花药培养
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花药离体培养的名词解释
花药离体培养的名词解释花药离体培养是一种在无菌条件下将植物花药分离出来并在培养基上进行培养的技术方法。
通过花药离体培养，可以研究植物生殖细胞的发育、花粉的萌发和胚胎发生等过程，也可以用于植物育种和生物技术的研究与应用。
一、花药的离体培养技术步骤花药离体培养技术通常包括以下步骤：花药的收集与消毒、花药的培养基制备、花药的切割、花药培养的条件控制和培养周期的调整。
首先，在花药采集前需要进行充分的卫生消毒，以防止细菌、真菌的污染。
花药应该从健康、无病毒的植物中采集，并使用无菌工具将其分离出来。
其次，花药离体培养所需的培养基需要在无菌条件下准备。
培养基一般包含营养物质、植物生长调节剂和固体凝胶剂。
营养物质提供植物所需的养分，植物生长调节剂则可以促进花药的发育和胚胎发生。
固体凝胶剂常用的是琼脂或琼脂糖，用于固定培养基。
接下来，将花药切割成适当大小的片段，并分别放置在含有培养基的培养皿中。
切割时需要确保花药组织的完整性，避免细胞的损伤。
在培养花药的过程中，需要对环境条件进行控制，包括光照、温度和湿度等。
适宜的光照条件有助于花药的正常生长和胚胎发生。
温度和湿度的调控则可以促进细胞分裂和萌发等生理过程的发生。
根据具体的实验目的和需要，培养周期可以进行调整。
有些实验需要短暂培养，仅用于观察花粉的萌发情况；而有些实验需要长期培养，以研究花粉和胚胎的发育过程。
二、花药离体培养的应用领域花药离体培养广泛应用于植物繁殖和生物技术的研究与应用。
以下是几个典型的应用领域：1. 花粉发育与萌发研究：通过花药离体培养，可以观察花粉的发育和萌发过程，研究花粉的生理活性和花粉管的发育机制。
2. 花粉培养与杂交育种：花药离体培养可以用于实现植物的杂交育种。
通过培养不同种类植物的花药，并使其产生花粉，可以进行异源杂交，并研究相关育种特征。
3. 胚胎培养和胚胎发生研究：花药离体培养可以促进植物的无性繁殖，即从花药中分离出胚胎，并培养其发育成植株，用于植物繁殖的快速繁殖和品种改良。
第7章_花药培养及单倍体育种
第一节 单倍体及单倍体育种
一、单倍体的概念及其来源
1、概念 单倍体(haploid)：是指具有配子体染色体数（n） 的孢子体(植物个体)。 单倍体有一元单倍体和多元单倍体。
南瓜的单倍体和二倍体 的雄花和雌花
单倍体植物的特点：
体细胞染色体数减半； 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
生根培养：将分化出的芽苗转入含NAA的生根培 养基中，一般2周左右可形成根。
烟草花粉植株的生根培养基： 1/2 MS + 2%蔗 糖 + 0.5%琼脂。
壮苗培养：在生根培养基或基本培养基中添加 多效唑（1-3mg/L），提高蔗糖浓度（5-8%）。
培养条件： 25 ℃，光照下。
花粉植株的驯化移植
② 激素选择
烟草和毛曼陀罗：仅含蔗糖的琼脂板 茄子花药培养中： MS＋2,4-D 0.5 mg/L＋KT 1mg/L
n 93.8% 2n 6.2% MS＋2,4-D 2 mg/L ＋ KT 1mg/L
n 64,1% 2n 35.9%
③ 蔗糖：一般为3％～15％
烟草和油菜：2～3％诱导花粉胚； 水稻：3～6％诱导愈伤，分化时2～3％； 小麦：8～11％麦芽糖诱导愈伤，分化时5～8％蔗 糖； 玉米：12～15％诱导愈伤； 甘蔗：高达20％。
➢ 二，认为小孢子发育过程中花药内源激素平衡在 不断改变，随花药的成熟，激素平衡变得不适合 小孢子的生长和分裂，或脱分化必须的一些物质 被消耗尽，从而引起培养效果不佳。
花粉发育时期的确定
•鉴定花粉发育时期的方法可用涂片法来进行。 •为方便起见，可找出与花粉发育时期相对应的形 态学指标。
（3） 花药预处理
体细胞干扰 生殖细胞的自发加倍 培养过程的各种影响因素
一、单倍体的概念及其来源
1、概念 单倍体(haploid)：是指具有配子体染色体数（n） 的孢子体(植物个体)。 单倍体有一元单倍体和多元单倍体。
南瓜的单倍体和二倍体 的雄花和雌花
单倍体植物的特点：
体细胞染色体数减半； 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
生根培养：将分化出的芽苗转入含NAA的生根培 养基中，一般2周左右可形成根。
烟草花粉植株的生根培养基： 1/2 MS + 2%蔗 糖 + 0.5%琼脂。
壮苗培养：在生根培养基或基本培养基中添加 多效唑（1-3mg/L），提高蔗糖浓度（5-8%）。
培养条件： 25 ℃，光照下。
花粉植株的驯化移植
② 激素选择
烟草和毛曼陀罗：仅含蔗糖的琼脂板 茄子花药培养中： MS＋2,4-D 0.5 mg/L＋KT 1mg/L
n 93.8% 2n 6.2% MS＋2,4-D 2 mg/L ＋ KT 1mg/L
n 64,1% 2n 35.9%
③ 蔗糖：一般为3％～15％
烟草和油菜：2～3％诱导花粉胚； 水稻：3～6％诱导愈伤，分化时2～3％； 小麦：8～11％麦芽糖诱导愈伤，分化时5～8％蔗 糖； 玉米：12～15％诱导愈伤； 甘蔗：高达20％。
➢ 二，认为小孢子发育过程中花药内源激素平衡在 不断改变，随花药的成熟，激素平衡变得不适合 小孢子的生长和分裂，或脱分化必须的一些物质 被消耗尽，从而引起培养效果不佳。
花粉发育时期的确定
•鉴定花粉发育时期的方法可用涂片法来进行。 •为方便起见，可找出与花粉发育时期相对应的形 态学指标。
（3） 花药预处理
体细胞干扰 生殖细胞的自发加倍 培养过程的各种影响因素
简述花药培养过程中的注意事项
简述花药培养过程中的注意事项
花药培养是一种将植物未开放的花药在适宜条件下培养形成花
朵的方法。
以下是花药培养过程中的注意事项:
1. 温度:花药培养适宜的温度范围为 15-25°C,过高或过低的
温度都会影响花药的发育。
2. 光照:花药需要一定的光照才能正常发育,一般光照强度在100-400勒克斯之间比较合适。
3. 湿度:花药需要一定的湿度才能正常生长,一般湿度在
60%-70% 之间比较合适。
4. 养分:花药中需要一定的氮、磷、钾等养分来维持正常的生长。
在培养过程中,可以使用含有适当养分的培养基进行培养。
5. 处理时间:花药的培养需要一定的时间,一般要求在 7-10 天以上才能形成花朵。
6. 翻换:花药培养过程中需要定期翻换,将花药取出放到新的培养基中,再重新培养。
7. 处理顺序:花药的培养需要按照一定的顺序进行处理,先处理成小段,再按照一定的比例接种到新的培养基中。
花药培养过程中需要注意温度、光照、湿度、养分、处理时间、翻换、处理顺序等,以保证花药的正常发育和形成花朵。
第6章 花粉与花药的培养
花粉的培养
一、材料的预处理
花粉经过预处理不但有利于改变正常的发育途径，而 且还可以促进花粉植株的形成。 处理方法： 处理方法： 1. 低温处理 花蕾剪下放入水中，在4~5℃下保持3~4d。 2. 重力的作用 在烟草花粉培养中，在从花蕾中取出花药 前1h，在5℃条件下进行低温离心机离心，可提高单倍体 的诱导率。
花药的培养
第二节 花药培养 一、培养基的选择 二、花药材料的选择 三、材料的处理与培养 四、花粉发育途径
花药的培养
一、培养基的选择
基本培养基： MS、N6、B5等 诱导愈伤组织的培养基：添加2，4-D(1~3mg/L ) 。 诱导愈伤组织的培养基： 分化培养基： 分化培养基：添加6-BA ( 2~3mg／L )和IAA (0.2~0.5mg／L) 生根培养基： 生根培养基：单独添加生长素(0.5~lmg／L)。
第二节 花粉的培养
花粉培养是指把花粉从花药中分离出来， 花粉培养是指把花粉从花药中分离出来， 以单个花粉粒作为外植体进行离体培养的技术。 以单个花粉粒作为外植体进行离体培养的技术。 由于花粉已是单倍体细胞，诱发它经愈伤 组织或胚状体发育成的植株都是单倍体植株。且 不受花药的药隔、药壁、花丝等体细胞的干扰。 但缺点是培养难度大。
花药的培养
四、花粉的发育过程
1. 营养细胞发育途径 由营养细胞经多次分裂增生形成愈伤组织或胚状体， 由营养细胞经多次分裂增生形成愈伤组织或胚状体， 进而分化成再生植株。 进而分化成再生植株。 2. 生殖细胞发育途径 由生殖核经多次分裂发育形成愈伤组织或胚状体， 由生殖核经多次分裂发育形成愈伤组织或胚状体， 进而分化成再生植株。 进而分化成再生植株。
花粉的培养
三、培养基成分 基本培养基选用Nitsch培养基 培养基 基本培养基选用 培养基中可添加一些物质，诸如硝酸钙、 硫酸、柠檬酸铁、酵母浸出液和椰子胚乳等， 有促进生长的作用。
(第七章)第八章植物花药(花粉)培养
第四节
花药培养
（2）材料生理状态 花药供体植株的生理状态，对花粉愈伤组织的诱导 率有直接影响。 对水稻、小麦和大麦等禾本科植物而言，大田植株 比温室植株、主茎穗比分蘖穗花粉愈伤组织的诱导率都 明显的要高。不同季节接种的花药愈伤组织诱导率也有 显著变化，例如：水稻，早造比晚造接种的愈伤组织诱 导率要高；烟草，开花早期比开花晚期的花药可产生更 多的花粉植株；小麦，早期接种比晚期接种的材料愈伤 组织诱导率可提高2～3倍。说明供体植株的生态环境， 特别是温度和光周期可能对花粉发育及其对离体培养的 反应有重要影响。
第二节
花药和小孢子的发育
（以烟草花粉发育过程为例，说明被子植物花粉发 育过程，P222） 第一期：小孢子母细胞经减数分裂形成孢子四 分体，随胼胝质分解，4个小孢子分离。 第二期：小孢子为球形细胞，核大，有液泡， 挤核靠边（单核靠边期），期末细胞明显增大，细 胞壁特化，小孢子进行第一次花粉细胞有丝分裂 （不对称），形成2个不均等的细胞。 第三期：小孢子细胞中有2个核。 在离体培养条件下，花粉发育偏离正常发育途 径，第一次花粉细胞有丝分裂是对称的，结果形成 两个形态和体积相等的细胞，把此作为B型。
第四节
花药培养
2、材料预处理 对所取用的穗子或花蕾，进行低温、激素（生长 素）或其他方法预处理，能有效提高愈伤组织诱导 率和苗分化率。 （1）低温预处理： 一般是将材料置于冰箱5～10℃下冷藏一定时 间再接种。处理时间视不同植物而定，水稻在5～ 10℃时为5～8天，烟草在7～9℃时为7～14天。 同种植物不同品种的要求也有差异，需作试验比较 才能确定。
第四节
花药培养
3、材料灭菌： 取回的材料，在接种前必须进行表面灭菌。一 般方法是先用70～75%酒精擦洗穗子和花蕾的外 部苞叶，然后用0.1%升汞浸泡7～10分钟（水稻、 玉米等需剥取穗子浸入消毒液）或用饱和漂白粉溶 液浸泡10～20分钟以灭菌，最后用无菌水冲洗3～ 5次，供接种用。 材料灭菌是花药培养成功与否的一个重要环节， 此关不过，谈不上什么培养。
植物花药培养
选择幼年树花蕾
（二）消毒
1:100倍的84 15%次氯 消毒液15酸钠10-饱和漂白 粉溶液1015min 20min 15min 无菌 水 无菌吸 水纸 吸干水 分 （0.1％氯 化汞溶液） 3～5min 无菌 水冲 洗3～ 5次
花 蕾 表 面
70ห้องสมุดไป่ตู้乙 醇大约 1min
清洗
若花蕾包裹严实，只需用70%乙醇的棉球对叶鞘和花蕾 表面擦拭。
二、花药培养的概念及目的
花药培养：是将花粉发育至一定阶段的花药接种 到人工培养基上进行培养，以形成花粉胚或愈伤
组织进而分化成植株的过程。
花药培养的主要目的，是培育花粉粒的单倍体植 株，并使单倍体加倍，作为育种材料的来源。
大大缩短育种周期
通 过 多 次 自 交 结或 合近 的交 品获 系得 的 几 乎 是 同 质
培养基主要为N6和MS培养基，不同物种选择不同培养基。 MS和H培养基：适合双子叶植物花药培养； B5培养基：适合豆科和十字花科花药培养； N6培养基：适合禾谷类作物的花药培养。
4、预处理
• (1)冷处理：3-6℃低温处理3-15d，不同物种，温 度和时间不同。冷处理可以提高花药培养花粉胚 胎发生的能力。 • (2)热处理：某些物种,将花芽或完整植株在30℃ 下处理24h或40℃下处理1h,能刺激花粉的胚胎发 生。 • (3)化学处理：包括高糖、甘露醇、秋水仙素、乙 烯利等进行处理。例如用一种化学杂交剂喷洒处 于减数分裂前后的小麦植株，后接种单核期花粉， 可使花粉体细胞胚胎数量提高3-20倍。 • (4)其他方法：包括γ射线、离心、磁场等。 • 如将花药直接离心或在取出花药前将花蕾及幼穗 进行短时间离心，将花药置于高浓度蔗糖液中处 理6-8min等，可提高愈伤组织诱导率。
花药离体培养的原理
花药离体培养的原理
花药离体培养是一种利用花药组织通过体外培养方式进行植物细胞或组织的繁殖与培育的技术。
其基本原理是将花药取出并消毒处理后，将其放置在含有合适激素和养分的培养基上培养，使其发育和分化形成新的植株。
首先，花药取出后进行消毒处理，以去除外界的细菌和真菌等污染物，确保培养过程的无菌性。
接下来，将处理后的花药放置在含有适宜营养成分和激素的培养基中。
培养基中的营养物质提供了花药生长所需的碳源、氮源等养分，而激素的添加则可以促进花药的分化和生长。
在培养基的作用下，花药组织开始分裂和分化。
细胞逐渐增殖，形成胚胎体和原基细胞。
胚胎体进一步发育成愈伤组织，而原基细胞则发育成新的鳞茎或花芽。
通过调节培养基的成分和激素的浓度，可以控制花药离体培养的过程和结果，例如促使愈伤组织分化为不同类型的细胞，或者诱导花药发育成花芽。
通过花药离体培养技术，可以实现对植物花药的组织再生和植株繁殖的控制，为植物育种和繁殖提供一种有效的工具。
同时，这种技术也可以用于研究植物细胞的生长发育、激素调控机制等方面的科学问题。
花药离体培养的原理
花药离体培养的原理
花药离体培养利用的是花药中存在的未成熟花粉细胞或雄配子体组织具有分化再生能力的特点。
通常通过以下步骤进行：
1. 花药收集：选择适当的花期和花药发育程度，将花药剪下并立即进行处理。
2. 表皮去除：将花药加入含有去除表皮酶或其他辅助物质的培养基中，使其在适当的条件下进行孵育。
这一步的目的是去除花药外层的表皮细胞，以获得内部的花粉细胞或配子体组织。
3. 组织培养：将去除表皮的花药组织转移到含有营养物质和生长因子的培养基上，为细胞的分裂和再生提供必要的条件。
培养基的成分和配比根据具体的研究目的和物种特点而定。
4. 培养环境调控：控制培养基的温度、光照、湿度和氧气浓度等环境条件，以促进花粉细胞或组织的分化和再生。
不同的植物物种对于这些环境因素的要求有所差异。
5. 分化与发育：在适当的培养条件下，花粉细胞或配子体组织会分裂、分化并发育成为新的植物组织，如胚胎、花器官或根系等。
通过花药离体培养，可以研究和改良植物的繁殖特性、基因表达和育种等方面的问题。
同时，该技术还可用于无性繁殖和植物种质资源的保存。
植物组织培养第五章 花药和花粉培养
殖，它的花粉给不育系授粉，能使不育系当代结实
并在F1代恢复育性正常的品系。是杂交种子的父本。
不育系（母本）×同型保持系（父本） ↓ 不育系（母本）×恢复系（父本） ↓
F1代种子—生产上杂交种子
1、克服后代分离、缩短育种年限 常规育种中，杂交F2代起会出现性状分离，到 F6代才开始选择，育成一个品种需8-10年。单倍 体育种将F1或F2代花药进行培养，对所获得的单 倍体植株进行加倍处理，获得稳定的纯合二倍体， 下一代植株性状基本稳定，育种只需3-5年。
（二）花粉培养
1．取材时期的确定 四分体—单核早期—单核晚期—双核早期—双核晚期—三核期 小孢子 花粉培养 花粉粒 花药培养
2、花粉预处理
低温处理花蕾，或单核后期离心预处理。
3、花粉分离
适合的花蕾-消毒-取出花药-烧杯壁中挤压花 药-尼龙网过滤-花粉液离心-花粉粒沉淀-培养基 稀释-纯净花粉群体。
C途径：在获得的花粉植株群体中，除单倍 体外，常有相当比例的二倍体、三倍体、四倍 体、非整倍体等非单倍体植株，即小孢子培养 过程中自发加倍现象。此途径中，生殖核与营 养核共同参与了花粉植株的形成。`Fra bibliotek2、B途径
小孢子第一次有丝分裂为均等分裂，形成两个 大小相近的细胞（或游离核）。以后，由这两个细 胞连续分裂产生单一类细胞组成的多细胞花粉或多 核花粉。 （二）雄核发育的启动机理（不讲）
（一）花药培养方法 1、材料的选取
大多数园艺植物的花药培养，成功率最高的是
单核期或单核中晚期。
花粉的发育时期：
四分体 — 小孢子 — 单核花粉 — 双核花粉
最适期
2、材料与处理与灭菌
3-5℃低温处理3-10天-（大花蕾将萼片剥掉） -酒精几秒-0.1%升汞10min-无菌水冲洗。 3、接种培养 镊子剥去花瓣-花药均匀接种于培养基上，常 用培养基MS、N6和马铃薯培养基。 蔗糖5-10%，20-30℃，光照12h。
第六章花药和花粉培养
低温预处理（Nitsch和Norreel 1973）
可能机理：细胞均等分裂 保持花粉活力
离心预处理（Tanaka 1973） 乙烯利处理（Bennett， Hughes 1972） 高温处理（Chuong， Bersdorf 1985） 甘露醇处理（卫志明 1986） 射线处理
预处理目的：
是改变小孢子的发育方向，使尽可能多的小孢子从配子 体发育途径转向孢子体发育途径（即成为具胚胎发生潜 力的小孢子）。适当的预处理能使绿苗产量大量增加。
二、单倍体植物在生产实践中的价值
1. 筛选到纯合二倍体，后代性状不分离。提高常规育种的 选择效率，缩短育种年限，提高育种效率。
2. 单倍体植株中由隐性基因控制的性状，虽经染色体加倍, 但由于没有显性基因的掩盖而容易显现
3. 转基因技术中单倍体植株用作受体，可获得稳定的转基 因植株
4. 有单倍体获得的纯合二倍体可用于遗传变异规律的研究， 基因定位，性状分子标记等
组。如果原物种本身为多倍体，那么它的单倍体 的体细胞中含有的染色体组数一定多于一个。如 四倍体水稻的单倍含两个染色体组，六倍体小麦 的单倍体含三个染色体组。
• 单倍体育种：指将具有单倍染色体的植株， 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，直接繁育出新品种， 或选出单一优良性状的个体，作为杂交育 种的原始材料。
• 2、影响花药培养成功率的因素 ① 供体的基因型 ② 供体植株的生理状况
开花早期、长势好、长期氮饥饿、高海拔、高纬度情况 下花粉的培养成功率高，
③ 花粉的发育时期
多数植物单核中、晚期花粉最易诱导
不同物种诱导胚胎发生的最佳小孢子发育时期
发育时期
物种
减数分裂期
草莓、番茄
可能机理：细胞均等分裂 保持花粉活力
离心预处理（Tanaka 1973） 乙烯利处理（Bennett， Hughes 1972） 高温处理（Chuong， Bersdorf 1985） 甘露醇处理（卫志明 1986） 射线处理
预处理目的：
是改变小孢子的发育方向，使尽可能多的小孢子从配子 体发育途径转向孢子体发育途径（即成为具胚胎发生潜 力的小孢子）。适当的预处理能使绿苗产量大量增加。
二、单倍体植物在生产实践中的价值
1. 筛选到纯合二倍体，后代性状不分离。提高常规育种的 选择效率，缩短育种年限，提高育种效率。
2. 单倍体植株中由隐性基因控制的性状，虽经染色体加倍, 但由于没有显性基因的掩盖而容易显现
3. 转基因技术中单倍体植株用作受体，可获得稳定的转基 因植株
4. 有单倍体获得的纯合二倍体可用于遗传变异规律的研究， 基因定位，性状分子标记等
组。如果原物种本身为多倍体，那么它的单倍体 的体细胞中含有的染色体组数一定多于一个。如 四倍体水稻的单倍含两个染色体组，六倍体小麦 的单倍体含三个染色体组。
• 单倍体育种：指将具有单倍染色体的植株， 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，直接繁育出新品种， 或选出单一优良性状的个体，作为杂交育 种的原始材料。
• 2、影响花药培养成功率的因素 ① 供体的基因型 ② 供体植株的生理状况
开花早期、长势好、长期氮饥饿、高海拔、高纬度情况 下花粉的培养成功率高，
③ 花粉的发育时期
多数植物单核中、晚期花粉最易诱导
不同物种诱导胚胎发生的最佳小孢子发育时期
发育时期
物种
减数分裂期
草莓、番茄
花粉与花药的培养
由于完整的花药发育过程释放出有利于花粉发育的 物质，并通过滤纸供给花粉，促进了花粉的发育。
花粉的培养
花粉培养发育形成胚的途径：
1. 花粉核分裂产生营养核和生殖核，以后生 殖核退化，营养核则继续分裂2~3周，形成多 核花粉，由此形成多核的原胚；
2. 花粉核直接分裂，再形成胚。
花粉的培养
复习思考题 ❖ (1)花药培养和花粉培养有何区别? ❖ (2)花药培养时选择什么发育时期的花药?
N6+2，4-D的培养基→经10~30d→诱导生成愈伤组织（或 少数生成胚状体） →愈伤组织增殖到1~3mm左右→分化 培养基（附加细胞分裂素和微量生长素） →再经20~30d，
可获花粉植株。
花药的培养
❖ 胚状体为类似于胚的组织，它经过原胚、球形
胚、心形胚、鱼形胚、子叶期的顺序继续分化形成 小植株。
第六章 花药和花粉的培养
本章主要内容 ❖ 花药和花粉的培养的意义 ❖ 花药的培养 ❖ 花粉粒的培养
花药和花粉的培养——意义
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。
成愈伤组织或胚状体，进而分化成再生植株。 4. 花粉均等分裂途径
花粉进行均等分裂形成两个均等的子核，以后二核 间产壁，形成两个子细胞，由两个子细胞形成多细胞 团，迅速生长，穿破药壁而形成胚状体或愈伤组织。
第二节 花粉的培养
花粉培养是指把花粉从花药中分离出来， 以单个花粉粒作为外植体进行离体培养的技术。
花粉的培养
花粉培养发育形成胚的途径：
1. 花粉核分裂产生营养核和生殖核，以后生 殖核退化，营养核则继续分裂2~3周，形成多 核花粉，由此形成多核的原胚；
2. 花粉核直接分裂，再形成胚。
花粉的培养
复习思考题 ❖ (1)花药培养和花粉培养有何区别? ❖ (2)花药培养时选择什么发育时期的花药?
N6+2，4-D的培养基→经10~30d→诱导生成愈伤组织（或 少数生成胚状体） →愈伤组织增殖到1~3mm左右→分化 培养基（附加细胞分裂素和微量生长素） →再经20~30d，
可获花粉植株。
花药的培养
❖ 胚状体为类似于胚的组织，它经过原胚、球形
胚、心形胚、鱼形胚、子叶期的顺序继续分化形成 小植株。
第六章 花药和花粉的培养
本章主要内容 ❖ 花药和花粉的培养的意义 ❖ 花药的培养 ❖ 花粉粒的培养
花药和花粉的培养——意义
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。
成愈伤组织或胚状体，进而分化成再生植株。 4. 花粉均等分裂途径
花粉进行均等分裂形成两个均等的子核，以后二核 间产壁，形成两个子细胞，由两个子细胞形成多细胞 团，迅速生长，穿破药壁而形成胚状体或愈伤组织。
第二节 花粉的培养
花粉培养是指把花粉从花药中分离出来， 以单个花粉粒作为外植体进行离体培养的技术。
第八章 花药和花粉培养
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。
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。
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。
单倍体 二倍体 AB------ --------------------> AABB aB----------------------------> aaBB Ab----------------------------> AAbb ab-- --------------------------> aabb
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 (1999) 。
通过 花药 培养 育成 的甜 椒新 品种 ： 海花 三号
三、花药和花粉培养的应用
1、作物育种
1)诱导形成单倍体，快速获得纯系，缩短育种周期；
3、其它
包括γ射线、离心、磁场等。
（四）培养基
1.基本培养基 主要为N6和MS培养基。 MS和H培养基：适合双子叶植物花药培养； B5培养基：适合豆科和十字花科花药培养； N6培养基：适合禾谷类作物的花药培养。 Nitsch培养基:适合芸薹属和曼陀罗属。 高浓度的NH4+显著抑制花粉愈伤组织形成。 铁盐对花粉胚状体发育很重要。活性炭促进胚状体发育。
花粉离体培养时，雄核发 育最适宜的时期一般是第 一次有丝分裂或之前。
高二生物《月季的花药培养》学案
高二生物《月季的花药培养》学案
学习目标：
1. 了解月季的花药培养方法及意义。
2. 学习花药培养的实验流程及注意事项。
学习过程：
一、引入（5分钟）
1. 学生们是否了解花药培养的方法及用途？请发表你们的观点。
二、知识讲解（15分钟）
1. 请学生们自行查找关于花药培养的资料，并向大家简要介绍一下。
2. 花药培养的步骤有哪些？请结合资料进行讲解。
三、实验操作（50分钟）
1. 将学生分成小组，每个小组选择一种花药进行培养实验。
2. 实验流程：
a. 首先，将花药取出，放入无菌培养皿中。
b. 在无菌条件下，用滴管将凝胶注入培养皿中，使花药完全浸泡在凝胶中。
c. 将培养皿密封好，并放入培养箱进行培养。
d. 观察培养皿中花药的生长情况，记录实验结果。
四、讨论与总结（20分钟）
1. 学生们根据实验结果进行讨论，探讨花药培养的意义以及可能的应用。
2. 老师对学生们的实验结果和讨论进行点评，总结本节课的重点和难点。
五、作业布置（5分钟）
1. 小组合作，撰写实验报告，包括实验目的、材料与方法、实验结果及讨论。
2. 背诵本节课重点知识点。
六、课堂小结（5分钟）
本节课我们学习了花药培养的方法及意义，进行了实验操作并进行了讨论总结。
通过实验我们可以更深入地了解花药的生长特点及应用前景。
花药培养PPT课件
花药培养的应用领域
1 2 3
植物育种
花药培养是快速获得单倍体和多倍体的有效方法， 通过该技术可以加速植物育种进程，培育出具有 优良性状的新品种。
遗传学研究
花药培养可用于研究植物的遗传规律、基因表达 和染色体数目变化等，有助于深入了解植物的生 长发育机制。
生物技术
花药培养技术还可应用于植物生物技术的开发， 如基因转移、细胞工程和胚胎发生等，为植物生 物技术的进步提供支持。
02
花药培养的原理与技术
花药培养的原理
01
植物组织培养技术
花药培养是植物组织培养技术的 一种，通过离体培养花粉发育成 单倍体植株的过程。
02
染色体数目减半
花药培养得到的单倍体植株染色 体数目减半，具有纯合二倍体植 株的基因型。
03
快速繁殖和品种改 良
花药培养可用于快速繁殖和品种 改良，为育种提供更多选择和时 间。
花药培养的技术流程
选择花药
01 选择健康、发育良好的花蕾，
采集花药。
花药消毒
02 将花药置于消毒液中消毒，去
除表面微生物。
花药培养
03 将消毒后的花药接种在培养基
上，在适宜的温度和光照条件 下进行培养。
诱导愈伤组织
04 花药在培养基上萌发形成愈伤
组织。
诱导芽和根的形成
05 愈伤组织分化形成芽和根，形
温度、光照、湿度等环境因素都会影 响花药培养的效果。适宜的环境条件 可以促进花粉细胞的分裂和发育，从 而提高培养成功率。
培养基与激素
总结词
培养基和激素是花药培养的关键因素。
详细描述
培养基的营养成分和激素的种类与浓度对花粉细胞的分裂和发育具有重要影响。选择适宜的培养基和激素组合可 以有效提高花药培养的成功率。
花粉与花药的培养
湿度调节
保持培养环境适宜的湿度，防 止培养基干燥或过于潮湿影响
花粉的生长。
培养方法
将处理好的花粉均匀撒在培养 基表面，然后进行密封培养， 定期观察并记录生长情况。
生长过程观察与记录
生长情况观察
定期观察花粉的萌发、生 长情况，包括萌发率、生 长速度、生长形态等指标。
数据记录与分析
详细记录观察结果，对数 据进行统计分析，了解花 粉生长的规律及影响因素。
湿度对培养的影响及优化策略
湿度对花粉萌发的影响
01
适宜的湿度可以促进花粉萌发，过高或过低的湿度则会抑制花
粉萌发。
湿度对花药开裂的影响
02
适宜的湿度可以促进花药开裂，释放花粉，但过高的湿度也会
导致花粉失活。
优化策略
03
根据植物种类和生长环境，调整培养湿度，使其处于适宜花粉
萌发和花药开裂的范围内。
其他因素对培养的影响及优化策略
生长异常处理
如发现花粉生长异常或污 染等情况，及时进行处理 并调整培养条件，以保证 实验的顺利进行。
03
花药培养
花药来源与选择
适宜的花药来源
选择健康、无病虫害的植物作为 花药来源，确保花药的遗传品质 和生理活性。
花药的选择时期
在植物生长的适宜时期采集花药 ，通常是花朵刚开放或即将开放 时，此时花药内的花粉发育成熟 ，易于培养。
培养基的配制
按照一定比例将各种成分混合均 匀，调节pH值至适宜范围，然后 进行灭菌处理。
培养条件与方法
01
02
03
04
温度控制
保持适宜的培养温度，一般为 25℃左右，避免过高或过低的 温度对花粉生长产生不良影响。
光照条件
第4章 花粉培养和单倍体育种
花药培养和单倍体育种
5
第一节
相关知识基础三、花药培养的简和概况• 第一个被发现的单倍体植物是1921年Bergner在蔓陀罗植物 群体中发现的。发现单倍体植物后不久，1924 Blakeslee和 Belling就提出了在植物育种中利用单倍体减少杂交后代分离， 加速性状稳定，缩短育种年限的设想。 • 由于自然条件下出现的单倍体很少，此后育种学家和植物学 家的工作主要集中在对单倍体植株的人为诱导方面。由于当 时组织培养技术的水平还很低，直到 1964年才由Guha和 Maheshwari利用花药培养的方法在毛叶蔓陀罗这个植物种上 取得成功。
花药培养和单倍体育种
15
第二节
花药培养技术
二、选材
• 有研究结果表明，发育落后的花粉在培养条件下有发 育成愈伤组织或胚的更大可能，并将这部分花粉称为 胚性花粉。 • 在大麦中，花药下半部的异常花粉的比例比花药上半 部的比例高，因此，由花药下半部的花粉形成的愈伤 组织也比上半部要多。 • 异常花粉并不是愈伤组织的唯一起源，正常的花粉也 是可以形成愈伤组织或胚的，不过两者在对培养基的 反应程度有不同。
花药培养和单倍体育种
9
第一节
相关知识基础
四、花粉的发育过程
• 减数分裂 有丝分裂 胼胝质壁溶解 • 小孢子母细胞 2个小孢子 4个小孢子 单个小孢子
• 形成大液泡，分裂 积累储藏物质 • 单个小孢子 营养细胞…………在花粉管伸长过程中退化 • + 分裂 • 生殖细胞 2个精子……（双受精）
花药培养和单倍体育种
花药培养和单倍体育种
13
第二节
花药培养技术
二、选材
• 花粉发育时期的确定一般采用对花药进行染色压片后在显 微镜下观察的方法。染色的染料一般是醋酸洋红，也叫醋 酸卡红（acetocarmine）。通过染色可以简单地辨别减数分 裂前期的花粉母细胞，减数分裂后的四分体初期和后期， 单核期和双核期等。 • 在染色镜检后，通过建立花粉适当时期和植株某些器官的 发育阶段特征的联系就可以进行准确有效的选材。例如， 水稻采样的合适时期是剑叶完全抽出后剑叶叶片基部距离 前一片叶的叶片基部2-10厘米左右时；矮牵牛是花瓣开始 显色的时候。
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花药培养应注意的问题
分化培养基为去除2,4－D，加入NAA或 KT。在分化培养基是，愈伤组织会出现 绿点，最后发育成绿色植株。此外，在 禾本科植物的花药培养中，常会出现白 化苗，目前还没有有效的控制方法。
花药培养应注意的问题
5 培养基成分
培养基成分包括无机盐、碳源、氨基酸、维 生素和植物激素等。它们对花药的培养的成 功率有明显的作用。先前是用已有的培养基， 如MS、Miller和Nitsch等，后来研制出适合不 同植物的专用培养基。
花药培养应注意的问题
（2）生理状态：花药供体植株的生 理状态，对花粉愈伤组织的诱导率有 直接影响。
对水稻、小麦和大麦等禾本科植物而 言，大田植株比温室植株、主茎穗比 分蘖穗花粉愈伤组织的诱导率都明显 的要高。
花药培养应注意的问题
不同季节接种的花药愈伤组织诱导 率也有显著变化。如烟草、小麦早 期的花药比晚期的要好，愈伤组织 诱导率高，说明供体植株的生态环 境，特别是温度和光周期可能对花 粉发育及其对离体培养的反应有重 要影响。
花药培养应注意的问题
（3）花粉发育时期：不是任何发育时期的花粉 都可在离体培养时诱导产生愈伤组织或胚状体， 只有那些发育到特定时期的花粉，对离体刺激才 最敏感。
实验证明，烟草、曼陀罗和水稻的花粉从单核中 期到双核早期都可离体诱导产生愈伤组织。
小麦和玉米处于单核中期的花粉培养效果最好。 天竺葵和番茄分别为四分体和中期I的培养效果
最常用的方法是低温冷藏。具体做法是将带 有叶鞘的穗子或花蕾用湿纱布包裹后再用塑 料袋套起，放在冰箱中冷藏。
花药培养应注意的问题
不同材料对处理温度的高低有不同的要 求，一般耐寒植物比喜温可耐受较低的 温度。低温处理时间视使用的温度而定， 较低的温度处理时间要短，反之则长。 烟草7～9度下处理7～14天，水稻7～10 度下处理10～15天，大麦3～7度下处理 7～14天，都可显著提高花药的出愈率。 但低温处理对小麦的效果不稳定物的花粉对离体培养有其特 定的、最敏感的发育时期。然而，对大 多数植物来说，单核期的花粉比较容易 培养成功。
检查和确定花粉的发育时期，通常将花 粉用醋酸洋红涂片观察，但对水稻和玉 米却用KI－I染色较好。
花药培养应注意的问题
2 预处理
为了获得最好的培养效果，在花药培养之前， 可先对其进行预处理。
花药培养的历史
利用离休培养花药的方法，诱导花粉形成单 倍体植株的工作始于1964年（Guha et al. ,1964）。
单倍体植物的主要特点是其孢子体细胞的染 色体数目和配子体细胞染色体数目一致，对 单倍体植物进行染色体人工加倍之后，即可 得到同质结合的纯系，使育成的杂种不再分 离，缩短育种年限，加快育种速度。
花药培养应注意的问题
适合烟草的H培养基（1967）；适合于 禾谷类的N6培养基（1975）；适合小麦 的C17培养基（1986）、W14培养基 （1988）和马铃薯－II培养基（1978）； 适合水稻的合5培养基（1978）、通用培 养基（1980）和SK3培养基（1978）； 适合玉米培养的正14培养基和玉培培养 基（1978）；适合大麦的FHG培养基 （1988）等。
花药培养应注意的问题
用冷处理可以增加诱导频率，其原因是： 冷处理抑制纺锤体的形成，冷处理不能 诱导花药的发育，但它有助于培养花粉 的存活。并且阻止配子体分化，导致较 高频率的花粉发育。冷处理的作用是间 接的，因此不是离体花药成功培养的先 决条件。
花药培养应注意的问题
3 材料的表面灭菌 对花药表面灭菌的方法很多，常用的方
法有：用市售漂白粉饱和液浸泡10～15 分钟；用8～10%安替福民水溶液浸泡 5～10分钟；用0.1%升汞浸泡10分钟。 如果小花或花蕾包封严密，只须用70% 酒精进行仔细擦拭即可。
花药培养应注意的问题
4 获得花粉植株的一般程序
禾本科植物花粉植株的诱导，一般分二 步进行。先是将花药接种到含2,4－D1～ 2mg/l的诱导培养基上，形成愈伤组织。 后是在花粉愈伤组织产生后的10～15天， 长到直径1～2mm时，及时将其转移到分 化培养基上进行植株分化。转移太迟会 降低成苗率。
花药培养应注意的问题
（1）无机盐：特别是硝态氮和铵态氮的 浓度和比值，是影响花粉愈伤组织形成 的重要因素，无论是N6还是C17、W14、 FHG等都是通过大幅度降低培养基中铵 离子浓度和调整培养基中铵态氮和硝态 氮的比值而使培养效率大大提高。
花药培养应注意的问题
（2）碳源：作用有三，一是碳源，二是 能量，三是渗透压。蔗糖是较好的碳源， 烟草为3%，水稻为5%，小麦为10%， 玉米为12%。在大麦的花药培养中，麦 芽糖和纤维二糖的效果明显优于蔗糖。 用过滤灭菌的方法，用葡萄糖代替蔗糖 可明显地促进小麦花粉胚的形成和植株 再生。碳源种类和浓度的改变，还有很 多工作可做。
花药培养的历史
在我国花药培养和单倍体育种方面做了 大量的工作，如培养基的研制，雄核发 育机理，培育新品种等。由于花药培养 的方法日趋完善，培养效率也逐年提高， 使这一技术开始被广泛应用于常规杂交 育种，逐渐成为作物改良和新品种培育 的一个重要手段。
花药培养应注意的问题
1 材料的选择 用作花药培养的亲本植株的基因型、
花药培养应注意的问题
（3）植物激素：烟草可不用任何激素也 能产生再生植株。但禾本科植物花药培养 中，一般要加1～3mg/l的2,4－D，但在玉 米和燕麦的花药培养中，2,4－D反而会产 生抑制作用。细胞分裂素类物质（KT、BA） 可促进茄科植物的花粉植物的形成，但对 禾本科植物花粉的培养不是必要条件。一 般认为在诱导培养中加入KT有利于增强愈 伤组织的胚胎发生能力。
生长情况以及接种时花粉所处的发 育时期，对花粉植株的诱导频率都 有直接的影响。
花药培养应注意的问题
（1）基因型：实验证明，供体植株的遗传 背景对花药培养成败关系甚大。如水稻中 粳稻比籼稻容易培养，前者花粉愈伤组织 的诱导率平均可达10%，而后者只有1～ 2%。对各种基因型水稻的测试说明，花药 培养力（愈伤组织诱导率和绿苗分化率） 的顺序为糯型＞（粳×籼）杂种＞粳型＞ 籼型杂交稻＞籼型。可见基因型在花药培 养中起着关键的作用。