茶树育种学第七章生物技术在茶树育种中的应用

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1、第七章：生物技术在茶树育种中的应用生物技术是以生命科学为基础，利用生物体的特性和功能，设计、构建、培育具有预期性状的新品种、新物种、新品系，以及与工程原理相结合，进行加工生产，为社会提供商品和服务的综合技术体系。目前用于茶树育种的现代生物技术有组织培养和营养繁殖技术、花粉（药）培养和单倍体培育技术、原生质体培养和体细胞杂交技术、分子标记技术和转基因技术等。第一节：组织与器官培养一、组织与器官培养的概念和应用（一）组织与器官培养的概念将离体的植物体各种结构（如原生质体、细胞、组织、器官以及幼小植株）在无菌的人工环境中使其生长

2、发育，以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他生物产品的一种技术。（二）组织与器官培养的类型1、胚胎培育。指以胚及具有胚的器官作为外植体，在离体培养条件下，使其再生完整植株的技术。2、（狭义）组织培养。指以植物各部分的组织（如分生组织、表皮组织等）作为外植体的离体培养技术。3、器官培养。指以植物的某一器官的全部或部分器官原基作为外植体的离体培养技术。4、花粉与花药培养。指用未成熟的花粉或花药作为外植体的离体培养技术。5、细胞培养。指以能保持较好分散性的单细胞或很小的细胞团作为外植体的离体培养技术。6、原生质体培养。指以

3、除去细胞壁而获得的原生质体作为外植体的离体培养技术。（三）组织与器官培养在育种中的应用1、扩大变异范围。2、克服远缘杂交的一些障碍。3、获得体细胞杂种。4、倍性控制。5、快速无性繁殖。6、获得脱毒苗。7、种质资源的保存。8、作为外源基因转化的受体系统。二、培养的步骤与方法植物组织与器官培养的过程：无菌培养的建立→营养繁殖体的增殖→再分化→试管苗移栽大田。（一）无菌培养的建立1、取材（外植体）。注意取材时间、部位、消毒等技术环节。⑴未成熟胚及相关材料的取材和灭菌。⑵茎尖及相关材料的取材。⑶叶片取材。注意消除多酚类氧化而产生的

4、褐变。2、构建培养基。培养基由营养成分和生长成分构成，前者主要提供外植体发育所需的元素，后者主要是调节外植体的生长发育。构建培养基应注意两点：①必须保证外植体能够生存。②尽可能使外植体较快生长发育。最常用的培养基是MS培养基。（二）营养繁殖体的增殖营养繁殖体的增殖是指愈伤组织的增殖。外植体接种到培养基后，经过脱分化作用，形成一团分生细胞（愈伤组织），这团细胞不断分裂使营养繁殖体增殖。（三）再分化（通过调节激素种类及比例）1、诱导腋芽发生。2、诱导产生不定芽。3、诱导体细胞胚发生。4、诱导根的发生。5、幼苗的驯化锻炼。（四）

5、试管苗移栽大田。主要克服组织失水和病菌感染，保证移栽成活率。三、茶树组织与器官培养的概况早在20世纪60年代末，英国剑桥大学化学系开始了茶树幼茎切块培养，用以研究茶树咖啡碱合成途径。此后，各国研究人员也开始了对茶树组织与器官培养的研究，并取得了一些成果。莫典义和黄雁萍（1981）通过种胚培养获得完整植株；中村顺行（1985）培养子胚获得完整植株；刘德华（1990）培养子叶柄获得完整植株；土井芳宪培养茎切段获得完整植株；王毅军（1994）以茶树叶片为外植体，培养出完整的植株。尽管有很多成功的报道，但茶树是多年生木本植物，多酚

6、类含量高，到目前为止，茶树组织和细胞培养技术平台还没有完善，还有很多技术障碍需要克服。第二节：花粉和花药培养与单倍体育种一、单倍体在植物育种上的作用1、单倍体植物的概念凡具有配子染色体数的植物称为单倍体植物。2、单倍体在植物育种上的作用⑴单倍体染色体加倍可获得纯合二倍体，这对常规杂交育种有极为重要意义。⑵有利于克服远缘杂交的不实性，培育出稳定的远缘杂种新类型。⑶与诱变育种相结合可加速育种进程。⑷作为外源基因转化的受体系统。二、花粉和花药培养技术（一）花药培养1、取材。关键是选取花粉处于一定发育期的花药。用醋酸洋红染色压片法

7、镜检确定花粉的发育时期，当大多数细胞处在单核中、晚期时，是花药培养取材的最佳时期。2、灭菌。3、建立培养基并接种。在接种时注意彻底除去花丝部分和尽量避免损伤花药。4、脱分化和繁殖增殖。药室内侧分裂形成原胚多细胞团，再经球型胚、心脏型胚、鱼雷型胚等发育阶段，最后以胚状体形式突出于花药壁，再将胚状体细胞转移到另一培养基培养、增殖。5、再分化并形成幼苗。将增殖了的胚状体细胞（愈伤组织）转移到分化培养基上培养，分化出不定芽和根，最后形成单倍体试管苗。6、移栽。通过更换培养基，逐渐降低渗透压和生长素含量，直到幼苗的根、茎、叶生长都较

8、正常和健壮时，移出进行沙培或土培。（二）花粉培养由于在花药培养中所获得的植株不只是来源于花粉，也来源于花药壁、绒毡层等不同部位的体细胞，结果造成所获得植株群体常常是一个既有单倍体，又有二倍体、甚至多倍体的混合群体，给以后的鉴定和利用带来一定困难。花粉培养则可以完全排除花药组织的干扰，使诱导形成的植株全部