人工诱发单倍体及其应用

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1、第五章人工诱发单倍体及其应用培养对象花药培养、花粉培养子房培养、胚珠培养、胚培养、胚乳培养离体受精第一节花药和花粉培养一、概述概念花药培养:把发育到一定阶段的花药接种在人工培养基上,使其发育和分化成为植株的过程.花粉培养(小孢子培养):从花药中分离出花粉粒,使之成为分散的或游离状态,通过培养使花粉粒脱分化,进而发育成完整植株的过程.花药培养和花粉培养是获是植物单倍体的有效方法之一二倍体(diploid)植物其单倍体（haploid）即一倍体（monoploid）如，玉米2n=2x=20n=x=10；水稻2n=2x=24n=x=12四倍

2、体(tetraploid)植物其haploid为dihaploid如，马铃薯2n=4x=48，n=2x=24六倍体(hexaploid)植物其haploid为triploid如，普通小麦2n=6x=42，n=3x=21八倍体(octoploid)植物其haploid为tetraploid如，草莓2n=8x=56，n=4x=28单倍体(haploid)是不是就是一倍体呢？单倍体(haploid)——指具有配子体（gametophyte）染色体数的孢子体(植物个体)(sporophyte)。体细胞染色体数减半；单倍体植物与二倍体相比较，有

3、三个明显的特点：生长发育弱，体形小、各器官明显减小；雌雄配子严重败育，有的甚至不能进入有性世代。（二）花药或花粉培养在作物育种中的作用：供体植株小孢子（N）花粉培养花粉植株（N）雄核发育自然加倍人工加倍纯合植株（2N）（1）缩短育种年限：常规育种需4-6年获得纯系，而小孢子培养仅需1-2年。一年内获得纯系例：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ABaBAbabABAABBAaBBAA

4、BbAaBbaBaABBaaBBaABbaaBbAbAabBAabBAAbbAabbabaAbBaabBaAbbaabb例：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-------------------------->AABBaB---------------------------->aaBBAb---------------------------->AAbbab---------------------------->aabb供体亲本AaBb

5、花粉培养（2）提高了目标基因型的选择效率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。利于筛选隐性突变体提高诱变效率。（3）诱变育种中的作用（4）利于获得优良植株如：芦笋全雄系的培育（5）用作基础研究的各个领域花药的结构及花粉管的形成花药的结构及花粉粒的发育2NN减数分裂四分体4个单核花粉粒（细胞壁薄、细胞质浓、核位于细胞中央）营养细胞（大）单核花粉粒（单核靠边期）（两者仅以质膜相隔）精细胞生殖细胞（小）有丝分裂（2-细胞花粉粒）精细胞(3-细胞花粉粒）N双核早期（三）花药和花粉培养中雄核发育的途径

6、1、A途径小孢子第一次有丝分裂为不均等分裂，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。然后由这两细胞连续分裂形成单倍体植株，或者核融合形成多倍体植株。（三）花药和花粉培养中雄核发育的途径（四）花药培养与花粉培养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

7、花粉培养属于细胞培养。花粉培养没有药壁组织干扰，单倍体产量高。（一）研究历史：首先报道通过花药培养获得单倍体植株成功的是印度学者Guha和Maheshwari(1964,1966)。1996年的统计数据表明,已有至少250多种植物花药培养成功。花药培养获得单倍体的技术途径已在禾本科作物、茄科作物、十字花科作物的育种中广泛应用。二、花药培养技术（二）花药培养的基本程序是：外植体选择－消毒—剥取花药—接种—诱导培养—植株再生外植体的选择：供试材料的遗传背景，供试材料的生理状态，花粉的发育时期等。四分体4个单核花粉粒（细胞壁薄、细胞质浓、核

8、位于细胞中央）营养细胞（大）单核花粉粒（单核靠边期）（两者仅以质膜相隔）精细胞生殖细胞（小）有丝分裂（2-细胞花粉粒）精细胞(3-细胞花粉粒）N双核早期选择花药时，一般通过镜检来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期。最常用