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1、1第五章第五章 单倍体细胞培养单倍体细胞培养第五章2第一节第一节 单倍体及其应用价值单倍体及其应用价值第二节第二节 离体花粉离体花粉/小孢子发育途径小孢子发育途径第三节第三节 花药培养与花粉培养花药培养与花粉培养第四节第四节 植物单倍体育种植物单倍体育种 本章主要内容本章主要内容第四章3本章教学目的与要求概念：花粉培养，花药培养，花粉二型性单倍体的应用价值离体花粉的发育途径花粉培养与花药培养的比较第四章4第一节第一节 单倍体及其应用价值单倍体及其应用价值一、概念一、概念二、单倍体的起源二、单倍体的起源三、单倍体植物的特点及遗传行为三、单倍体植物的特点及遗传行为四、单倍体的应用价值四、单倍体的应
2、用价值第五章5一、概念一、概念单倍体是指具有配子染色体数的个体或组织，体细胞染色体数为单倍体是指具有配子染色体数的个体或组织，体细胞染色体数为n n单倍体细胞培养主要包括三个方面：单倍体细胞培养主要包括三个方面：p花药培养花药培养p花粉培养花粉培养p未受精子房及卵细胞培养未受精子房及卵细胞培养第一节6二、单倍体的起源二、单倍体的起源 种间和属间杂交种间和属间杂交p 远缘杂交中，异种植物虽然不能与母本授粉、受精，由于远缘花粉的诱导作用，远缘杂交中，异种植物虽然不能与母本授粉、受精，由于远缘花粉的诱导作用，卵细胞在没有受精的情况下受刺激而发育成胚卵细胞在没有受精的情况下受刺激而发育成胚p 土豆、大
3、麦、小麦、玉米土豆、大麦、小麦、玉米 物理照射和化学诱变物理照射和化学诱变 p 花粉用射线照射后失去了受精能力，然后与母株授粉，卵细胞在花粉的刺激作花粉用射线照射后失去了受精能力，然后与母株授粉，卵细胞在花粉的刺激作用下进行孤雌发育，从而产生单倍体用下进行孤雌发育，从而产生单倍体p烟草、小麦、金鱼草烟草、小麦、金鱼草第一节7 双生苗的筛选（双生苗的筛选（selection of twinsselection of twins）p有些植物可产生多胚种子，即两个或多个胚被共同的种皮包裹着，有些植物可产生多胚种子，即两个或多个胚被共同的种皮包裹着，这些种子可产生这些种子可产生单倍体单倍体-单倍体单倍
4、体、二倍体二倍体-二倍体二倍体和和单倍体单倍体-二倍体二倍体植植株株p在辣椒中，双生苗的频率受母本基因型控制在辣椒中，双生苗的频率受母本基因型控制p通过筛选可以提高双生苗的频率通过筛选可以提高双生苗的频率花药和花粉培养花药和花粉培养 第一节8三、单倍体植物的特点及遗传行为三、单倍体植物的特点及遗传行为1 1、单倍体分成两类、单倍体分成两类:p一倍单倍体（一倍单倍体（monohaploidsmonohaploids），这类单倍体起源于二倍体物种），这类单倍体起源于二倍体物种p多倍单倍体（多倍单倍体（polyhaploidspolyhaploids），这类单倍体起源于多倍体（如），这类单倍体起源于
5、多倍体（如4X4X，6X6X等）等）第一节9diploid diploid 植物其植物其haploidhaploid即为即为monoploidmonoploid玉米玉米 2n=2x=20 n=x=102n=2x=20 n=x=10水稻水稻 2n=2x=24 n=x=122n=2x=24 n=x=12柑橘柑橘 2n=2x=18 n=x=92n=2x=18 n=x=9tetraploidtetraploid植物其植物其haploidhaploid为为dihaploiddihaploid马铃薯马铃薯 2n=4x=48 n=2x=242n=4x=48 n=2x=24陆地棉陆地棉 2n=4x=52 n=
6、2x=262n=4x=52 n=2x=26hexaploidhexaploid植物其植物其haploidhaploid为为triploidtriploid普通小麦普通小麦2n=6x=42 n=3x=212n=6x=42 n=3x=21octoploidoctoploid植物其植物其haploidhaploid为为tetraploidtetraploid草莓草莓 2n=8x=56 n=4x=282n=8x=56 n=4x=28第一节102 2、单倍体植物的特点、单倍体植物的特点体细胞染色体数减半；体细胞染色体数减半；生长发育弱，体形小、各器官明显减小；生长发育弱，体形小、各器官明显减小；雌雄配子
7、严重败育，有的甚至不能进入有性世代雌雄配子严重败育，有的甚至不能进入有性世代第一节3 3、单倍体的遗传行为、单倍体的遗传行为一倍的单倍体只有一个染色体基数（一倍的单倍体只有一个染色体基数（X X），减数分裂时染色体不能配对，分离），减数分裂时染色体不能配对，分离极不正常极不正常但具有一定同源关系的染色体可以部分配对，从而可以对染色体的演化过程进但具有一定同源关系的染色体可以部分配对，从而可以对染色体的演化过程进行研究行研究11四、单倍体的应用价值四、单倍体的应用价值母本母本父本父本F1F2花药培养花药培养花粉植株花粉植株加倍加倍选择鉴定选择鉴定品系比较试验品系比较试验区域试验区域试验品种品种5
8、8代代（一）、缩短育种周期（一）、缩短育种周期第一节12（二）、提高目标基因型的选择效率（二）、提高目标基因型的选择效率如果某一性状受一对基因控制如果某一性状受一对基因控制AAAAaaaaF F1 1F F2 2中纯合中纯合AAAA个体只有个体只有1/41/4F F1 1采用花药或花粉培养，产生的后代中采用花药或花粉培养，产生的后代中AAAA个体占个体占1/21/2，比常规杂交育种提高，比常规杂交育种提高一倍一倍如属两对基因控制如属两对基因控制AAbbAAbbaaBB,FaaBB,F2 2中要选出中要选出AABBAABB个体的机率只有个体的机率只有1/161/16F F1 1采用花药或花粉培养
9、，采用花药或花粉培养，AaBbAaBb只产生只产生4 4种花粉：种花粉：ABAB、AbAb、aBaB、abab，加倍后，加倍后AABBAABB个体的频率可达个体的频率可达1/41/4比常规杂交育种效率提高比常规杂交育种效率提高4 4倍倍常规育种：单倍体育种常规育种：单倍体育种=1/2=1/22n2n：1/21/2n n。13（三）、排除杂种优势对后代选择的干扰（三）、排除杂种优势对后代选择的干扰对于杂交育种来讲，由于低世代很多基因位点尚处于杂合状态，会对于杂交育种来讲，由于低世代很多基因位点尚处于杂合状态，会有不同程度的杂种优势表现，对个体的选择会造成一定误差有不同程度的杂种优势表现，对个体的
10、选择会造成一定误差采用采用DHDH群体进行选择育种，由于各基因位点在理论上均处于纯合状群体进行选择育种，由于各基因位点在理论上均处于纯合状态，选择到的变异能更大程度上代表真实变异态，选择到的变异能更大程度上代表真实变异第一节14（四）、遗传研究的良好实验材料体系（四）、遗传研究的良好实验材料体系 单倍体在作物的数量遗传研究中可能有较大用途，如：基因相互作用的检测、单倍体在作物的数量遗传研究中可能有较大用途，如：基因相互作用的检测、遗传变异的估计、连锁群的检测、影响数量性状的基因数目的估计及多基因的遗传变异的估计、连锁群的检测、影响数量性状的基因数目的估计及多基因的定位等定位等 DHDH系是分子
11、标记遗传作图的良好群体系是分子标记遗传作图的良好群体单倍体可用来创造非整倍体材料，用单倍体与二倍体杂交，可创造一系列的附单倍体可用来创造非整倍体材料，用单倍体与二倍体杂交，可创造一系列的附加系，从而研究染色体的遗传功能加系，从而研究染色体的遗传功能花药和花粉培养体系还是发育遗传研究的良好材料，可以用来研究细胞的分裂花药和花粉培养体系还是发育遗传研究的良好材料，可以用来研究细胞的分裂及分化，研究花粉发育途径的转变，以及与转变有关的基因的表达与调控及分化，研究花粉发育途径的转变，以及与转变有关的基因的表达与调控第一节15（五）、突变体的筛选（五）、突变体的筛选单倍体的每个基因都是单拷贝的，各种单倍
12、体的每个基因都是单拷贝的，各种隐性基因隐性基因都可以表现出来，加都可以表现出来，加倍后形成的双单倍体各基因均处于纯合状态，突变体很容易表现出来，倍后形成的双单倍体各基因均处于纯合状态，突变体很容易表现出来，大大提高了抗性或其它突变体的筛选效率大大提高了抗性或其它突变体的筛选效率对花药进行离子照射，然后对花药愈伤筛选，可以获得理想的突变体对花药进行离子照射，然后对花药愈伤筛选，可以获得理想的突变体 第一节16（六）、消除致死基因（六）、消除致死基因单倍体带有致死基因的个体即使加倍后形成双单倍体也会由于基因的纯合而被单倍体带有致死基因的个体即使加倍后形成双单倍体也会由于基因的纯合而被消除消除而致死
13、基因在自然群体里常常因为杂合体的存在而不易被彻底消除。而致死基因在自然群体里常常因为杂合体的存在而不易被彻底消除。（七）、选育新型自交系（七）、选育新型自交系 对双亲或多亲杂交的杂种一代进行花药或花粉培养，获得的双单倍体实际上是对双亲或多亲杂交的杂种一代进行花药或花粉培养，获得的双单倍体实际上是纯合的自交系，在纯合的自交系，在杂种优势利用杂种优势利用育种中有很大用途育种中有很大用途第一节17（八）、遗传转化的受体材料（八）、遗传转化的受体材料在转基因育种中，如果用体细胞为受体，经常遇到转基因后代材料分离问题，在转基因育种中，如果用体细胞为受体，经常遇到转基因后代材料分离问题，经多代选择才能稳定
14、下来经多代选择才能稳定下来如用单倍体细胞作受体，获得的转基因材料经加倍后，从理论上讲会很快达到如用单倍体细胞作受体，获得的转基因材料经加倍后，从理论上讲会很快达到纯合状态纯合状态受体材料可以是花粉、单倍体原生质体、单倍体胚或单倍体植株作外植体受体材料可以是花粉、单倍体原生质体、单倍体胚或单倍体植株作外植体第一节本节完18第二节第二节 离体花粉离体花粉/小孢子发育途径小孢子发育途径一、花粉一、花粉/小孢子的正常发育阶段小孢子的正常发育阶段二、离体小孢子的发育途径二、离体小孢子的发育途径三、雄核发育启动机理三、雄核发育启动机理第二节19一、花粉一、花粉/小孢子的正常发育阶段小孢子的正常发育阶段20
15、（一）、花粉不均等分裂途径（一）、花粉不均等分裂途径(A(A途径途径 )小孢子第一次有丝分裂为不均等分裂，形成营养细胞和生殖细胞。小孢子第一次有丝分裂为不均等分裂，形成营养细胞和生殖细胞。（1 1）营养细胞发育途径）营养细胞发育途径:由营养细胞重复分裂形成单倍体由营养细胞重复分裂形成单倍体（2 2）生殖细胞发育途径）生殖细胞发育途径:由生殖细胞重复分裂形成单倍体由生殖细胞重复分裂形成单倍体（3 3）营养细胞和生殖细胞并进发育途径）营养细胞和生殖细胞并进发育途径:由营养细胞和生殖细胞各自由营养细胞和生殖细胞各自独立分裂，共同形成单倍体独立分裂，共同形成单倍体（4 4）营养细胞和生殖细胞通过核融合
16、，形成多倍体植株）营养细胞和生殖细胞通过核融合，形成多倍体植株二、离体小孢子的发育途径二、离体小孢子的发育途径第二节21第二节（二）花粉均等分裂（二）花粉均等分裂途径（途径（B B途径）途径）小孢子第一次有丝分小孢子第一次有丝分裂为均等分裂，形成裂为均等分裂，形成大小相近的两个细胞。大小相近的两个细胞。然后由这两细胞继续然后由这两细胞继续分裂形成单倍体植株，分裂形成单倍体植株，或者核融合形成多倍或者核融合形成多倍体植株体植株221 1、雄核发育与、雄核发育与P P花粉的形成花粉的形成花粉的二型性花粉的二型性：在花药/花粉培养时，由于对培养条件的反应不同，花粉在形态上形成两种类型，一类是具胚性的
17、，在烟草和大麦中，花粉小，染色浅；另一类为花粉大，染色深，朝成熟花粉方向发展P-P-花粉花粉：具胚胎发生潜能的花粉。也称小花粉（S-花粉）或不染色花粉（NS-花粉）三、雄核发育启动机理三、雄核发育启动机理第二节23在烟草和大麦中在烟草和大麦中，花粉小，染色浅，为胚性的，花粉小，染色浅，为胚性的 胚性小孢子胚性小孢子第三节24水稻花粉二型性水稻花粉二型性在水稻中在水稻中，胚性小孢子（约，胚性小孢子（约10%10%）比非胚性小孢子大、高度）比非胚性小孢子大、高度液泡化液泡化 胚性小孢子胚性小孢子第三节252、逆境处理与雄核发育的诱导u热激处理热激处理u物理或化学处理物理或化学处理u低温处理低温处理
18、u营养饥饿处理营养饥饿处理u重金属胁迫重金属胁迫p激发花粉产生原胚激发花粉产生原胚p促使细胞同步分裂促使细胞同步分裂p改变细胞分裂周期改变细胞分裂周期第二节本节完26第三节第三节 花药培养与花粉培养花药培养与花粉培养一、花药培养操作技术一、花药培养操作技术二、二、花粉培养操作技术花粉培养操作技术三、单倍体植株再生、鉴定及加倍三、单倍体植株再生、鉴定及加倍四、花粉培养与花药培养的比较四、花粉培养与花药培养的比较五、影响花药培养的因素五、影响花药培养的因素六、禾本科植物花药培养中的白化苗现象六、禾本科植物花药培养中的白化苗现象第三节27花药培养花药培养:是植物雄性生殖器官是植物雄性生殖器官-花药为
19、外植体离体培养技术，就培养花药为外植体离体培养技术，就培养方法和技术来讲，属于器官培养的范畴。方法和技术来讲，属于器官培养的范畴。花粉培养花粉培养：将处于一定发育阶段的花粉从花药中分离出来，再加以离体：将处于一定发育阶段的花粉从花药中分离出来，再加以离体培养。也称为小孢子培养培养。也称为小孢子培养(microspore culture)(microspore culture)28一、花药培养操作技术 1 1、取材、取材 镜检，根据花粉的发育时期，选取大小适宜的花蕾。镜检，根据花粉的发育时期，选取大小适宜的花蕾。2 2、消毒、消毒 70酒精浸泡酒精浸泡30-60s花蕾后在花蕾后在1次氯酸钠溶液中
20、浸泡次氯酸钠溶液中浸泡10-20min，无，无菌水冲洗菌水冲洗3-5次。次。3 3、培养、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（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，周）；后转入分化培养基培养，形成小植株。形成小植株。第三节29二、花粉培养操作技术(一一)花粉的分离与纯化花粉的分离与纯化 1 1、自然散落法、自然散落法(漂浮培养散落小孢子收集法漂浮培养散落小孢子收集法)将花药接种在预处理液或液体培养基上，待花粉将花药接种在预处理液或
21、液体培养基上，待花粉自动散落后，收集培养。自动散落后，收集培养。2 2、挤压法、挤压法 在烧杯或研钵中挤压花药，将花粉挤出后收集培养。在烧杯或研钵中挤压花药，将花粉挤出后收集培养。3 3、机械游离、机械游离 （1）磁搅拌法：用磁力搅拌器搅拌培养液中的花药，使花粉游离出来；）磁搅拌法：用磁力搅拌器搅拌培养液中的花药，使花粉游离出来；（2）超速旋切法：通过搅拌器中的高速旋转刀具破碎花蕾、穗子、花药，使小孢子游离出来）超速旋切法：通过搅拌器中的高速旋转刀具破碎花蕾、穗子、花药，使小孢子游离出来（此法应用最广）。（此法应用最广）。4 4、小孢子纯化、小孢子纯化 对上述方法获得的小孢子混合物进行分级过筛
22、、梯度离心处理纯化小孢子对上述方法获得的小孢子混合物进行分级过筛、梯度离心处理纯化小孢子第三节30(二二)花粉培养方式花粉培养方式 1 1、平板培养：、平板培养：花粉置琼脂固化培养基上培养。花粉置琼脂固化培养基上培养。2 2、液体培养、液体培养：花粉悬浮在液体培养基中培养，需震荡，以利通气。：花粉悬浮在液体培养基中培养，需震荡，以利通气。3 3、双层培养：、双层培养：花粉置固体花粉置固体-液体双层培养基上培养。培养基制作方法：先铺一液体双层培养基上培养。培养基制作方法：先铺一层琼脂固体培养基，凝固后，在表面加入少量液体培养基。层琼脂固体培养基，凝固后，在表面加入少量液体培养基。4 4、看护培养
23、：、看护培养：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。育。5 5、微室培养：、微室培养：利用小的盖玻片和凹穴载玻片形成微室进行花粉培养利用小的盖玻片和凹穴载玻片形成微室进行花粉培养6 6、条件培养基培养、条件培养基培养：利用培养过花药的液体培养基或含失活花药提取物的培：利用培养过花药的液体培养基或含失活花药提取物的培养基上培养。花药条件培养基、子房条件培养等。养基上培养。花药条件培养基、子房条件培养等。第三节31看护培养：看护培养：第三节32（一）花粉植株的形态发生方式（一）花粉植株的形态发生方式1 1、器官发生型、器官发
24、生型 花粉花粉-多细胞花粉粒多细胞花粉粒-细胞团（愈伤组织）细胞团（愈伤组织）-继代培养继代培养-单单倍体植株。倍体植株。2 2、胚状体发生型、胚状体发生型 花粉花粉-多细胞花粉粒多细胞花粉粒-进一步培养进一步培养-胚状体胚状体-释放释放-植物植物体。体。第三节三、单倍体植株再生、鉴定及加倍33第三节34（二）、单倍体植株鉴定1 1、染色体直接计数法：、染色体直接计数法：通常取根尖、茎尖等分生组织区进行制片，直接计数染色体通常取根尖、茎尖等分生组织区进行制片，直接计数染色体数目。数目。2 2、间接鉴定、间接鉴定（1 1）流式细胞仪鉴定：流式细胞仪鉴定：主要测定叶片单个细胞中主要测定叶片单个细胞
25、中DNA的含量确定细胞的倍性，材的含量确定细胞的倍性，材料的使用量可少到料的使用量可少到1cm2。（2 2）细胞形态学鉴定法：）细胞形态学鉴定法：叶片保卫细胞大小、单位面积上的气孔数及保卫细胞中叶叶片保卫细胞大小、单位面积上的气孔数及保卫细胞中叶绿体的大小和数目与倍性具有高度的相关性。绿体的大小和数目与倍性具有高度的相关性。第三节35（3 3）植株形态学鉴定法：）植株形态学鉴定法：单倍体植株瘦弱，叶片窄小，花小柱头长，花粉单倍体植株瘦弱，叶片窄小，花小柱头长，花粉粒小，不结实。粒小，不结实。（4 4）杂交鉴定法：）杂交鉴定法：自交或测交鉴定，看后代分离情况确定二倍体植株是来自交或测交鉴定，看后
26、代分离情况确定二倍体植株是来自小孢子还是体细胞。自小孢子还是体细胞。（5 5）分子标记鉴定）分子标记鉴定 如如RFLP、RAPD、AFLP等等第三节36（三）、染色体加倍1.1.茎段培养：茎段培养：将单倍体植株的茎段进行培养，诱导愈伤组织形成。由于单倍体愈将单倍体植株的茎段进行培养，诱导愈伤组织形成。由于单倍体愈伤组织在培养过程中会有一定频率的核内有丝分裂，从而形成二倍体细胞，分伤组织在培养过程中会有一定频率的核内有丝分裂，从而形成二倍体细胞，分化出纯合的二倍体植株。化出纯合的二倍体植株。2.化学试剂诱变：化学试剂诱变：秋水仙素诱导秋水仙素诱导（1）浸泡法：无菌条件下以一定浓度的秋水仙素浸泡再
27、生小植株，再转移至新浸泡法：无菌条件下以一定浓度的秋水仙素浸泡再生小植株，再转移至新鲜培养基中培养。鲜培养基中培养。（2）生长锥处理：秋水仙素水溶液直接涂抹生长点（顶芽或腋芽）。生长锥处理：秋水仙素水溶液直接涂抹生长点（顶芽或腋芽）。（3）培养基处理：将单倍体植株和任何一部分作为外植体，种植在附加一定浓培养基处理：将单倍体植株和任何一部分作为外植体，种植在附加一定浓度和秋水仙素的培养基中培养一段时间后，转入无秋水仙素的相同培养基中继度和秋水仙素的培养基中培养一段时间后，转入无秋水仙素的相同培养基中继续培养诱导胚状体。续培养诱导胚状体。第三节37花药和花粉培养基本流程：预处理花药（物理或生理逆境
28、）预处理花药（物理或生理逆境）收集具胚性小孢子的花药，或离心收集胚性小孢子收集具胚性小孢子的花药，或离心收集胚性小孢子培养（充足的营养、合适的温光、或条件培养）形成胚状体培养（充足的营养、合适的温光、或条件培养）形成胚状体胚状体转移至固化培养基上胚状体转移至固化培养基上”萌发萌发”形成小植株。形成小植株。选择合适的供体植株（选择合适的供体植株（F1）倍性鉴定或染色体加倍倍性鉴定或染色体加倍第三节38四、花粉培养与花药培养的比较四、花粉培养与花药培养的比较第三节p花药培养有时会由于花药中的有害物质而不能诱导小孢子启动第一次分裂，花药培养有时会由于花药中的有害物质而不能诱导小孢子启动第一次分裂，小
29、孢子培养则不会小孢子培养则不会p花粉已是单倍体细胞，诱发都是单倍体植株或双单倍体，不含有因药壁、花粉已是单倍体细胞，诱发都是单倍体植株或双单倍体，不含有因药壁、花丝、药隔等体细胞组织的干扰而形成的体细胞植株花丝、药隔等体细胞组织的干扰而形成的体细胞植株p花粉培养获得的材料总是纯合的花粉培养获得的材料总是纯合的p由于花粉能均匀地接触化学的和物理的诱变因素，花粉是研究吸收、转化由于花粉能均匀地接触化学的和物理的诱变因素，花粉是研究吸收、转化和诱变的理想材料和诱变的理想材料p可观察到由单个细胞开始雄核发育的全过程，是遗传与发育研究良好的材可观察到由单个细胞开始雄核发育的全过程，是遗传与发育研究良好的
30、材料体系料体系391.1.供体植株的生长条件供体植株的生长条件p烟草：短光周期（烟草：短光周期（8h8h）和高光强（）和高光强（16000lux16000lux）p大麦：低温（大麦：低温（12 12 ）和高光强（）和高光强（20000lux20000lux）p油菜：高光强和一定的温度变化油菜：高光强和一定的温度变化2.2.供体植株的年龄供体植株的年龄 多数情况下幼年植株优于老年植株多数情况下幼年植株优于老年植株第三节五、影响花药培养的因素五、影响花药培养的因素403.3.花粉发育时期花粉发育时期p花粉发育时期对诱导雄核发育非常重要花粉发育时期对诱导雄核发育非常重要p一般从单核早期到双核早期一般
31、从单核早期到双核早期第三节发育时期物种减数分裂期草莓、番茄四分孢子期葡萄单核早中期大麦、天仙子、马铃薯单核晚期荔枝、茄子、青椒、小麦单核早期至晚期烟草单核早期至双核期梨、水稻、甘蓝41花粉发育时期的确定花粉发育时期的确定花药在接种以前，一般需先用醋酸洋红压片法进行镜检，以确定花粉的发育时花药在接种以前，一般需先用醋酸洋红压片法进行镜检，以确定花粉的发育时期，并找出花粉发育时期与花蕾或幼穗大小、颜色等特征之间的相应关系期，并找出花粉发育时期与花蕾或幼穗大小、颜色等特征之间的相应关系根据花蕾和花药的长度判断小孢子发育时期，从而为取材提供参考根据花蕾和花药的长度判断小孢子发育时期，从而为取材提供参考
32、第三节单核晚期单核晚期第一次有丝分裂后期第一次有丝分裂后期双核早期双核早期双核中期双核中期424.4.花蕾和花药的预处理：低温、花蕾和花药的预处理：低温、EMSEMS、秋水仙素、秋水仙素、射线、酒精、高低渗、饥饿射线、酒精、高低渗、饥饿处理、高温处理、重金属胁迫等处理、高温处理、重金属胁迫等p低温预处理：低温预处理：p烟草烟草 3 35 725 72小时小时p水稻水稻 10 1010 101414天天第三节435.5.供体植株的基因型供体植株的基因型 p供体植株的基因型是影响花药培养和花粉培养的关键因素供体植株的基因型是影响花药培养和花粉培养的关键因素p不同基因型的植株对培养的反应不同不同基因
33、型的植株对培养的反应不同p表现为是否可诱导胚状体的生成，生成胚状体的多少，以及由胚再生成植株的表现为是否可诱导胚状体的生成，生成胚状体的多少，以及由胚再生成植株的能力大小能力大小第三节44基因型基因型 接种接种 愈伤愈伤 再生率（再生率（%）植株数植株数/花药花药 花药数花药数 产量产量 绿苗率绿苗率 白苗率白苗率 绿苗数绿苗数 白苗数白苗数 绿苗绿苗/白苗白苗Igri 180 10.57 33.33 16.67 3.52 1.67 2.0Igri 180 10.57 33.33 16.67 3.52 1.67 2.0Igri HO 420 12.92 30.64 3.23 3.96 0.42
34、 9.4Igri HO 420 12.92 30.64 3.23 3.96 0.42 9.4Igri H1 180 22.18 30.30 18.18 6.72 4.03 1.7Igri H1 180 22.18 30.30 18.18 6.72 4.03 1.7Atias 60 8.57 7.14 7.14 0.61 0.61 1.0Atias 60 8.57 7.14 7.14 0.61 0.61 1.0No.1 G.N.120 14.14 4.00 4.00 0.57 0.57 1.0No.1 G.N.120 14.14 4.00 4.00 0.57 0.57 1.0Doublet 18
35、0 11.66 15.00 7.50 1.75 0.87 2.0Doublet 180 11.66 15.00 7.50 1.75 0.87 2.0Harrington 300 2.12 23.53 5.88 0.50 0.12 4.2Harrington 300 2.12 23.53 5.88 0.50 0.12 4.2Triumph 240 2.62 66.67 16.67 1.75 0.44 4.0Triumph 240 2.62 66.67 16.67 1.75 0.44 4.0Goft 180 1.14 16.67 11.11 0.19 0.13 1.5Goft 180 1.14 1
36、6.67 11.11 0.19 0.13 1.5Wen I 240 1.63 10.00 13.33 0.16 0.22 0.7Wen I 240 1.63 10.00 13.33 0.16 0.22 0.7Ht/Gm F6 300 2.82 20.00 5.00 0.56 0.14 4.0Ht/Gm F6 300 2.82 20.00 5.00 0.56 0.14 4.0No.3 Z.S/Igri F1 240 10.20 14.29 28.57 1.46 2.91 0.5No.3 Z.S/Igri F1 240 10.20 14.29 28.57 1.46 2.91 0.5G.M.R.T.
37、/Igri F1 60 12.53 11.54 7.69 1.45 0.96 1.5G.M.R.T./Igri F1 60 12.53 11.54 7.69 1.45 0.96 1.5Harrington/Igri F1 60 8.40 33.33 33.33 2.80 2.80 1.0Harrington/Igri F1 60 8.40 33.33 33.33 2.80 2.80 1.0Igri/Harry F1 180 38.61 37.50 16.67 14.48 6.44 2.2Igri/Harry F1 180 38.61 37.50 16.67 14.48 6.44 2.2Igri
38、/J.Q.F1 120 27.87 56.25 18.75 15.68 5.23 3.0Igri/J.Q.F1 120 27.87 56.25 18.75 15.68 5.23 3.0平均平均 11.55 24.62 12.82 3.34 1.64 11.55 24.62 12.82 3.34 1.64 大麦基因型对花药培养效果的影响基因型对花药培养效果的影响反应差反应好第三节456.6.培养基：培养基：花药培养常用的基本培养基种类花药培养常用的基本培养基种类pMSMSpNitschNitschpN6N6pB5B5第三节46 渗透压渗透压花药培养时往往需要一定的花药培养时往往需要一定的渗透压渗
39、透压，成熟花粉是二细胞结构的，往往需低浓度糖，成熟花粉是二细胞结构的，往往需低浓度糖成熟花粉为三细胞结构的植物往往需高渗条件，如油菜小孢子培养时，糖的浓度成熟花粉为三细胞结构的植物往往需高渗条件，如油菜小孢子培养时，糖的浓度可用到可用到13-17%13-17%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:蔗糖浓度蔗糖浓度 2 3 4 6 10 13 17诱导频率诱导频率 5 10 12 18 25 45 8第三节47激素激素2 2，4-D4-D对启动分裂和愈伤的增殖往往有对启动分裂和愈伤的增殖往往有刺激刺激作用，但对分化却有作用，但对分化却有抑制抑制作用，在作用，在诱导单倍
40、体愈伤分化时，应及时降低或去除诱导单倍体愈伤分化时，应及时降低或去除2 2，4-D4-D高浓度的高浓度的2,4-D2,4-D主要诱导花药形成愈伤组织，增加了二倍体细胞发育的机会主要诱导花药形成愈伤组织，增加了二倍体细胞发育的机会 在茄子中的研究表明：在茄子中的研究表明：MSMS2,4-D 0.5mgl-12,4-D 0.5mgl-1KT 1mgl-1KT 1mgl-1，n-93.8%n-93.8%，2n-6.2%2n-6.2%MSMS2,4-D 2mgl-1 2,4-D 2mgl-1 KT 1mgl-1KT 1mgl-1，n-64.1%n-64.1%，2n-35.9%2n-35.9%第三节48
41、 氮素氮素的量和各种氮素的比例的量和各种氮素的比例p朱至清等（朱至清等（19741974）在水稻花药培养中改变培养基中无机氮源可以显著改变花粉）在水稻花药培养中改变培养基中无机氮源可以显著改变花粉形成愈伤组织的频率，随后又能影响由愈伤组织分化绿苗的频率形成愈伤组织的频率，随后又能影响由愈伤组织分化绿苗的频率p在他们所研制的在他们所研制的N6N6培养基中，供试的三个水稻品种花粉出愈率分别为培养基中，供试的三个水稻品种花粉出愈率分别为37.7%,32.2%37.7%,32.2%和和7.5%7.5%，而在，而在MillerMiller培养基上分别只有培养基上分别只有15.5%,10.8%15.5%,
42、10.8%和和0%0%pN6N6与与MillerMiller培养基中氮的组成有明显不同培养基中氮的组成有明显不同p为禾本科作物的花药培养主要使用为禾本科作物的花药培养主要使用N6N6培养基培养基第三节49 有机物质有机物质p在大麦和小麦的花药培养中，谷氨酰胺对小孢子胚形成具有明显的在大麦和小麦的花药培养中，谷氨酰胺对小孢子胚形成具有明显的促进作用促进作用p对于某些植物种来讲，添加某种植物的提取物或椰汁可以改善培养对于某些植物种来讲，添加某种植物的提取物或椰汁可以改善培养效果效果 第三节50 有些作物的花药对培养基的有些作物的花药对培养基的pHpH值值有一定要求有一定要求p在曼陀罗的花药培养中，
43、观察到随着在曼陀罗的花药培养中，观察到随着pHpH值的变化，产生胚状体的花值的变化，产生胚状体的花药百分率增加，当药百分率增加，当pHpH值达到值达到5.85.8时，效果最好时，效果最好，当，当pHpH值增至值增至6.56.5时，时，花粉不形成胚状体，镜检发现花粉不发生细胞分裂。花粉不形成胚状体，镜检发现花粉不发生细胞分裂。p在油菜的小孢子培养中，通常采用在油菜的小孢子培养中，通常采用6.26.2的的pHpH值效果较好值效果较好第三节517.7.培养条件：培养条件：p多数植物在多数植物在2525下培养能诱导愈伤组织下培养能诱导愈伤组织p可某些植物，尤其是可某些植物，尤其是芸苔属芸苔属，在高温，
44、在高温3535下处理几天，然后进入下处理几天，然后进入2525培养能培养能收到最好培养效果收到最好培养效果p玉米需要在玉米需要在14-1514-15培养培养4 4天再转到天再转到27-2827-28的条件下培养，效果较好的条件下培养，效果较好p花药培养一般在暗处进行，直到愈伤或胚状体形成再转入光下培养花药培养一般在暗处进行，直到愈伤或胚状体形成再转入光下培养第三节52六、六、禾本科植物花药培养中的白化苗现象禾本科植物花药培养中的白化苗现象禾谷类植物花粉单倍体生产中出现大量白化苗禾谷类植物花粉单倍体生产中出现大量白化苗p内部因素：基因型和花粉发育时期的影响最为明显内部因素：基因型和花粉发育时期的
45、影响最为明显p外界因素：如高温、高浓度外界因素：如高温、高浓度2 2，4-D4-D、延迟转分化培养时间等均可促进白化、延迟转分化培养时间等均可促进白化苗产生苗产生p白化苗产生的机制白化苗产生的机制质体质体23S23S和和16S RNA16S RNA基因组的变异造成基因组的变异造成来自染色体畸变的花粉来自染色体畸变的花粉花粉有丝分裂过程中，质体不能分化并降解花粉有丝分裂过程中，质体不能分化并降解第三节本节完53第四节第四节 植物单倍体育种植物单倍体育种 我国花粉培育种技术走在世界前列，育成各种农作物新品种几十个，有的我国花粉培育种技术走在世界前列，育成各种农作物新品种几十个，有的已推广很大面积，
46、在生产上发挥着重要作。已推广很大面积，在生产上发挥着重要作。水稻：水稻：“中花中花8 81111号号”，“朝花矮朝花矮”、“宁糯宁糯1 1号号”、“宁糯宁糯6 6号号”、“单单209209”、“浙粳浙粳6666”、油菜小孢子培养培育品种：油菜小孢子培养培育品种：“华双华双3 3号号”双低油菜品种，累计推广面积达双低油菜品种，累计推广面积达30003000万亩万亩第四节54 单倍体细胞培养及育种技术路线单倍体细胞培养及育种技术路线第四节55第四节本节完华双华双3号审定的号审定的技术路线图技术路线图56概念：花粉的二型性单倍体在遗传和育种中的应用价值培养条件下小孢子的发育途径花粉培养与花药培养的优势体现在哪些方面玉米种群中存在高产不抗病（玉米种群中存在高产不抗病（AAbb）、低产抗病）、低产抗病(aaBB)两种类两种类型，以此为材料，采用何种技术路线培育高产抗病新品种，绘型，以此为材料，采用何种技术路线培育高产抗病新品种，绘出技术路线图。出技术路线图。第四节本章思考题