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第八章 生殖细胞培养 白音 英东生命科学学院 (4)研究花粉发育途径的意义 1、研究花粉孢子体启动第一次分裂的条件，揭露小孢子发育过程中各种诱导因子，对离体培养花药（花粉）培养的必要性。 2、研究花粉发育途径有利于研制诱导花粉植株的新技术。 3、了解不同倍性花粉植株的来源，为杂交育种提供原始材料。 4、研究细胞分化和胚胎发生规律。 (5) 花粉植株的形态发生方式 1、器官方式型：小孢子没有经历胚发生阶段，而是分裂数次形成愈伤，从花药壁上冒出来。 2、类胚体发生型：小孢子的行为与合子的一样，经历了如同活体条件下诱导胚发生的各个阶段。 ◆产生花粉植株的两条途径 (6)单倍体植物的鉴定方法 1、形态鉴定（形态特征、结实性、花粉粒着色和大小、气孔大小数目） 2、细胞学鉴定（染色体观察） 3、杂交鉴定（自交鉴定、杂交鉴定） 4、分子鉴定（生化标记、分子标记） ◆花粉培养及单倍体应用存在的问题 1.诱导频率低 2.体细胞干扰问题 3.倍性变异 4.药壁毡绒层对花粉发育的作用 5.白化苗问题 作业题 1、试比较花药培养与花粉培养的异同。 2、单倍体植株有什么用途？ * * 8.1花药和 花粉培养 主要内容 8.2子房、胚珠、 胚、胚乳培养 和离体受精 (学生自学) 植物减数分裂后形成的雌雄配子，其染色体数只有体细胞的一半，将这具有单套染色体的细胞称为单倍体细胞。 植物有性生殖时，精细胞和卵细胞 融合形成二倍体，合子反复有丝分 裂形成胚，胚是一株幼小植物， 称“孢子体”。 单倍体细胞在人工离体条件下培养，使其单性发育成植物体，这 种只具有单套染色体的植物称为 单倍体植物。 ◆概念：是指花粉在培养基上改变其正常发育的机能，不经受精而发生细胞分裂，由单个花粉粒发育成完整植株的技术。用离体培养花药的方法使其中的花粉发育成一个完整的植株叫做单倍体植物。花药培养（属细胞工程）是植物育种和种子生长的重要手段。1973年我国首次报道小麦花药培养获得再生植株。 8.1 花粉和花药培养 pollen anther culture 柱头 8.1.1 花药培养与单倍体育种 花药培养的主要目的：培养花粉粒的单倍体植株，并使单倍体加倍，作为育种材料的来源。花粉植株经染色体加倍而来的二倍体，在遗传上是纯合的，其自交后代不再分离，缩短育种周期。如：芦笋 8.1.2 花药培养技术 （1）培养方法 从幼年的植株的花蕾中取出花药，通过镜检确定花粉发育的准确时期。（一般情况下取花粉为单核期的花蕾），如水稻，烟草 花药培养的条件： 光照（12-18h，5000-10000Lx 28℃） 黑暗（12-16h，22℃）周期交替进行 （2）影响花药诱导频率的因素 ▓ 花粉发育时期是影响培养效果的重要因素。 ▓ 花药供体植株的生长条件。 ▓ 培养基。 ▓ 培养基中的植物生长物质的种类。 ▓ 高蔗糖浓度对花粉的生长无妨碍。 ▓ 铁盐也影响胚状体的发育，在培养基中加入活性 炭能促进花药培养。 ▓ 低温处理可以提高花粉胚的诱导频率。 ▓ 培养温度是影响花药反应的一个重要因素。 花粉发育时期对诱导雄核发育是极其重要的。花粉母细胞经减数分裂形成四分体，体细胞组织分泌出胼胝质到四分体表面，花粉四分体的胼胝质壁溶解并释放出四个小孢子。小孢子细胞质浓厚，中央有一细胞核。当液泡发生时，小孢子体积迅速增加，细胞核被挤向一边。在第一次有丝分裂时，小孢子核产生一个营养核和一个生殖核。第二次分裂仅限于生殖核，形成两个精子，它们处在花粉或花粉管中。 ◆活体小孢子发育途径 （3）花粉植株的诱导途经 ▓单核小孢子进行一次均等分裂，形成两个等同的子细胞都参与孢子体的发育。如南洋金花（曼陀罗） ▓单核小孢子先进行一次正常的非均等分裂，然后通过营养细胞的进一步分裂形成孢子体，生殖细胞不再分裂或分裂1—2次后退化。如烟草、大麦 ▓花粉胚主要由生殖细胞单独形成，营养细胞或是完全不再分裂，或只分裂几次即停止。 如天仙子 ▓小孢子先进行一次正常的非均等分裂，形成一个营养细胞和生殖细胞，不同的是两个细胞都进一步分裂并参与孢子体的形成。只见南洋金花 大麦 天仙子 花粉 花粉 胚状体 愈伤组织 从芽 从芽 生根 移栽 脱分化 分化 再 分化 诱导 愈伤组织或胚状体 分化和正常生长 诱导培养 材料准备 完整植株 外植体 脱分化 再分化 分化培养 选择优良母株 外植体表面消毒、接种 移苗入土和入圃 花粉单倍体植 物的培养程序 炼苗、驯化 8.1.3 单倍体植株的二倍化 方法：用秋水仙处理（传统方法）用较大浓度的秋水仙来溶解，处理的时间短，常用时间24—96h。 方式：浸泡试管苗法 处理芽方法 浸根方法