植物胚胎培养
(二) 子房培养 1、子房培养的意义 、
★有效地挽救杂种胚的败育 ★单倍体植株的培育 ★离体授粉的需要 ★离体条件形成果实 ★花被功能研究
2、子房培养的方法 、
授粉前或授 粉后的子房
表面消毒
接种培养
受精后的子房仍需进行表面消毒后再 接种。而未受精子房可将花被表面消毒后, 接种。而未受精子房可将花被表面消毒后, 在无菌条件下直接剥取子房接种。 在无菌条件下直接剥取子房接种。 子房培养只需较简单的培养基即可形 成果实,并含成熟种子。 成果实,并含成熟种子。
(一) 胚珠培养
1、胚珠培养的意义 、
有利于合子和早期原胚的培养 胚分化不全的种子的胚培养 获得杂交后代和优良品种 离体授粉的需要 获得无病毒苗
2、胚珠培养的方法 、
长度小于3mm的胚珠, 的胚珠, 长度小于 的胚珠 难与直接解剖, 难与直接解剖,可先接 种于液体培养基中, 种于液体培养基中,根 据培养情况采取相应培 养条件。 养条件。
培养方法: (三) 培养方法: A、取授粉 、取授粉4-8d后的幼果,常规消毒 后的幼果, 后的幼果 B、无菌条件下切开果实,取出种子,分离出胚乳 、无菌条件下切开果实,取出种子, C、接种在培养基上,在25-27℃和黑暗条件或散射 、接种在培养基上, ℃ 光下培养形成愈伤组织 D、转到分化培养基上,待愈伤组织长出芽后,切下 、转到分化培养基上,待愈伤组织长出芽后, 不定芽 E、插入生根培养基中,光下培养 、插入生根培养基中,光下培养10-15d,切口处长 , 出白色的不定根
二、胚胎培养的应用
1、克服远缘杂交的不育性,获稀有杂种植物 、克服远缘杂交的不育性, 2、打破种子休眠,提早结实,缩短育种年限 、打破种子休眠,提早结实, 3、使生活力低下或无生活力的种子萌发 、 4、使柑橘类植物合子胚正常发育 、 5、测定种子生活力 、 6、获三倍体或单倍体植株 、 7、快速繁殖特殊植物 、 8、用于理论研究 、
幼胚培养时, 幼胚培养时,其发育过程有以下几种 发育方式: 发育方式: a、胚性发育,此种方式不能萌发成苗 胚性发育, b、早熟萌发,长成的苗十分瘦弱 早熟萌发, c、产生愈伤组织,再由愈伤组织分化形 产生愈伤组织, 成胚或不定芽
幼胚离体培养的生长发育方式
(1)、胚性发育(embryonal (1)、胚性发育(embryonal development) 幼胚接种 到培养基上以后, 到培养基上以后,仍然按照在活体内的发育方式发 育,最后形成成熟胚(有时甚至可能类似种子),然 最后形成成熟胚(有时甚至可能类似种子) 后再按种子萌发途径出苗形成完整植株, 后再按种子萌发途径出苗形成完整植株,这种途径 发育的幼胚一般一个幼胚将来就是一个植株。 发育的幼胚一般一个幼胚将来就是一个植株。
(一)胚乳的发育类型
1、核型胚乳 、 ◆被子植物中普遍的胚乳发育形式
◆初生胚乳核的第一次分裂和以后的多次分裂, 初生胚乳核的第一次分裂和以后的多次分裂,
都不伴随壁的形成
◆各个胚乳核呈游离状态分布在胚囊中
发育到一定阶段后, ◆发育到一定阶段后,常在胚囊外围的胚乳核 之间出现细胞壁 ◆为单子叶植物和具有离瓣花的双子叶植物中 普遍存在,如小麦、水稻、玉米、棉花、油菜、 普遍存在,如小麦、水稻、玉米、棉花、油菜、 苹果等
倒生胚珠
5、子房培养 、 指授粉和未授粉的子房培养。 指授粉和未授粉的子房培养。它对 于研究果实发育的生理、 于研究果实发育的生理、离体受精等有 重要意义。 重要意义。 6、试管受精 、 指在无菌条件下培养离体的未受精 子房或胚珠和花粉, 子房或胚珠和花粉,使花粉萌发产生的 花粉进入胚珠而完成受精过程。 花粉进入胚珠而完成受精过程。
◆
(二)胚乳培养的关键 A、胚乳发育时期的影响 、 发育早期胚乳:操作不便,诱导率低 发育早期胚乳:操作不便, 游离核期或刚转入细胞期的核型胚乳:难得 游离核期或刚转入细胞期的核型胚乳:难得callus 旺盛生长期胚乳:易诱导产生 旺盛生长期胚乳:易诱导产生callus
★ 旺盛期胚乳特征
§胚已分化完成 §胚乳已形成细胞组织
(2)、早熟萌发(early (2)、早熟萌发(early mature sprouting) 幼胚接种后,离体 幼胚接种后, 胚不继续胚性生长,而是在培养基上迅速萌发成幼苗, 胚不继续胚性生长,而是在培养基上迅速萌发成幼苗,通 常称之为早熟萌发。在大多数情况下, 常称之为早熟萌发。在大多数情况下,一个幼胚萌发成一 个植株,但有时会由于细胞分裂产生大量的胚性细胞, 个植株,但有时会由于细胞分裂产生大量的胚性细胞,以 后形成许多胚状体,从而可以形成许多植株, 后形成许多胚状体,从而可以形成许多植株,这种现象就 是所谓的丛生胚现象。 是所谓的丛生胚现象。 (3)、愈伤组织(callus) 在许多情况下, (3)、愈伤组织(callus) 在许多情况下,幼胚在离体培养中 首先发生细胞增殖,形成愈伤组织。一般来讲由胚形成的 首先发生细胞增殖,形成愈伤组织。 愈伤组织大多为胚性愈伤组织,这种胚性愈伤组织很容易 愈伤组织大多为胚性愈伤组织, 分化形成植株。 分化形成植株。
1个月,胚乳愈伤组织长大,胚解体 个月,胚乳愈伤组织长大, 个月
五、胚珠和子房培养
未授粉胚珠和子房培养是离体受精的基础, 未授粉胚珠和子房培养是离体受精的基础, 可诱发大孢子发育成单倍体植株, 可诱发大孢子发育成单倍体植株,且孤雌产生 的单倍体植株获得率较孤雄生殖高。 的单倍体植株获得率较孤雄生殖高。 胚珠培养中, 胚珠培养中,已授粉具有球形胚或更后期 的胚珠易培养成种子, 的胚珠易培养成种子,且培养基及添加成分相 对要求不高。 对要求不高。而受精不久的胚珠则需要成分复 杂的培养基,培养难度大。 杂的培养基,培养难度大。
(二)成熟胚培养 成熟胚是自养的,培养基需要简单。 成熟胚是自养的,培养基需要简单。 主要目的: 主要目的 ◆研究胚发育过程的形态建成 ◆生长调节物质的作用 ◆胚与胚乳相互关系和营养要求
培养方法: 培养方法: A、将受精后成熟或未成熟种子或果实, 、将受精后成熟或未成熟种子或果实, 用70%—75%酒精表面消毒消毒几分钟 酒精表面消毒消毒几分钟 B、用0.1%升汞溶液或饱和漂白粉溶液消 、 升汞溶液或饱和漂白粉溶液消 毒10min,无菌水反复冲洗 , C、无菌操作台上,直接或在解剖镜下剥 、无菌操作台上, 取胚接种在培养基上
※两种植物胚乳培养的方法
A、枸杞 、
开花20d的枸杞胚乳 的枸杞胚乳 开花 MS + 2,4-D 0.2mg/L ,
callus
生根
MS
分化出苗
MS + BA 0.2mg/L
不同倍性的胚乳植株
B、葡萄 、
取出种子 切去合点部分
接种
White + CM10% + 2,4-D 2.0 + CH 500 +KT 1.0 + 蔗糖 3%~4% , 琼脂8% 琼脂
三、胚的培养
指在无菌条件下将胚从胚珠或种子中分离 出来,置于培养基上进行离体培养的方法。 出来,置于培养基上进行离体培养的方法。
植物胚结构
胚 电 镜 扫 描 图 片
双 子 叶 植 物 胚
图 示
孢原细胞
减数分裂 (大孢子母细胞) 大孢子母细胞)
为 胚 珠 和 胚 囊 的 发 育 过 程
中央细胞
充分生长, §充分生长,达到成熟大小
§外观为半透明的固体状 §富有弹性
一些草本植物胚乳培养的适宜取材时期 水稻:授粉后 水稻:授粉后4 d 黄瓜:授粉后 黄瓜:授粉后7 ~ 16 d 大麦:授粉后10 ~ 20 d 大麦:授粉后 黑麦草:授粉后 黑麦草:授粉后8 ~ 10 d 梨:授粉后20 d 授粉后 玉米和小麦:授粉后8 ~ 12 d 玉米和小麦:授粉后
据培养目的不同
幼胚培养 成熟胚培养
胚培养
剥取的离体胚发育时 期的不同
成熟胚培养一般较易获得成功
(一)幼胚培养 幼胚完全是异养的, 幼胚完全是异养的,离体条件下培养要求 培养基成分复杂,培养不易成功。 培养基成分复杂,培养不易成功。 幼胚培养的关键技术: 幼胚培养的关键技术: 取材时期 幼胚剥离 培养条件的控制(是否需要特殊处理) 培养条件的控制(是否需要特殊处理)
一般情况下:接近成熟或完全成熟的胚乳 诱导率很低, 一般情况下:接近成熟或完全成熟的胚乳callus诱物, 木本植物,如:桑寄生科、檀香科植物,其成熟胚乳和诱 桑寄生科、檀香科植物, 导产生callus 导产生
B、培养基和激素的影响 、 培养基: 、 培养基:MS、B5、MT、White、LS等 、 、 等 水解酪蛋白、 水解酪蛋白、酵母提取物也很必要
2、细胞型胚乳 、
特点: 特点: 初生胚乳核的分裂开始, 初生胚乳核的分裂开始,即产生细胞 壁,形成胚乳细胞
◆ ◆
无游离核时期
大多数双子叶合瓣花植物是这样的胚 如番茄、烟草、芝麻等。 乳,如番茄、烟草、芝麻等。
3、沼生目型胚乳 、
◆ ◆
核型胚乳与细胞型胚乳的中间类型
初生胚乳核的第一次分裂将胚囊分隔 为两室, 为两室,其中珠孔端室比合点端室宽大 核进行分裂形成状态的游离核, 核进行分裂形成状态的游离核,最后 形成细胞
荠菜不同发育时期胚培养的营养需要
胚龄 早球形胚 后球形胚 心形胚 鱼雷胚 胚长度 (μm) 20~60 61~80 81~450 451~700 营养需要(培养基营养) 小于40μ 小于40μm长的胚所需营养尚不清楚 大量元素、微量元素、V 大量元素、微量元素、VB1、VB6、烟酸、糖2%、 、烟酸、糖2%、 IAA0.1mg/L+KT0.01mg/L 大量元素、微量元素、V 大量元素、微量元素、VB1、VB6、烟酸、糖2% 、烟酸、糖2% Ca(NO3)2480mg/L、KNO363mg/L、KCl 42mg/L、 Ca( 480mg/L、 63mg/L、 42mg/L、 MgSO463mg/L、KH2PO442mg/L、VB1、VB6、烟酸、 63mg/L、 42mg/L、 糖2% Ca(NO3)2480mg/L、KNO363mg/L、KCl 42mg/L、 Ca( 480mg/L、 63mg/L、 42mg/L、 MgSO463mg/L、糖2% 63mg/L、糖2%