单倍体培养演示讲稿共21页文档
合集下载
人教版教学课件单倍体育种多倍体育种-PPT文档
②用秋水仙素处理单倍体幼苗，获得正常 可育的纯合子
2）单倍体育种的优点
明显缩短育种的年限
思考：利用纯合易感病矮秆品种ddrr）和纯合抗 病高秆品种（DDRR）培育抗倒伏（矮秆）又抗病品 种ddRR。（说明：必须是纯合子才能作为一个品种）
杂 交 单 育 倍 种 体
PP ddrr ddrr DDRR DDRR × × F1 F1
育种时 将F2中矮抗植株选 第 1年 出来，逐代自交， 间只要 直至后代不再出现 两年 第 2年 性状分离为止
三倍体无籽西瓜
P89
育种
杂交育种
诱变育种
ddRR DdRr DdRr × ddRr DR、Dr、dR、dr 花粉 花药离体培养 、 D rr、ddrr 选择抗倒伏又抗 F2 D R 、 ddR 育 单倍体 DR、Dr、dR、dr 病的植株即可 幼苗 种 秋水仙素处理 不足：育种时间较长 正常纯 DDRR、DDrr、ddRR、ddrr 合子
多倍体和单倍体在育种上的应用
1、人工诱导多倍体育种
方法 （1）低温处理作物的分生组织
（2）用秋水仙素处理萌发 的种子或幼苗（最 常用且最有效）
秋水仙素作用或低温处理的原理： 秋水仙素能够抑制纺锤体的形成（细胞分裂前期）
实例分析：无籽西瓜的培育
2、单倍体育种
1）单倍体育种的方法步骤
①花药离体培养，获得单倍体幼苗
单倍体育种和多倍体育种PPT课件
杂交育种：1.让高秆多孽与矮杆少孽的品种进行杂交得到F1
2.F1自交得到F2 3三.在步F2群体中选出矮杆多孽的植株，再重复第二、6
7
普通西瓜 的幼苗 （或萌发 的种子）
多倍体育种
四倍体 植株♀
×
二倍体 植株♂
秋水 仙素处理
3N种子
幼苗（染色 体加倍,4N）
生长
四倍体植株
三倍体植株
二倍体植 株的花粉
素处理幼苗或者萌发的种子。
优点：加速育种进程（后代是纯合体，不发生性状
分离）
缺点：技术复杂，要与杂交育种配合使用，只在
植物育种中使用。
5
思考与讨论
某作物的高秆（D）对矮秆（d）为显性， 多孽（T）对少孽（t）为显性。Dd和Tt是位 于非同源染色体上的两对等位基因。今有高 秆多孽和矮秆少孽纯种，假如你是育种专家， 请你设计一种育种方案，培育出矮杆多孽的 优良品种。
F21.从F1中挑选出迟熟水稻 6~7年
3.再重复第一、二步 3
单倍体育种
幼苗 秋水仙 迟熟
杂合子(迟熟 品种) 花药离
（A）
素处理
品种 (AA)
体培养
(Aa)
幼苗 秋水仙 早熟
时间：
（a）
素处理
品种 (aa)
当年就可以培育出优良新品种！ 4
一、单倍体育种
原理：染色体变异 方法：花药离体培养出单倍体，然后再用秋水仙
1
思考与讨论
有一水稻品种，已知迟熟（A）对 早熟（a）是显性，现在我们有一杂种 迟熟水稻，请你运用学过的知识设计一 个育种方案，培育出能稳定遗传的迟熟 水稻品种。（并说明大约要几年时间， 水稻是一年生植物。）
2
杂交育种
杂合子(迟 熟品种) 自交迟来自品种 AA、Aa(Aa)
2.F1自交得到F2 3三.在步F2群体中选出矮杆多孽的植株，再重复第二、6
7
普通西瓜 的幼苗 （或萌发 的种子）
多倍体育种
四倍体 植株♀
×
二倍体 植株♂
秋水 仙素处理
3N种子
幼苗（染色 体加倍,4N）
生长
四倍体植株
三倍体植株
二倍体植 株的花粉
素处理幼苗或者萌发的种子。
优点：加速育种进程（后代是纯合体，不发生性状
分离）
缺点：技术复杂，要与杂交育种配合使用，只在
植物育种中使用。
5
思考与讨论
某作物的高秆（D）对矮秆（d）为显性， 多孽（T）对少孽（t）为显性。Dd和Tt是位 于非同源染色体上的两对等位基因。今有高 秆多孽和矮秆少孽纯种，假如你是育种专家， 请你设计一种育种方案，培育出矮杆多孽的 优良品种。
F21.从F1中挑选出迟熟水稻 6~7年
3.再重复第一、二步 3
单倍体育种
幼苗 秋水仙 迟熟
杂合子(迟熟 品种) 花药离
（A）
素处理
品种 (AA)
体培养
(Aa)
幼苗 秋水仙 早熟
时间：
（a）
素处理
品种 (aa)
当年就可以培育出优良新品种！ 4
一、单倍体育种
原理：染色体变异 方法：花药离体培养出单倍体，然后再用秋水仙
1
思考与讨论
有一水稻品种，已知迟熟（A）对 早熟（a）是显性，现在我们有一杂种 迟熟水稻，请你运用学过的知识设计一 个育种方案，培育出能稳定遗传的迟熟 水稻品种。（并说明大约要几年时间， 水稻是一年生植物。）
2
杂交育种
杂合子(迟 熟品种) 自交迟来自品种 AA、Aa(Aa)
单倍体细胞培养
饥饿处理改变了小孢子的配子体发育方向，启动雄核发育
4）花粉植株形态发生方式
胚状体发育途径
小孢子经历胚发生的各个阶段，最后子叶展开，形成花粉植 株
愈伤组织发育途径
小孢子分裂数次形成愈伤，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
胚状体发育途径
烟草花药培养
部分花药通过胚状体途径形成小植株
单倍体细胞培养的途径
雌配子体培养（未受精 胚珠/子房培养） 花药培养 花粉培养
花药与花粉培养的主要内容
花药与花粉培养的方法
花粉及花药培养的用途
单倍体植株鉴定和染色体加倍
（一）花药与花粉培养的方法
概念 发展历史 花粉的起源及发育过程 花粉孢子体发育途径 花粉及花药培养方法 影响花药及花粉培养的因素
梯度离心前 （小孢子形态、活力不一致）
30%蔗糖梯度离心后 （获得均一的小孢子群体）
花粉培养方式
平板培养：花粉置琼脂固化培养基上培养 液体培养：花粉悬浮在液体培养基中培养，需震荡，以利通 气 双层培养：花粉置固体-液体双层培养基上培养。培养基制作 方法：先铺一层琼脂固体培养基，凝固后，在表面加入少量 液体培养基 看护培养：利用花药或花药愈伤组织释放出的活性物质促进 花粉小孢子发育 微室培养：利用小的盖玻片和凹穴载玻片形成微室进行花粉 培养 条件培养基培养：利用培养过花药的液体培养基或含失活花 药提取物的培养基上培养。花药条件培养基、子房条件培养 等
2 发展历史
1950年，Tulecke发现，某些裸子植物的部分成熟花粉粒，在特 定培养基上可以形成愈伤组织 1964年，Guha和Maheshwari 完成了曼陀罗花药培养，由花粉 获得单倍体植株 1973年，Chu等实现了小麦花粉培养 80年代后期到90年代期间，花培技术迅速发展。许多作物小孢 子培养已经成功 90年代，一些先前被认为是不易进行小孢子培养的基因型也相 续成功 迄今已有23个科52属约300种高等植物花药培养获得成功，其 中包括水稻、大麦、油菜、小麦、玉米、大豆、橡胶、杨树、 苹果等
第七章 单倍体培养
压挤 过滤
离心清洗
接种
花粉的分离方法
6.2培养方法
直接培养：液体浅层培养
条件培养基培养
加入了花药提取物的基本培养基是条件培养基
花药预培养法
哺育培养（看护培养）
利用整个花药、药壁或花瓣愈伤组织作为哺育者来诱导花粉去分化启动
花药作为哺育组织
花药与花粉间放入滤纸
微室悬滴培养
γ射线处理
可与热激处理结合，促进花粉愈伤形成和花粉胚胎发生
秋水仙素处理
扰乱了对不对称分裂起决定作用的微管细胞骨架，使单核花粉的细胞核移向中央， 导致均等分裂
冷激处理
促进小孢子胚胎发生
营养饥饿处理
促进小孢子胚胎发生，可以和热激处理结合效果更好，糖饥饿处理对孤雄生殖有 诱导作用，谷氨酰胺饥饿处理也对一些植物有作用
人工加倍方法－秋水仙碱处理加倍（但容易造成多倍化的嵌 合体）
培养瓶中加倍处理（处理单个单倍体细胞可降低混倍体和嵌合体现象） 移栽后加倍处理
氟乐灵(Trifluralin)处理：比秋水仙素产生的不正常胚率低
6.5鉴定
染色体数目鉴定
花粉植株的选择鉴定
H1生长势差，生育期的表现与正常植株出入很大 性状选择宜在H1代的种子后代群体中进行
小孢子发生的全部细胞参与胚状体形成
小孢子发生的细胞由个别细胞发育形成胚状体，这种胚性细 胞具双极性
小孢子发生细胞发育为愈伤组织，再发生胚状体 小孢子发生细胞先游离为单细胞，再形成愈伤组织发生胚状 体
愈伤组织再分化途径
多倍体育种与单倍体育种ppt课件
2
二、多倍体育种： 普通西瓜（2N）的幼苗经人工诱导染色体加倍（秋水仙素处理） 后形成四倍体西瓜（4N），四倍体西瓜经减数分裂产生的配子含 有2个染色体组（2N）；普通西瓜（2N）产生的配子含有1个染 色体组（N），四倍体西瓜与普通西瓜（2N）杂交后得到的后代 体细胞中含有3个染色体组，是三倍体，由于三倍体不能进行联 会，不能产生配子，所以不育。（无籽）传粉种子（3N）植株 （3N）传粉果实（无籽）
3
无籽西瓜培育过程图解：
第一年
普通西瓜 （2N）
普通西瓜 （2N）
人工诱导染色体加倍 （秋水仙素处理）
减数分裂 四倍体西 瓜（4N）
减数分N）
受精卵
种子（3N）
第二年
减数分裂
普通西瓜
花粉（精子）
（2N）
（N）
第二次传粉 （产生生长素）
植 株 （ 3N ）
为子房发育提供生长素，可以用人工涂抹生长素的方法代替， 但效果差又增加了成本。
5
三、单倍体育种
杂交育种过程图解
6
亲本 AAbb x aaBB
配子
Ab
aB
配子
单倍体
二倍体
AB
AB
AABB
配子
Ab
Ab
AAbb
F1
AaBb
×
aB
aB
ab
ab
aaBB aabb
F2 A-B- aaB- A-bb aabb
多倍体育种与单倍体育种
1
一、染色体组增加或减少的原因 （一）增加：有丝分裂受阻，某次有丝分裂进行到前期（染色体已 经复制）不能形成纺锤体而不能完成细胞分裂，然后直接进入下一 次分裂间期，体细胞中染色体加倍了。 诱导因素：1、秋水仙素处理 2、低温处理（自然界的气候变化） （二）减少：减数分裂过程中（减Ⅰ后期）同源染色体分离，经减 数分裂产生的配子直接发育成个体，染色体中染色体数目减半了。
二、多倍体育种： 普通西瓜（2N）的幼苗经人工诱导染色体加倍（秋水仙素处理） 后形成四倍体西瓜（4N），四倍体西瓜经减数分裂产生的配子含 有2个染色体组（2N）；普通西瓜（2N）产生的配子含有1个染 色体组（N），四倍体西瓜与普通西瓜（2N）杂交后得到的后代 体细胞中含有3个染色体组，是三倍体，由于三倍体不能进行联 会，不能产生配子，所以不育。（无籽）传粉种子（3N）植株 （3N）传粉果实（无籽）
3
无籽西瓜培育过程图解：
第一年
普通西瓜 （2N）
普通西瓜 （2N）
人工诱导染色体加倍 （秋水仙素处理）
减数分裂 四倍体西 瓜（4N）
减数分N）
受精卵
种子（3N）
第二年
减数分裂
普通西瓜
花粉（精子）
（2N）
（N）
第二次传粉 （产生生长素）
植 株 （ 3N ）
为子房发育提供生长素，可以用人工涂抹生长素的方法代替， 但效果差又增加了成本。
5
三、单倍体育种
杂交育种过程图解
6
亲本 AAbb x aaBB
配子
Ab
aB
配子
单倍体
二倍体
AB
AB
AABB
配子
Ab
Ab
AAbb
F1
AaBb
×
aB
aB
ab
ab
aaBB aabb
F2 A-B- aaB- A-bb aabb
多倍体育种与单倍体育种
1
一、染色体组增加或减少的原因 （一）增加：有丝分裂受阻，某次有丝分裂进行到前期（染色体已 经复制）不能形成纺锤体而不能完成细胞分裂，然后直接进入下一 次分裂间期，体细胞中染色体加倍了。 诱导因素：1、秋水仙素处理 2、低温处理（自然界的气候变化） （二）减少：减数分裂过程中（减Ⅰ后期）同源染色体分离，经减 数分裂产生的配子直接发育成个体，染色体中染色体数目减半了。
第7章 植物单倍体培养
27
四、花药培养 （一）概述
花药培养属于器官培养范畴，一定发育时期的花药在 适当条件下可通过两种途径发育成单倍体植株。 1. 胚发生途径 花粉---原胚---胚状体---单倍体植株 例如：甜椒、茄子、大白菜、油菜 2. 不定器官发生途径 花粉---单倍体愈伤组织---诱导器官分化---单倍体植株 花药培养存在的问题：培养过程中可能受到药壁组织干 扰，可能存在二倍体再生植株，需要进行倍性鉴定。
3 小孢子的培养 （1）液体培养 花粉悬浮液（104/ml）在培养皿中形成约 1mm后的薄层，用封口膜密封后进行培养。 （2）固体平板培养 用液体培养基溶解低熔点琼脂或琼脂糖保 温在40℃条件下使其保持液体状态，将含有花 粉粒的液体培养基与琼脂（糖）培养基混合， 使花粉粒均匀分布在培养基中，在培养皿中铺 一个薄层，凝固后用封口膜密封进行培养。
四、花药培养
（二）花药培养基本程序 2. 灭菌及预处理
未开放的花蕾，常规灭菌后直接取出花药在4~5℃条件 下冷处理2~4d，易产生胚状体。
适宜培养的花药，花蕾尚未开放花药处在严密包被之中， 本身处于无菌状态。通常只要用70％的酒精喷洒获擦拭花 器即可。
适当的预处理可显著提高花药的愈伤组织的诱导率。
25
（二）花粉培养技术
3 小孢子的培养
（3）夹层培养
固体培养基+花粉悬浮液+未凝固培养液
（4）看护培养
Sharp（1972），将番茄完整的花药置于固体培养基上，
在花药上覆盖一张滤纸圆片，用吸管吸取一滴花粉悬浮液滴
在滤纸上进行培养，利用了花药中游离成分，提高雄核发育
诱导率。
26
本章内容
一、单倍体的概念及发生 二、离体小孢子发育 三、小孢子培养 四、花药培养 五、未受精子房及胚珠培养 六、单倍体植株鉴定及染色体加倍 七、单倍体培养的应用
四、花药培养 （一）概述
花药培养属于器官培养范畴，一定发育时期的花药在 适当条件下可通过两种途径发育成单倍体植株。 1. 胚发生途径 花粉---原胚---胚状体---单倍体植株 例如：甜椒、茄子、大白菜、油菜 2. 不定器官发生途径 花粉---单倍体愈伤组织---诱导器官分化---单倍体植株 花药培养存在的问题：培养过程中可能受到药壁组织干 扰，可能存在二倍体再生植株，需要进行倍性鉴定。
3 小孢子的培养 （1）液体培养 花粉悬浮液（104/ml）在培养皿中形成约 1mm后的薄层，用封口膜密封后进行培养。 （2）固体平板培养 用液体培养基溶解低熔点琼脂或琼脂糖保 温在40℃条件下使其保持液体状态，将含有花 粉粒的液体培养基与琼脂（糖）培养基混合， 使花粉粒均匀分布在培养基中，在培养皿中铺 一个薄层，凝固后用封口膜密封进行培养。
四、花药培养
（二）花药培养基本程序 2. 灭菌及预处理
未开放的花蕾，常规灭菌后直接取出花药在4~5℃条件 下冷处理2~4d，易产生胚状体。
适宜培养的花药，花蕾尚未开放花药处在严密包被之中， 本身处于无菌状态。通常只要用70％的酒精喷洒获擦拭花 器即可。
适当的预处理可显著提高花药的愈伤组织的诱导率。
25
（二）花粉培养技术
3 小孢子的培养
（3）夹层培养
固体培养基+花粉悬浮液+未凝固培养液
（4）看护培养
Sharp（1972），将番茄完整的花药置于固体培养基上，
在花药上覆盖一张滤纸圆片，用吸管吸取一滴花粉悬浮液滴
在滤纸上进行培养，利用了花药中游离成分，提高雄核发育
诱导率。
26
本章内容
一、单倍体的概念及发生 二、离体小孢子发育 三、小孢子培养 四、花药培养 五、未受精子房及胚珠培养 六、单倍体植株鉴定及染色体加倍 七、单倍体培养的应用
单倍体培育的原理
单倍体培育的原理宝子！今天咱们来唠唠单倍体培育这个超有趣的事儿。
单倍体培育啊，就像是一场植物界的超级变身魔法呢。
你知道吗，咱们平常看到的植物大多是二倍体，就像是有两组小伙伴在细胞里愉快玩耍。
但是单倍体就不一样啦，它只有一组染色体，就像孤零零的一个小团队。
还有一种方法可以得到单倍体呢，那就是花药离体培养。
花药就像是植物的小精子库，里面有好多小小的花粉粒。
这些花粉粒啊，它们本身就是单倍体。
把花药取出来，放在特殊的环境里培养，就像是给这些小单倍体们一个单独成长的机会。
这个特殊环境可讲究啦，就像给小宝贝们准备了一个温暖又营养的小摇篮。
里面要有合适的营养物质，就像给它们准备了好多美味的食物，还有合适的激素，就像给它们安排了贴心的小管家，告诉它们什么时候该长大，什么时候该变身。
在这个小摇篮里，花粉粒就开始慢慢发育，最后长成单倍体植株啦。
单倍体培育可不仅仅是为了好玩哦。
它对植物育种有着超级大的意义呢。
你想啊，单倍体就像一张白纸，它只有一组染色体。
这时候如果我们想要给植物添加一些好的基因，就像给这张白纸画上美丽的图案一样容易。
我们可以通过一些技术手段，让这个单倍体的染色体加倍，这样就得到了纯合子的二倍体植株。
这种纯合子植株在育种上可太有用啦，它可以稳定地把好的性状遗传下去，就像一个靠谱的传家宝一样。
而且啊，单倍体培育还能让育种的速度加快好多呢。
要是按照传统的育种方法，想要得到纯合子可能要等好几代植物慢慢繁殖、杂交。
但是有了单倍体培育，就像坐上了育种的特快列车，一下子就到目的地了。
单倍体培育就像是植物世界里的一个秘密通道，让我们可以更快更好地改造植物，让它们变得更漂亮、更能抵抗病虫害、结出更多更美味的果实。
这小小的单倍体培育原理里，可蕴含着大大的智慧和无限的可能呢。
宝子，现在是不是觉得这个单倍体培育超级酷呀？。
第九章 单倍体的培养
花药培养技术 离体小孢子（花粉） 离体小孢子（花粉）培养
花药培养技术
培养方法 影响雄核发育的因子 雄核发育的途径 花粉胚或花粉愈伤组织的形成和花粉植株 的再生
培养方法
取材
在理想的情况下，用于花药或花粉培养的供体材料， 在理想的情况下，用于花药或花粉培养的供体材料，应当取 自幼年植株，随着供体植株年龄的增加， 自幼年植株，随着供体植株年龄的增加，花药对离体培养的 适应能力下降，并会出现各种不正常的现象。 适应能力下降，并会出现各种不正常的现象。
雄核发育的途径
单核小孢子进行一次均等分裂， A、单核小孢子进行一次均等分裂，形成两个等同的子细胞，这两个子 单核小孢子进行一次均等分裂 形成两个等同的子细胞， 细胞进一步发育成愈伤组织或胚状体； 细胞进一步发育成愈伤组织或胚状体； 单核小孢子先进行一次正常的非均等分裂， B、单核小孢子先进行一次正常的非均等分裂，然后通过营养细胞的进 一步分裂形成愈伤组织或胚状体； 一步分裂形成愈伤组织或胚状体； C、单核小孢子进行一次有丝分裂，营养核退化，而生殖核进一步发育 单核小孢子进行一次有丝分裂，营养核退化， 形成单倍体植株； 形成单倍体植株； 小孢子进行一次非均等的正常分裂， D、小孢子进行一次非均等的正常分裂，形成一个营养细胞和一个生殖 细胞。但在这种情况下， 细胞。但在这种情况下，两个细胞都进一步分裂并参与愈伤组织和胚状 体的形成。有时，由于二个核融合而导致非单倍体的形成。 体的形成。有时，由于二个核融合而导致非单倍体的形成。
花药、 花药、花粉培养
概说
花药花粉培养
是指花粉在营养培养基上改变其正常发育和机能（ 是指花粉在营养培养基上改变其正常发育和机能（即改变其沿配 子体发育的正常方向而沿孢子体途径发育），不经受精发生细胞 子体发育的正常方向而沿孢子体途径发育），不经受精发生细胞 ）， 分裂，而由单个花粉粒发育成完整植株的技术。 分裂，而由单个花粉粒发育成完整植株的技术。