植物花药和花粉培养ppt课件

不同点
培养目的相同： 均获得单倍体植株
花药培养属于器官培养；而 花粉培养属于细胞培养。 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。
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二、花药和花粉培养的应用
（一）作物育种 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。
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（1）A-V途径 由营养细胞重复分裂形成多细胞花粉（或多核 花粉）；生殖细胞以游离核的形式存在一个周 期后退化，或分裂一至数次存在于多核花粉的 一侧，有的甚至到球形胚形成时仍存在。 （2）A-G途径 生殖细胞进行多次分裂形成胚状体，营养细胞 不分裂或者仅分裂数次形成胚柄结构。
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（3）A-VG途径（E途径） 花粉内的营养细胞和生殖细胞独立分裂，形成 两类细胞群，各群的子细胞都类似其母细胞。 （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。
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愈伤组织转接种到再生培养基 愈伤组织分化形成再生植株
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第三节 花药和花粉培养方法
一、花药培养
1. 取材 镜检，根据花粉的发育时期，选取大小适 宜的花蕾。
2. 消毒 70％酒精擦洗花蕾表面，或70％酒精浸泡 30-60s后在1％次氯酸钠溶液中浸泡1020min或在0.1％的氯化汞溶液中消毒310min，无菌水冲洗3-5次。
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
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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 成该完发育整途植径株被。称为“花粉孢子体发育途径”
或“雄核发育”。
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花粉和花药培养的异同点： 共同点
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。 （四）构建连锁图谱
双单倍体群体是永久性群体，能有效地用于遗 传图谱的构建。 （五）用于遗传转化
能直接表达外源基因，不受显隐性影响。
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第二节 花粉小孢子发育途径
花粉孢子体发育途径（雄核发育） 胚性能力的获得 细胞分裂的诱导 胚状体的形成
23百度文库
胚状体发育途径
烟 草 花 药 培 养
部分花药通过胚状体途径形成小植株
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芸苔属小孢子培养
胚状体发育途径
球形胚
心形胚
鱼雷形胚
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辣椒小孢子胚胎形成过程（球形胚阶段后）
a，b：球形胚，胚的表面粘连在花粉粒外壁上；
c，d：心形胚；e，f：鱼雷形胚
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水稻花药培养
愈伤组织发育途径
接种在平板上的水稻花药 部分花药产生愈伤组织
第七章 植物花药和花粉培养
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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 概花念药：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。
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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）
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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
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3. 培养 固体或液体培养基均可。先进行脱分化
培养，至小孢子大量分裂形成胚或愈伤， 并突破花药壁表面，形成突出物（2-3周） ；后转入分化培养基培养，形成小植株。
小孢子经历合子胚发生的各个阶段，最后 子叶展开，形成花粉植株。 （二）愈伤组织发育途径（间接发育途径）
小孢子分裂数次形成愈伤组织，愈伤组织 再分化形成花粉植株。此途径产生的植株会出 现变异且倍性复杂。
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三、花粉植株形态发生方式 体细胞胚：植物组织培养过程中，某些体细胞 在形态上转变为与合子发育成的胚（具胚根、 胚芽、胚轴等结构）非常相似的结构，称作体 细胞胚或胚状体。 花粉胚：植物组织培养过程中，某些单倍体性 细胞在形态上转变为与合子发育成的胚非常相 似的结构，称作花粉胚或胚状体。
供体植株小 花培 孢子（n） 雄核发育
花粉植株（n） 自然加倍 人工加倍
纯合植株（2n）
一年内获得纯系
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2. 提高了目标基因型的选择效率
AaBb
AAbb
AB aB Ab ab
AB AABB AaBB AABb AaBb aB aABB aaBB aABb aaBb Ab AabB AabB AAbb Aabb ab aAbB aabB aAbb aabb
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单倍体方法
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。
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（二）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。
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（三）遗传分析 单倍体植株中基因不受显隐性的影响，每一个
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2. 雄核发育与饥饿处理 对花粉进行短期的饥饿处理，再供给发育所 需营养，对花粉胚胎发生是非常重要的。
饥饿处理改变了小孢子的配子体发育方向， 启动雄核发育。其机制可能是使本来停止在 G1期的营养核重新启动，开始DNA的复制和 进一步发育。
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三、花粉植株形态发生方式 花粉植株的形态发生途径： （一）胚状体发育途径 （直接发育途径）
一、活体小孢子发育途径 花粉发育时期对诱导雄核发育极其重要。
花粉母细胞（PMC）减数分裂形成四分体，释放4 个小孢子。小孢子第一次分裂为不均等分裂形成营养 核和生殖核；第二次有丝分裂仅限于生殖核，形成两 个精子。
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二、离体小孢子发育途径 （一）雄核发育途径 最适宜诱导的时期是第一次有丝分裂或之前。 1. A途径-小孢子第一次有丝分裂为不均等分裂， 形成营养细胞和生殖细胞
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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。
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条小 件孢 下子 胚正 胎常 发发 育育 途途 径径
与 离 体 培 养
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（二）雄核发育启动机理 1. 雄核发育与P花粉的形成 胚性花粉粒特点： 核位于花粉粒中心； 醋酸洋红压片观察，花粉粒着色较浅； 有液泡和2个清晰着色的核。 P-花粉或E-花粉：具胚胎发生潜能的花粉。也称小 花粉（S-花粉）或不染色花粉（NS-花粉）。