植物的花药与花粉培养

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1、20第六章植物花药和花粉培养第一节花药和花粉培养的意义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。按染色体的倍性来看，前者为二倍体细胞，后者为单倍体细胞。因此，花药培养属器官培养，花粉培养属细胞培养，但花药培养和花粉培养的目的一样，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。一、花药和花粉培养的概念1.花药培养的概念：是指将花粉发育到一定阶段的完整花药接种到培养基上，诱导形成单倍体再生植株的技术。2.花粉培养的概念：是指将离体的花粉粒接种到培养基上，诱导形成单倍体再生植株的技术。二、花药和花粉培

2、养的意义研究减数分裂，花粉生长机制的生理、生化、遗传等基础理论的最好方法快速获得纯合二倍体植株（纯系）有利于尽早淘汰隐性的有害个体，筛选出具有优良性状的个体第二节单倍体的概念及发生方式一、植物单倍体的概念1、单倍体（Haploid）：指具有配子体染色体组的孢子体。2、单倍体细胞：具有体细胞一半染色体的细胞。3、单倍体植株：单倍体细胞在离体条件下进行培养，使其发育成植株。二、单倍体的发生方式孤雌生殖：由胚囊中未受精的卵细胞发育成胚，进一步发育成单倍体植物。孤雄生殖：在传粉后卵细胞退化消失，由精细胞单性发育成为单倍体植物。无融合生殖：由胚囊中卵细胞

3、以外的其它细胞，发育成的单倍体植株。如反足细胞、助细胞等。人工诱发单倍体：途径：1966年前:人工生产单倍体方法，有激素处理、远缘杂交、延迟受粉、用照射花粉授粉。目前:⑴离体花粉或花药培养，诱发小孢子单性发育成单倍体植物。⑵离体培养未受精的子房和胚珠，诱导卵细胞单性发育成植物体。三、单倍体育种的应用①缩短育种年限，加速F1代杂合体的纯化。②利用单倍体易于检测突变和恢复重组，发现隐性突变体，研究遗传分析的良好技术。③对于二倍体植物加倍变成四倍体或倍数更高的多倍体，可以改善原来植物的某些经济性状，满足人类的要求。④对异花授粉植物的单倍体植株进行加倍

4、，可迅速获得自交系，免去人工自交的过程，节省大量的时间和人力。第三节植物花药与花粉培养一、概念花药与花粉培养：以离体的花药或花粉为外植体,在人工培养基中,使其发育成完整植株的技术。目的：诱导产生单倍体植株。雄蕊结构：花药是花的雄性器官。包括花丝、花药两部分。其中花药部分由药隔（2n）和花粉粒(1n)组成。花粉粒（也称小孢子）是由花粉母细胞经减数分裂形成。它的染色体数目为体细胞的一半，为单倍体细胞。各种植物的花粉粒表面结构图花药与花粉培养与单倍体植物的形成二、影响花粉培养的因素1花粉发育时期对花粉培养的影响花粉发育时期是否合适，是花药培养成功的关

5、键。大多数单核中期至晚期的花粉最容易形成花粉胚或愈伤组织。培养花药之前，需要制片镜检，确定花粉发育时期。进行细胞学花粉发育时期的镜检。2材料处理对花粉培养的影响（1）低温度处理：Nitsch（1973）发现低温处理可以明显提高花粉胚的诱导率，3℃下保存48h，然后花药接种，花粉胚的诱导率提高了33.6%。低温处理对农作物花药培养同样有效。烟草花药7～9℃下7～14d为宜；水稻处理10℃、48h；小麦和黑麦需在1～3℃下2～20d得到良好效果。（2）离心处理Tanaka（1973）将单核后期的烟草花药在10000～11000r/min的速度下离心

6、30min，产生小植株的频率从30.5%提高38.2%，每个花药产生的小植株数目从对照的平均1.6株提高到5.4株。（3）乙烯处理Bennett和Hughes(1972)在研究小麦化学去雄时注意到，在减数分裂前用乙烯利喷施植株，促使花粉细胞核发生分裂。王敬驹（1979）在培养基中及植株上分别施加乙烯利，结果发现在小麦花药培养基中较低浓度的乙烯利（40～80ppm）对花粉的愈伤组织的形成有促进作用。三、花药和花粉培养技术花药培养将发育到一定阶段的花药，培养在人工合成的培养基上，使花药内花粉粒的发育途径发生改变，形成花粉胚或花粉愈伤组织，随后由胚状

7、体或愈伤组织分化成植株。花药培养产生的花粉植株一般有两条途径：花药中的花粉通过胚状体阶段发育为小植株，例如烟草、曼佗罗等。花粉在诱导培养基上先形成愈伤组织，再诱导分化植株。2、花粉培养从花药中游离出花粉粒，通过培养使花粉粒脱分化启动发育为单倍体植株的技术。特点:它可以避免花药壁、药隔及花丝等体细胞愈伤组织的干扰，可以获得大量的花粉植株。1）花粉的分离与纯化：分离法：自然散落法、挤压法、机械游离法（磁力搅拌）纯化：用不同孔径的无菌筛子除杂。2）花粉培养的方式：平板培养：花粉在固体培养基中进行培养，使其形成花粉胚状体，最终分化为植株。液体培养:悬浮

8、培养，通气性差。双层培养：上-液体+下-固体看护培养：花粉-滤纸-固体培养基⑤条件培养基：在花药培养基中加入失活的花药提取物。采用看护培养法：无菌条件