[工学]花药和花粉培养

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1、园艺植物组织培养学主要参考书巩振辉，申书兴《植物组织培养》化学工业出版社，2007王蒂《植物组织培养》中国农业出版社，2004李浚明编译《植物组织培养教程》中国农业大学出版社，2002周维燕《植物细胞工程原理与技术》中国农业大学出版社，2001邓秀新，胡春根《园艺植物生物技术》高等教育出版社，2005一、概况1.概念花药（anther）花的雄性器官，包括二倍体的药壁和药隔组织和单倍体的花粉粒（pollengrain）一、概况花药和花粉培养：指将花粉或花药作为外植体，接种在合成培养基上，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，最终发育成花粉植株（单

2、倍体）的技术。花粉培养与花药培养异同点区别花药培养属于器官培养范畴，花粉培养属于细胞培养范畴共同点在培养过程中都是花粉发育，均可获得单倍体细胞系或单倍体植株2.发展概况1964年印度Gula和Maheshwari成功地从毛叶曼陀罗花药培养获得许多胚状体，并证明胚状体直接起源于花粉粒，最终从胚状体进一步发育得到单倍体植株日本、法国、丹麦、德国等相继开展花培研究工作，目前已有10个科，24个属、34个种、250多种高等植物的花药培养获得成功由于花药各部分组织的干扰，培养产物往往为不同倍性的体细胞的混合体花粉培养始于50年代，Tulecke首先培养银杏的成熟花粉粒得到愈伤组织，

3、随后人们进行了很多研究，在许多植物上进行花粉培养，同时随着培养技术的逐步完善（看护培养、条件培养…)，获得愈伤组织、胚状体、有的还获得单倍体植株我国花培发展概况始于70年代，将花培与传统育种手段相结合，先后培育出一大批具有研究和应用价值的品种。如烟草、小麦、玉米、甜椒等花培新品系、品种1974年，中科院植物所与山东烟草研究所合作，成功育成烟草新品种，并大面积推广，这是世界上第一个用单倍体方法培养出来的新品种我国花培发展概况国际公认，我国的花培工作处于国际领先水平。我国有30多种植物进行花培试验，20多种获得了花粉植株，有一大部分是我国首创，同时在花培方法，机理等方面作了深

4、入研究德著名学者Melchers：“花药培养起始于印度，而首先却在中国广泛应用，就花药培养的单倍体育种的应用而言，中国在世界上处于领先地位”3.意义基础理论研究方面研究减数分裂，花粉生长机制的重要方法用来进行生理、生化、遗传等基础理论的研究花粉粒体积小，数量多，形状、内含物成份基本一致，是比较均一的起始材料，便于在人工控制条件下研究它们的生长、分化、遗传等变化过程3.意义遗传育种=单倍体育种中的意义可获得纯合二倍体，大大缩短育种周期具有选择效率高的优点用于远缘杂交育种，克服杂种不育性便于隐性突变体的筛选，大大提高突变育种的工作效率二、培养方法1.途径愈伤组织再分化形成植株

5、通过胚状体形成植株脱分化到再分化，变异率提高，混倍现象明显取决于培养基中激素的种类、浓度配比程序简单，不需再分化，一次成苗技术还没有完全掌握花粉植株花药培养与花粉植株的形态发生方式花苞愈伤发生花药单倍体愈伤原胚胚小植株再生单倍体小植株花药培养胚状体发生途径愈伤组织发生途径3.花粉培养不存在体细胞干扰，没有混倍现象小孢子均匀接触理化诱变因素，是研究吸收、转化和诱变的理想材料可观察到雄核发育的全过程，是很好的遗传和发育研究的体系培养技术难度大（1）花粉培养的优缺点（2）花粉分离与纯化自然散落法未开的花花药固体培养基液体培养基裂开，花粉散落移走花药花粉培养花粉散落过滤离心浓缩接

6、种培养消毒灭菌操作简单，但效率低适用于少量花粉培养挤压法无菌花药花粉+碎片混合物花粉滤液弃上清，花粉沉淀离心收集纯净花粉104-105个/ml培养液培养基玻棒挤压研钵研磨级联过筛200转/分离心200转/分液体培养基液培养基挤压法优点操作简便缺点花粉中易混有体细胞悬浮液中花粉密度不易控制注意：液体培养基中加蔗糖或甘露醇，调节渗透压，避免花粉吸水胀裂机械游离法无菌花药花粉+碎片混合物花粉滤液弃上清，花粉沉淀离心收集纯净花粉104-105个/ml培养液培养基搅拌混合器级联过筛200转/分离心200转/分液体培养基液培养基操作方便，重复性好，可一次处理大量材料，目前广泛用于油菜

7、、玉米、小麦、大麦等禾谷类作物上培养方式固体培养（3）花粉培养方法液体培养花粉浓缩液含有2倍培养密度的花粉悬浮液固培40℃熔化等体积含有单倍培养密度的花粉培养液薄层用蜡封细胞团平板培养花粉平板培养示意图平板培养（platecultivationmethod)平板培养（续）植板率=×100%Nitsch等（1973）先后将曼陀罗和烟草花粉放在平板上培养，形成了胚，进而分化成单倍体小植株优点：便于对单个细胞标记观察每个平板上接种的细胞数目每个平板上形成的细胞团数目花药花粉粒细胞团固体培养基润湿的滤纸Sharp等（1972）培养番茄