细胞工程 花药和花粉培养.ppt

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1、第7章花药和花粉培养主要内容7.1花药培养7.2花粉培养7.3花药和花粉培养中的白化苗问题7.4操作实例植物花药/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。许多作物小孢子培养已经成功。十字花科、麦类、水稻、玉米等。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续成功Konzak(19

2、99)。花粉和花药的区别两者的异同点1.培养目的相同，均获得小孢子植株。2.花药培养属于器官培养；而花粉培养属于细胞培3.花粉培养没有药壁组织干扰，可计数小孢子产胚率；能观察雄核发育的全过程，单倍体产量高。但技术更复杂。花粉和花药的培养作用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。供体植株小孢子（n）花粉植株（n）加倍纯合植株DH（2n）花培雄核发育自然加倍人工一年内获得纯系（2）提高了目标基因型的选择效率例子：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1/1

3、6，并且不能将AAbb与Aabb区分开。ABAbaBabABAABBAABbAaBBAaBbAbAABbAAbbAaBbAabbaBAaBBAaBbaaBbaaBbabAaBbAabbaaBbaabb（3）诱变育种中的作用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。花药离体培养的过程：7.1花药培养花药培养：是指把发育到一定阶段的花药接种在适宜培养基上，使其中的花粉发育成单倍体植株的过程。花药培养过程的主要环节：1、选取花粉单核期的花蕾和幼穗；2、进行适当的预处理；3、对外植体进行表面消毒；4、无菌条件下取出花药接种到合

4、适的培养基上，在适宜的条件下培养；5、花粉胚或花粉愈伤组织发育到适宜阶段后，转入植株再生培养基形成花粉植株；6、在试管苗阶段或移栽成活以后进行花粉植株的染色体加倍；7、炼苗，移入土壤栽培。一、材料的选择花药外植体的选择是否合适，直接关系到培养能否功。1.供体植株的基因型材料的遗传背景对花药培养的影响很大，不同植物甚至不同品种之间对花药培养的反应都有差异，因此选择合适的品种常是培养能否成功的关键因素。如水稻中粳稻比籼稻容易培养。2.供体植株的生理状态供体植物生理对诱导频率有直接影响。如多年生植物中，幼年植物比老龄植物的花药诱导频率高；草本植物中生长健壮的花药诱

5、导频率较高；烟草开花早期的花药比后期的更容易产生花粉植株；供体植株的生长条件对花粉发育及其对离体培养的反应也有重要影响。3.花粉的发育时期不同植物的花粉对离体培养有其特定的最敏感发育时期，因此，选择发育到合适时期的花粉是提高花粉植株诱导频率的重要因素。例如烟草和水稻的花粉从单核早期至双核期都可接受诱导；小麦和玉米处于单核期的花粉培养效果最好；而天竺葵则从四分体的花粉得到最佳效果。对于大多数植物来说，单核期的花粉比较容易培养。发育时期物种减数分裂时期草莓、番茄种四分孢子期葡萄单核早中期石刁柏、油菜、大麦、天仙子、马铃薯单核晚期荔枝、茄子、青椒、小麦单核早期至晚

6、期烟草单核早期至双核期梨、水稻、甘蓝四分孢子期至双核期玉米不同物种诱导胚胎发生的最佳小孢子发育时期检查花粉的发育时期的方法：染色法：如用醋酸洋红等染色制片，然后在显微镜下观察。水稻单核靠边期鉴定二、预处理在花药接种之前，先对其进行预处理可以提高诱导率。预处理方法：1.低温预处理：一般可将带有叶鞘的穗子（如稻、麦类）或花蕾（如烟草、油菜等）用纱布包裹后再用塑料袋套起，放在冰箱中预处理。2.高温预培养：在花药分离后，把培养物放置在较高温度条件下培养一段时间，然后再转移到常温条件下继续培养。3.甘露醇预处理将大麦的花药用过滤除菌的0.3mol/L甘露醇溶液预培养3

7、-5天，然后转移到过滤除菌的FHG液体培养基上漂浮培养，其中的小孢子散落到培养液中形成大量的花粉胚。4.其他方法：离心预处理、乙烯利预处理、PEG预处理及磁场预处理三、培养基培养基的组成对花药培养的成功率有明显的影响。1.植物生长物质：不同植物甚至不同品种之间对生长物质的需求都有可能不同。2.碳源：大部分培养基中使用的碳源都是以蔗糖来提供的，同时它还起着调节培养基渗透势的作用，不同植物及不同培养阶段对蔗糖浓度的要求不同。3.其他成分：基本培养基中各无机成分对花药的离体培养中愈伤组织的产生有较大的影响。四、培养方式1.液体培养优点：可以用过滤法除菌，其中生物活

8、性物质不会因常规的高压灭菌而破坏，因此比在琼脂培养基