第八章 花药和花粉培养[可修改版ppt]

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。
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。
2、物种进化研究
AB
AB AABB aB aABB Ab AabB ab aAbB
aB
Ab
ab
AaBB aaBB AabB aabB
AABb aABb AAbb aAbb
AaBb aaBb Aabb aabb
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。
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
愈伤组织发育途径
接种在平板上的水稻花药
水稻花药培养
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
第三节花药和花粉培养方法
一、花药培养 二、花粉培养 三、白化苗现象 四、影响雄核发育和花粉花药培养的因素
供体亲本 AaBb
花培
单倍体
二倍体
AB------ --------------------> AABB
aB----------------------------> aaBB
Ab----------------------------> AAbb
ab-- --------------------------> aabb
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) 。
通过 花药 培养 育成 的甜 椒新 品种 ：
海花 三号
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
第八章 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。
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。
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
三、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wenku.baidu.com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。
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。
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
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。
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。
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 （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
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。
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。
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。
5、植物基因克隆筛选
能直接表达外源基因，不受显隐性影响。
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。
一、花粉发育的阶段
二、花粉培养
(一)花粉的分离与纯化
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。
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 （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
一、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3060s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。
不同点： ①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；花粉 培养属细胞培养。 ②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。 ③单倍体产量高。 ④花粉培养技术更复杂，比花药培养难度大。
二、植物花药/花粉培养历史