C17和W14培养基，它们可以大幅度提高小麦的花药出愈率。马铃薯提取液为基本成分的马铃薯培养液，现在被广泛地应用于小麦花药培养，效果良好。陈传红制作www.ecit.edu.cn2007/5①培

8、养基中的植物生长物质种类会影响花粉发育的途径一般在禾本科植物中，常用1-5mg/L2,4-D或NAA诱导花粉愈伤组织形成，再将愈伤组织转移至降低或去除生长素或补加细胞分裂素类物质的分化培养基上，以诱导器官分化和再生植株形成。陈传红制作www.eci