扬州大学《植物细胞工程》-第五章-生殖细胞培养(一)课件.ppt

第五章 生殖器官培养第一节 花药和花粉培养一、概念花药培养:把发育到一定阶段的花药接种在人工培养基上,使其发育和分化成为植株的过程.花粉培养(小孢子培养):从花药中分离出花粉粒,使之成为分散的或游离状态,通过培养使花粉粒脱分化,进而发育成完整植株的过程.花药培养和花粉培养是获花药培养和花粉培养是获是植物是植物单倍体单倍体的有效方法之一的有效方法之一二倍体(diploid)植物其单倍体（haploid）即一倍体（monoploid）如，玉米 2n=2x=20 n=x=10；水稻 2n=2x=24 n=x=12四倍体(tetraploid)植物其haploid为dihaploid如，马铃薯 2n=4x=48，n=2x=24六倍体(hexaploid)植物其haploid为triploid 如，普通小麦2n=6x=42，n=3x=21八倍体(octoploid)植物其haploid为tetraploid如，草莓 2n=8x=56，n=4x=28单倍体单倍体(haploid)指具有配子体（gametophyte）染色体数的孢子体(植物个体)(sporophyte)。单倍体的应用：迅速获得纯合型材料，缩短育种年限；获得育种中间材料；与诱变育种相结合可以提高诱变频率；与细胞融合相结合，使这一育种途径更具 有实际应用意义；作为遗传工程受体更为有效；用作基础遗传研究的各个领域。花药培养的基本程序是花药培养的基本程序是：外植体选择外植体(花蕾)预处理外植体消毒剥取花药接种诱导培养分化培养q外植体的选择：供试材料的遗传背景，供试材料的生理状态，花粉的发育时期等。四分体 4个单核花粉粒（细胞壁薄、细胞质浓、核位于细胞中央）营养细胞（大）单核花粉粒（单核靠边期）（两者仅以质膜相隔）精细胞 生殖细胞（小）有丝分裂 （2-细胞花粉粒）精细胞 (3-细胞花粉粒）N双核早期Different flower stages as used in anther culture.Stage 2 is the optimum stage of developmentfor use in tobacco anther cultureq 花药培养常用的基本培养基：MS（Murashigc&Skoog，1962）；Nitsch(Nitsch，1969)；N6(朱至清，1974)；B5(Gamborg et al.，1976)。附加成分：蔗糖；激素。番茄花药培养对蔗糖浓度的诱导反应番茄花药培养对蔗糖浓度的诱导反应蔗糖浓度 2 3 4 6 10 13 17诱导频率 5 10 12 18 25 45 8激素：相对较低的激素水平培养条件温度和光照培养条件温度和光照：温度温度：不同植物对温度的要求不同，如：柑橘在20以下，完全不能形成胚状体，且愈伤组织形成亦很少，当将温度提高到2125时便会有胚状体形成，而当温度提高到26以上时又完全不能形成胚状体。油菜若将接种后的花药在30条件下培养23天，可显著提高花粉胚的形成率，小麦在33条件下培养35天，可提高成愈率和绿苗率。花药的结构：花药壁(2n)、药隔(2n)、花粉粒(n)单倍体植株形成途径单倍体植株形成途径：通过胚状体形成单倍体植株；通过愈伤组织形成植株。花药培养中单倍体形成的途径：Anther after culture initiation.Anther wall has burst open andglobular embryos and developingmicrospores are visibleAnther wall has burstopen and globular embryos anddeveloping microspores are visible.The original exine from thedeveloping microspores/pollengrains are stained red.Timing of andogenesis in tobacco anthers(7 days)Globular embryos are visible14 days after initiationMicroscopic cross section ofan anther 14 days after cultureinitiation.Globular embryosare visible 14 days after initiation.Timing of androgenesis in tobacco anthers(14 days)Advanced heart shaped(cylindrical)and torpedo stageembryos are visible in the anther Advanced heart shaped(cylindrical)and torpedo stageembryos are visible.Vasculartissue is visible in some of the embryosTiming of andogenesis in tobacco anthers(21 days)Tobacco anther with rooted haploid plantletsTiming of andogenesis in tobacco anthers(later)Pollen is removed from the anther,either by mechanical means or by natural dehiscence of the anther,and the isolated pollen is cultured on a liquid medium。243 花粉及小花粉及小孢孢子培养子培养取材时期的确定：取材时期的确定：四分体单核早期单核晚期双核早期双核晚期三核期花粉或小孢子的分离方法：花粉或小孢子的分离方法：机械分离法；花药漂浮培养自然释放法 磁拌法培养方法培养方法：花药看护培养；花粉悬浮培养；双层培养 “药壁因子”：花粉的发育过程中花药的壁组织可为其发育提供必须条件 单倍体植株的鉴定方法：单倍体植株的鉴定方法：形态学鉴定：植株外貌特征；结实性；花粉粒着色和大小等 染色体分析。单倍体植株的二倍化：单倍体植株的二倍化：继代加倍；创伤法加倍；秋水仙素处理加倍。