植物单倍体育种及胚胎培养

三、单倍体植株染色体加倍的方法 单倍体植物天然发生Fra Baidu bibliotek途径： 单倍体植物天然发生的途径：
孤雌生殖： 孤雌生殖：由未受精的卵单独发育成个体的特殊生殖方式， 可分为自然孤雌生殖和人工孤雌生殖。 蜂王(雌蜂)产生受精的和未受精的两种卵，由受精卵发育 成雌性个体——蜂王和工蜂，由未受精卵发育成雄蜂。
无配子生殖： 无配子生殖：胚囊中卵细胞以外的细胞不经受精 而发育形成胚的生殖方式，由助细胞、反足细 而发育形成胚的生殖方式， 胞或极核等非生殖性细胞发育成胚的现象。 孤雄生殖：精子细胞核和卵质结合后的胚胎发育， 孤雄生殖：精子细胞核和卵质结合后的胚胎发育， 或雄性配子的直接胚胎发育的生殖方式
胚的发育
种子的结构
胚培养
胚培养：采用人工的方法将胚从种子、 胚培养：采用人工的方法将胚从种子、子房或胚珠 中分离出来，再放在无菌的条件下， 中分离出来，再放在无菌的条件下，让其进一步 生长发育，以至形成幼苗的过程。 生长发育，以至形成幼苗的过程。
一、培养类型
1、幼胚培养
2、成熟胚培养
二、培养过程： 培养过程：
（二）激素种类和浓度
细胞分裂素可促进胚状体形成； 细胞分裂素可促进胚状体形成； 可促进胚状体形成 生长素可诱导愈伤组织形成 可诱导愈伤组织形成。 生长素可诱导愈伤组织形成。 细胞分裂素与生长素比值高时可诱 细胞分裂素与生长素比值高时可诱 导愈伤组织分化苗
（三）蔗糖浓度
较高浓度蔗糖可诱导花粉形成愈伤组织； 较高浓度蔗糖可诱导花粉形成愈伤组织； 浓度蔗糖可诱导花粉形成愈伤组织 浓度蔗糖可使愈伤组织分化成 蔗糖可使愈伤组织分化成苗 较低 浓度蔗糖可使愈伤组织分化成苗。
第六章 单倍体培养及胚胎培养
本章主要内容： 本章主要内容： 花粉和花药培养技术 花粉和花药培养应用
本章教学目的与要求
(1)掌握花药培养和花粉培养的区别； 掌握花药培养和花粉培养的区别； 掌握花药培养和花粉培养的区别 (2)了解花药最佳接种时期； 了解花药最佳接种时期； 了解花药最佳接种时期 (3)掌握花药培养的大致过程； 掌握花药培养的大致过程； 掌握花药培养的大致过程 (4)掌握花粉发育的四种途径； 掌握花粉发育的四种途径； 掌握花粉发育的四种途径 (5)掌握胚培养和胚乳培养的操作步骤； 掌握胚培养和胚乳培养的操作步骤； 掌握胚培养和胚乳培养的操作步骤 (6)了解胚珠培养和子房培养的操作步骤。 了解胚珠培养和子房培养的操作步骤。 了解胚珠培养和子房培养的操作步骤
胚胎培养的意义： 胚胎培养的意义：
①克服远缘杂种的不育性， 克服远缘杂种的不育性， 使胚胎发育不完全的植株获得后代， ②使胚胎发育不完全的植株获得后代， 缩短育种年限，提高育种效率。 ③缩短育种年限，提高育种效率。
种子组成： 种子 包括胚、胚乳和种皮三部分 胚：来源于受精卵，由胚芽、胚根、胚轴和 子叶四部分所组成。种子萌发后，胚根、胚轴 和胚芽分别形成植物的体的根、茎、叶及其过 渡区。
第二节 花药和花粉培养的应用 ----单倍体植株育种 单倍体植株育种
诱导形成单倍体，快速获得纯系， 1、诱导形成单倍体，快速获得纯系，缩短育种 周期； 周期； 2、有利于筛选隐性突变体，提高选择效率; 有利于筛选隐性突变体，提高选择效率; 3、有利于隐性基因控制性状的选择 4、快速获得自交系的超雄株
果皮 糊粉层
胚乳培养
胚乳
胚乳培养是指将胚乳从母体上 胚乳培养是指将胚乳从母体上 分离出来， 分离出来，在无菌的环境条件 下培养， 下培养，使其生长发育形成幼 苗的过程。 苗的过程。
一、胚乳培养过程
胚乳外植体制备:种子消毒---取出胚乳 胚乳外植体制备 种子消毒---取出胚乳 种子消毒--培养:White MS诱导培养基---25 27℃--暗或弱 White或 诱导培养基---25培养 White或MS诱导培养基---25-27℃--暗或弱 光 发育:诱导形成愈伤组织----再分化形成胚状体或 诱导形成愈伤组织---发育 诱导形成愈伤组织----再分化形成胚状体或 不定芽---生根培养----植株。 ---生根培养----植株 不定芽---生根培养----植株。
名词
花粉和花药的培养(pollen and anther culture) 花粉和花药的培养 是指花粉在培养基上改变其正常发育和机能， 是指花粉在培养基上改变其正常发育和机能， 不经受精而发生细胞分裂， 不经受精而发生细胞分裂，由单个花粉粒发育成 完整单倍体植株的技术。 完整单倍体植株的技术。 单倍体植物(haplobiont) 单倍体植物( 用离体培养花药的方法使花粉发育成一个完 整的植株。 整的植株。
大大缩短育种周期
第三节 胚胎培养
胚胎培养是指将植物的胚胎与母体分离， 胚胎培养是指将植物的胚胎与母体分离，培 是指将植物的胚胎与母体分离 养在人工的培养基上形成幼苗的过程， 养在人工的培养基上形成幼苗的过程，包括 幼胚培养、成熟胚培养、胚乳培养、 幼胚培养、成熟胚培养、胚乳培养、胚珠培 养以及子房培养。 养以及子房培养。 胚培养 本章内容 胚乳培养 胚珠和子房培养
花粉培养过程
消毒
预培养数天
取花蕾（镜检） 取花蕾（镜检） 取花药 培养 接种
分离花粉
愈伤组织发生
二、培养基
基本培养 基 激素种类 和浓度
蔗糖浓度
（一）基本培养基： 基本培养基：
MS和 培养基：适合双子叶植物花药培养； MS和H培养基：适合双子叶植物花药培养； B5培养基 适合豆科和十字花科花药培养； 培养基： B5培养基：适合豆科和十字花科花药培养； N6培养基 适合禾谷类作物的花药培养。 培养基： N6培养基：适合禾谷类作物的花药培养。
1、幼胚培养过程： 、幼胚培养过程：
取子房 常规表面消毒 解剖镜下，取胚珠、去珠被、取出完整幼胚。 解剖镜下，取胚珠、去珠被、取出完整幼胚。 固体培养 幼胚的发育方式： 幼胚的发育方式： 1）胚性发育； ）胚性发育； 2）早熟发育； ）早熟发育； 3）产生愈伤组织 ）
2、成熟胚培养过程---以玉米成熟胚培养为例 、成熟胚培养过程 以玉米成熟胚培养为例 1）玉米种子消毒 ） 2）在黑暗条件下，将种子放在无菌湿润的含滤纸的 ）在黑暗条件下， 培养皿中培育6hr。 培养皿中培育 。 3）将吸涨的种子在无菌培养皿内将胚分离出来 ） 4）无菌水冲洗 次 ）无菌水冲洗3次 5）在MS培养基中暗培养。 培养基中暗培养。 ） 培养基中暗培养 6）观察：2d出现胚根，3-4 d出现胚芽，10d长成幼 出现胚根， 出现胚芽， ）观察： 出现胚根 出现胚芽 长成幼 苗。
水稻花药培养过程： 水稻花药培养过程：
旗叶鞘用70％ 旗叶鞘用70％酒精擦洗一遍 70 剥去旗叶鞘， 剥去旗叶鞘，取出稻穗
左手持穗，右手 左手持穗， 用镊子取花药， 用镊子取花药， 放无菌培养皿中
无菌水洗3 无菌水洗3次
10％漂白粉10 min ％漂白粉
用接种环接种 到培养基上
培养5 培养5天，花药变褐，20天后花药裂 花药变褐，20天后花药裂 长出淡黄色的花粉愈伤组织， 开，长出淡黄色的花粉愈伤组织， 先长芽，后长根，形成幼苗。 先长芽，后长根，形成幼苗。
第一节 花药和花粉培养技术
花药培养是 花药培养是将花粉发育至一定阶段的花药接种到 人工培养基上进行培养， 人工培养基上进行培养，以形成花粉胚或愈伤 组织进而分化成植株的技术。 组织进而分化成植株的技术。
花粉培养： 花粉培养：是将花粉从花药中分离出来 进行离体培养的过程。 进行离体培养的过程。
花粉囊 花粉囊壁 花药裂口 成熟花粉粒 油菜成熟花药的结构
花药培养脱毒
1974年日本：花药培养可以脱除草莓病毒； 年日本：花药培养可以脱除草莓病毒； 年日本 花药采取时期 单核期：花蕾4-6mm，花药1mm 单核期：花蕾4 mm，花药1 花药诱导愈伤组织培养基 MS+IAA4mg/L+BA2mg/L+KT2mg/L+蔗糖30g+琼脂7 蔗糖30g+琼脂 MS+IAA4mg/L+BA2mg/L+KT2mg/L+蔗糖30g+琼脂7g/L 增殖分化培养基 MS+GA1mg/L+IBA0.2mg/L+BA1mg/L+蔗糖30g+琼脂7 蔗糖30g+琼脂 MS+GA1mg/L+IBA0.2mg/L+BA1mg/L+蔗糖30g+琼脂7g/L 生根培养基 1/2MS+IBA0.2mg/L+活性炭3g/L+蔗糖20g+琼脂7 MS+IBA0.2mg/L+活性炭 蔗糖20g+琼脂 1/2MS+IBA0.2mg/L+活性炭3g/L+蔗糖20g+琼脂7g/L
草莓花药愈伤组织,再生植株 花药植株 草莓花药愈伤组织 再生植株,花药植株 再生植株
2、花粉培养 、
花粉培养成苗途径与花药培养比较: 花粉培养成苗途径与花药培养比较 相同点： 相同点： 胚状体成苗途径、愈伤组织再分化成苗途径 胚状体成苗途径、 不同点： 不同点： 花粉培养： 花粉培养： 需进行花粉的分离 特殊的花粉诱导培养
胚乳培养过程
胚乳
愈伤组织
形态发生
胚状体发育成苗
不定芽苗
胚乳植株染色体数目的检查
取根尖、 取根尖、幼叶或愈伤组织 0.2%-0.5%秋水仙素碱溶液在 ℃浸泡 秋水仙素碱溶液在25℃浸泡4-8hr 秋水仙素碱溶液在 流水冲洗5-10min 流水冲洗 卡诺氏液或FAA液固定 卡诺氏液或 液固定 1mol盐酸，60 ℃水浴 盐酸， 水浴8-10min 盐酸 染色、压片、镜检、 染色、压片、镜检、计数
单倍体植株染色体加倍的方法
1、自然加倍 、 2、人工加倍：用秋水仙素溶液浸苗、处理愈伤组 、人工加倍：用秋水仙素溶液浸苗、 织和用含0.4% 0.4%秋水仙素的羊毛脂涂抹单倍体植 织和用含0.4%秋水仙素的羊毛脂涂抹单倍体植 株的顶芽、腋芽，可得到能结实的二倍体植株。 株的顶芽、腋芽，可得到能结实的二倍体植株。 3、愈伤组织反复继代培养，可得到二倍体植株。 继代培养， 、愈伤组织反复继代培养 可得到二倍体植株。
2--细胞花粉 --细胞花粉 3--细胞花粉 --细胞花粉
2、花粉发育时期的检测： 、花粉发育时期的检测：
外部形态观察：在水稻中，一般叶枕距为5 外部形态观察：在水稻中，一般叶枕距为515cm 颖片淡黄绿色、 cm， 15cm，颖片淡黄绿色、雄蕊长度接近颖片长 度的1/2 1/2时 可能为单核靠边期的花粉。 度的1/2时，可能为单核靠边期的花粉。 压片染色法： 压片染色法：是检测花粉发育时期的简便有 醋酸洋红。 效方法，常用染色剂为醋酸洋红 效方法，常用染色剂为醋酸洋红。
玉米成熟胚的培养
三、培养基与培养条件
1、培养基 、 2、培养条件： 、培养条件： 糖类： 1）糖类： 2）附加成分 3）光照 培养方式： 4）培养方式： 幼胚培养适于液体培养， 幼胚培养适于液体培养， 成熟胚适于固体培养
四、胚培养的应用
1)在远缘杂交育种中: 1)在远缘杂交育种中:克服杂种胚不能正常发育 在远缘杂交育种中 2)克服珠心胚的干扰 克服珠心胚的干扰, 2)克服珠心胚的干扰,提高育种效率 3)缩短育种周期 3)缩短育种周期 4)测定休眠种子的萌发率 4)测定休眠种子的萌发率 5)理论研究中的应用 5)理论研究中的应用
二、培养基与培养条件
培养基
培养条件
三、胚乳再生植株的染色体倍数
稳定型： 稳定型：三倍体 畸变型：除少数是三倍体， 畸变型：除少数是三倍体，多数是由多种倍性 细胞组成的嵌合体
一、花药和花粉的培养方法： 花药和花粉的培养方法：
（一）花粉发育时期： 花粉发育时期：
1、适宜时期：单核期,尤其是单核中、晚期 单核靠边期 、适宜时期：单核期 尤其是单核中 晚期(单核靠边期 尤其是单核中、 单核靠边期)
营养细胞 生殖细胞 精子
雄配子体的发育
花粉粒形态： 花粉粒形态：
花粉粒即雄配子体 花粉粒即雄配子体。为2细胞花粉或3细胞花粉 雄配子体。 细胞花粉或
（二）培养过程
1、花药培养过程： 、花药培养过程： 1）预处理 低温冷藏是最常用的方法 低温冷藏是最 ）预处理:低温冷藏是最常用的方法 2）表面消毒 ） 3）接种 ） 4）培养形成花粉植株。 ）培养形成花粉植株。 花粉---愈伤组织-----愈伤组织---苗 花粉---愈伤组织---苗 花粉---胚状体-----胚状体---苗 花粉---胚状体---苗 选幼年树花蕾