第五讲单倍体细胞培养.PDF

第五讲 单倍体细胞培养 第五讲 单倍体细胞培养 概念 单倍体（Haploid）：具有配子染色体数目的细胞、组 织或个体 单倍体植株（Haploid Plant）：由单倍体细胞分化、 生长出来具有配子体染色数的植株 单倍体培养（Haploid Culture）：利用配子体作为外 植体，通过细胞组织培养获得单倍体的方法 单倍体育种（Haploid Breeding）：利用各种有效方 法产生单倍体后，进行染色体人工或自然加倍，使植 株恢复正常育性，迅速获得稳定的新品种的育种方法 单倍体细胞培养的途径 雌配子体培养（未受精 胚珠/子房培养） 花药培养 花粉培养 花药与花粉培养的主要内容 花药与花粉培养的方法 花粉及花药培养的用途 单倍体植株鉴定和染色体加倍 （一）花药与花粉培养的方法 概念 发展历史 花粉的起源及发育过程 花粉孢子体发育途径 花粉及花药培养方法 影响花药及花粉培养的因素 1 概念 花药和花粉培养：指在合成培养基上，以花药或花粉为外 植体，改变花粉的发育途径，使其不形成配子，而像体细 胞一样进行分裂、分化、最终发育成完整植株。该发育途 径被称为“花粉孢子体发育途径”或“雄核发育” 。 两者的异同点 培养目的相同，均获得小孢子植株 花药培养属于器官培养；而花粉培养属于细胞培养 花粉培养没有药壁组织干扰；可计数小孢子产胚率；可 观察雄核发育的全过程；单倍体产量高。但技术更复杂 2 发展历史 1950年，Tulecke发现，某些裸子植物的部分成熟花粉粒，在特 定培养基上可以形成愈伤组织 1964年，Guha和Maheshwari 完成了曼陀罗花药培养，由花粉 获得单倍体植株 1973年，Chu等实现了小麦花粉培养 80年代后期到90年代期间，花培技术迅速发展。许多作物小孢 子培养已经成功 90年代，一些先前被认为是不易进行小孢子培养的基因型也相 续成功 迄今已有23个科52属约300种高等植物花药培养获得成功，其 中包括水稻、大麦、油菜、小麦、玉米、大豆、橡胶、杨树、 苹果等 3 花粉的来源及发育过程 孢原细胞--小孢子母孢细胞 --{有丝分裂}-- 花粉母细胞 -- {减数分裂}-- 四分体 单细胞花粉粒（核居中）--{纤维素壁形成}-- 单细胞花粉粒 （液泡扩大，细胞核靠边）--{有丝分裂（核分裂伴随胞质分 裂)}-- 二细胞花粉（营养细胞、生殖细胞）中生殖细胞 --{有 丝分裂}-- 三细胞花粉（营养细胞1个，精子2个）（成熟花粉 粒） 4花粉孢子体发育途径（雄核发育） 1）适合单倍体培养的花 粉发育阶段 花粉离体培养时，雄核发 育最适宜的时期一般是第 一次有丝分裂或之前 2 ）雄核发育途径 A途径 小孢子第一次有丝分裂为非均等分裂，形成营养细胞 和生殖细胞 （1）A-V途径 由营养细胞重复分裂形成单倍体 （2 ）A-G途径 由生殖细胞重复分裂形成单倍体 （3 ）A-VG途径（E途径） 由营养细胞和生殖细胞各自独立分裂， 共同形成单倍体 （4 ）C途径 营养细胞和生殖细胞通过核融合，形成多倍体植株 B途径 小孢子第一次有丝分裂为均等分裂，形成大小相近的 两个细胞。然后由这两细胞继续分裂形成单倍体植株，或者核 融合形成多倍体植株 3) 雄核发育启动的机制 1、雄核发育与P花粉的形成 P-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） 2、雄核发育与饥饿处理 饥饿处理改变了小孢子的配子体发育方向，启动雄核发育 4 ）花粉植株形态发生方式 胚状体发育途径 小孢子经历胚发生的各个阶段，最后子叶展开，形成花粉植 株 愈伤组织发育途径 小孢子分裂数次形成愈伤，再分化形成花粉植株。此途径产 生的植株会出现变异且倍性复杂