花药培养
花药培养应注意的问题
分化培养基为去除2,4-D,加入NAA或 KT。在分化培养基是,愈伤组织会出现 绿点,最后发育成绿色植株。此外,在 禾本科植物的花药培养中,常会出现白 化苗,目前还没有有效的控制方法。
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5 培养基成分
培养基成分包括无机盐、碳源、氨基酸、维 生素和植物激素等。它们对花药的培养的成 功率有明显的作用。先前是用已有的培养基, 如MS、Miller和Nitsch等,后来研制出适合不 同植物的专用培养基。
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(2)生理状态:花药供体植株的生 理状态,对花粉愈伤组织的诱导率有 直接影响。
对水稻、小麦和大麦等禾本科植物而 言,大田植株比温室植株、主茎穗比 分蘖穗花粉愈伤组织的诱导率都明显 的要高。
花药培养应注意的问题
不同季节接种的花药愈伤组织诱导 率也有显著变化。如烟草、小麦早 期的花药比晚期的要好,愈伤组织 诱导率高,说明供体植株的生态环 境,特别是温度和光周期可能对花 粉发育及其对离体培养的反应有重 要影响。
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(3)花粉发育时期:不是任何发育时期的花粉 都可在离体培养时诱导产生愈伤组织或胚状体, 只有那些发育到特定时期的花粉,对离体刺激才 最敏感。
实验证明,烟草、曼陀罗和水稻的花粉从单核中 期到双核早期都可离体诱导产生愈伤组织。
小麦和玉米处于单核中期的花粉培养效果最好。 天竺葵和番茄分别为四分体和中期I的培养效果
最常用的方法是低温冷藏。具体做法是将带 有叶鞘的穗子或花蕾用湿纱布包裹后再用塑 料袋套起,放在冰箱中冷藏。
花药培养应注意的问题
不同材料对处理温度的高低有不同的要 求,一般耐寒植物比喜温可耐受较低的 温度。低温处理时间视使用的温度而定, 较低的温度处理时间要短,反之则长。 烟草7~9度下处理7~14天,水稻7~10 度下处理10~15天,大麦3~7度下处理 7~14天,都可显著提高花药的出愈率。 但低温处理对小麦的效果不稳定物的花粉对离体培养有其特 定的、最敏感的发育时期。然而,对大 多数植物来说,单核期的花粉比较容易 培养成功。
检查和确定花粉的发育时期,通常将花 粉用醋酸洋红涂片观察,但对水稻和玉 米却用KI-I染色较好。
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2 预处理
为了获得最好的培养效果,在花药培养之前, 可先对其进行预处理。
花药培养的历史
利用离休培养花药的方法,诱导花粉形成单 倍体植株的工作始于1964年(Guha et al. ,1964)。
单倍体植物的主要特点是其孢子体细胞的染 色体数目和配子体细胞染色体数目一致,对 单倍体植物进行染色体人工加倍之后,即可 得到同质结合的纯系,使育成的杂种不再分 离,缩短育种年限,加快育种速度。
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适合烟草的H培养基(1967);适合于 禾谷类的N6培养基(1975);适合小麦 的C17培养基(1986)、W14培养基 (1988)和马铃薯-II培养基(1978); 适合水稻的合5培养基(1978)、通用培 养基(1980)和SK3培养基(1978); 适合玉米培养的正14培养基和玉培培养 基(1978);适合大麦的FHG培养基 (1988)等。
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用冷处理可以增加诱导频率,其原因是: 冷处理抑制纺锤体的形成,冷处理不能 诱导花药的发育,但它有助于培养花粉 的存活。并且阻止配子体分化,导致较 高频率的花粉发育。冷处理的作用是间 接的,因此不是离体花药成功培养的先 决条件。
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3 材料的表面灭菌 对花药表面灭菌的方法很多,常用的方
法有:用市售漂白粉饱和液浸泡10~15 分钟;用8~10%安替福民水溶液浸泡 5~10分钟;用0.1%升汞浸泡10分钟。 如果小花或花蕾包封严密,只须用70% 酒精进行仔细擦拭即可。
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4 获得花粉植株的一般程序
禾本科植物花粉植株的诱导,一般分二 步进行。先是将花药接种到含2,4-D1~ 2mg/l的诱导培养基上,形成愈伤组织。 后是在花粉愈伤组织产生后的10~15天, 长到直径1~2mm时,及时将其转移到分 化培养基上进行植株分化。转移太迟会 降低成苗率。
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(1)无机盐:特别是硝态氮和铵态氮的 浓度和比值,是影响花粉愈伤组织形成 的重要因素,无论是N6还是C17、W14、 FHG等都是通过大幅度降低培养基中铵 离子浓度和调整培养基中铵态氮和硝态 氮的比值而使培养效率大大提高。
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(2)碳源:作用有三,一是碳源,二是 能量,三是渗透压。蔗糖是较好的碳源, 烟草为3%,水稻为5%,小麦为10%, 玉米为12%。在大麦的花药培养中,麦 芽糖和纤维二糖的效果明显优于蔗糖。 用过滤灭菌的方法,用葡萄糖代替蔗糖 可明显地促进小麦花粉胚的形成和植株 再生。碳源种类和浓度的改变,还有很 多工作可做。
花药培养的历史
在我国花药培养和单倍体育种方面做了 大量的工作,如培养基的研制,雄核发 育机理,培育新品种等。由于花药培养 的方法日趋完善,培养效率也逐年提高, 使这一技术开始被广泛应用于常规杂交 育种,逐渐成为作物改良和新品种培育 的一个重要手段。
花药培养应注意的问题
1 材料的选择 用作花药培养的亲本植株的基因型、
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(3)植物激素:烟草可不用任何激素也 能产生再生植株。但禾本科植物花药培养 中,一般要加1~3mg/l的2,4-D,但在玉 米和燕麦的花药培养中,2,4-D反而会产 生抑制作用。细胞分裂素类物质(KT、BA) 可促进茄科植物的花粉植物的形成,但对 禾本科植物花粉的培养不是必要条件。一 般认为在诱导培养中加入KT有利于增强愈 伤组织的胚胎发生能力。
生长情况以及接种时花粉所处的发 育时期,对花粉植株的诱导频率都 有直接的影响。
花药培养应注意的问题
(1)基因型:实验证明,供体植株的遗传 背景对花药培养成败关系甚大。如水稻中 粳稻比籼稻容易培养,前者花粉愈伤组织 的诱导率平均可达10%,而后者只有1~ 2%。对各种基因型水稻的测试说明,花药 培养力(愈伤组织诱导率和绿苗分化率) 的顺序为糯型>(粳×籼)杂种>粳型> 籼型杂交稻>籼型。可见基因型在花药培 养中起着关键的作用。