第八章 植物的胚胎培养

94.4（18）
100.0（18） 100.0（19）

在幼龄胚培养中，培养基的渗透压是控制胚生长的 重要因素。

母体植株上的幼龄胚是在具有较高渗透压的液体胚
乳之中生长，即幼胚被一种高渗液体包围着。

郭仲琛（1978）研究表明，向日葵不同发育时期
的胚对蔗糖的要求有较大的差异：幼胚长度 1～1.1 mm，要求蔗糖浓度17.5%，成熟胚要求蔗糖浓度 只有0.5%。
后取出胚珠培养。
辣椒子房
B、培养基
多用Nitsch、White、MS等基本培养基
植物激素：细胞分裂素对授粉胚珠发育常有促进
作用。
有机物：添加有机附加物（椰汁，水解酪蛋白）
可以促进授粉胚珠的发育。
蔗糖浓度：4-10%。
C、培养：
子房培养一般温度为20～25℃。对光照
要求不严，大多数植物子房培养早期在黑暗，
鱼 雷 胚
A、早熟萌发

离体的幼胚在培养基上不仅能越过休眠期，而且还 常常终止进行此后的胚胎发育，直接长成弱小的幼 苗，而且这种幼苗只具有那些当胚离体时已具有的 结构，这种未完成正常的胚胎发育过程而形成幼苗 的现象叫做早熟萌发。 大麦未成熟胚离体培养中，CH能促进胚胎的继续 发育，抑制早熟萌发。
培养基中高浓度的蔗糖（12～18%）同样能抑制荠 菜胚的早熟萌发。
内，培养至幼苗期。
黄瓜远缘杂种幼胎培养
（1） 正常胚发育

离体培养的幼胚，在控制条件下，按照活体 内的发育方式发育，最终发育成成熟胚，进而萌 发形成小植株。这是幼胚培养胚拯救的正常发育 模式。
植物胚胎发生过程： 原胚－球形胚－心型胚－鱼雷胚－子叶胚 球 形 胚 前 期 心 型 胚 前 期 球 形 胚

植物的胚胎培养是指对植物的胚、子房、胚珠和胚 乳等胚胎组织进行离体培养，使其发育成完整植株 或者离体研究植物胚胎发生机理的生物技术。
胚乳 胚 子房 胚珠
8.1
8.2 8.3
离体胚培养
植物胚珠和子房培养 离体授粉、受精与合子培养
8.4
胚乳培养
8. 1.1 离体胚培养的概念

离体胚培养（embryo culture）指从植物种子中分 离出胚组织进行离体培养的技术。包括幼胚培养和 成熟胚培养。

兰花、天麻等一
些寄生植物或附
生植物，有的胚
只有6～7个细胞，
在培养基上培养，
胚就能生长发育 成正常的植株。

胚培养对于一些具有珠心胚的植物，如柑桔 （Citrus）、芒果（Mangifera indica）、紫萼等， 具有特殊的意义。

在柑桔杂交育种中一个问题是杂交往往得不到杂种 胚，由于珠心胚的生长把合子胚挤到旁边去。
远缘杂交杂种胚拯救 ，使胚发育不全的植株 获得大量的后代

适当时期未成熟种子---消毒---解剖，剥取完整幼胚。
2）培养基

常用的培养基有Cox、 Rijven、Rappaport、 Ranaswamy、Norstog以及MS、B5、White、Nitsch等 培养基。 碳源：蔗糖是幼胚培养基中最好的碳水化合物。 不同发育时期的胚要求不同的蔗糖浓度，往往胚龄越 小，糖浓度要求越高，成熟胚，2%；而幼胚，4％甚至更
（4）胚囊的发育时期对子房培养的作用
从研究较多的大麦和 水稻来看，在胚囊发 育的各个时期都可以 诱导，而以接近成熟 的胚囊易于诱导成功。
两种途径：

直接成苗的发育途径：在离体培养条件下，合子
胚在胚珠内继续发育至成熟，最终成熟胚在胚珠
内萌发，形成小植株；

脱分化和再分化途径：离体子房或胚珠内的幼胚
等组织脱分化，产生愈伤组织，经诱导后，愈伤

分为两种类型：授粉胚珠培养
未授粉胚珠培养
（1）胚珠培养的意义:

防止杂种胚早期败育，获得杂种植株；也为拯救
心型期胚或心型期以前的胚胎提供了新的途径。

授粉前胚珠培养，可作为试管受精的基础；
未授粉胚珠培养，能培养获得单倍体植株，用于
单倍体育种。
（2）胚珠培养方法: A、材料的选择和灭菌： 未授粉胚珠：开花前1-6天， 授粉胚珠：授粉后1-120天不等，较晚 时期有利于胚的发育。 灭菌：先对子房或外表组织消毒灭菌后，
离体玉米胚的生长 。

维生素，对发育初期的幼胚培养来说，则是必须的。
以不加植物生长调节剂为宜。

离体胚培养一般用固体培养基，大多数植物的 离体胚在25～30℃生长良好。一般离体幼胚 培养前期在散射光下培养，后期则要在2000
Lx光强度左右培养。
4）胚乳看护培养

非常幼小的杂种胚，采用看护培养，即把发育不 全的杂种胚埋在从正常发育的胚珠中取出的胚乳
仅基本培养基 大量元素①+维生素③+2%蔗糖 大量元素①+2%蔗糖
心形胚期
81-450
鱼雷形胚期 451-700
拐杖形胚及 700及更 成熟期 大

在培养中胚柄的存在对于幼胚的存活是一个关键因素。
开始培养时期① （鲜重） 心形早期 （0.87±0.02mg ） 处 理 只有胚本身 胚连着胚柄 胚与离体胚柄直接接触 胚与加热杀死的 离体胚柄直接接触 心形晚期 （1.07±0.07mg ） 子叶形早期 （3.92±0.19） 鲜重±SE② （N） 3.19±0.52（10） 8.91±1.16③ （10） 6.22±0.78③ （10） 形成植株的胚数占 （培养的胚数）百 分比 41.5（89） 88.4（95） 72.5（51）


有些植物种子休眠期很长，如鸢尾（lris），一般 种子成熟后要休眠2～3年才能萌发，在培养基上 几天内种子就能萌发。 植物种子休眠的原因可能来自胚乳，因为离体胚 如果带着胚乳培养，胚的生长就受到抑制。具有 休眠特性的种子，其胚离体培养时，在培养基中 加入1～2 mg/L的赤霉素，对打破种子休眠有显 著作用。
台湾红豆杉成熟胚培养
种子有休眠特性 （种皮与未完成 后熟的原因）
牡丹成熟胚的离体培养与快速繁殖

8.1.3 幼胚培养（immature embryo culture） 是指对发育早期胚或未成熟胚的培养，即供给一 定的培养条件，使幼胚逐步发育成成熟胚，并进 一步发育成小植株的技术。

幼胚培养要根据幼胚发育的不同阶段，选用相应 的培养基、营养条件和培养条件。
未授粉子房培养形成小的无籽果实。
授粉后3d的玉米子房， 其中6颗发育成种子， 其余产生愈伤组织。
（1）子房培养的意义:
获得杂种植株；
未授粉子房培养为试管受精提供技术基础； 未授粉子房培养能获得获得单倍体植株，用 于单倍体育种。
百合子房

材料制备：
未传粉子房培养时 ，选用开花前1～5d的花蕾。 培养基： 子房培养常用的培养基有MS、Whiter、Nitsch等。碳 源主要是蔗糖和葡萄糖，浓度为2～5%。B族维生素、椰
图8-2 小麦×玉米12 d杂种胚拯救

果树早熟育种中有一个棘手的问题，就是果实的 早熟往往伴随着产生没有生活力的种子。如桃与 樱桃、杏等早熟品种，有很高经济价值，但其胚 在母体组织内往往不能正常发育，或胚生理成熟 速度慢于果实成熟速度。因此，以这些品种作母 本进行杂交时，种子往往没有生活力，用一般方 法很难得到杂种后代。利用离体胚培养就可以获 得有活力的杂交种子或幼苗。
表8-3 红花菜 豆中胚柄对胚 在离体条件下 生长和发育的 作用（引自 Yeung等， 1979）
4.10±0.43（5） －
17.2±2.84 （5）
37.0（43） 33.3（30）
94.4（18）
胚距胚柄1cm
只有胚本身
胚连着胚柄
只有胚本身 胚连着胚柄
15.4±1.41（6）
20.3±2.5（7） 24.4±2.75（11）

高浓度的蔗糖。如曼陀罗的前心形期胚培养要求8%的蔗糖
含量，而鱼雷期要降到1.0%～0.5%。

氨基酸：谷氨酰胺是促进离体胚生长最有效的氨基酸；
酪蛋白水解物（CH），不同物种的离体胚对
CH的浓度要求不同 。

胚乳提取物。一般认为，八分成熟的椰乳对幼胚培养作 用显著，而完全成熟的椰乳作用不明显。大麦胚乳提取物 可以促进大麦胚的生长 ，玉米胚乳组织的提取物能促进




在一些植物中，植株上发育的种子并无胚根、 胚芽、和子叶的分化。 兰花种子球形胚是未分化的，在离体培养条件 下，胚即增大形成原球茎，最后由原球茎分化 出根和茎。
兔丝子属（
Guscuta）
植物的成熟胚有胚芽， 但没有胚根，在离体培 养中很难诱导根的分化。

离体培养的植物成熟胚和幼胚组织，在外源激素的 诱导下，可发生生物钟的强行逆转，经脱分化形成 愈伤组织或胚性愈伤组织，并经再分化形成完整植 株，如水稻、小麦等（图8-1）。
植 物 胚 珠 结 构
葫 芦 科 的 下 位 子 房 侧 膜 胎 座 （ 右 ） 中 轴 胎 座
8.2.1 胚珠培养:
概念：在人工控制的条件下，对胚珠进行离体培
养使其生长发育形成幼苗的技术。
1980年成功培养了未授粉的非洲菊、烟草的
胚珠，获得了单倍体植株。
多个胚珠
子房

由于幼胚分离难度大，而胚珠分离则 相对容易，在幼胚培养时常采用胚珠培养。
幼胚 花生成熟胚
8.1.2 成熟胚培养（mature embryo culture）

是指对发育成熟种子胚的培养。 成熟胚培养主要是为了打破种子的休眠，并诱导形 成小植株，因此，培养基相对简单，一般只需要大 量元素和糖即可，有些培养为了打破种子休眠也加 入一些植物激素。
水稻成熟胚培养
观赏与药用（紫杉醇） 种子有休眠特性
图8-1 小麦幼胚体细胞无性系（左）及其再生（右）

幼胚的发育时期
胚长（μm）营养要求 小于40 μm的胚对营养的需求不详
表8-1 荠菜胚胎不同发育时期对营养的需求（引自Torrey，19
胚发育时期
球形胚早期 22-60
球形胚晚期 61-80
基本培养基（大量元素①+微量元素②+维生 素③+2%蔗糖）+IAA（0.1 mg/L）+KT （0.001 mg/L）+硫胺腺嘌呤（0.001 mg/L）
8.1.6 离体胚培养的应用
（1）胚拯救
A. 远缘杂交杂种胚拯救： 在远缘杂交中，常
因胚发育不良或胚乳不能正常发育以及胚与胚乳之
间的不协调等原因，使杂种不育。如果将这类杂种
的胚在适期取出，在人工合成的培养基上进行离体
培养，则有可能使杂种胚继续发育、生长，从而获
得杂种后代。

在普通小麦与玉米的杂交 中，胚胎发生的最初几次 分裂期间，父本玉米的染 色体被排除，结果形成了 只含有一套母本染色体的 单倍体小麦胚，但受精后 3～12d胚乳逐渐解体， 使胚得不到营养在颖果成 熟前死亡。

子乳和其它一些天然提取物对子房发育成果实或种子都有
良好的促进作用。培养基中附加一定的赤霉素，生长素和 细胞分裂素，可使离体子房发育的果实增大。

培养：
子房培养一般温度为20～25℃。对光照要求不严，大 多数植物子房培养早期在黑暗，弱光照条件下生长良好。

花被在果实和胚胎发育中成起着重要的作用。 双子叶植物各种花的萼片，对培养子房的生长显示 了有利的影响 。
组织形成体细胞胚或经器官发生，再形成小植株。
椰子的子房培养

通过雌配子体的离体培养，可以诱导胚囊细胞发育 成单倍体胚。把这种通过未授粉胚珠或子房的离体
培养进行单倍体胚胎发育的过程叫雌核发育
（gynogenesis）。

目前已有包括甜菜、小麦、水稻、烟草和玉米等多
种农作物可以通过雌核发育途径产生单倍体。
愈伤组织和胚状体形成（愈伤组织再分化；胚状体直接 成苗；胚状体-愈伤组织-分化成苗。）
试管苗的移栽
单倍体加倍
鉴定为单倍体的植株，利用秋水仙素加倍。在固体
培养基中附加0.01％秋水仙素处理1～2 d；在液体培 养基中附加0.3％秋水仙素，在25℃下振荡培养5～6 h， 或用0.2％～0.4％秋水仙碱液滴注移栽成活后试管苗生 长点，在盆栽条件下处理3～4 d。
离体胚培养还可用于许多重大理论问题的研 究，如胚胎发育过程，影响胚发育的各种因素， 胚乳作用以及与胚发育有关的代谢和生理变化等。
Hale Waihona Puke Baidu
(7) 脱分化与再分化培养
以幼胚或成熟胚为外植体诱导愈伤组织，建 立胚性无性系，不仅可以应用于研究体细胞胚胎 发生、分离原生质体，还可应用于植物体细胞遗 传饰变和转基因技术的研究等。
弱光照条件下生长良好。 （3）胎座和子房对胚珠培养的影响：带有胎 座或子房组织的胚珠相对较易培养。 （4）胚发育时期的影响：一般来说，合子或 早期原胚期的胚珠较难剖取和培养，对培养基 的成分要求也较严格。
8.2.2、子房培养:
包括授粉子房和未授粉子房培养。 1949年和1951年最早在黄瓜、番茄、菜 豆、草莓、烟草等植物上获得成功。 授粉子房培养形成成熟果实和种子；