第六章 植物的花药与花粉培养课件.pptVIP

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，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。 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 四、花粉植株的倍性 1 诱导单倍体植株的倍性 1) 花药培养形成单倍体植株。但花药中的药壁、药隔等为二倍体组织也可能被诱导发育成植株。 2）经染色体组型分析，花药培养中发现有非单倍体植株的存在。 3）激素对倍性变化有很大影响。 通过胚状体产生的花粉植株，几乎都是单倍体。而经过愈伤组织产的花粉植株中不少是二倍体。愈伤组织继代培养时间愈长，二倍体的比例愈高。 2 单倍体植株的染色体加倍 1）人工诱导染色体加倍常用化学诱导方法，有秋水仙素、富民农、对二氯苯、8-羟基喹