精选体外单倍体诱导与单倍体育种
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效地用于遗传图谱的构建
2.5 用于遗传转化 能直接表达外源基因，不受显隐性影响。
10
单倍体：具有配子体染色体数的孢子体。
单倍体植物 3个明显特点： 1、体细胞染色体数减半 2、生长发育弱，体形小 3、雌雄配子严重不育
11
3. 花粉孢子体发育途径 （雄核发育）
12
3.1 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 一次有丝分裂或 之前。
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，或者核融合 形成多倍体植株
14
15
3.3 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）
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。
观察雄核发育的全过程；单倍体产量高。但技术更复杂。
5
2. 花药或花粉培养的意义：
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。
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
6
（2）提高了目标基因型的选择效率
13
3.2 雄核发育途径
1、A途径 小孢子第一次有丝分裂为均等分裂，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 wenku.baidu.com养细胞和生殖细胞通过核融合，形成多倍体植株
第13章 体外单倍体诱导与 单倍体育种
1
植物单倍体诱导途径 : ? 花药培养、花粉培养
? 胚珠或子房培养（未受精）
2
植物花药/花粉培养历史
? Guha和Maheshwari （1964） 曼陀罗花药培养 ? Nitsc和hNorreel 烟(草1花9粉7培3养)（游离小孢子培养） Chu
（19）7小3麦花粉培养 （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
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
Ab
ab
AB
AABB AaBB AABb AaBb
aB
aABB aaBB aABb aaBb
Ab
AabB AabB AAbb Aabb
16
3.4 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。
2、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。
17
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
18
烟草花药培养
aB ----------------------------> aaBB
Ab ----------------------------> AAbb
ab-- -------------------a-a-b-b---->
8
（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。
9
2.2 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。
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。
2.4 构建连锁图谱 双单倍体（DH）群体是永久性群体，能有
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9年0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。 ? 9年0代，一些先前被认为是不易进行小孢子培养的基因型也相继
成功Konzak 。(1999)
3
1. 花药和花粉培养的概念：
花药培养:将花粉发育至一定阶段的花药培养在人工培养
ab
aAbB aabB aAbb aabb
7
（2）提高了目标基因型的选择效率
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 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
通过胚状体途径再生形成小植株
19
胚状体发育途径
芸苔属小孢子培养
a) 球形胚
d) 鱼雷形胚
20
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
21
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
22
4 花药和花粉培养方法
23
4.1 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。 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。
24
4.2 花粉培养
(一)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) 将花药接种在预处理液或液 体培养基上，待花粉自动散落后，收集培养。 2、挤压法 在烧杯或研钵中挤压花药，将花粉挤出后收集培养。 3、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）。 4、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
基上，诱导其花粉粒改变发育进程，形成花粉胚或愈伤组织， 进而分化成苗的过程。（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）
4
? 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”。 ? 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
2.5 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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单倍体：具有配子体染色体数的孢子体。
单倍体植物 3个明显特点： 1、体细胞染色体数减半 2、生长发育弱，体形小 3、雌雄配子严重不育
11
3. 花粉孢子体发育途径 （雄核发育）
12
3.1 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 一次有丝分裂或 之前。
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，或者核融合 形成多倍体植株
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3.3 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）
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。
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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2. 花药或花粉培养的意义：
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。
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
6
（2）提高了目标基因型的选择效率
13
3.2 雄核发育途径
1、A途径 小孢子第一次有丝分裂为均等分裂，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 wenku.baidu.com养细胞和生殖细胞通过核融合，形成多倍体植株
第13章 体外单倍体诱导与 单倍体育种
1
植物单倍体诱导途径 : ? 花药培养、花粉培养
? 胚珠或子房培养（未受精）
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植物花药/花粉培养历史
? Guha和Maheshwari （1964） 曼陀罗花药培养 ? Nitsc和hNorreel 烟(草1花9粉7培3养)（游离小孢子培养） Chu
（19）7小3麦花粉培养 （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
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
Ab
ab
AB
AABB AaBB AABb AaBb
aB
aABB aaBB aABb aaBb
Ab
AabB AabB AAbb Aabb
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3.4 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。
2、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。
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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
18
烟草花药培养
aB ----------------------------> aaBB
Ab ----------------------------> AAbb
ab-- -------------------a-a-b-b---->
8
（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。
9
2.2 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。
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。
2.4 构建连锁图谱 双单倍体（DH）群体是永久性群体，能有
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9年0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。 ? 9年0代，一些先前被认为是不易进行小孢子培养的基因型也相继
成功Konzak 。(1999)
3
1. 花药和花粉培养的概念：
花药培养:将花粉发育至一定阶段的花药培养在人工培养
ab
aAbB aabB aAbb aabb
7
（2）提高了目标基因型的选择效率
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 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
通过胚状体途径再生形成小植株
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胚状体发育途径
芸苔属小孢子培养
a) 球形胚
d) 鱼雷形胚
20
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
21
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
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4 花药和花粉培养方法
23
4.1 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。 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。
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4.2 花粉培养
(一)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) 将花药接种在预处理液或液 体培养基上，待花粉自动散落后，收集培养。 2、挤压法 在烧杯或研钵中挤压花药，将花粉挤出后收集培养。 3、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）。 4、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
基上，诱导其花粉粒改变发育进程，形成花粉胚或愈伤组织， 进而分化成苗的过程。（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）
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? 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”。 ? 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