第九章 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。
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。
花药与花粉培养
2020/4/10
培养温度是影响花药反应的一个重要因素。
小麦要求先高温培养64天之后，再转入 28-30℃下培养。一直高温培养效果并不 好。
较高的温度虽能诱导较高频率的花粉愈伤 组织，但愈伤组织分化白化苗的频率也高。 控制培养温度仍是减少白化苗的一个有效 措施。
2020/4/10
7 图示花药培养过程
利用杂种花药离体培养获得的再生植株，由不同 基因型的配子发育而来，具有丰富的变异类型， 选择出有利的变异类型，经过经济性状鉴定后， 选出优良者直接用于生产或配制杂交组合，获得 优良杂交种子。
构建永久性分离群体－双单倍体系（Doubled haploid)，用于基因定位。
2020/4/10
大大缩短育种周期。
❖药壁向花粉提供营养物质；过滤离心
❖通过药壁吸收、贮存和转 化培养基中的外源物质
2020/4/10
取花药 再生
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。
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24-96 h。
浸泡试管苗方法、
处理芽方法、
浸根方法
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
2020/4/10
养都能诱导成植株。
4.花药培养与单倍体育种
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。
花药培养和花粉培养
• 主要内容 • 花粉和花药培养技术 • 花粉和花药培养应用
2020/4/10
1.名词
植物的花粉是花粉母细胞经减数分裂形成的， 其染色体数目只有体细胞的一半，叫做单倍体 细胞(haploid cell)。
培养温度是影响花药反应的一个重要因素。
小麦要求先高温培养64天之后，再转入 28-30℃下培养。一直高温培养效果并不 好。
较高的温度虽能诱导较高频率的花粉愈伤 组织，但愈伤组织分化白化苗的频率也高。 控制培养温度仍是减少白化苗的一个有效 措施。
2020/4/10
7 图示花药培养过程
利用杂种花药离体培养获得的再生植株，由不同 基因型的配子发育而来，具有丰富的变异类型， 选择出有利的变异类型，经过经济性状鉴定后， 选出优良者直接用于生产或配制杂交组合，获得 优良杂交种子。
构建永久性分离群体－双单倍体系（Doubled haploid)，用于基因定位。
2020/4/10
大大缩短育种周期。
❖药壁向花粉提供营养物质；过滤离心
❖通过药壁吸收、贮存和转 化培养基中的外源物质
2020/4/10
取花药 再生
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。
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24-96 h。
浸泡试管苗方法、
处理芽方法、
浸根方法
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
2020/4/10
养都能诱导成植株。
4.花药培养与单倍体育种
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。
花药培养和花粉培养
• 主要内容 • 花粉和花药培养技术 • 花粉和花药培养应用
2020/4/10
1.名词
植物的花粉是花粉母细胞经减数分裂形成的， 其染色体数目只有体细胞的一半，叫做单倍体 细胞(haploid cell)。
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!。
花药和花粉培养课件
如何选择适宜的植物材料进行花药和花粉培养？
答：选择适宜的植物材料是进行花药和花粉培养的关键，通常选择处 于适宜发育阶段的花蕾，以保证花药和花粉的质量和活性。
如何对植物材料进行预处理？
答：预处理包括对植物材料的低温、干燥、激素处理等，以促进花药 和花粉的萌发。
应用问题及解答
花药和花粉培养在育种中的应用有哪 些？
。
04
实验结果与分析
根据观察和记录的数据，分析 花药和花粉在培养基上的生长
情况。
比较不同植物的花药和花粉在 相同培养基上的生长表现，分
析其适应性。
根据实验结果，评估花药和花 粉培养在植物繁殖和育种中的 应用价值。
结合实验结果，提出改进和完 善花药和花粉培养技术的建议 。
06
问题与解答
常见问题及解答
调整培养基的pH值和渗透压，以 维持花药和花粉的正常生理状态 。
花药和花粉的采集与处理
采集时间
选择适宜的采集时间，以保证花药和花粉的活 力。
采集部位
选择健康的花朵，并确保采集的花药和花粉无 病虫害。
花药和花粉的分离与处理
将花药和花粉从花朵上分离下来，并进行适当的消毒处理。
培养方法与条件
培养方法
根据具体情况选择合适的培养方法，如单倍体育 种、基因转移等。
环境因素影响
温度、湿度、光照等因素可能影响 培养效果。
04
未来的发展方向
优化培养条件
通过研究，不断优化花药和花粉培养的条件 ，提高成功率。
基因编辑技术的应用
利用基因编辑技术，定向改造花药和花粉的 遗传性状。
高通量分析方法
开发高通量分析方法，实现大规模的花药和 花粉培养。
拓展应用领域
花药和花粉的培养
B: 花蕾研磨
C: 过滤小孢子 D,E: B5悬浮 F: 离心 G: NLN悬浮 H: 胚胎发生 I: 植株再生
小孢子培养的优越性主要体现在以下几个方面：
①排除了药壁、药隔、花丝等体细胞组织的干扰，获得的再 生植株都是来源于单倍体的小孢子； ②花药培养中，有时会因花药中的某些物质而影响小孢子的 启动分裂，而小孢子培养则不存在这种问题；
过程。（器官培养）
花粉培养(小孢子培养)：将发育至一定阶 段花粉从花药中分离出来成为分散或游离状态，
花粉脱分化后再生成苗。（细胞培养）
两者的共同点是利用花粉（小孢子）染色
体数目的单倍性，培育单倍体植株，这是花药
和花粉培养技术被广泛应用于植物遗传育种的
主要原因。
2个概念
染色体组 (Genome)
一般地说，像生殖细胞中的 一组大小、形状各不相同的染色 体就叫一个染色体组。 一个染色体组中含有的染色 体数一般用 X 来表示，例如人 体的一个染色体组可以表示为 X=23。
培养方式：
一般以液体培养（花粉密度调至104-105/ml），形 成愈伤组织或胚状体后转入固体培养基。 直接培养：直接取新鲜花药的花粉粒进行培养的方法
（培养基中可添加花药提取液）。
预培养：将花药先悬浮培养2-4天（50个花药/5ml），
再挤出花粉，经离心洗涤纯化后悬浮培养。
哺育培养：将在合适培养基上培养裂开的花药作为哺
3x = 21
4x = 28
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。
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、与诱变育种相结合可以提高诱变频率 4、与细胞融合相结合，使这一育种途径更具 有实际应用意义 5、作为遗传工程受体更为有效 6、用作基础遗传研究的各个领域
植物花粉花药培养课件
植物花粉花药培养
*
离体小孢子发育途径（雄核发育，Androgenesis）： A途径：小孢子第一次不均等分裂。 根据第二次及以后的分裂不同又分为： A-V：营养核分裂； A-G：生殖核分裂； A-VG：营养和生殖核均分裂； C：分裂中出现融合加倍等现象等。 B途径：小孢子第一次均等分裂 形成大小相似的细胞，然后有单一类细胞组成多核花粉细胞。
植物花粉花药培养
*
Figure - P-pollen with two identical nuclei.
Figure - Wheat p-pollen in vivo showing several nuclei similar to multicellular structures in vitro
植物花粉花药培养
*
4．花粉培养方式： （1）直接培养法：不经预处理直接接种于培养基。 （2）看护培养法：花药接种于培养基，上面放置一块滤纸，花粉接种于滤纸上。 （3）微室培养法:盖玻片上滴加一滴琼脂，花粉接种在琼脂上，反向放置于凹型载玻片上。
植物花粉花药培养
*
2007年4月30日
植物花粉花药培养
植物花粉花药培养
*
2.材料的消毒与无菌操作： 与悬浮细胞培养相似，要求高。 3.花粉的分离与清洗： (1)花药漂浮培养自然释放法：把花药接种在液体培养基上，花药漂浮于液体表面经1—7天的培养，药壁开裂，花粉自然散落下来．及时将花药壁从培养瓶小取出来，留下的花粉继续培养。
植物花粉花药培养
*
(2)机械分离法 A.分离：把花药放在玻璃容器中，加入一定量适当浓度的蔗糖溶液，直接加入适量液体培养基，用注射器内径轻轻挤压花药把花粉挤出来。或用磁力搅拌器把花药搅裂使花粉散出来。 B.过筛：把上述的花药残渣和花粉的混合液经·一定孔径的不锈钢网或尼龙网过滤。花粉滤液注入离心管。 C.清洗：花粉药壁混合液置于100一1000转／分的速度下离心1·一5分钟，上清夜再离心，最后悬浮花粉。密度为104-105/ml。
*
离体小孢子发育途径（雄核发育，Androgenesis）： A途径：小孢子第一次不均等分裂。 根据第二次及以后的分裂不同又分为： A-V：营养核分裂； A-G：生殖核分裂； A-VG：营养和生殖核均分裂； C：分裂中出现融合加倍等现象等。 B途径：小孢子第一次均等分裂 形成大小相似的细胞，然后有单一类细胞组成多核花粉细胞。
植物花粉花药培养
*
Figure - P-pollen with two identical nuclei.
Figure - Wheat p-pollen in vivo showing several nuclei similar to multicellular structures in vitro
植物花粉花药培养
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4．花粉培养方式： （1）直接培养法：不经预处理直接接种于培养基。 （2）看护培养法：花药接种于培养基，上面放置一块滤纸，花粉接种于滤纸上。 （3）微室培养法:盖玻片上滴加一滴琼脂，花粉接种在琼脂上，反向放置于凹型载玻片上。
植物花粉花药培养
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2007年4月30日
植物花粉花药培养
植物花粉花药培养
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2.材料的消毒与无菌操作： 与悬浮细胞培养相似，要求高。 3.花粉的分离与清洗： (1)花药漂浮培养自然释放法：把花药接种在液体培养基上，花药漂浮于液体表面经1—7天的培养，药壁开裂，花粉自然散落下来．及时将花药壁从培养瓶小取出来，留下的花粉继续培养。
植物花粉花药培养
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(2)机械分离法 A.分离：把花药放在玻璃容器中，加入一定量适当浓度的蔗糖溶液，直接加入适量液体培养基，用注射器内径轻轻挤压花药把花粉挤出来。或用磁力搅拌器把花药搅裂使花粉散出来。 B.过筛：把上述的花药残渣和花粉的混合液经·一定孔径的不锈钢网或尼龙网过滤。花粉滤液注入离心管。 C.清洗：花粉药壁混合液置于100一1000转／分的速度下离心1·一5分钟，上清夜再离心，最后悬浮花粉。密度为104-105/ml。
植物生物技术
3、甘露醇预处理：可提高成功率
。
三、花药培养
（一）培养基
碳源：高浓度蔗糖不利于体细胞的生长，但不妨碍花药
的生长
氮源：有机氮源对细胞初级培养的早期生长有利
植物生长调节剂：生长素和细胞分裂素比例适
当，能促进孢子体的小孢子发育
（二）培养条件 （三）培养过程
。
四、影响花药培养效率的因素
（一）供试材料的基因型 （二）供试材料的生理状态 （三）花粉的发育时期
花粉悬浮液
500~800r/min离心3min
弃上清
三次
花粉密度调整至1*104~5*104个/mL
离心
机械分离对花粉造成损伤较大
（二）散落花粉法：花药
液体培养基悬浮
花粉自然释放
取走花药
。
四、花粉培养的方法
花粉培养的方法主要有液体培养、双层培养பைடு நூலகம்看护培养、微室培养。
（一）液体培养
液体浅层培养法：悬浮花粉在培养皿中形成一浅薄膜 优点：易于添加新鲜培养基，可以镜检
液体悬浮培养法：花粉分散接种于液体培养基中 优点：营养吸收和环境条件好，大规模培养
（二）双层培养法：在琼脂培养基上部加入薄层液体花粉培养液进行培养。可以保持良
好湿度，利于花粉生长。
（三）看护培养：将单个花粉接种于滤纸上，再置于愈伤组织之上培养。优点是操作简
便，成功率高；缺点是不能再显微镜下直接观察。
。
五、花药单倍体植株的再生与鉴定
花药发育成小植株有愈伤组织和胚状体两种发育途径。再生 植株并非完全由小孢子发育而来。
鉴定再生植株的来源： ➢遗传学，一般是通过染色体数量来确定植物的倍性 ➢形态学层次，观察不同倍体植株生长发育时的形态特征差异，间接确定植物倍 性 ➢分子生物学层次，流式细胞仪测定基因组DNA含量，直接确定再生植株倍性 ➢细胞学层次，染色体计数直接鉴定法和叶片保卫细胞叶绿体计数间接鉴定法
植物组织培养：花药和花粉培养
花药诱导出的愈伤组织 继代扩繁
花药诱导的胚状体继代扩繁
胚状体诱导生芽
诱导生根
影响花药培养效果的因素
1. 基因型：植物材料的异 质性 植物材料的遗传类型，影响花药的培养。 茄科花药培养成功率最高。 同一种内不同品种，不同来源的材料、花 药培养效果不同。
2. 花粉发育时期
大多数品种离体花药最佳反应时期是小孢子有丝 分裂前后或期间，多数园艺植物以采用单核中后 期或双核早期的药粉培养，诱导产生愈伤组织或 胚状体的频率较高；
消毒
选幼年树花蕾
预培养数天
取下花蕾（镜检）
稍早于花药培养时期，
四分体或单核早期
接种
分离
花粉
药壁向花粉提供营养物 质；
通过药壁吸收、贮存和转 化培养基中的外源物质
过滤离心
取花药
再生
一、花粉培养的优点
1．可完全排除花粉培养中花药组织干扰； 2．培养中不存在花粉的竞争问题，可以培育得到较
多的单倍体材料； 花药培养中靠近外层的花粉易形成胚状体
玉米12 ～ 15%，番茄13.6%；渗透压稳定剂 • 培养方式：固体培养，液体培养 • 活性炭：吸附有毒物质
花粉分化成植株的途径
1. 从愈伤组织分化产生植株 • 培养基要降低生长素含量 • 若愈伤组织不易分化，要进行继代培养； • 较高细胞分裂素浓度和较低的生长素浓度，
有利于芽的分化，反之有利于根的分化。 • 愈伤组织出现早，易分化绿苗。
拟南芥花粉（DAPI染色）
1个营养核 2个生殖核
成熟花粉的形态
(a)玉米(b) 石蒜(c) 鹿舌草(d) 紫荆(e) 烟草 (f) 凤 仙花
花药和花粉发育过程 花药和花粉培养的发展史 花药和花粉培养的意义 花药培养 花粉培养 单倍体植株加倍
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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。
供体亲本 AaBb
花培
单倍体 二倍体 AB------ --------------------> AABB aB----------------------------> aaBB Ab----------------------------> AAbb
ab-- --------------------------> aabb
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。
看护培养图解
9.4
花药培养一步成苗
通常花药培养一般是采用脱分化、再分化和生根
壮苗等几个培养程序，称为多级成苗。
一次成苗又称一步成苗或直接成苗，是指离体培
养的花药组织的花粉细胞在一种培养基上同时完 成脱分化和再分化过程，直接分化出完整植株的 培养方法。
花培 供体植株 小孢子（n） 雄核发育
花粉植 株（n）
自然加倍 人工加倍
纯合植株DH择效率
例子： 二倍体供体植株基因型为AaBb，若要从后代 中选择基因为AAbb的纯合单株 常规方法： AAbb出现的概率为1/16，并且不
能将AAbb与Aabb、aAbb区分开。
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
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）
9.3.2.2
花粉培养方式
花粉置琼脂固化培养基上培养。
平板培养 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。
烟草花药培养通过胚状体途径再生形成小植株
2)愈伤组织发育
途径
小孢子
水
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
稻 花 接种在平板上的水稻花药 部分花药产生愈伤组织 药
培
养
出现变异且倍性
复杂。
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
9.7 单倍体植株鉴定和染色体加倍
诱变育种中的作用 加倍后成为稳定的纯系。 9.2.2 物种进化研究
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，
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。
9.2.3 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。 9.2.4 构建连锁图谱 双单倍体（DH）群体
9.7.2.2 化学试剂诱变
有秋水仙素、Oryzalin、trifluralin、APM等。
1) 秋水仙素诱导
（1）浸入法
无菌条件下以一定浓度的秋水仙素浸泡再生 小植株、根、茎、生长点或分蘖节进行染色体加 倍的方法。
（2）生长锥处理 双子叶植物多用此种加倍方法，可用涂布、 滴下、带药棉球处理（顶芽或腋芽）法进行加倍。
花药培养产生的植株并不都是起源于花粉，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。
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。
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。
预培养法
将花药在培养基上先培养3～4 d，再
将花粉分离出来小三角瓶中作薄层培养。
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。
单倍体（haploid），进而可以通过染色体加倍
产生加倍单倍体（double haploid，DH）。
双倍体植株
单倍体胚
单倍体植株
两者的异同点
相同点： 培养目的相同，均获 得小孢子植株。
不同点： （1）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。
吊竹花粉粒 辣椒花药
花药和花粉培养基本流程：
选择合适的供体植株（F1？）
预处理花药（物理或生理逆境）
收集具胚性小孢子的花药，或离心收集胚性小孢子 培养（充足的营养、合适的温光、或条件培养）形成胚状体 胚状体转移至固化培养基上”萌发”形成小植株。
倍性鉴定或染色体加倍
9.2 花药或花粉培养的意义：
9.2.1 作物育种 （1）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。
花粉是真正的单细胞单倍体，花
粉群体的所有小孢子在培养条件 下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，
七叶树花粉粒
对育种有很大的意义。
花粉群体大，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。
9.2.2.1
花粉的分离与纯化
1）自然散落法(漂浮培养散落小孢子收集法) 将花药接种在固体或液体培养基上，待花粉 自动散落后，收集培养。 2）机械游离
AB AB aB Ab ab AABB aABB AabB aAbB aB AaBB aaBB AabB aabB Ab AABb aABb AAbb aAbb ab AaBb aaBb Aabb aabb
二倍体供体植株基因型为AaBb，若要从后代
中选择基因为AAbb的纯合单株
单倍体方法： AAbb出现的概率为1/4。
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。
（2）花药培养属于组 织培养；而花粉培养属 于细胞培 养。
辣椒花药
吊竹花粉粒
9.2 花药和花粉培养方法
9.2.1 花药培养
1）取材 宜的花蕾。 2）预处理 镜检，根据花粉的发育时期，选取大小适
第九章 植物花药和花粉培养
9.1 植物花药和花粉培养的概念
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”。
图9-2 小麦花药小孢子胚胎发生（引自陈耀锋，1998）
花药中（或花粉）小孢子的雄核发育，产生植物
（3）培养过程加倍法 脱分化期培养基中加入低浓度秋水仙素加倍， 加倍效果都不很理想 在继代培养基中加入秋水仙素是加倍处理另 一途径。 （4）注射法 禾谷类作物花培单倍体苗采用分蘖节注射 法可以得到良好的加倍效果。这一加倍方法 的加倍成功率可达到40%以上，最高可达68 ％。 2) 除草剂诱导 （毒性小，引起植株的变异几率小）
DNA缺失，产生白苗。另外无性系变异也可能
是原因之一。
9.5.2 白化苗的控制
通过对花粉发育时期、预处理、培养基成分 等因素进行调控。
9.6 花粉植株形态发生方式
1)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。
芸苔属小孢子培养
a) 球形胚
d)
鱼雷形胚
烟草花药培养
烟草部分花药通过胚状体途径形成小植株
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。
图9-2 小麦花药小孢子胚胎发生（引自陈耀锋，1998）
图9-3 小麦花药愈伤组织（左）及芽、根的分化（右）（引自陈耀锋，2002）
9.2.2 花粉培养
与花药组织培养相比，花粉培养具有以下优点：
低温（接种前3~20℃或接种后6~10℃ ）；γ —射线