植物花药和花粉培养

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花药和花粉培养课件

数据分析
数据整理、统计、分析、解释
处理方法
数据清洗、数据挖掘、可视化呈现
06 相关法律法规与伦理问题
法律法规要求与遵守
法律法规要求
在进行花药和花粉培养实验时，必须遵守国家和地方的相关法律法规，确保实验活动的合法性。
VS
遵守要求
遵守实验室安全规定，确保实验操作符合相关法规要求，避免任何违反法律法规的行为。
气体控制控制培养环境中的气体成分，如CO2浓度等，以优化生长条件。
培养过程中的注意事项
防止污染
严格控制无菌条件，定期检查培养基和培养环境是否有微生物污染。
观察与记录
定期观察花药和花粉的生长情况，记录生长数据，以便及时调整培养条件。
花药和花粉的保存
对于需要长期保存的花药和花粉，应选择适宜的保存方法和条件。
应用领域拓展
花药和花粉培养技术的应用范围将进一步拓展，不仅局限于育种领域，还可应用于
生物制药、生物能源等领域。
遗传稳定性研究
将深入研究遗传稳定性问题，寻求解决染色体变异的有效方法，获得遗传一致的纯种。
政策支持
随着科技的不断进步和社会对生物技术的关注度提高，政府将出台更多政策支持花药和花粉培养技术的发展和应用。
基因工程研究
花药和花粉培养产生的单倍体植株可用于基因工程研究，如基因敲除、基因沉默等，以深入了解基因功能和植物生长发育机制。
药物筛选
利用花药和花粉培养技术产生的单倍体细胞系可用于药物筛选，如抗病、抗虫、抗除草剂等，为新药研发提供有力支持。
实际应用案例分析
水稻育种
通过花药和花粉培养技术，成功获得了大量单倍体植株，经过筛选得到了抗病、抗虫、高产等优良性状的水稻新品种，为我国水稻生产提供了有力支持。

第六章植物的花药与花粉培养

A.
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。

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。 B. 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。
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

植物花药和花粉培养

分等因素进行调控。
五、影响雄核发育和花粉花药培养的因素
（一）基因型植物基因型是影响雄核发育的最重要
的因素之一。同一物种中的不同基因型对小孢子离体诱导反应差异较大。
如在水稻中，籼稻花粉培养力远低于糯稻。
芸苔属植Байду номын сангаасBrassica napus不同基因型的小孢子产胚率比较
基因型
Topas Westar Delta Bounty
（4）C途径营养细胞和生殖细胞通过核融合，形成非单倍体植株。在获得的花粉植株群体中，有二倍体、三倍体、四倍体、非整倍体等非单倍体植株。
2. B途径
小孢子第一次有丝分裂为均等分裂，形成大小相近的两个细胞（或游离核）。然后由这两细胞（或游离核）继续分裂形成单一类细胞组成的多细胞花粉或多核花粉。
1个小孢子
有丝分裂
营养细胞
花花粉管细胞核双
粉粒
生殖细胞核
核期
生殖细胞
精子
花药和花粉培养
指在合成培养基上，改变花粉的正常发育途径，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”。
花粉和花药培养的异同点：共同点
第七章植物花药和花粉培养
第一节植物花药和花粉培养的概念和应用
一、花药和花粉培养的概念花药：植物花的雄性器官，包括二倍性的组织和单倍性的雄性性细胞。
花粉：由花粉母细胞经过减数分裂形成的单倍体的生殖细胞。
药壁和药隔组织（2n）花粉粒（n）
花粉粒的形成：
花粉母细胞减数 4个小孢子进入（小孢子母细胞）分裂（四分体时期）单核期
3.激素 4.氨基酸 5.活性碳 6.pH

(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。

第五章植物花药和花粉培养讲课文档

第6页，共52页。
（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。
第7页，共52页。
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。 5、用于遗传转化能直接表达外源基因，不受显隐性影响。
第38页，共52页。
（四）预处理 • 预处理是小孢子培养成功的前提条件 • 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。 • 预处理方法：主要是对花药进行适度的逆境处理，包括低温、高温、化学物质、离心、射线等。
第23页，共52页。
梯度离心前
（小孢子形态、活力不一致）
30%蔗糖梯度离心后
（获得均一的小孢子群体）
第24页，共52页。
(二)花粉培养方式
1、平板培养花粉置琼脂固化培养基上培养。 2、液体培养花粉悬浮在液体培养基中培养，需震荡，以利通气。 3、双层培养花粉置固体-液体双层培养基上培养。培养基制作方法：先铺一层琼脂固体培养基，凝固后，在表面加入少量液体培养基。 4、看护培养利用花药或花药愈伤组织释放出的活性物质促进花粉小孢子发育。 5、微室培养利用小的盖玻片和凹穴载玻片形成微室进行花粉培养 6、条件培养基培养利用培养过花药的液体培养基或含失活花药提取物的培养基上培养。花药条件培养基、子房条件培养等。

教学目的：掌握花药培养和花粉培养技术，掌握花药和花粉培养在单倍

教学目的：掌握花药培养和花粉培养技术，掌握花药和花粉培养在单倍体育种中的重要应用，了解我国单倍体育种成就。

职业教学技能点：具有进行花药培养和花粉培养的基本能力，具有单倍体育种认知，初步具备查阅资料收集信息基础能力。

教学时间：4学时教学重点：花药培养方法，花粉培养方法，单倍体育种上应用教学难点：花药培养与花粉培养的取材时期，单倍体植物缩短育种年限教学内容：第一节花药培养和花粉培养技术一、概念1．概念花药培养其外植体是植物雄性生殖器官的一部分，就培养方法和技术来讲，属于器官培养的范畴。

花粉培养的精确定义是：将处于一定发育阶段的花粉从花药中分离出来，再加以离体培养。

有时花粉培养也称为小孢子培养(microspore culture)。

从培养方法和技术方面来讲，它属于细胞培养的范畴。

二、花药培养首先报道通过花药培养获得单倍体植株成功的是印度学者Guha、Maheshwari (1964, 1966)。

目前已有250多种植物花药培养成功。

目前，花药培养获得单倍体的技术途径已在禾本科作物、茄科作物、十字花科作物的育种中广泛应用。

花药培养可诱导花粉发育形成单倍体，快速获得纯系；缩短育种周期，利于隐性突变体筛选、提高选择效率；与二倍体融合成体-配杂种。

花药培养的基本程序是：外植体选择－外植体(花蕾)预处理—外植体消毒—剥取花药—接种—诱导培养—分化培养（一）花药培养方法1、材料的选取：大多数植物的花药培养，成功率最高的是单核期或单核中晚期。

花粉发育时期的检测一般将植物的花药置于载玻片上压碎，加醋酸洋红1～2滴染色，再进行镜检以确定花粉发育时期。

水稻等植物的花粉，处于单核期时尚未积累淀粉，在进入三核期后的花粉开始积累淀粉，因此可用碘—碘化钾染色鉴定。

花粉发育时期与花蕾或幼穗大小、颜色等特征之间有一定的对应关系。

花药培养的成功与供试材料的遗传背景、供试材料的生理状态、花粉的发育时期有关。

花粉发育时期图示如下：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。

第九章植物花药和花粉培养

具有高度的相关性。
植株形态学鉴定法
单倍体植株瘦弱，叶片窄小，花小柱头长，
花粉粒小，不结实。
9.7.2 染色体加倍
9.7.2.1 茎段培养
（为什么要进行加倍？）
将单倍体植株的茎段进行培养，诱导愈伤组织形成。由于单倍体愈伤组织在培养过程中
会有一定频率的核内有丝分裂，从而形成二倍
体细胞，分化出纯合的二倍体植株。
9.5 白化苗现象
白化苗的重要特性:
生殖生长和雌蕊的发育均不正常，不能完成有
性世代和获得白化苗的种子，无法用这种方法
证明它是否是一种可遗传性状。
在花粉白化苗的细胞中，常发现有微核存在。
白化苗叶肉细胞的细胞质中，无正常发育的
成熟叶绿体，只存在前质体到近乎正常叶绿
体的各种形态的质体。
花粉白化苗和绿苗在蛋白质、RNA和DNA
挤压法
在烧杯或研钵中用玻棒等挤压花药，
将花粉挤出后收集培养。
磁搅拌法用磁力搅拌器搅拌培养液
中的花药，使花粉游离出来；
超速旋切法
通过搅拌器中的高速旋转刀具
破碎花蕾、穗子、花药，使小孢子游离出来（此法应用最广）。 4）甘露醇处理法（0.3 mol/L甘露醇中25℃暗培养3～4 d ）
5）小孢子纯化子。
图9-4 小麦花药培养一步成苗
与多级成苗相比，一步成苗有以下几个优点：
1）一步成苗简化了培养程序，降低了培养成本，加
快了成苗速度。
2）一步成苗提高了花药培养效率。（提高绿苗率，
主要通过胚状体成苗）
3）一步成苗中绿苗的质量明显提高。（生长快而健
壮）
4）一步成苗简化了培养过程，减少了愈伤组织形成
过程中的细胞变异，有效降低了白化苗产生频率。

第五章花药和花粉培养

第五章花药和花粉培养一、概况1.概念花粉培养：指把花粉从花药中分离出来，以单个花粉作为外植体培养，形成花粉胚或愈伤组织，最终发育成花粉植株（单倍体）的技术.花药培养:指应用植物组织培养技术，把花粉发育到一定时期的花药接种到人工培养基上，以改变花药内花粉的发育途径，形成花粉胚或花粉愈伤组织，随后由胚状体直接发育成植株或由愈伤组织分化形成植株的培养方式异同点区别: 花药培养属于器官培养范畴，花粉培养属于细胞培养范畴共同点:在培养过程中都是花粉发育，均可获得单倍体细胞系或单倍体植株2.发展概况1964年印度Gula和Maheshwari成功地从毛叶曼陀罗花药培养获得许多胚状体，并证明胚状体直接起源于花粉粒，最终从胚状体进一步发育得到单倍体植株日本、法国、丹麦、德国等相继开展花培研究工作，目前已有10个科，24个属、34个种、250多种高等植物的花药培养获得成功花粉培养始于50年代，Tulecke首先培养银杏的成熟花粉粒得到愈伤组织，随后人们进行了很多研究，在许多植物上进行花粉培养，同时随着培养技术的逐步完善（看护培养、条件培养…)，获得愈伤组织、胚状体、有的还获得单倍体植株我国花培发展概况始于70年代，将花培与传统育种手段相结合，先后培育出一大批具有研究和应用价值的品种。

如烟草、小麦、玉米、甜椒等花培新品系、品种1974年，中科院植物所与山东烟草研究所合作，成功育成烟草新品种，并大面积推广，这是世界上第一个用单倍体方法培养出来的新品种国际公认，我国的花培工作处于国际领先水平。

我国有30多种植物进行花培试验，20多种获得了花粉植株，有一大部分是我国首创，同时在花培方法，机理等方面作了深入研究德著名学者Melchers：“花药培养起始于印度，而首先却在中国广泛应用，就花药培养的单倍体育种的应用而言，中国在世界上处于领先地位”3.意义a.基础理论研究方面研究减数分裂，花粉生长机制的重要方法用来进行生理、生化、遗传等基础理论的研究花粉粒体积小，数量多，形状、内含物成份基本一致，是比较均一的起始材料，便于在人工控制条件下研究它们的生长、分化、遗传等变化过程b.遗传育种=单倍体育种中的意义可获得纯合二倍体，大大缩短育种周期具有选择效率高的优点用于远缘杂交育种，克服杂种不育性便于隐性突变体的筛选，大大提高突变育种的工作效率二、培养方法1.途径愈伤组织再分化形成植株(脱分化到再分化，变异率提高，混倍现象明显取决于培养基中激素的种类、浓度配比) 花粉植株通过胚状体形成植株花粉植株()2.花粉培养优点:不存在体细胞干扰，没有混倍现象缺点:培养技术难度大花粉分离自然散落法：机械挤压法：优点⏹操作简便⏹适于双子叶植株，不适于禾谷类，易损伤花粉粒缺点⏹花粉中易混有体细胞⏹悬浮液中花粉密度不易控制注意：液体培养基中加蔗糖或甘露醇，调节渗透压，避免花粉吸水胀裂三、影响花培成功的因素有些难培养植物诱导频率很低，有些植物（裸子植物）至今没有获得真正的花培植株花药培养虽然是一项成功的技术，但要获得良好的效果，还需克服许多困难诱导植株成功与否以及诱导频率受多种因素影响（一）供试材料1.材料的基因型材料的遗传背景不同，诱导难易程度不同茄科番茄、蔓陀罗、烟草易成功禾本科水稻优于小麦亚种水稻粳亚种(40-80%)优于籼米亚种(2%)花药培养力是可以遗传的，且为显性或超显性2.植株的生理状态和年龄年幼植株花培成功率高开花始期成功率高烟草开花始期时花药比开花后期的更易产生花粉植株烟草开花期第6天，诱导率最高与植株的营养和生长条件有关N饥饿>高N水稻高温，高N下，诱导率下降，白化苗提高3.花粉发育时期——是影响花培成败的最关键因素之一四分体时期单核期---早、中、晚期双核期三核期#不同植物最适诱导期不同曼陀罗、烟草属、水稻---单核早期、双核期均可诱导，以单核中、晚期效果最好小麦、玉米---只有单核中期才能诱导大麦---单核晚期最佳一般采用单核中-晚期的花粉培养不同植物花培的合适花粉发育时期处于单核期的花粉培养最有利于诱导成苗小孢子发育第三期是胚胎形成的临界期，超过了这一时期胚状体就不能形成在小孢子发育过程，花药内激素水平正在不断改变，由于花药的成熟使激素平衡变得不适合，或为花粉发育所必需的其他一些养分已经耗尽，从而影响了诱导率培养前应确定花粉发育时期镜检：醋酸-洋红、I-KI染色（禾本科、茄科）、焙花青-烙矾法（木本、番茄）利用相应的形态学指标对于花培没有成功的植物最好选取花粉发育各个时期的花粉进行培养，确定最佳时期4.材料的预处理——试验证明，有几种预处理方法能有效提高诱导率低温预处理烟草：7-9℃，7-14天番茄：6-8 ℃，8-12天水稻：10℃，2-14天小麦、黑麦：1-3 ℃，2-20天常温下N饥饿预处理乙烯、高糖、离心预处理（二）培养基1.基本培养基MS应用最多，N6、B5、Nitsch也有应用不同植物种类，适用的培养基不同双子叶：Nitsch、MS十字花科、豆科：B5水稻等禾谷类：N62.碳源蔗糖应用最广，既是最好的碳源，又起调节渗透压的作用不同植物种类、不同诱导时期最适碳源浓度不同，通常以2-5%为宜烟草：2%诱导胚状体小麦：8-10%愈伤；5-8%分化水稻：4-6%愈伤；2-3%分化玉米：12-15%愈伤3.激素关键决定于激素种类、浓度、配比实例小麦：2mg/L 2.4-D 愈伤；< 2mg/L 胚状体4.其它添加物有机附加物、水解乳蛋白、水解酪蛋白、酵母提取物、肌醇、谷氨酰胺等活性炭（0.5-1%)吸附了琼脂中不利于细胞生长的某些杂质吸附了培养基高压灭菌蔗糖产生5-羟甲基糠醛吸附了激素，降低了激素水平（三）培养方法和培养条件1.材料的接种保证完全无菌条件、注意接种密度（104-105粒/ml为好），花药组织分泌的活性物质相互作用有利于诱导密度太高，养分消耗太快；密度太低，诱导率下降。

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。

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

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。

第二章(10)植物花药(花粉)培养

第二章(10)植物花药(花粉)培养1 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技术。

2 花粉培养是将花粉从花药中分离出来,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。

3 花药培养过程3.1 预处理低温冷藏是最常用的方法。

烟草7～9℃，7～14d；黑麦1～3℃，7～14d。

3.2 表面消毒用70%酒精喷洒或擦拭花器或包被着麦穗的叶鞘表面，即可以达到灭菌的要求。

3.3 接种在无菌的条件下把雄蕊上的花药从花丝上摘下，水平地放在培养基上进行培养。

不要使花药受到损伤，否则会刺激花药壁形成二倍体愈伤组织。

接种的“密度效应”，要有一个合理的群体数量。

3.4 培养形成花粉植株。

花粉---愈伤组织---苗；花粉---胚状体---苗。

培养方式：①琼脂固化培养基表面培养；② 30%Ficoll的液体培养基表面漂浮培养；③固-液双层培养。

4 花药培养脱毒1974年日本：花药培养可以脱除草莓病毒；4.1花药采取时期单核期：花蕾4～6mm，花药1mm.4.2花药诱导愈伤组织培养基MS+IAA4mg/L+BA2mg/L+KT2mg/L+蔗糖30g+琼脂7g/L4.3增殖分化培养基MS+GA1mg/L+IBA0.2mg/L+BA1mg/L+蔗糖30g+琼脂7g/L4.4生根培养基1/2MS+IBA0.2mg/L+活性炭3g/L+蔗糖20g+琼脂7g/L5 单倍体植株染色体加倍的方法5.1 自然加倍花粉细胞核有丝分裂或核融合，染色体可自然加倍，获得纯合二倍体。

5.2人工加倍用秋水仙素处理单倍体植物，可使染色体加倍（溶液浸苗、处理愈伤组织和用含0.4%秋水仙素的羊毛脂涂抹单倍体植株的顶芽、腋芽，可得到能结实的二倍体植株）5.3将单倍体植株诱导的愈伤组织反复继代培养，再分化可得到二倍体植株。

6 花药和花粉培养的应用6.1克服后代分离，缩短育种周期；6.2有利于筛选隐性突变体，选择效率高;6.3有利于隐性基因控制性状的选择;6.4快速获得自交系的超雄株.本节小结：在单倍体细胞中只有1个染色体组，表现型和基因型是一致的，一旦发生突变，无论是显性还是隐性，在当代都可以表现出来，因此单倍体是体细胞遗传研究和突变育种的理想材料。

花药和花粉培养

单倍体植物与它们的二倍体相比较，有三个明显的特点： 1.体细胞染色体数减半； 2.生长发育弱，体形小、各器官明显减小； 3.雌雄配子严重败育，有的甚至不能进入有性世代。
四.单倍体的应用潜力
1.迅速获得纯合型材料，缩短育种年限；
2.获得育种中间材料；
3.突变体选育；
4.体细胞融合；
5.作为遗传工程受体更为有效
单核期的确定• 根据细胞观察推测，双核期的花粉中开始积累淀
粉，不能使花粉发育成植株。• 通常采用醋酸洋红或碘化钾染色，再压片镜检，以确定花粉的发育时期。但是接种前不可能把所有的花粉都进行一次发育时期的镜检，• 通常是按照花蕾长度大小与花粉发育年龄的相关性，• 在实际操作中取一定大小的花蕾进行的。如马铃薯在花冠露出萼片一半时大多数花粉处于单核晚期。
重要。在进行花药和花粉培养时，应选择那些容易
培养成功的材料来做。
不同苹果品种的花药培养胚状体的诱导率
品种接种花药数产生胚状体数诱导率（%）
元帅赤阳国光金冠
978 1410 1073 1302
21 10 7 7
2.1 0.7 0.6 0.5
(2) 生理状态的选择花药和花粉供体植株的生理状态，对花粉愈
6.是研究减数分裂，花粉生长机制的生理、生化、遗
传等基础理论的最好方法。
第二节花药与花粉培养技术
一.花药培养
花药培养是指改变花粉的发育程序，使其分裂形
成细胞团，进而分化成胚状体，产生再生植株，
或形成愈伤组织，由愈伤组织再分化成植株。目前已有250多种植物花药培养成功。花药培养获得单倍体的技术途径已在禾本科作物、茄科作物、十字花科作物的育种中广泛应用。
丝）→接种在诱愈培养基上（每瓶3－5个花药）。

11.6 花粉和花药培养的比较

花粉和花药培养的比较花药和花粉培养：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”。

小麦花药胚状体发生一、植物花药和花粉培养的概念（一）花药培养通过无菌操作技术，把发育到一定阶段的花药，接种在人工培养基上，进行诱导、分化，最终形成完整植株的技术。

草莓花药愈伤组织,花药植株（二）花粉培养将处于一定发育阶段的花粉从花药中分离出来，再加以离体培养，也叫小孢子培养。

1964年：Guha&Maheshwari南洋金花花药培养发育成胚；1967年：Bourgin&Nitsch花药培养获得烟草植株；1973年：我国首次报道了小麦花药培养获得再生植株；目前：许多农作物及经济植物通过花粉培养都能诱导成植株。

二、花药培养历史通过花药培养育成的甜椒新品种：海花三号相同点：培养目的相同，均获得小孢子植株。

不同点：（一）花药培养离体操作技术简单，而且，药壁组织有时可作为条件因子促进小孢子的发育。

辣椒花药吊竹花粉粒三、两者的异同点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。

（二）花药培养属于组织培养；而花粉培养属于细胞培养。

1.花药培养容易受药壁、花丝、药隔等体细胞组织的影响，再生的植株中会出现不同倍性的个体，所以花药培养在诱导单倍体方面有一定的局限性，而分离的花粉粒培养可以克服这一不足。

2.由于去除了药壁和其它连接组织的干扰，因此能更好地调节控制雄核发育的各种因子，而且能直接从单细胞开始观察整个雄核发育的过程。

四、花粉培养的优点3.花粉是真正的单细胞单倍体，均能匀质地接受各种化学的、物理的因子处理，是突变体筛选及外源基因导入研究的有用材料，对育种有很大的意义。

4.一个花药中就有成千上万个小孢子，从花粉培养能得到更多的花粉植株。

七叶树花粉粒思考题1.简述花粉和花药培养的概念；2.花粉培养的特点是什么？3.花药培养的特点是什么？参考文献与网站Thank You!。

植物花药和花粉培养

花药和花粉培养课件

第六章植物的花药与花粉培养

植物花药和花粉培养

(第七章)第八章植物花药(花粉)培养

第五章植物花药和花粉培养讲课文档

教学目的：掌握花药培养和花粉培养技术，掌握花药和花粉培养在单倍

第九章 植物花药和花粉培养

第五章花药和花粉培养

植物组织培养第五章 花药和花粉培养

花粉与花药的培养

第六章花药和花粉培养

花粉与花药的培养

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花药和花粉培养

11.6 花粉和花药培养的比较

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