细胞工程第13章 体外单倍体诱导与单倍体育种.ppt

*提要体外诱导方法单倍体育种技术花药培养花粉培养体外单倍体诱导体外单倍体诱导：通常是指利用离体培养花药或小孢子的方法，诱导形成单倍体植株花粉植株的形态发生：愈伤组织型类胚体型混合型体外单倍体诱导单倍体育种：将具有单套染色体的单倍体植物，经人工染色体加倍，使其成为纯和二倍体，从中筛选出优良个体，直接繁育成新品种；或选出具有单一优良性状的个体，作为杂交育种的原始材料。单倍体育种优点：可以控制杂种分离，缩短育种周期；排除显、隐性基因的干扰，提高选择效率；加速自交系育成；进行诱变育种，对栽培品种进行纯化复壮。获得单倍体植物的重要途径：花药、花粉培养植物小孢子发育过程花粉粒形成：初期花药（原表皮和其内的有分裂能力的细胞构成）四角隅处出现孢原细胞分裂四棱形花药孢原细胞平周分裂外层周缘细胞+原表皮花粉囊壁内层造孢细胞分裂花粉母细胞减数分裂花粉粒植物小孢子发育过程植物小孢子发育过程花粉粒的发育未成熟花粉粒（小孢子）有丝分裂营养细胞（大）生殖细胞（纺锤形）分裂2个精子（雄配子）3-细胞型花粉粒：生殖细胞在花粉粒中进行分裂，成熟花粉有3个细胞2-细胞型花粉粒：生殖细胞在花粉管中进行分裂，成熟花粉只有2个细胞开花时，花粉粒成熟，花药裂开植物小孢子发育过程花药和花粉培养花药培养：将成熟或未成熟的花药从母体植株上取下，在无菌条件下，生长发育的技术。花药再生植株的方式：器官再生胚状体再生胚状体再生特点：两极性与外植体的维管束无直接联系花药和花粉培养花粉培养：把花粉从花药中分离出来，以单个花粉粒作为外植体进行离体培养的技术。裸子植物的花药培养麻黄、银杏、紫杉、榧等被子植物的花药培养悬滴培养法甘蓝、甘蓝芥蓝杂种看护培养法番茄植板培养法水稻、烟草看护培养看护培养（nurseculture）Muir等1953年设计。小孢子母细胞培养小孢子母细胞培养主要用于研究减数分裂和花粉发育花药与花粉培养方法材料的选择材料的预处理培养基接种与再生植株的培育材料的选择1．材料的遗传差异母本材料的遗传背景对花药培养的成败有决定性的影响不同物种之间花药培养的反应存在很大差异同一属内不同种或品种之间也存在诱导性的差异母本材料的基因型是影响花药培养的关键因素一般情况下杂种比纯种容易诱导材料的选择２．母本生理状态的影响母本的生理状态直接影响花药培养早期花蕾花药中花粉生活力高，诱导效果好健壮母本花粉植株诱导率显著高于弱株和衰老株母本的氮素营养水平是另一个重要的影响因素植株长期处于氮饥饿状态有利于提高花粉诱导力花粉母细胞减数分裂时期的光周期、温度、营养状态对小孢子全能性也许会有明显的作用材料的选择3．花粉发育时期第一期四分体时期、第二期单核期（小孢子）第三期双核期和三核期对大多数植物来说，单核中期和晚期是诱导花粉胚或花粉愈伤组织的最佳，尤其是单核靠边期是花粉诱导的关键时期不同植物的花粉对离体培养有其特定的、最敏感的发育时期，大多数植物，单核期的花粉比较容易培养成功材料的预处理常用的预处理方法有：低温处理离心激光照射乙烯利预处理低温处理低温预处理能明显提高花粉胚的诱导率各种材料在进行低温预处理时应保持较高湿度，防止材料失水低温提高花粉诱导率的机制：低温可以改变花粉粒第一次有丝分裂的纺锤体的取向；保持花粉的活力，使其不致在数天内死亡高温处理游离小孢子对高温的预培养敏感期是培养的最初24-48h离心处理离心对花粉诱导的作用机理尚不清楚可能是离心能使花粉孤立化也可能是离心改变了花粉的轴向，有利于花粉的均等分裂激光照射激光能促进花粉愈伤组织的芽分化乙烯利处理能促使花粉细胞核分裂；能促进花粉愈伤组织得到形成甘露醇处理甘露醇预培养对小麦游离小孢子有促进作用。碳饥饿是启动雄核发育的重要因素培养基基本培养基的组成对花药培养有明显的影响常用的花粉培养基本培养基有MS、Nitsch、B5、BN、MB、N6、H、Miller等。禾本