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第五章植物胚胎培养和离体授粉


第五章 植物胚胎培养和离体授粉
第一节 植物胚培养 第二节 植物胚乳培养 第三节 植物胚珠和子房培养 第四节 植物离体授粉

第一节 植物胚培养
幼胚培养 一、胚培养的类型 成熟胚培养
对培养条件要求较高

克服远缘杂交不亲和性

杂种胚夭折

二、胚培养的用途

打破种子休眠,缩短育种周期 打破种子休眠,

提高种子萌发率

有些种子不易萌发

举例:一些园艺植物中,常有胚发育不良或中途败育现象, 举例:一些园艺植物中,常有胚发育不良或中途败育现象,导致 种子不能发芽。 种子不能发芽。 (1)早熟桃,果实发育期短,胚发育不完全,种子发芽率低 )早熟桃,果实发育期短,胚发育不完全, 或不发芽,阻碍早熟桃的杂交育种; 或不发芽,阻碍早熟桃的杂交育种; (2)兰花种子,由于缺乏胚乳,使种子无法单独萌发; )兰花种子,由于缺乏胚乳,使种子无法单独萌发; (3)在远缘杂交中,杂种的不亲和性,使种胚在发育过程中 )在远缘杂交中,杂种的不亲和性, 途败育等。 途败育等。 利用胚培养技术, 利用胚培养技术,可以分离发育不良种子或即将败育前的种 胚进行培养,使胚继续发育至成熟, 胚进行培养,使胚继续发育至成熟,使杂交育种或远缘杂交获得 成功,特别对于败育胚进行早期离体培养, 成功,特别对于败育胚进行早期离体培养,在遗传和育种上均具 有重要意义。 有重要意义。

以玉米幼胚培养为例

灭菌

授粉后10-12天的幼胚, 天的幼胚, 授粉后 天的幼胚 长约1-2.5mm, 70%酒 长约 , 酒 精雌穗表面灭菌 切去籽粒顶部,用镊子 切去籽粒顶部, 取出幼胚。 取出幼胚。 放在固体培养基上, 放在固体培养基上,一 周后长出愈伤组织。 周后长出愈伤组织。 常用培养基: , , 常用培养基:MS,B5, White,N6 ,

三、幼胚培养方法

幼胚分离

幼胚培养

第二节 植物胚乳培养
一、概念
胚乳培养 :将胚乳从母体上分离出 来,放在无菌的人工环境条件下,让其 放在无菌的人工环境条件下, 进一步生长发育成幼苗的过程。 进一步生长发育成幼苗的过程。 被子植物的胚乳是三倍体。 被子植物的胚乳是三倍体。

二、胚乳培养的意义
胚乳培养再生植株证明了全能性理论; 胚乳培养再生植株证明了全能性理论; 研究胚和胚乳的关系及胚乳组织的功能; 研究胚和胚乳的关系及胚乳组织的功能; 再生植株多为三倍体,产生无籽果实; 再生植株多为三倍体,产生无籽果实; 可以从胚乳愈伤中分离和筛选各种类型的 非整倍体植株。 非整倍体植株。 胚乳细胞是研究淀粉、 胚乳细胞是研究淀粉、蛋白质和脂类天然 产物代谢途径的理想系统。 产物代谢途径的理想系统。

三、胚乳培养的方法 胚乳 愈伤组织 形态发生

胚状体发育成苗
柚,柑桔和枣

不定芽苗
大麦, 水稻, 玉米, 苹果, 大麦 水稻 玉米 苹果 马铃薯

四、需要说明的几个问题
1、胚乳培养绝大多数经历愈伤组织阶段,极少数 、胚乳培养绝大多数经历愈伤组织阶段, 从胚乳直接分化器官。 从胚乳直接分化器官。 2、胚乳发育的时期对愈伤组织发育有影响 、 (1)发育早期的胚乳,接种不方便,愈伤组织 )发育早期的胚乳,接种不方便, 的诱导频率很低; 的诱导频率很低; (2)处于旺盛生长期的胚乳,离体条件下最易 )处于旺盛生长期的胚乳, 诱导产生愈伤组织; 诱导产生愈伤组织; (3)接近成熟或完全成熟的胚乳,愈伤组织诱 )接近成熟或完全成熟的胚乳, 导频率很低。 导频率很低。

3、胚在胚乳培养中的作用 、 (1)旺盛期的未成熟胚乳,在诱导培养基上无需 )旺盛期的未成熟胚乳, 原胚的参与,就能形成愈伤组织; 原胚的参与,就能形成愈伤组织; (2)完全成熟的胚乳,生理活动很弱,在诱导脱 )完全成熟的胚乳,生理活动很弱, 分化前,必须借助于原胚的萌发,使其活化。(胚 分化前,必须借助于原胚的萌发,使其活化。(胚 。( 在萌发时产生某种物质“胚因子” 外源 在萌发时产生某种物质“胚因子”。外源GA3能部 分取代胚因子。 分取代胚因子。)

4、胚乳再生植株的染色体倍性变异 、 胚乳愈伤组织及其再生植株的染色体数目常 常发生变化,三倍体细胞很少, 常发生变化,三倍体细胞很少,同一植株往往是 不同倍性细胞的嵌合体。 不同倍性细胞的嵌合体。

第三节 植物胚珠和子房培养
一、胚珠和子房培养的意义
1、防止杂种胚早期败育; 、防止杂种胚早期败育; 2、未受精的胚珠培养能再生出单倍体植 、 株,用于单倍体育种; 用于单倍体育种; 3、是试管受精的基础。 、是试管受精的基础。

二、胚珠和子房培养再生植株的染色体倍性
1、胚珠和子房中存在两种细胞:体细胞和性细胞 、胚珠和子房中存在两种细胞: (未受精时),所以再生植株可能来源于体细 未受精时),所以再生植株可能来源于体细 ), 胞,也可能来源于性细胞,即再生植株可能是 也可能来源于性细胞, 二倍体,也可能是单倍体; 二倍体,也可能是单倍体; 2、若想通过胚珠和子房培养产生单倍体植株,就 、若想通过胚珠和子房培养产生单倍体植株, 必须控制不同倍性组织中的细胞分裂。 必须控制不同倍性组织中的细胞分裂。

第四节 植物离体授粉
一、概念
将未授粉的胚珠或子房从母体上分离下来, 将未授粉的胚珠或子房从母体上分离下来, 进行无菌培养,并以一定的方式授以无菌花粉, 进行无菌培养,并以一定的方式授以无菌花粉, 使之在试管内实现受精的技术, 使之在试管内实现受精的技术,又称为离体受精 或试管受精。 或试管受精。

二、离体授粉的用途 克服受精前的障碍
克服花粉在柱头上不能萌发; 克服花粉在柱头上不能萌发; 花粉管在花柱中生长受阻或花柱太长; 花粉管在花柱中生长受阻或花柱太长; 花粉管在花柱中破裂。 花粉管在花柱中破裂。

离体柱头授粉

三、离体授粉的类型

离体子房授粉

离体胚珠授粉

离体授粉还有许多问题需要研究,目前技术还不成熟。

思 考 题
1、胚培养的类型、用途和方法。 胚培养的类型、用途和方法。 2、胚乳发育时期对愈伤组织发育的影响 。 3、胚珠和子房培养中再生植株的染色体情况。 胚珠和子房培养中再生植株的染色体情况。 4、为什么要研究离体授粉?离体培养的种类。 为什么要研究离体授粉?离体培养的种类。


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