花药和花粉培养[专业类别]

aB----------------------------> aaBB
Ab----------------------------> AAbb
ab-- --------------------------> aabb
从来源于配子体的植株中选择某一种基因型的概率是 (1/2)n，而从常规杂交F2代群体中，选择某一基因型的概率 为(1/2)2n，故单倍体育种的选择效率为常规育种的2n倍。
植株。花药培养、花粉培养；胚珠或子房培养（未受精）
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第5章 花药和花粉培养
5ห้องสมุดไป่ตู้
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异同点：
相同点：二者培养的目的一样，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。
不同点： 花药培养属器官培养，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
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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。
AB
AB AABB aB aABB Ab AabB ab aAbB
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aB
Ab
ab
AaBB aaBB AabB aabB
AABb aABb AAbb aAbb
AaBb aaBb Aabb aabb
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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
单倍体方法： AAbb出现的概率为1/4。
供体亲本 AaBb
花培
单倍体
二倍体
AB------ --------------------> AABB
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第二节 花药和花粉培养的应用
常规育种在杂交F5、F6代开始选择；花药 培养在F1或F2代进行培养，再人工加倍处 理．缩短育种周期3--5年
克服后代分离，大大缩短育种周期
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2) 提高目标基因型的选择效率
花粉单倍体是纯合配子体，从来源于配子体的 植株中选择某一种基因型的概率是(1/2)n，而 从常规杂交F2代群体中，选择某一基因型的 概率为(1/2)2n，故单倍体育种的选择效率为常 规育种的2n倍。
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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，染色体加倍后成为稳定的纯系。
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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。
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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。
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通过 花药 培养 育成 的甜 椒新 品种 ：
海花 三号
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第5章 花药和花粉培养
三、花药和花粉培养的应用
1、作物育种
1)诱导形成单倍体，快速获得纯系，缩短育种周期；
供体植株
花培
花粉植
小孢子（n） 雄核发育 株（n）
自然加倍 人工加倍
纯合植株DH （2n）
一年内获得纯系
常规育种需4-6年获得纯系，而小孢子培养仅需一年。
花粉培养属细胞培养:
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，比花药培养难度大。
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二、植物花药/花粉培养历史
Guha和Maheshwari （1964） 曼陀罗花药培养
Nitsch 和 Norreel (1973) 烟草花粉培养（游离小孢子培养） Chu（1973）小麦花粉培养
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一、花粉发育的阶段
花粉离体培养时，雄核发 育最适宜的时期一般是第 一次有分裂或之前。
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二、雄核发育途径
1、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
2、雄核发育与饥饿处理
饥饿处理改变了小孢子的配子体发育方向，启动雄核发育。
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四、花粉植株形态发生方式
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第5章 花药和花粉培养
一、概念
花粉和花药的培养(pollen and anther culture)
是指在人工合成培养基上，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， 由单个花粉粒发育成完整单倍体植株的技术。
单倍体植物(haplobiont) 用离体培养花药的方法使花粉发育成一个完整的
（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、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。然后由这两细胞边续分裂形成单倍体植株，
21 或者核融合形成多倍体植株
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三、雄核发育启动机理
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）
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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。
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5、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 花粉孢子体发育途径
概念：花粉孢子体发育途径（雄核发育途径）
花粉是产生花粉植株的原始细胞，其第一次有丝 分裂，在本质上与合子的第一次孢子体分裂相似，把 花粉形成植株的途径称为花粉孢子体发育途径，也叫 雄核发育途径
（早期花药培养主要依靠小孢子的自然胚胎发生产生单倍体，能自 发形成胚胎发生的基因频率较低，效率极低）
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。十字花科、麦类、水稻、玉米等。
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Konzak (1999) 。
植物组织培养
第五章 花药和花粉培养
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第5章 花药和花粉培养
第五章 花药和花粉培养
本章主要内容：
花粉和花药培养的概念和应用 花粉小孢子发育途径 花粉和花药培养方法 单倍体植株鉴定和染色体加倍
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第一节 花粉和花药培养的概念和应用
花粉和花药培养的概念 花药和花粉培养的历史 花粉和花药培养的应用