A细胞工程第4节-植物花粉和花药培养

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1、第五章花药和花粉培养大家好！植物组织培养第五章花药和花粉培养本章主要内容：花粉和花药培养的概念和应用花粉小孢子发育途径花粉和花药培养方法单倍体植株鉴定和染色体加倍第5章花药和花粉培养第一节花粉和花药培养的概念和应用花粉和花药培养的概念花药和花粉培养的历史花粉和花药培养的应用花粉和花药的培养(pollenandantherculture)是指在人工合成培养基上，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，由单个花粉粒发育成完整单倍体植株的技术。第5章花药和花粉培养单倍体植物(haplobion

2、t)用离体培养花药的方法使花粉发育成一个完整的植株。花药培养、花粉培养；胚珠或子房培养（未受精）一、概念第5章花药和花粉培养异同点：相同点：二者培养的目的一样，都是要诱导花粉细胞发育成单倍体细胞，最后发育成单倍体植株。不同点：花药培养属器官培养，花药是植物花的雄性器官，包括体细胞性质的药壁和药隔组织，以及雄性性细胞的花粉粒花粉培养属细胞培养: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，比花药培养难度大。二、植物花药/花粉培养历史Guha和Maheshwari（

3、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的基因型也相续成功Konzak(1999)。通过花药培养育成的甜椒新品种：海花三号三、花药和花粉培养的应用1)诱导形成单倍体，快速获得纯系，缩短育

4、种周期；第5章花药和花粉培养供体植株小孢子（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（2n）一年内获得纯系常规育种需4-6年获得纯系，而小孢子培养仅需一年。1、作物育种常规育种在杂交F5、F6代开始选择；花药培养在F1或F2代进行培养，再人工加倍处理．缩短育种周期3--5年克服后代分离，大大缩短育种周期第二节花药和花粉培养的应用花粉单倍体是纯合配子体，从来源于配子体的植株中选择某一种基因型的概率是(1/2)n，而从常规杂交F2代群体中，选择某一基因型的概率为(1/2)2n，故单倍体育种的选择效率

5、为常规育种的2n倍。2)提高目标基因型的选择效率例子：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。ABaBAbabABAABBAaBBAABbAaBbaBaABBaaBBaABbaaBbAbAabBAabBAAbbAabbabaAbBaabBaAbbaabb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的纯合单株单倍体方法：AAbb出现的概率为1/4。单倍体二倍体AB----

6、---------------------->AABBaB---------------------------->aaBBAb---------------------------->AAbbab---------------------------->aabb供体亲本AaBb花培从来源于配子体的植株中选择某一种基因型的概率是(1/2)n，而从常规杂交F2代群体中，选择某一基因型的概率为(1/2)2n，故单倍体育种的选择效率为常规育种的2n倍。3)诱变育种中的作用植株不受显隐性的影响，在诱变育种中能在当代及时获

7、得突变个体，染色体加倍后成为稳定的纯系。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。2、物种进化研究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。3、遗传分析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。能直接表达外源基因，不受显隐性影响5、用于遗传转化第二节花粉孢子体发育途径概念：花粉孢子体发育途径（雄核发育途径）花粉是产生花粉植株的原始

8、细胞，其第一次有丝分裂，在本质上与合子的第一次孢子体分裂相似，把花粉形成植株的途径称为花粉孢子体发育途径，也叫雄核发育途径一、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、雄核发育途径1、A途径小孢子第一次有丝分裂为非均等分裂，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（