体外单倍体诱导与单倍体育种

《体外单倍体诱导与单倍体育种》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、体外单倍体诱导与单倍体育种体外单倍体诱导通常是指利用离体培养花药或小孢子的方法，诱导形成单倍体植株。单倍体育种是指将具有单套染色体的单倍体植物，经人工染色体加倍，使其成为纯合二倍体，从中筛选出优良个体，直接繁育成新品种；或选出具有单一优良性状的个体，作为杂交育种的原始材料[1]。123456789花柄花托子房花萼花瓣花柱柱头花药花丝雄蕊雌蕊（花冠）花粉植株形态发生的方式愈伤组织型：离体培养的花粉粒先形成愈伤组织，再分化为单倍体植株水稻花药的培养接种在平板上的水稻花药部分花药产生愈伤组织愈伤组织转接种到再生培养基愈伤组织分化形成

2、再生植株类胚体型：离体培养的花粉粒分裂后，以胚状体的形式释放出来，然后发育成植物体部分花药通过胚状体途径形成小植株烟草花药培养通过胚状体途径再生形成小植株烟草花药培养13.1植物小孢子发育过程第一期，小孢子母细胞减数分裂形成四分体。四分体的周围包裹着一层厚的胼胝质，随着胼胝质的分解四个小孢子便分离开来；第二期，单个小孢子继续发育。进行第一次花粉细胞有丝分裂，分裂是不对称的，这种类型的花粉粒称为A型；第三期，小孢子发育形成成熟的花粉粒。标志：细胞中明显出现两个核。花药培养:将花粉发育至一定阶段的花药培养在人工培养基上，诱导其花粉

3、粒改变发育进程，形成花粉胚或愈伤组织，进而分化成苗的过程[2]。（器官培养）花粉培养(小孢子培养)：将发育至一定阶段花粉从花药中分离出来成为分散或游离状态，花粉脱分化后再生成苗。（细胞培养）13.2花药和花粉培养：历史：Guha和Maheshwari（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

4、子培养已经成功。十字花科、麦类、水稻、玉米等[3]。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继成功Konzak(1999)。花药和花粉培养：指在合成培养基上，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、最终发育成完整植株。该发育途径被称为“花粉孢子体发育途径”或“雄核发育”[4]。两者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；而花粉培养属于细胞培养。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。2.花药或花粉培养的意义

5、：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2.1作物育种（1）缩短育种周期：常规育种需4-6年获得纯系，而小孢子培养仅需一年。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。（2）提高了目标基因型的选择效率ABaBAbabABAABBAaBBAABbAaBbaBaABBaaBBaABbaaBbAbAabBAabBAAbbAabbabaAbBaabBaAbba

6、abb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。（2）提高了目标基因型的选择效率单倍体二倍体AB-------------------------->AABBaB---------------------------->aaBBAb---------------------------->AAbbab---------------------------->aabb供体亲本AaBb花培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

7、为稳定的纯系。（3）诱变育种中的作用2.2物种进化研究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。2.3遗传分析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[5]。2.4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2.5用于遗传转化能直接表达外源基因，不受显隐性影响。3.花粉孢子体发育途径（雄核发育）3.1花粉发育的阶段花粉离体培养时，雄核发育最适宜的时期

8、一般是第一次有丝分裂或之前。3.2雄核发育途径1、A途径小孢子第一次有丝分裂为均等分裂，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（