第七章植物花药和花粉培养第一节植物花药和花粉培养的概念和应用花粉：由花粉母细胞通过减数分裂形成的单倍体的生殖细胞。花粉粒的形成：指在合成培养基上，变化花粉的正常发育途径，使其不形成配子，而像体细胞同样进行分裂、分化、最终发育成完整植株。花粉和花药培养的异同点：缩短育种周期：常规育种需4-6年获得纯系，而小孢子培养仅需一年。ABaBAbabABAABBAaBBAABbAaBbaBaABBaaBBaABbaaBbAbAabBAabBAAbbAabbabaAbBaabBaAbbaabb单倍体措施可探索亲本染色体组的构成。分析单倍体植物减数分裂时，形成二价体的数目和形状，能确定染色体组内与否存在同源染色体。（三）遗传分析单倍体植株中基因不受显隐性的影响，每一种基因的作用均能体现出来。能用来研究基因的性质及其作用。还可用于基因的剂量效应分析。（四）构建连锁图谱双单倍体群体是永久性群体，能有效地用于遗传图谱的构建。（五）用于遗传转化能直接体现外源基因，不受显隐性影响。二、离体小孢子发育途径（一）雄核发育途径最合适诱导的时期是第一次有丝分裂或之前。1.A途径-小孢子第一次有丝分裂为不均等分裂，形成营养细胞和生殖细胞（1）A-V途径由营养细胞反复分裂形成多细胞花粉（或多核花粉）；生殖细胞以游离核的形式存在一种周期后退化，或分裂一至多次存在于多核花粉的一侧，有的甚至到球形胚形成时仍存在。（2）A-G途径生殖细胞进行多次分裂形成胚状体，营养细胞不分裂或者仅分裂多次形成胚柄构造。（3）A-VG途径（E途径）花粉内的营养细胞和生殖细胞独立分裂，形成两类细胞群，各群的子细胞都类似其母细胞。（4）C途径营养细胞和生殖细胞通过核融合，形成非单倍体植株。在获得的花粉植株群体中，有二倍体、三倍体、四倍体、非整倍体等非单倍体植株。2.B途径小孢子第一次有丝分裂为均等分裂，形成大小相近的两个细胞（或游离核）。然后由这两细胞（或游离核）继续分裂形成单一类细胞构成的多细胞花粉或多核花粉。小孢子正常发育途径与离体培养条件下胚胎发育途径（二）雄核发育启动机理1.雄核发育与P花粉的形成胚性花粉粒特点：核位于花粉粒中心；醋酸洋红压片观测，花粉粒着色较浅；有液泡和2个清晰着色的核。P-花粉或E-花粉：具胚胎发生潜能的花粉。也称小花粉（S-花粉）或不染色花粉（NS-花粉）。2.雄核发育与饥饿处理对花粉进行短期的饥饿处理，再供应发育所需营养，对花粉胚胎发生是非常重要的。三、花粉植株形态发生方式花粉植株的形态发生途径：（一）胚状体发育途径（直接发育途径）小孢子经历合子胚发生的各个阶段，最终子叶展开，形成花粉植株。（二）愈伤组织发育途径（间接发育途径）小孢子分裂多次形成愈伤组织，愈伤组织再分化形成花粉植株。此途径产生的植株会出现变异且倍性复杂。三、花粉植株形态发生方式体细胞胚：植物组织培养过程中，某些体细胞在形态上转变为与合子发育成的胚（具胚根、胚芽、胚轴等构造）非常相似的构造，称作体细胞胚或胚状体。花粉胚：植物组织培养过程中，某些单倍体性细胞在形态上转变为与合子发育成的胚非常相似的构造，称作花粉胚或胚状体。胚状体发育途径胚状体发育途径辣椒小孢子胚胎形成过程（球形胚阶段后）a，b：球形胚，胚的表面粘连在花粉粒外壁上；c，d：心形胚；e，f：鱼雷形胚愈伤组织发育途径愈伤组织转接种到再生培养基第三节花药和花粉培养措施3.培养固体或液体培养基均可。先进行脱分化培养，至小孢子大量分裂形成胚或愈伤，并突破花药壁表面，形成突出物（2-3周）；后转入分化培养基培养，形成小植株。二、花粉培养(一)花粉的分离与纯化1.自然散落法(漂浮培养散落小孢子搜集法)将花药接种在预处理液或液体培养基上，待花粉自动散落后，搜集培养。2.挤压法在烧杯或研钵中挤压花药，将花粉挤出后搜集培养。3.机械游离（1）磁搅拌法用磁力搅拌器搅拌培养液中的花药，使花粉游离出来；（2）超速旋切法通过搅拌器中的高速旋转刀具破碎花蕾、穗子、花药，使小孢子游离出来（此法应用最广）。4.小孢子纯化对上述措施获得的小孢子混合物进行分级过筛、梯度离心处理纯化小孢子梯度离心前（小孢子形态、活力不一致）(二)花粉培养方式1.平板培养花粉置琼脂固化培养基上培养。2.液体培养花粉悬浮在液体培养基中培养，需震荡，以利通气。3.双层培养花粉置固体-液体双层培养基上培养。培养基制作措施：先铺一层琼脂固体培养基，凝固后，在表面加入少许液体培养基。4.看护培养运用花药或花药愈伤组织释放出的活性物质增进花粉小孢子发育。5.微室培养运用小的盖玻片和凹穴载玻片形成微室进行花粉培养。6.条件培养基培养运用培养