花药与花粉培养
合集下载
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。
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
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
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。
植物花粉花药培养
培养目的得大量无病毒的优质植株，缩
短育种周期。
种质资源保存
02
对于濒危植物或珍稀植物，通过花粉花药培养可以保存其种质
资源，避免物种灭绝。
新品种选育
03
通过花粉花药培养获得大量单倍体植株，可以用于新品种的选
育和改良。
培养历史与发展
历史
植物花粉花药培养技术最早起源于20世纪50年代，经过几十年的发展，已经成为 一种成熟的植物繁殖技术。
水稻花粉花药培养技术需要严格 控制培养条件，包括温度、湿度、 pH值等，以确保花粉的正常发
育。
玉米花粉花药培养
玉米花粉花药培养是一种通过人 工诱导玉米花粉发育成胚状体的 技术，具有繁殖速度快、遗传多
样性高等优点。
玉米花粉花药培养在玉米育种和 种质资源保存方面具有重要意义，
有助于提高玉米产量和品质。
培养条件
保持温度在25℃左右，湿度适中，定期通风，避免阳光直射，提供适宜的光照 条件（如12小时光照/12小时黑暗）。
培养环境与条件
温度控制
保持恒定的温度，过高或过低的温度 都会影响花粉的发育和生长。
湿度调节
适宜的湿度有利于花粉的萌发和生长， 一般控制在70%-80%之间。
光照管理
提供适宜的光照强度和时间，以保证 花粉的正常生长和发育。
储存方式
将采集的花粉储存在干燥、阴凉、通 风良好的地方，避免阳光直射和潮湿 ，以保持花粉的活性。
花药消毒与去雄
消毒方法
使用70%酒精或0.1%次氯酸钠溶液对花药进行表面消毒，去 除表面的微生物和杂质。
去雄步骤
在显微镜下操作，用镊子小心去除花药中的雄蕊，以便接种 花粉。
花粉的接种与培养
接种方式
花药培养
二、花粉和花药培应用
迅速获得纯合型材料，缩短育种年限 迅速获得纯合型材料，缩短育种年限GO 获得育种中间材料 与诱变育种相结合可以提高诱变频率 与细胞融合相结合， 与细胞融合相结合，使这一育种途径更具有 实际应用意义 作为遗传工程受体更为有效 用作基础遗传研究的各个领域
大大缩短育种周期。 大大缩短育种周期。
2.花药供体植株的生长条件 花药供体植株的生长条件
水稻、小麦、大麦等禾本科植物， 水稻、小麦、大麦等禾本科植物，主茎穗 比分蘖穗花药愈伤组织的诱导率明显地提 高。 同步化程度高。 同步化程度高。
3.培养基 培养基
① 我国科学工作者对水稻、小麦的花药培养基做了改 进，研制出N6培养基。在N6培养基上，水稻花粉的 出愈率大幅度提高。N6培养基的特点是铵离子浓度 较低 ② 随后，进一步降低铵盐和硝酸盐浓度，同时附加生 物素，研制出C17和W14培养基，它们可以大幅度提 高小麦的花药出愈率。 ③ 多采用液体培养基
7.单倍体植株的二倍化 7.单倍体植株的二倍化
花粉植株染色体可自发加倍 人工措施染色体加倍。 人工措施染色体加倍。 传统方法是用秋水仙素处理。 传统方法是用秋水仙素处理。较大浓度的秋水 仙素溶液处理单倍体植株，时间为24 24仙素溶液处理单倍体植株，时间为24-96 h。 方法：浸泡试管苗方法、处理芽方法、 方法：浸泡试管苗方法、处理芽方法、浸根 方法
4.糖的种类 糖的种类
朱至清等(1990)报道在过滤灭菌的条 报道在过滤灭菌的条 朱至清等 件下，若以 件下，若以0.21 mg/L葡萄糖取代液体培 葡萄糖取代液体培 养基中同等浓度的蔗糖， 养基中同等浓度的蔗糖，小麦花粉胚的诱 导频率可增加2-10倍。 倍 导频率可增加
5.低温预处理 低温预处理
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
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
花药和花粉培养
（一）供试材料
1.材料的基因型 材料的基因型
材料的遗传背景不同， 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 茄科番茄、蔓陀罗、 禾本科 水稻优于小麦
亚种 水稻粳亚种(40-80%)优于籼米亚种 优于籼米亚种(2%) 水稻粳亚种 优于籼米亚种
花药培养力是可以遗传的， 花药培养力是可以遗传的，且为显性或超 显性
花粉悬浮在液体培养基中进行培养 置于摇床上震荡，使其处于良好的通气 置于摇床上震荡， 状态
4.花药培养 花药培养
（1）培养方法 ）
琼脂固体培养法
培养基中加入0.5-0.7%琼脂，呈半固体状 琼脂， 培养基中加入 琼脂 花药1/3浸入培养基中而不沉没为宜 态，花药 浸入培养基中而不沉没为宜
液体培养法
2.植株的生理状态和年龄 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 花粉发育时期
是影响花培成败的最关键因素之一
我国花培发展概况
国际公认， 国际公认，我国的花培工作处于国际领先水 我国有30多种植物进行花培试验 多种植物进行花培试验， 平。我国有 多种植物进行花培试验，20 多种获得了花粉植株， 多种获得了花粉植株，有一大部分是我国首 同时在花培方法， 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 德著名学者 ： 印度，而首先却在中国广泛应用， 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， 养的单倍体育种的应用而言，中国在世界上 处于领先地位” 处于领先地位”
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
MS培养基、N6培养基和马铃薯2号培养基。 Sunderland(1984)设计了C17培养基，用于水稻、小
麦、大麦、小黑麦、黑麦、玉米和甘蔗等禾谷类作物 的花药培养。
2.材料选取 不同植物花药培养的合适花粉发育时期
植
物
种
减数分裂 中期
减数分裂 晚前期
四分体
水
稻
小
麦
玉
米
油
菜
大
麦
番
茄0
茄
子
辣
椒
拟南芥菜
小的多细胞团
植
胚状体
株
DNA复制
2 两种营养核
发生融合
发育
2n、3n或4n胚状体
只见于南洋金花中
4、花粉均等分裂途径
花 均等分裂 营养核 粉
生核核
营养细胞
多次分裂
发育
生殖细胞
多细胞团
愈伤组织
单 倍 体
胚状体 植株ຫໍສະໝຸດ 这个途径在南洋金花中相当普遍
第三节 花药培养
概念： 花药培养（anther culture）：指用无菌操作
技术将成熟或未成熟的花药接种在人工培养 基上，诱导花粉单性发育形成植株的过程。
一、花药培养的一般操作程序
1.培养基的选择 2.材料选取 3.材料预处理 4.材料消毒 5.接种 6.脱分化培养 7.再分化培养 8.花粉植株移植 9.染色体加倍
花药培养.swf
1.培养基的选择
Nitsch H、MS被广泛用于双子叶植物的花药培养。 B5：被广泛用于十字花科及豆科植物的花药培养。 禾谷类植物的花药培养，早期多采用Miller培养基、
7.再分化培养
• 愈伤组织增殖到1～3mm大小时，应及时进 行再分化培养以获得花粉植株。
• 要选择含适当激素水平的培养基进行培养， 约经20～30天就能诱导苗的分化。
8.花粉植株移植
• 当花粉植株的根系生长良好时，就要及时 进行炼苗并移至苗床或大田。
• 试管中花粉植株的移植是一个由异养转变 为自养的过程，必须细心管理，保持幼苗 的水分平衡和促进新根的发生。
琼脂浓度一般以花药有1/3浸入而又不沉没于琼脂中为宜。
液体培养法
液体培养的培养基厚约0.5cm,若能让花药漂浮在液 面上,效果最好。
加入聚蔗糖(Ficoll),可使花药不下沉而漂浮在液面 上。
第四节 花粉培养
含义：
花粉培养(pollen culture)是指把花粉从花药中剥离出来，在无菌的人工环境 中，以单个花粉粒作为外植体进行离体培养使其进一步生长发育的技术。
一、花粉培养的一般操作程序
• 花粉培养与花药培养的一般操作程序基本相同。 • 花粉培养在材料消毒后要将花粉从花药中分离出
来，再进行接种，其基本操作程序可参照花药培 养。
二、花粉的分离方法
自然散落法
把花药从未开的花中在无菌条件下取出，直接插接在无菌培养 基上，当花药自动裂开时，花粉散落在培养基上，移走花药， 让花粉继续培养生长。如果是液体培养基，可接种大量花药， 经1～2天，大量花粉散落入培养基中，经离心浓缩收集，再 接种培养。
5.接种
• 在无菌接种室或超净工作台上进行接种操作， 采用直径3cm的试管，每管接种花药30～60粒。
• 必须注意：在操作过程中，不应使花药受到损 伤，因为损伤常常会刺激花药壁形成二倍体的 愈伤组织。损伤的花药要淘汰。
6.脱分化培养
• 根据材料不同，选取适宜的基本培养基、 适当的生长素比例和最适的温度进行培养， 经10～30天可诱导愈伤组织形成。
常见的植物：烟草、大麦、光叶曼陀罗、小麦、小黑麦和辣椒
2、生殖细胞发育途径
营养细胞
完全不再分裂
只分裂有限几次即停止
单
多次分裂
生殖细胞
多细胞团
发育
愈伤组织 胚状体
倍 体 植
株
只在天仙子中出现
3、营养细胞和生殖细胞并进发育途径
有两种情况
多次分裂
营养细胞
大的多细胞团
愈伤组织 单
1
同时发育
倍
体
多次分裂
生殖细胞
第二期:单核期 特点：特化的细胞壁逐渐形成。 可分为：单核早、中、晚（靠边） 第三期：双核期
第四期：三核期
二、花药培养时花粉发育途径
1、营养细胞发育途径（A型）
花粉 生殖核（小）------不分裂或分裂几次后退化 营养核（大）-----经多次分裂而形成多细胞团，并迅速增殖
而突破花粉壁，细胞持续分裂形成类胚体或愈 伤组织，最后形成单倍体植株
优点：
在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小植株都是 单倍体植株，不会因药壁、花丝、药隔等体细胞组织的干扰而形成体细胞植 株。
花粉是研究细胞分化条件、胚胎发生和形态发生机制的较为理想的材料。建 立花粉培养实验系统也可为深入开展细胞工程、遗传工程和分子生物学的研 究提供技术基础。
0
甘
蓝
苹
果
葡
萄
烟
草
0
小黑麦
小黑麦×羊
茅
杨
树
单核期
0 0 0 0 0
0 0
0 0 0 0 0
0
双核期
0 0
成熟期
0 0
3.材料预处理
• 低温： • 高温 • 生长素 • 其他方法处理 常能提高愈伤组织和苗分化的频率。
4.材料消毒
取回的材料，在接种前进行表面灭菌，一般 用70～75％酒精，将表面擦洗即可。
9.染色体加倍
• 人工方法：用0.02～0.4%秋水仙素处理植 株，双子叶植物处理生长点或腋芽，禾本 科植物在分蘖期处理。
• 单倍体植株可以通过自发的核内有丝分裂 产生的二倍体。
花药培养.swf
二、花药培养的方法
琼脂固体培养法
在培养基中加入0.5～0.7%琼脂，使培养基呈半固体状态。加 入的琼脂量因琼脂质量而定。
看护培养法
先把植物的完整花药放在半固体琼脂培养基表面，然后在花药上覆盖 一张滤纸小圆片，用移液管吸取0.5ml花粉悬浮液，密度是每毫升含 有20个花粉粒，滴在滤纸圆片上，置于26℃下培养。
机械挤压法
优点：操作简便 缺点：花粉中混杂有体细胞并且所得的悬浮液中花
粉密度也不易控制。
三、花粉培养的方法
直接培养法
从未经任何预培养或预处理的新鲜花药中分离花粉粒，直接接种到培 养基中进行培养的方法为直接培养。
预培养法
将花药在基本培养基中预培养3～6天，然后取出花粉，经离心冲洗后， 在液体培养基中进行培养，密度为105个/ml。培养三周后，可见到各 个阶段的花粉胚；4～5周后，可发育成小植株。
第一节 概述
图8.1 花药（A）和花粉（P）培养的雄核发育和单倍体植株的各种方式图解
第二节 小孢子的形成和花粉的发育途径
一、小孢子的正常发育
二、花药培养时花粉发育途径
1营养细胞发育途径（A型） 2生殖细胞发育途径 3营养细胞和生殖细胞并进发育途径 4花粉均等分裂途径
一、小孢子的正常发育
第一期:四分孢子形成期
麦、大麦、小黑麦、黑麦、玉米和甘蔗等禾谷类作物 的花药培养。
2.材料选取 不同植物花药培养的合适花粉发育时期
植
物
种
减数分裂 中期
减数分裂 晚前期
四分体
水
稻
小
麦
玉
米
油
菜
大
麦
番
茄0
茄
子
辣
椒
拟南芥菜
小的多细胞团
植
胚状体
株
DNA复制
2 两种营养核
发生融合
发育
2n、3n或4n胚状体
只见于南洋金花中
4、花粉均等分裂途径
花 均等分裂 营养核 粉
生核核
营养细胞
多次分裂
发育
生殖细胞
多细胞团
愈伤组织
单 倍 体
胚状体 植株ຫໍສະໝຸດ 这个途径在南洋金花中相当普遍
第三节 花药培养
概念： 花药培养（anther culture）：指用无菌操作
技术将成熟或未成熟的花药接种在人工培养 基上，诱导花粉单性发育形成植株的过程。
一、花药培养的一般操作程序
1.培养基的选择 2.材料选取 3.材料预处理 4.材料消毒 5.接种 6.脱分化培养 7.再分化培养 8.花粉植株移植 9.染色体加倍
花药培养.swf
1.培养基的选择
Nitsch H、MS被广泛用于双子叶植物的花药培养。 B5：被广泛用于十字花科及豆科植物的花药培养。 禾谷类植物的花药培养，早期多采用Miller培养基、
7.再分化培养
• 愈伤组织增殖到1～3mm大小时，应及时进 行再分化培养以获得花粉植株。
• 要选择含适当激素水平的培养基进行培养， 约经20～30天就能诱导苗的分化。
8.花粉植株移植
• 当花粉植株的根系生长良好时，就要及时 进行炼苗并移至苗床或大田。
• 试管中花粉植株的移植是一个由异养转变 为自养的过程，必须细心管理，保持幼苗 的水分平衡和促进新根的发生。
琼脂浓度一般以花药有1/3浸入而又不沉没于琼脂中为宜。
液体培养法
液体培养的培养基厚约0.5cm,若能让花药漂浮在液 面上,效果最好。
加入聚蔗糖(Ficoll),可使花药不下沉而漂浮在液面 上。
第四节 花粉培养
含义：
花粉培养(pollen culture)是指把花粉从花药中剥离出来，在无菌的人工环境 中，以单个花粉粒作为外植体进行离体培养使其进一步生长发育的技术。
一、花粉培养的一般操作程序
• 花粉培养与花药培养的一般操作程序基本相同。 • 花粉培养在材料消毒后要将花粉从花药中分离出
来，再进行接种，其基本操作程序可参照花药培 养。
二、花粉的分离方法
自然散落法
把花药从未开的花中在无菌条件下取出，直接插接在无菌培养 基上，当花药自动裂开时，花粉散落在培养基上，移走花药， 让花粉继续培养生长。如果是液体培养基，可接种大量花药， 经1～2天，大量花粉散落入培养基中，经离心浓缩收集，再 接种培养。
5.接种
• 在无菌接种室或超净工作台上进行接种操作， 采用直径3cm的试管，每管接种花药30～60粒。
• 必须注意：在操作过程中，不应使花药受到损 伤，因为损伤常常会刺激花药壁形成二倍体的 愈伤组织。损伤的花药要淘汰。
6.脱分化培养
• 根据材料不同，选取适宜的基本培养基、 适当的生长素比例和最适的温度进行培养， 经10～30天可诱导愈伤组织形成。
常见的植物：烟草、大麦、光叶曼陀罗、小麦、小黑麦和辣椒
2、生殖细胞发育途径
营养细胞
完全不再分裂
只分裂有限几次即停止
单
多次分裂
生殖细胞
多细胞团
发育
愈伤组织 胚状体
倍 体 植
株
只在天仙子中出现
3、营养细胞和生殖细胞并进发育途径
有两种情况
多次分裂
营养细胞
大的多细胞团
愈伤组织 单
1
同时发育
倍
体
多次分裂
生殖细胞
第二期:单核期 特点：特化的细胞壁逐渐形成。 可分为：单核早、中、晚（靠边） 第三期：双核期
第四期：三核期
二、花药培养时花粉发育途径
1、营养细胞发育途径（A型）
花粉 生殖核（小）------不分裂或分裂几次后退化 营养核（大）-----经多次分裂而形成多细胞团，并迅速增殖
而突破花粉壁，细胞持续分裂形成类胚体或愈 伤组织，最后形成单倍体植株
优点：
在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小植株都是 单倍体植株，不会因药壁、花丝、药隔等体细胞组织的干扰而形成体细胞植 株。
花粉是研究细胞分化条件、胚胎发生和形态发生机制的较为理想的材料。建 立花粉培养实验系统也可为深入开展细胞工程、遗传工程和分子生物学的研 究提供技术基础。
0
甘
蓝
苹
果
葡
萄
烟
草
0
小黑麦
小黑麦×羊
茅
杨
树
单核期
0 0 0 0 0
0 0
0 0 0 0 0
0
双核期
0 0
成熟期
0 0
3.材料预处理
• 低温： • 高温 • 生长素 • 其他方法处理 常能提高愈伤组织和苗分化的频率。
4.材料消毒
取回的材料，在接种前进行表面灭菌，一般 用70～75％酒精，将表面擦洗即可。
9.染色体加倍
• 人工方法：用0.02～0.4%秋水仙素处理植 株，双子叶植物处理生长点或腋芽，禾本 科植物在分蘖期处理。
• 单倍体植株可以通过自发的核内有丝分裂 产生的二倍体。
花药培养.swf
二、花药培养的方法
琼脂固体培养法
在培养基中加入0.5～0.7%琼脂，使培养基呈半固体状态。加 入的琼脂量因琼脂质量而定。
看护培养法
先把植物的完整花药放在半固体琼脂培养基表面，然后在花药上覆盖 一张滤纸小圆片，用移液管吸取0.5ml花粉悬浮液，密度是每毫升含 有20个花粉粒，滴在滤纸圆片上，置于26℃下培养。
机械挤压法
优点：操作简便 缺点：花粉中混杂有体细胞并且所得的悬浮液中花
粉密度也不易控制。
三、花粉培养的方法
直接培养法
从未经任何预培养或预处理的新鲜花药中分离花粉粒，直接接种到培 养基中进行培养的方法为直接培养。
预培养法
将花药在基本培养基中预培养3～6天，然后取出花粉，经离心冲洗后， 在液体培养基中进行培养，密度为105个/ml。培养三周后，可见到各 个阶段的花粉胚；4～5周后，可发育成小植株。
第一节 概述
图8.1 花药（A）和花粉（P）培养的雄核发育和单倍体植株的各种方式图解
第二节 小孢子的形成和花粉的发育途径
一、小孢子的正常发育
二、花药培养时花粉发育途径
1营养细胞发育途径（A型） 2生殖细胞发育途径 3营养细胞和生殖细胞并进发育途径 4花粉均等分裂途径
一、小孢子的正常发育
第一期:四分孢子形成期