大学课程植物组织培养7单倍体的产生j-组培课件

单倍体的产生单倍体的产生引言单倍体是指具有配子染色体数的个体。

单倍体在遗传研究和植物育种研究中的意义?1.突变表现快2.得到纯合二倍体快引言单倍体是指具有配子染色体数的个体。1.突变表现快单倍体在自然界出现的频率极底0.001%～0.01%），为什么？人工方法中较成熟的是花药培养。首先在毛曼佗罗中成功。花粉发育成单倍体孢子体的两种解释。（详见p102，103）1.任何小孢子如能遇到合适条件均有可能发育成单倍体植株。（4种可能性）2.预成论（花粉二型性）液体培养基中的花粉单倍体在自然界出现的频率极底0.001%～0.01%），为什注意：花药培养是指将未成熟的花药接种在人工培养基上分化为植株的过程。由于这种分化植株起源于花药中的未成熟的花粉，所以，人们常将其冠以花粉植株并将花药培养和花粉培养相提并论。（问，这样的相提并论有问题吗？）花药和花粉实际是分属于不同的范畴，即花药是一个植株体上的器官，属于器官培养；而花粉则在一般意义上，是一个单细胞，应该属于细胞培养的范畴。（既然如此，人们为何会有上述“相提并论”之举动？）注意：花药和花粉实际是分属于不同的范畴，即花药是一个植株体上1.花药培养的一般程序1.取材确定花粉发育时期，并找出其与花蕾等外部特征的对应关系（受条件影响）。(那么，请考虑一下，类似的对应关系在生物学领域内有无其他用途。)对大多数植物而言，适宜的花粉发育时期是单核期，尤其是单核中、晚期（如水稻、小麦、玉米、烟草、苹果、梨、核桃、草莓等）实验前应镜检期发育时期。1.花药培养的一般程序1.取材2.预处理适当的预处理可以提高花药的愈伤组织诱导率。方法有：低温、离心（花药）、低剂量辐射、化学试剂处理等。依材料而定。3.消毒由于花蕾未开放，花药处于无菌状态。用70%酒精棉球擦拭花被外表，使之浸润片刻（如有尘土可先用流水冲洗），再用0.1%升汞浸泡5~10分钟，最后用无菌水冲洗4~5次2.预处理4.接种（接种中应该注意哪些问题？）无菌不伤花药（用镊子夹住花丝）接种密度不宜过低（以上问题都注意了，但是还不行呢？）（雄核发育在只含无机盐、维生素和糖的简单培养基上即可进行，在这种培养基上孢子体组织增殖的机会很少）个别材料可接种整个花序这样做有没有问题？4.接种无菌（雄核发育在只含无机盐、维生素和糖的简单培养基上5.培养方式和培养条件方式：3种（固化培养；表面漂浮培养；固－液双层培养）条件视材料而定6.花粉植株的诱导烟草：花药——胚状体——花粉植株诱导愈伤组织分化芽或根，需将其转至相应的培养基。禾本科植物：花药——单倍体愈伤组织——愈伤分化出芽和根（两步法）7.壮苗和移栽8.单倍体植株的二倍化（为什么要二倍化，如何进行？）单倍体植株减数分裂不能正常进行。5.培养方式和培养条件单倍体植株减数分裂不能正常进行。染色体加倍3条途径：1）自然加倍（频率低）2）人工加倍组培中，单倍体是只具有配子体染色体组的个体、组织或细胞。由这种细胞分化、生长出来的植株叫单倍体植物，此种植物不能生殖，必须使其染色体组分加倍，才能继续繁殖，获得稳定一致的后代。秋水仙素处理单倍体植株愈伤组织再生：将单倍体植株（孢子体）的茎段、叶柄、根茎切下，置适宜的培养基上使之发生愈伤组织，反复继代后再将愈伤组织转移到分化培养基上，即可获得较多二倍体植株。这一方法也叫组织创伤法。原理：利用愈伤组织细胞有丝分裂频率高，长期培养能提高其自动加倍的特性。此法使烟草F1代花粉植株加倍频率达60%。染色体加倍3条途径：Anthercultureandhaploid（单倍体）plantsregeneration(a)培养刚开始时的花药.(b)培养6天后的花药.(c,d)培养30天后花药出现的胚和根。(d)根。(e–g)具子叶的小苗

(e)具叶的小苗

(f,g)subculturedingrowingmedium.(h)80天的花药再生植株(左)，同龄的二倍体对照(右).Scalebarsin(a–d),2.5mm;in(e–h),5mm.pepperAnthercultureandhaploid（单倍体2.影响雄核发育的因子雄核发育：指小孢子沿孢子体途径发育成花粉植株的过程。1.基因型2.生理状态幼年植株的花药反应能力较好大田植株比温室植株花粉愈伤组织的诱导率高主茎穗比分蘖穗花粉愈伤组织的诱导率高可能原因：内生激素水平变动的结果。3.花粉发育时期4.药壁因子绒毡层起源的某些物质的梯度变化对花粉粒发育成胚起着关键的作用。2.影响雄核发育的因子雄核发育：指小孢子沿孢子体途径发育成花5.培养基1）基本培养基MS,Miller,Nitsch对花药培养普遍适用；根据花药培养的特点稻、麦、玉米的N6培养基适于小麦的C17培养基等2）碳源蔗糖（麦芽糖，果糖，葡萄糖）3）植物激素直接形成花粉胚的不需要激素经愈伤组织培养的需要激素4）活性炭5.培养基3.雄核发育单倍体的个体发生过程1.花粉单倍体的诱导花粉发育时期的选择，只有刚刚通过第1次有丝分裂的小孢子，才能被诱导进行孢子体方式发育。2.雄核发育早期过程的4种途径1）单核小孢子进行一次均等分裂，两个等同的子细胞都参与孢子体的发育。2）单核小孢子进行一次正常的非均等分裂，营养核进一步分裂形成孢子体。生殖细胞不再分裂或分裂1~2次后退化。3）花粉胚有生殖细胞单独完成。4）单核小孢子进行一次正常的非均等分裂，2个细胞都进一步分裂并参与孢子体的形成。3.雄核发育单倍体的个体发生过程1.花粉单倍体的诱导3.雄核发育晚期过程的差异两种途径（是否经历愈伤组织）4.禾谷类植物花药培养中白化苗的形成叶绿体不能正常形成。受温度影响。花粉双核期的花药白化苗发生率较单核期的大。3.雄核发育晚期过程的差异5.离体花粉培养

目的：得到纯合体。

方法：得到分离的花粉---离心分离出具有雄核发育潜力的花粉（液泡化，在蔗糖溶液顶层）首先如何得到合适的花粉？花药看护法培养的难度如何，怎么应对？5.离体花粉培养

目的：得到纯合体。

方法：得到分离的花粉Callusandshootinductioninhexaploid(六倍体)wheatafterantherculture单倍体培养秋水仙碱单倍体小苗CallusandshootinductioninFig.1.Isolatedpollengrainsreleasedafterprecultureoftheantherfor7days.Oneofthetwocontainsrichcytoplasm,andtheotherispoor.Fig.2.Anenlargedpollengraincontainingtwoormorenucleiwithintheexine（花粉外壁）,culturedfor10days.Fig.3.Anandrogenicmassof8-16cellsextrudingoutofthebrokenexine,after10daysinculture.Fig.4.Anandrogeniccolonyafteronemonthinculture.Fig.5.Calliformedinapetridishaftertwomonthsinculture.Fig.6.Aplantletemergingfromthepollencallus,twomonthsaftertransfertotheregenerationmedium.Fig.7.Giemsa-stainedchromosomesintheroottipofaregeneratedplantlet.Fig.1.Isolatedpollengrains6.通过远缘杂交产生单倍体加倍单倍体育种法(DoubleHaploid,DH)主要是以不同的作物进行杂交，以达到假授精，刺激胚珠的发育，形成单倍体种子。最常見的例子是以玉米花粉授到小麦柱头上，刺激小麦结出单倍体种子。此单倍体种子可种植长成植株。之后于顶芽上，以秋水