花药培养及单倍体育种

植物组织培养的应用一、增加遗传变异性，改良作物单倍体育种：通过花药培养，从小孢子获得单倍体植株，染色体加倍后获得正常二倍体植株，这是一条育种的新途径。

单倍体育种可以缩短育种年限，节约人力物力，较快地获得优良品种，目前已有四十多种植物获得了单倍体植株。

我国在水稻、小麦、烟草、柏树、橡胶、辣椒等植物的单倍体育种的工作上，处于领先地位。

胚培养、子房培养、胚珠培养：为了克服远缘杂交的不亲和性，可采用胚、子房、胚珠培养和试管受精等手段。

最早成功的例子是两个栽培种亚麻的杂交胚发生败育，利有杂种胚培养克服了一些障碍，得到种子。

现在在棉花、黄麻上也获得成功。

从玉米的离体子房培养，经体外受粉可以得到种子。

突变体的选择和应用：由于植物的单细胞培养成功，可以用这个方法诱发单细胞进行突变，通过筛选所需要的突变体，然后使细胞分化成植株，再通过有性世代使遗传性稳定下来，这是从细胞水平来改造植物的一种途径。

除细胞外，愈伤组织、花药、原生质体都可诱发突变。

70 年代以来，世界各国在这方面已有不少成功的例子，如：已选育出抗花叶病毒的甘蔗无性系，抗1-2%NaCl 的野生烟草细胞株，抗除草剂的白三叶草细胞株等。

体细胞杂七杂八交和遗传工程：自1960 年以来用酶法获得大量有活力的植物原生质体，现已从四十多种植物的原生质体产生出再生植株。

通过异种原生质体的相互融合（即体细胞杂交）为植物育种工作开阔新的途径。

原生质体融合的工作自1972 年Carlson 在两个烟草种间成功以来，现在除种内与种间能获得杂种植株外，在属间甚至不同科的植物间亦做了许多工作，如烟草与大豆、烟草与天仙子、矮牵牛与小花矮牵牛、番茄与矮牵牛等都得到了杂种植株。

此外，通过原生质体融合，并以选择胞质链霉素抗性做手段以转移烟草的雄性不育性状，或通过原生质体融合转移胞质的抗林可霉素因子都得到成功。

原生质体没有胞壁，容易接受外来的引入物质。

由于致癌农杆菌可以使多种植物形成肿瘤，以及已发现它所带的Ti 质粒可以有效的插入植物细胞的基因组中，所以一些研究者也设想能否以Ti 质粒作为载体，与固氮基因重组后转入植物的细胞中，如能实现将固氮基因转到非豆科植物如水稻、小麦、玉米等作物中，则遗传工程在创新植物类型上的前景，无疑是非常广阔的。

植物单倍体诱导和育种方法的研究植物育种是交叉育种、自交育种和杂交等手段利用植物的自然或人工杂交的方法，以培育各种新品种。

而在植物育种中，单倍体诱导和育种方法是目前广泛使用的一种方法。

一、什么是植物单倍体植物体细胞通常含有一组二倍体染色体（2n），而植物单倍体则只有一组单倍体染色体（n）。

在植物中，单倍体常常存在于生殖细胞、花粉或胚乳中。

二、植物单倍体诱导植物单倍体诱导是指将植物体细胞诱导成为单倍体细胞的过程。

常见的方法有化学处理、辐射处理和发育停滞等方法。

1、化学处理化学处理是最常见的一种植物单倍体诱导方法。

该方法靠化学物质在体外直接作用于植物体细胞，使染色体分离，形成单倍体细胞。

常用的化学物质有植物生长调节剂、生长素和激素等。

2、辐射处理辐射处理是利用辐射源对植物进行辐射处理，以诱导植物单倍体。

常见的辐射源有X射线和紫外线等。

该方法的缺点是对植物细胞易造成基因突变，影响植物后代的形态和生物学性状。

3、发育停滞发育停滞是将植物体细胞放在营养缺乏或生长停滞的环境中，使细胞停止生长和分裂，进而形成单倍体细胞。

三、植物单倍体育种方法目前，植物单倍体育种方法主要有两种：即卵细胞诱导剂法和花药培养法。

1、卵细胞诱导剂法该方法是首先使用单倍体诱导方法将植物体细胞诱导为单倍体细胞，然后将单倍体细胞作为卵细胞参与杂交育种过程。

由于卵细胞具有很高的遗传变异能力，该方法能够大大提高新品种的育种效率。

2、花药培养法花药培养法是将植物雄蕊花药缺氧处理，使花药中的细胞发育生长并分化形成花粉囊。

然后，将花药细胞培养在营养液中，并加入生长调节剂和抗生素。

通过培养培养出千倍体的花粉囊，再利用去除壳层的方法获取单倍体细胞。

提取得到的单倍体细胞可作为种质资源，或用于育种操作。

四、单倍体育种的意义和发展前景单倍体育种方法在植物育种领域中有着非常重要的作用。

由于单倍体材料的遗传变异能力较高，可以有效的提高植物育种过程的效率，并培育出更具有优异性状的新品种。

花药离体培养获得单倍体的原理花药离体培养获得单倍体是一种常用的植物遗传学技术，其原理是利用花药中的生殖细胞在合适的培养条件下分裂分化，最终得到单倍体植株。

花药是花的雄性生殖器官，包括花粉和花丝。

花药离体培养一般以花期结束后的花药为材料，经过消毒处理后，将其放置在含有适当濃度植物生长调节剂的培养基中，控制温度、光照和湿度等条件，使其逐渐分裂分化生成胚胎或胚愈伤组织。

在特定培养基配方和培养环境的作用下，胚胎或胚愈伤组织可以继续发育，分化出合适的植株。

这种技术的优点在于可以在短时间内大批量地获得同源性强、单倍体的植株，有助于植物育种、品种改良等研究工作的开展。

同时，这种方法适用于不同种类的花卉，包括樱花、玫瑰、百合、茉莉等，可以充分利用植物遗传资源，提高植物的遗传多样性。

此技术同样适用于果树、蔬菜等植物的研究。

然而，花药离体培养也存在着一些缺点和限制。

例如由于植物细胞易被污染所致的不稳定性大、培养环境的影响等，植株的发育率和质量难以保证，需要经过精心的操作和长期的观察和培养。

此外，还要考虑到减数分裂过程中的染色体異變且难以控制，可能导致基因结构改变和表达的不正常，影响植株的生长和遗传稳定性。

总之，花药离体培养是一种有效的植物遗传学技术，可以使植物在较短时间内分化出单倍体的植株，具有重要的科研和实践价值。

但
同时也需要充分了解各种因素的影响，切实提高技术操作水平，才能达到理想的效果。

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。