植物花药和花粉的培养

教学目的：掌握花药培养和花粉培养技术，掌握花药和花粉培养在单倍体育种中的重要应用，了解我国单倍体育种成就。

职业教学技能点：具有进行花药培养和花粉培养的基本能力，具有单倍体育种认知，初步具备查阅资料收集信息基础能力。

教学时间：4学时教学重点：花药培养方法，花粉培养方法，单倍体育种上应用教学难点：花药培养与花粉培养的取材时期，单倍体植物缩短育种年限教学内容：第一节花药培养和花粉培养技术一、概念1．概念花药培养其外植体是植物雄性生殖器官的一部分，就培养方法和技术来讲，属于器官培养的范畴。

花粉培养的精确定义是：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。

有时花粉培养也称为小孢子培养(microspore culture)。

从培养方法和技术方面来讲，它属于细胞培养的范畴。

二、花药培养首先报道通过花药培养获得单倍体植株成功的是印度学者Guha、Maheshwari (1964, 1966)。

目前已有250多种植物花药培养成功。

目前，花药培养获得单倍体的技术途径已在禾本科作物、茄科作物、十字花科作物的育种中广泛应用。

花药培养可诱导花粉发育形成单倍体，快速获得纯系；缩短育种周期，利于隐性突变体筛选、提高选择效率；与二倍体融合成体-配杂种。

花药培养的基本程序是：外植体选择－外植体(花蕾)预处理—外植体消毒—剥取花药—接种—诱导培养—分化培养（一）花药培养方法1、材料的选取：大多数植物的花药培养，成功率最高的是单核期或单核中晚期。

花粉发育时期的检测一般将植物的花药置于载玻片上压碎，加醋酸洋红1～2滴染色，再进行镜检以确定花粉发育时期。

水稻等植物的花粉，处于单核期时尚未积累淀粉，在进入三核期后的花粉开始积累淀粉，因此可用碘—碘化钾染色鉴定。

花粉发育时期与花蕾或幼穗大小、颜色等特征之间有一定的对应关系。

花药培养的成功与供试材料的遗传背景、供试材料的生理状态、花粉的发育时期有关。

花粉发育时期图示如下：四分体—小孢子—单核花粉—双核花粉最适期2、材料与处理与灭菌3-5℃低温处理3-10天-（大花蕾将萼片剥掉）-酒精几秒-0.1%升汞10min-无菌水冲洗。

第二章(10)植物花药(花粉)培养1 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，以形成花粉胚或愈伤组织进而分化成植株的技术。

2 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。

3 花药培养过程3.1 预处理低温冷藏是最常用的方法。

烟草7～9℃，7～14d；黑麦1～3℃，7～14d。

3.2 表面消毒用70%酒精喷洒或擦拭花器或包被着麦穗的叶鞘表面，即可以达到灭菌的要求。

3.3 接种在无菌的条件下把雄蕊上的花药从花丝上摘下，水平地放在培养基上进行培养。

不要使花药受到损伤，否则会刺激花药壁形成二倍体愈伤组织。

接种的“密度效应”，要有一个合理的群体数量。

3.4 培养形成花粉植株。

花粉---愈伤组织---苗；花粉---胚状体---苗。

培养方式：①琼脂固化培养基表面培养；② 30%Ficoll的液体培养基表面漂浮培养；③固-液双层培养。

4 花药培养脱毒1974年日本：花药培养可以脱除草莓病毒；4.1花药采取时期单核期：花蕾4～6mm，花药1mm.4.2花药诱导愈伤组织培养基MS+IAA4mg/L+BA2mg/L+KT2mg/L+蔗糖30g+琼脂7g/L4.3增殖分化培养基MS+GA1mg/L+IBA0.2mg/L+BA1mg/L+蔗糖30g+琼脂7g/L4.4生根培养基1/2MS+IBA0.2mg/L+活性炭3g/L+蔗糖20g+琼脂7g/L5 单倍体植株染色体加倍的方法5.1 自然加倍花粉细胞核有丝分裂或核融合，染色体可自然加倍，获得纯合二倍体。

5.2人工加倍用秋水仙素处理单倍体植物，可使染色体加倍（溶液浸苗、处理愈伤组织和用含0.4%秋水仙素的羊毛脂涂抹单倍体植株的顶芽、腋芽，可得到能结实的二倍体植株）5.3将单倍体植株诱导的愈伤组织反复继代培养，再分化可得到二倍体植株。

6 花药和花粉培养的应用6.1克服后代分离，缩短育种周期；6.2有利于筛选隐性突变体，选择效率高;6.3有利于隐性基因控制性状的选择;6.4快速获得自交系的超雄株.本节小结：在单倍体细胞中只有1个染色体组，表现型和基因型是一致的，一旦发生突变，无论是显性还是隐性，在当代都可以表现出来，因此单倍体是体细胞遗传研究和突变育种的理想材料。

花粉和花药培养的比较花药和花粉培养：指在合成培养基上，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”。

小麦花药胚状体发生一、植物花药和花粉培养的概念（一）花药培养通过无菌操作技术，把发育到一定阶段的花药，接种在人工培养基上，进行诱导、分化，最终形成完整植株的技术。

草莓花药愈伤组织,花药植株（二）花粉培养将处于一定发育阶段的花粉从花药中分离出来，再加以离体培养，也叫小孢子培养。

1964年：Guha&Maheshwari南洋金花花药培养发育成胚；1967年：Bourgin&Nitsch花药培养获得烟草植株；1973年：我国首次报道了小麦花药培养获得再生植株；目前：许多农作物及经济植物通过花粉培养都能诱导成植株。

二、花药培养历史通过花药培养育成的甜椒新品种：海花三号相同点：培养目的相同，均获得小孢子植株。

不同点：（一）花药培养离体操作技术简单，而且，药壁组织有时可作为条件因子促进小孢子的发育。

辣椒花药吊竹花粉粒三、两者的异同点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。

（二）花药培养属于组织培养；而花粉培养属于细胞培养。

1.花药培养容易受药壁、花丝、药隔等体细胞组织的影响，再生的植株中会出现不同倍性的个体，所以花药培养在诱导单倍体方面有一定的局限性，而分离的花粉粒培养可以克服这一不足。

2.由于去除了药壁和其它连接组织的干扰，因此能更好地调节控制雄核发育的各种因子，而且能直接从单细胞开始观察整个雄核发育的过程。

四、花粉培养的优点3.花粉是真正的单细胞单倍体，均能匀质地接受各种化学的、物理的因子处理，是突变体筛选及外源基因导入研究的有用材料，对育种有很大的意义。

4.一个花药中就有成千上万个小孢子，从花粉培养能得到更多的花粉植株。

七叶树花粉粒思考题1.简述花粉和花药培养的概念；2.花粉培养的特点是什么？3.花药培养的特点是什么？参考文献与网站Thank You!。