单倍体细胞培养

4花粉孢子体发育途径（雄核发育）

1）适合单倍体培养的花 粉发育阶段

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

2）雄核发育途径

A途径 小孢子第一次有丝分裂为非均等分裂，形成营养细胞 和生殖细胞


（1）A-V途径 由营养细胞重复分裂形成单倍体 （2）A-G途径 由生殖细胞重复分裂形成单倍体 （3）A-VG途径（E途径） 由营养细胞和生殖细胞各自独立分裂， 共同形成单倍体 （4）C途径 营养细胞和生殖细胞通过核融合，形成多倍体植株

2 发展历史





1950年，Tulecke发现，某些裸子植物的部分成熟花粉粒，在特 定培养基上可以形成愈伤组织 1964年，Guha和Maheshwari 完成了曼陀罗花药培养，由花粉 获得单倍体植株 1973年，Chu等实现了小麦花粉培养 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 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 迄今已有23个科52属约300种高等植物花药培养获得成功，其 中包括水稻、大麦、油菜、小麦、玉米、大豆、橡胶、杨树、 苹果等

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。然后由这两细胞继续分裂形成单倍体植株，或者核 融合形成多倍体植株

3) 雄核发育启动的机制

1、雄核发育与P花粉的形成

P-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）

2、雄核发育与饥饿处理

3 花粉的来源及发育过程

孢原细胞-->小孢子母孢细胞 -->{有丝分裂}--> 花粉母细胞 ->{减数分裂}--> 四分体 单细胞花粉粒（核居中）-->{纤维素壁形成}--> 单细胞花粉粒 （液泡扩大，细胞核靠边）-->{有丝分裂（核分裂伴随胞质分 裂)}--> 二细胞花粉（营养细胞、生殖细胞）中生殖细胞 -->{有 丝分裂}--> 三细胞花粉（营养细胞1个，精子2个）（成熟花粉 粒）
芸苔属小孢子培养
a) 球形胚
d)
鱼雷形胚
烟草花药培养
通过胚状体途径再生形成小植株
愈伤组织发育途径
水稻花药培养
接种在平板上的水稻花药
部分花药产生愈伤组织
水稻花药培养
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
5 花药和花粉培养方法

花药培养

花粉培养

花药培养

取材

镜检，根据花粉的发育时期，选取大小适宜的花蕾 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10-20min或在0.1％的氯化汞溶液中消 毒3-10min，无菌水冲洗3-5次 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。
饥饿处理改变了小孢子的配子体发育方向，启动雄核发育

4）花粉植株形态发生方式

胚状体发育途径

小孢子经历胚发生的各个阶段，最后子叶展开，形成花粉植 株

愈伤组织发育途径

小孢子分裂数次形成愈伤，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
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

消毒

Baidu Nhomakorabea

培养


花粉培养

花粉的分离与纯化 培养方式 常见问题—白化苗




花粉的分离 自然散落法(漂浮培养散落小孢子收集法)：将花药接种在预处 理液或液体培养基上，待花粉自动散落后，收集培养 挤压法：在烧杯或研钵中挤压花药，将花粉挤出后收集培养 机械游离： 1）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 2）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） 小孢子纯化 对上述方法获得的小孢子混合物进行分级过筛、梯度离心处 理纯化小孢子
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）

花粉培养方式





平板培养：花粉置琼脂固化培养基上培养 液体培养：花粉悬浮在液体培养基中培养，需震荡，以利通 气 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 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 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 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
第五讲 单倍体细胞培养
概念

单倍体（Haploid）：具有配子染色体数目的细胞、组 织或个体 单倍体植株（Haploid Plant）：由单倍体细胞分化、 生长出来具有配子体染色数的植株 单倍体培养（Haploid Culture）：利用配子体作为外 植体，通过细胞组织培养获得单倍体的方法 单倍体育种（Haploid Breeding）：利用各种有效方 法产生单倍体后，进行染色体人工或自然加倍，使植 株恢复正常育性，迅速获得稳定的新品种的育种方法

白化苗现象

白化苗产生的影响因素及机理



单倍体细胞培养的途径

雌配子体培养（未受精 胚珠/子房培养） 花药培养 花粉培养

花药与花粉培养的主要内容

花药与花粉培养的方法

花粉及花药培养的用途

单倍体植株鉴定和染色体加倍
（一）花药与花粉培养的方法

概念 发展历史 花粉的起源及发育过程 花粉孢子体发育途径 花粉及花药培养方法 影响花药及花粉培养的因素





1 概念

花药和花粉培养：指在合成培养基上，以花药或花粉为外 植体，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”。 两者的异同点 培养目的相同，均获得小孢子植株 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