(精选)细胞工程育种之花药离体培养.doc

细胞工程育种之花药离体培养季定根植保1001一般是离体培养花粉处于单核肘期（小抱子）的花药通过培养使它离开正常的发育 途径（即形成成熟花粉最后产生精子的途径）而分化成为单倍体植株，这是H前获得单倍 体植株的主要方法大体上要经过制备培养基、接种花匆和培养三步骤途径：由花粉长成单倍体一般有两条途径一是由花粉脱分化形成愈伤组织（即分化 程序很低的薄壁细胞团），再由愈伤组织再分化出根和芽，最后形成植株二是由花粉分 裂形成胚状体（不是由合子发育成的胚叫胚状体），再由胚状体长成植株当瓶中花药内 长出的小苗达到一定大小时•，应调节温度、湿度及光照等条件，使幼苗得到锻炼并逐步适 应自然的环境条件，然后从试管中移出种植于土壤中，进行一般的栽培和管理；或将形成 的胚状体包裹人工种皮，制成人工种子与单倍体育种差异：花药离体培养是一种组织培养技术，其过程是：①把花粉发育到 一定阶段的花药，通过无菌操作技术，接种在人工培养基上进行离体培养；②花粉在培养 基所提供的特定条件下可以发生多次分裂，形成类似胚胎的构造（胚状体）或愈伤组织； ③诱导愈伤组织分化出芽和根，最后长成植株单倍体育种是-种育种方法，其过程是： 在花药离体培养的基础上，用秋水仙素继续处理单倍体幼苗，使染色体数目加倍，重新恢 复为二倍数。

因为它们的二倍数染色体是由单倍数染色体本身加倍而来的，所以都是纯系, 自交后代不会发生性状分离，因此在育种上有很高的应用价值由此可知，花药离体培养与单倍体育种关系密切——花药离体培养是单倍体育种的首 要环节，但两者的步骤和结果是不同的花药离体培养得到的植株不一定是单倍体，其原因还得从花药的结构和培育过程谈 起花药是花的雄性器官，包括体细胞性质的前壁和菊隔组织，以及雄性性细胞的花粉粒 按染色体的倍性来看，前者为二倍体细胞，后者为单倍体细胞在离体培养过程中，由于 花药愈伤组织的多倍化、核融合、花药壁和花丝等二倍体体细胞参与愈伤组织的形成、愈 伤组织染色体的变化等因素，导致培养中有非单倍体植株出现那些起源于花药壁、药隔 或花丝细胞的植株，其染色体倍数应与提供花药的植株-样，完全可能是二倍体花药与花粉培养有较大差异花药离体培养是把花粉发育到一定阶段的花药接种到培 养基上，来改变花药内花粉粒的发育程序，使其分裂形成细胞团，进而分化成胚状体，形 成愈伤组织，由愈伤组织再分化成植株花粉离体培养是指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，由于花粉已是单倍体细胞，诱发它经愈伤组 织或胚状体发育而成的植株都是单倍体，且不受花药的药隔、药壁、花丝等体细胞的干扰。

花药离体培养属器官培养，花粉离体培养属细胞培养，但花药离体培养和花粉离体培养的 目的一样，都是要诱导花粉细胞发育成单倍体细胞，最后发育成单倍体植株花药离体培 养相对较容易，技术比较成熟，但最后需要对培养成的植株进行染色体倍数检测；花粉离体培养尽管不受花药壁、药隔等二倍体细胞的干扰，但这种特殊单倍体细胞的培养技术难 度较大，目前只在少数植物上获得成功花药离体馀秋水仙素是单倍体实验的两步骤植物组织培养是将离体的植物器官或组 织在一定条件下培养成胚状体或植株幼苗，所以花药离体培养属于植物组织培养一般的 组织培养是利用体细胞所以后代与亲代之间性状非常相似，在不考虑细胞质遗传的情况下 几乎完全随亲本，是无性生殖，故可看作一种克隆技术花药离体培养中由于培养材料是花药，其本质是培养精细胞(属于生殖细胞，雄配子) 所以新的幼苗细胞核遗传物质是亲本的一半，可看作有性生殖中的特殊类型(单性生殖)所以从技术上看两者有包含关系从生殖上看，要根据培养材料确定是有性生殖还是无性生殖花药离体培养在育种111的重要应用价值：(1) 通过对所获得的单倍体植株进行染色体加倍，便可获得纯合二倍体，可缩短育 种所需年限2) 利用单倍体及其细胞进行诱变育种，无论是发生显性还是隐性突变，均可在当 代表现出来，便于鉴定和选择，然后将发生有利突变的个体进行染色体加倍，即可获得遗 传性稳定的纯合植株，从而加速育种进程。

3) 利用单倍体植株的组织、细胞或原生质体作为外源基因转化的受体，有利于 外源基因的整合表达花粉单倍体育种研究成果:玉米花药离体培养研究离体条件下小泡子的发育途径在离体条件下，由于改变了花粉原来的生活环境，花粉的正常发育途径受到抑制，由一 次分裂形成的花粉粒不再像正常发育过程中那样由生殖核再分裂一次形成两个精子核，花 粉萌发形成花粉管进行正常的受精在玉米的花药和小饱子培养过程中，离体的小饱子沿 着不同的途径进行发育，大体上可以概括如下：小抱子核不进行第一次不均等分裂，也不 分化成--个营养核和一个生殖核而是第一次分裂形成两个相同的核，并且都继续分裂， 最后发育成多核结构小饱子核进行第一次不均等分裂，并分化成一个较大的营养核和一 个较小的生殖核营养核开始进行对称的分裂，并发育成一个多核的胚状体在花药培养 过程中，这是一条最主要的途径等营养核也能进行不对•称的分裂，但这样形成的多核体 没有细胞壁的形成，也没有进一步的发育〃胚状体由生殖核发育而成通过这种途径产 生的多细胞胚状结构所含细胞较小，而旦与由营养核发育而成的结构相比，其细胞核的染 色更深在离体的小饱子培养过程中，这是一条主要途径等营养核和生殖核互相融合并 形成-个大的小饱子，这个小抱子有一个较大的核，没有液泡。

根据调查，在玉米花药培 养过程中，大约89%被诱导的小抱子属于这种模式但这种结构不再继续发育成多核体或 多细胞体$营养核和生殖核都开始分裂，并旦各自独立发育，最后形成含有两种不同类型 细胞的胚状体，即含有核染色较浅的大细胞和核染色较深的小细胞这种情况不经常发生花药培养的一般程序当玉米尚处于孕穗期时，将未成熟的雄穗取下，一般需经过一段 时期的冷处理花药接种前预先用醋酸洋红溶液等染液压片镜检，以确定花粉发育时期， 并找出花粉时期与幼穗大小、颜色等特征之间的相应关系将小泡子发育单核中晚期和双 核早期的花药取下，放入诱导培养基约二十一至二十八天后，可观察到胚状体胚状体 转入再生培养基，产生小植株经过染色体加倍，产生双单倍体然后经自交产生双单倍 体种子此外，还有另一条途径，即用胚状体来诱导可再生的愈伤组织培养基一般要含 较高浓度的脯氨酸把愈伤组织转移到再生培养基上便可产生再生植株，与经胚状体直接 再生的相同这种途径的优点有：同一块愈伤组织可产生几棵植株，如果自交不能进行， 可以采用近亲授粉染色体加倍方便但由于增加了愈伤组织阶段，使离体培养时间加长, 就增加了遗传变异的可能性参考文献：王光远 刘培 刘明华 高小彦 夏镇澳 水稻游离花粉的高频率再生稻株 实验 生物学报张保兰何凤发水稻幼嫩花粉的成熟培养西南农业大学学报肖菁刘志勇宋羽花药一花粉在小麦育种中的应用安徽农业科学郭奕明杨映根郭仲琛玉米花药离体培养与单倍体育种研究新进展。