第五章 花药和花粉培养

第5章 花药和花粉培养 本章主要内容 花药的培养技术 1 花粉的培养技术 2 花药和花粉培养的应用 3

教学目的与要求 (1)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； (3)掌握花药培养的大致过程； 第5章 花药和花粉培养 教学目的与要求 (1)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； (3)掌握花药培养的大致过程； (4)掌握花粉发育的四种途径； (5)掌握花粉培养的大致过程。

第5章 花药和花粉培养 第一节 花药和花粉培养技术

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，以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植株的技术。 第5章 花药和花粉培养 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，以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植株的技术。 花粉培养：是将花粉从花药中分离出来,接种到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过程。 目的：利用花粉染色体数目的单倍性，培育出单倍体植株。

1.适宜时期：单核期，尤其是单核中、晚期(单核靠边期) 第5章 花药和花粉培养 一、花药和花粉的培养方法 （一）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) 营养核 生殖核 精子 被子植物花粉粒的发育

（1）外部形态观察：找出外部形态，如幼穗的大小、花蕾大小等与花粉发育的关系。 第5章 花药和花粉培养 2.花粉发育时期的检测 （1）外部形态观察：找出外部形态，如幼穗的大小、花蕾大小等与花粉发育的关系。 （2）压片染色法：常用染色剂为醋酸洋红。将花药置于载玻片上压碎，加醋酸洋红1~2滴染色，再用显微镜检查。 四分体: 醋酸洋红染色 单核期 双核期

（1）材料预处理：低温冷藏是最常用的方法。 第5章 花药和花粉培养 （二）培养过程 1.花药培养过程 （1）材料预处理：低温冷藏是最常用的方法。 （2）表面灭菌 （3）接种 （4）培养 花粉---愈伤组织---苗 花粉---胚状体---苗 （5）植株的诱导

第5章 花药和花粉培养 草莓花药愈伤组织,花药植株

第5章 花药和花粉培养 烟草花药培养 部分花药通过胚状体途径形成小植株

2.花粉培养 花粉培养成苗途径与花药培养比较: 相同点： 胚状体成苗途径、愈伤组织再分化成苗途径 不同点： 花粉培养： 需进行花粉的分离 第5章 花药和花粉培养 2.花粉培养 花粉培养成苗途径与花药培养比较: 相同点： 胚状体成苗途径、愈伤组织再分化成苗途径 不同点： 花粉培养： 需进行花粉的分离 特殊的花粉诱导培养

取花蕾 取花药 挤出花粉 过滤 低速离心 花粉重新悬浮 离心收集 培养。 第5章 花药和花粉培养 （1）花粉的分离 ①机械分离法 以烟草为例，操作程序大体如下： 取花蕾 取花药 挤出花粉 过滤 低速离心 花粉重新悬浮 离心收集 培养。 ②漂浮释放法 灭菌

利用花药或花药愈伤组织释放出的活性物质促进花粉小孢子发育。 第5章 花药和花粉培养 （2）花粉培养方法 看护培养法 利用花药或花药愈伤组织释放出的活性物质促进花粉小孢子发育。

第5章 花药和花粉培养 看护培养图解 花药 花粉颗粒 滤纸片 无性系或克隆

第5章 花药和花粉培养 花粉培养过程 取花蕾（镜检） 取花药 消毒 预培养数天 分离花粉 培养 愈伤组织发生 接种

1.MS和H培养基：适合双子叶植物花药培养； 2.B5培养基：适合豆科和十字花科花药培养； 3.N6培养基：适合禾谷类作物的花药培养。 第5章 花药和花粉培养 二、培养基 （一）基本培养基 1.MS和H培养基：适合双子叶植物花药培养； 2.B5培养基：适合豆科和十字花科花药培养； 3.N6培养基：适合禾谷类作物的花药培养。

细胞分裂素与生长素比值高时可诱导愈伤组织分化苗。 第5章 花药和花粉培养 （二）植物生长物质的种类和浓度 细胞分裂素可促进胚状体形成； 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导愈伤组织分化苗。

椰子汁、玉米汁、马铃薯汁对提高花粉愈伤组织和胚状体诱导率、促进其生长有良好效果。 第5章 花药和花粉培养 （三）蔗糖浓度 较高浓度蔗糖可诱导花粉形成愈伤组织； 较低浓度蔗糖可使愈伤组织分化成苗。 （四）有机附加物 椰子汁、玉米汁、马铃薯汁对提高花粉愈伤组织和胚状体诱导率、促进其生长有良好效果。

在某些植物中，花药培养得到的多数植株是单倍体，而在大多数植物中花粉植株染色体数的变化是很大的，或为多倍体或为非整倍体。 第5章 花药和花粉培养 三、单倍体植株的染色体加倍 （一）花粉植株的倍性 在某些植物中，花药培养得到的多数植株是单倍体，而在大多数植物中花粉植株染色体数的变化是很大的，或为多倍体或为非整倍体。

通过花粉细胞核有丝分裂或核融合染色体可自然加倍，从而获得一定数量的纯和二倍体，但随机性强，难以掌握和利用。 第5章 花药和花粉培养 （二）单倍体植株染色体加倍的方法 1.自然加倍 通过花粉细胞核有丝分裂或核融合染色体可自然加倍，从而获得一定数量的纯和二倍体，但随机性强，难以掌握和利用。

常用的是化学诱变法，常用诱变剂为秋水仙素。 第5章 花药和花粉培养 2.人工加倍 常用的是化学诱变法，常用诱变剂为秋水仙素。 （1）小苗浸泡：将诱导产生的幼小花粉植株从培养基取出，在无菌条件下浸泡在一定浓度的秋水仙素溶液中，一定时间后转移到新鲜培养基上继续培养，在烟草中一般使用0.4%秋水仙素溶液，过滤灭菌进行处理。

第5章 花药和花粉培养 （2）茎尖处理 将秋水仙素调和到羊毛脂中，然后将羊毛脂涂在单倍体植株的顶芽或腋芽上，诱导分生组织细胞加倍；也可用秋水仙素水溶液，将蘸满溶液的棉球放在顶芽或腋芽上。这两种办法均需加盖塑料以防蒸发。

将秋水仙素直接加入到培养基中，使培养的单倍体细胞加倍，或者使来自单倍体植株的外植体在培养过程中加倍。 第5章 花药和花粉培养 （3）培养基处理 将秋水仙素直接加入到培养基中，使培养的单倍体细胞加倍，或者使来自单倍体植株的外植体在培养过程中加倍。

第5章 花药和花粉培养 3.从愈伤组织再生 将单倍体植物（孢子体）的茎段、叶柄、根茎切下，置适宜的培养基上使之发生愈伤组织，反复继代后再将愈伤组织转移到分化培养基上，即可获得较多二倍体植株。

第5章 花药和花粉培养 第二节 花药和花粉培养的应用

一、单倍体植物在育种中的作用 1.克服后代分离，缩短育种年限 2.提高了目标基因型的选择效率 3.有利于隐性基因控制性状的选择 第5章 花药和花粉培养 一、单倍体植物在育种中的作用 1.克服后代分离，缩短育种年限 2.提高了目标基因型的选择效率 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

通过多次自交或近交获得的几乎是同质结合的品系 单倍体植株再通过某种手段使染色体组加倍（如秋水仙素处理）从而使植物恢复正常染色体数 第5章 花药和花粉培养 大大缩短育种周期 通过多次自交或近交获得的几乎是同质结合的品系 单倍体植株再通过某种手段使染色体组加倍（如秋水仙素处理）从而使植物恢复正常染色体数

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 第5章 花药和花粉培养 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 ab aAbB aabB aAbb aabb

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 第5章 花药和花粉培养 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。 单倍体 二倍体 AB------ --------------------> AABB aB----------------------------> aaBB Ab----------------------------> AAbb ab-- --------------------------> aabb 供体亲本AaBb 花培

第5章 花药和花粉培养 二、我国单倍体育种的成就 1.水稻 2.小麦 3.玉米

本章小结 （1）花药培养是器官培养，花粉培养属细胞培养，但二者培养目的是一样，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。 第5章 花药和花粉培养 本章小结 （1）花药培养是器官培养，花粉培养属细胞培养，但二者培养目的是一样，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）花药培养一般选择花粉的单核期进行接种。 （3）花药及花粉培养的过程。 （4）花药及花粉培育的应用。

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