水稻花药和花粉培养-整理版共32页
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【生物技术】第六讲(3)花药(花粉)培养技术(精)
第一节 花药和花粉培养技术
（二）培养过程
1 花药培养过程
1）预处理:低温冷藏是最常用的方法
烟草7～9℃ ，7～14d 黑麦1～3℃ ，7～14d
第一节 花药和花粉培养技术
（二）培养过程
2）表面消毒 用70%酒精喷洒或擦拭花器或包被着麦 穗的叶鞘表面，即可以达到灭菌的要求。
第一节 花药和花粉培养技术
第二节 花药和花粉培养的应用
花药和花粉培养的应用 ----单倍体植株育种
1、克服后代分离，缩短育种周期； 2、有利于筛选隐性突变体，选择效率高; 3、有利于隐性基因控制性状的选择 4、快速获得自交系的超雄株
第二节 花药和花粉培养的应用
大大缩短育种周期
本章小结：
(1)花药培养是器官培养，花粉培养属细胞培养。 (2)花药培养一般选择花粉的单核期进行接种。 (3)花药培养包括：选择材料-消毒-接种培养-愈合组织 生成-分化出单倍体植株。 (4)花粉培养包括花粉的分离-预处理-培养过程。
无菌水洗3次
10％漂白粉10 min
用接种环接种 到培养基上
培养5天，花药变褐，20天后花药裂 开，长出淡黄色的花粉愈伤组织， 先长芽，后长根，形成幼苗。
第一节 花药和花粉培养技术
花药培养脱毒技术
1974年日本：花药培养可以脱除草莓病毒； 花药采取时期
单核期：花蕾4-6mm，花药1mm 花药诱导愈伤组织培养基 MS+IAA4mg/L+BA2mg/L+KT2mg/L+蔗糖30g+琼脂7g/L 增殖分化培养基 MS+GA1mg/L+IBA0.2mg/L+BA1mg/L+蔗糖30g+琼脂7g/L 生根培养基 1/2MS+IBA0.2mg/L+活性炭3g/L+蔗糖20g+琼脂7g/L
花药培养技术在水稻育种上的应用
案例三
总结词
通过花药培养技术，成功改良了水稻的品质特性，提高了稻米的营养价值和口感品质， 满足了消费者对高品质稻米的需求。
详细描述
在实践中，科学家利用花药培养技术，从水稻花药中诱导出单倍体植株，通过遗传转化 和基因编辑等技术手段，成功改良了水稻的品质特性。这些改良品种的稻米在营养成分 、口感、气味等方面表现出更加优良的品质，满足了消费者对高品质稻米的需求。同时
，这些品种的推广和应用，也有效提高了水稻生产的附加值和市场竞争力。
04
花药培养技术在水稻育种中的 前景与展望
未来发展方向与趋势
高效花药培养体系的建立
通过优化培养基组成、激素配比等条件，提 高花药诱导率和小孢子发育成功率，缩短育 种周期。
基因编辑技术的应用
利用基因编辑技术对花药培养获得的水稻材料进行 基因改造，提高抗逆性、产量和品质等性状。
发展阶段
20世纪70年代，花药培养技术在多个 作物上获得成功，并应用于育种实践 。
花药培养技术的优势与局限性
优势
能够快速获得单倍体材料，缩短育种周期；可结合基因工程 技术进行分子标记和基因定位；可提高育种效率和品质改良 。
局限性
技术难度较大，需要较高的实验技能和经验；诱导产生的单 倍体植株染色体数目不整齐，需要加倍后筛选纯合体；受基 因型限制，某些品种可能不适合采用花药培养技术。
特点
具有高效、快速、稳定等优点， 能够快速获得单倍体材料，缩短 育种周期，提高育种效率。
花药培养技术的发展历程
起始阶段
成熟阶段
20世纪50年代，科学家开始探索花药 培养技术，成功诱导花粉形成单倍体 。
21世纪初，随着分子生物学和基因工 程技术的发展，花药培养技术更加成 熟，广泛应用于作物育种领域。
第五章 植物花药和花粉培养
生殖细胞 （1）A-V途径 由营养细胞重复分裂形成单倍体 （2）A-G途径 由生殖细胞重复分裂形成单倍体 （3）A-VG途径（E途径） 由营养细胞和生殖细胞各自独立分裂，
共同形成单倍体 （4）C途径 营养细胞和生殖细胞通过核融合，形成多倍体植株
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
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收集法) 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，收集培养。 2、挤压法 在烧杯或研钵中挤压花药，将花粉挤出后收集培养。 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 对上述方法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
AB
aB
Ab
ab
AB
AABB AaBB AABb AaBb
aB
aABB aaBB aABb aaBb
Ab
AabB AabB AAbb Aabb
ab
aAbB aabB aAbb aabb
（2）提高了目标基因型的选择效率
例子：
二倍体供体植株基因型为AaBb，若要从后代中选择基 因为AAbb的纯合单株 单倍体方法： AAbb出现的概率为1/4。
培养基的成分和细胞植板密度是单细胞培养成败的关键。 因为细胞能合成某些对细胞分裂所必需的物质，只有当这些物 质达到临界值，细胞才能进行分裂而且细胞会不断将这些物质 释放到培养基中，植板密度低释放的慢 需要很久才能达到临 界值 需要较长时间才能开始细胞分裂
（七）花药壁因素
花药组织的存在对小孢子的胚性分裂具有明显的 促进作用。但花药壁损伤会释放有毒物质影响小雄核 的发育。
共同形成单倍体 （4）C途径 营养细胞和生殖细胞通过核融合，形成多倍体植株
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
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收集法) 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，收集培养。 2、挤压法 在烧杯或研钵中挤压花药，将花粉挤出后收集培养。 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 对上述方法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
AB
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Ab
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（2）提高了目标基因型的选择效率
例子：
二倍体供体植株基因型为AaBb，若要从后代中选择基 因为AAbb的纯合单株 单倍体方法： AAbb出现的概率为1/4。
培养基的成分和细胞植板密度是单细胞培养成败的关键。 因为细胞能合成某些对细胞分裂所必需的物质，只有当这些物 质达到临界值，细胞才能进行分裂而且细胞会不断将这些物质 释放到培养基中，植板密度低释放的慢 需要很久才能达到临 界值 需要较长时间才能开始细胞分裂
（七）花药壁因素
花药组织的存在对小孢子的胚性分裂具有明显的 促进作用。但花药壁损伤会释放有毒物质影响小雄核 的发育。
花药和花粉培养课件
如何选择适宜的植物材料进行花药和花粉培养？
答：选择适宜的植物材料是进行花药和花粉培养的关键，通常选择处 于适宜发育阶段的花蕾，以保证花药和花粉的质量和活性。
如何对植物材料进行预处理？
答：预处理包括对植物材料的低温、干燥、激素处理等，以促进花药 和花粉的萌发。
应用问题及解答
花药和花粉培养在育种中的应用有哪 些？
。
04
实验结果与分析
根据观察和记录的数据，分析 花药和花粉在培养基上的生长
情况。
比较不同植物的花药和花粉在 相同培养基上的生长表现，分
析其适应性。
根据实验结果，评估花药和花 粉培养在植物繁殖和育种中的 应用价值。
结合实验结果，提出改进和完 善花药和花粉培养技术的建议 。
06
问题与解答
常见问题及解答
调整培养基的pH值和渗透压，以 维持花药和花粉的正常生理状态 。
花药和花粉的采集与处理
采集时间
选择适宜的采集时间，以保证花药和花粉的活 力。
采集部位
选择健康的花朵，并确保采集的花药和花粉无 病虫害。
花药和花粉的分离与处理
将花药和花粉从花朵上分离下来，并进行适当的消毒处理。
培养方法与条件
培养方法
根据具体情况选择合适的培养方法，如单倍体育 种、基因转移等。
环境因素影响
温度、湿度、光照等因素可能影响 培养效果。
04
未来的发展方向
优化培养条件
通过研究，不断优化花药和花粉培养的条件 ，提高成功率。
基因编辑技术的应用
利用基因编辑技术，定向改造花药和花粉的 遗传性状。
高通量分析方法
开发高通量分析方法，实现大规模的花药和 花粉培养。
拓展应用领域
植物花药和花粉培养PPT课件
数目。 2、间接鉴定 （1）扫描细胞光度仪鉴定（流式细胞仪） 主要测定叶片单个细胞
3、遗传分析 单倍体植株中基因不受显隐性的影响，每一个基 因的作用均能表现出来。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。
4、构建连锁图谱 双单倍体（DH）群体是永久性群体，能有效 地用于遗传图谱的构建
5、用于遗传转化 能直接表达外源基因，不受显隐性影响
整理版课件
10
花粉孢子体发育途径 （雄核发育）
整理版课件
16
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
整理版课件
17
烟草花药培养
通过胚状体途径再生形成小植株
整理版课件
18
胚状体发育途径
芸苔属小孢子培养
a) 球形胚
d) 鱼雷形胚
整理版课件
19
愈伤组织发育途径
水稻花药培养
接种在平板上的水稻花药
整理版课件
部分花药产生愈伤组织
20
整理版课件
46
（七）花药壁因素
花药组织的存在对小孢子的胚性分裂具有明显的促进作用。 但花药壁损伤会释放有毒物质影响小雄核的发育。
整理版课件
47
单倍体植株鉴定和染色体加倍
整理版课件
48
一、倍性鉴定 （为什么要进行倍性鉴定？）
1、染色体直接计数法 通常取根尖、茎尖等分生组织区进行制片，直接计数染色体
整理版课件
24
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）
整理版课件
25
(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。 4、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。 5、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 6、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。
3、遗传分析 单倍体植株中基因不受显隐性的影响，每一个基 因的作用均能表现出来。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。
4、构建连锁图谱 双单倍体（DH）群体是永久性群体，能有效 地用于遗传图谱的构建
5、用于遗传转化 能直接表达外源基因，不受显隐性影响
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10
花粉孢子体发育途径 （雄核发育）
整理版课件
16
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
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17
烟草花药培养
通过胚状体途径再生形成小植株
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18
胚状体发育途径
芸苔属小孢子培养
a) 球形胚
d) 鱼雷形胚
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19
愈伤组织发育途径
水稻花药培养
接种在平板上的水稻花药
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部分花药产生愈伤组织
20
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46
（七）花药壁因素
花药组织的存在对小孢子的胚性分裂具有明显的促进作用。 但花药壁损伤会释放有毒物质影响小雄核的发育。
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47
单倍体植株鉴定和染色体加倍
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48
一、倍性鉴定 （为什么要进行倍性鉴定？）
1、染色体直接计数法 通常取根尖、茎尖等分生组织区进行制片，直接计数染色体
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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）
整理版课件
25
(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。 4、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。 5、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 6、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。
花粉与花药的培养
湿度调节
保持培养环境适宜的湿度，防 止培养基干燥或过于潮湿影响
花粉的生长。
培养方法
将处理好的花粉均匀撒在培养 基表面，然后进行密封培养， 定期观察并记录生长情况。
生长过程观察与记录
生长情况观察
定期观察花粉的萌发、生 长情况，包括萌发率、生 长速度、生长形态等指标。
数据记录与分析
详细记录观察结果，对数 据进行统计分析，了解花 粉生长的规律及影响因素。
湿度对培养的影响及优化策略
湿度对花粉萌发的影响
01
适宜的湿度可以促进花粉萌发，过高或过低的湿度则会抑制花
粉萌发。
湿度对花药开裂的影响
02
适宜的湿度可以促进花药开裂，释放花粉，但过高的湿度也会
导致花粉失活。
优化策略
03
根据植物种类和生长环境，调整培养湿度，使其处于适宜花粉
萌发和花药开裂的范围内。
其他因素对培养的影响及优化策略
生长异常处理
如发现花粉生长异常或污 染等情况，及时进行处理 并调整培养条件，以保证 实验的顺利进行。
03
花药培养
花药来源与选择
适宜的花药来源
选择健康、无病虫害的植物作为 花药来源，确保花药的遗传品质 和生理活性。
花药的选择时期
在植物生长的适宜时期采集花药 ，通常是花朵刚开放或即将开放 时，此时花药内的花粉发育成熟 ，易于培养。
培养基的配制
按照一定比例将各种成分混合均 匀，调节pH值至适宜范围，然后 进行灭菌处理。
培养条件与方法
01
02
03
04
温度控制
保持适宜的培养温度，一般为 25℃左右，避免过高或过低的 温度对花粉生长产生不良影响。
光照条件