第八章植物胚胎培養(yǎng)

第八章植物胚胎培養(yǎng)主要內(nèi)容：第一節(jié)胚培養(yǎng)第二節(jié)胚乳培養(yǎng)第三節(jié)胚珠和子房培養(yǎng)第四節(jié)離體授粉與離體受精

學(xué)習(xí)的目標(biāo)與要求：了解植物胚培養(yǎng)類型、過程、培養(yǎng)條件，以及胚培養(yǎng)的應(yīng)用。了解植物胚乳培養(yǎng)過程和培養(yǎng)條件，了解胚乳培養(yǎng)在實(shí)踐中的應(yīng)用。認(rèn)識(shí)植物胚珠和子房培養(yǎng)方法及其在生產(chǎn)上應(yīng)用。具備胚胎培養(yǎng)基本認(rèn)知，有進(jìn)行各類胚胎培養(yǎng)的基本能力。當(dāng)前第1頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)植物胚胎培養(yǎng)植物胚胎培養(yǎng)（EmbryoCulture）概念:指對植物的胚、子房、胚珠和胚乳進(jìn)行離體培養(yǎng)，使其發(fā)育成完整植物的技術(shù)。包括胚培養(yǎng)(embryoculture)（成熟胚培養(yǎng)、幼胚培養(yǎng)）、胚珠培養(yǎng)(ovuleculture)、子房培養(yǎng)(ovaryculture)、胚乳培養(yǎng)(endospermculture)、離體受精(invitropollination)等類型。

1904年Hanning最早成功培養(yǎng)蘿卜和辣根的胚。當(dāng)前第2頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)胚珠花藥花絲柱頭花柱子房壁子房雄蕊雌蕊植物胚胎培養(yǎng)當(dāng)前第3頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)植物胚胎培養(yǎng)種子各部分的發(fā)育來源當(dāng)前第4頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)植物胚胎培養(yǎng)合子發(fā)育成胚珠被發(fā)育成種皮受精極核發(fā)育成胚乳當(dāng)前第5頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)植物胚胎培養(yǎng)胚胎培養(yǎng)的類型當(dāng)前第6頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)植物胚胎培養(yǎng)植物胚胎結(jié)構(gòu)當(dāng)前第7頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)植物胚胎培養(yǎng)當(dāng)前第8頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)植物胚胎培養(yǎng)當(dāng)前第9頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)植物胚胎培養(yǎng)當(dāng)前第10頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)一、胚培養(yǎng)胚培養(yǎng)：指在無菌條件下將胚從胚珠或種子中分離出來，置于培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)的技術(shù)。胚的發(fā)育過程包括從合子分裂到幼胚形成直至發(fā)育為成熟胚的過程。當(dāng)前第11頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)一、胚培養(yǎng)植物胚胎發(fā)生過程：原胚－球形胚－心型胚－魚雷胚－子葉胚球形胚前期心型胚前期魚雷胚球形胚當(dāng)前第12頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)一、胚培養(yǎng)當(dāng)前第13頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)一、胚培養(yǎng)1.胚培養(yǎng)的意義促使發(fā)育不良或中途敗育的胚發(fā)育成熟縮短育種周期獲得單倍體植株打破休眠期促進(jìn)胚萌發(fā)建立高頻再生體系可作為轉(zhuǎn)基因受體材料當(dāng)前第14頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)一、胚培養(yǎng)2.胚培養(yǎng)技術(shù)胚的發(fā)育對營養(yǎng)的要求有2個(gè)階段，即：

異養(yǎng)期：這一時(shí)期的幼小胚完全依賴胚乳和周圍的母體組織提供營養(yǎng)。

自養(yǎng)期：這一時(shí)期胚能吸收培養(yǎng)基中的無機(jī)鹽和糖，經(jīng)過自身的代謝作用合成其生長必需的物質(zhì)，在營養(yǎng)上已可以完全獨(dú)立。當(dāng)前第15頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)一、胚培養(yǎng)2.胚培養(yǎng)技術(shù)

依據(jù)所剝離胚的發(fā)育時(shí)期不同：培養(yǎng)類型幼胚培養(yǎng)(immatureembryo)成熟胚培養(yǎng)(matureembryo)子葉形成之前子葉形成之后當(dāng)前第16頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)一、胚培養(yǎng)2.胚培養(yǎng)技術(shù)

成熟胚培養(yǎng)：指子葉期至發(fā)育成熟的胚培養(yǎng)。成熟胚是自養(yǎng)的，培養(yǎng)基需要簡單。僅提供一定的溫度、濕度就可以發(fā)芽生成植物體。如種子的發(fā)育。培養(yǎng)過程：種子——95%酒精消毒——選取完好種子——70%酒精浸數(shù)秒——0.1%升汞或10%次氯酸鈉浸泡——無菌水沖洗——種子培養(yǎng)幾天——?jiǎng)冸x種胚——接種在培養(yǎng)基上。成熟胚培養(yǎng)一般較易獲得成功當(dāng)前第17頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)一、胚培養(yǎng)2.胚培養(yǎng)技術(shù)

成熟胚培養(yǎng)當(dāng)前第18頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)一、胚培養(yǎng)2.胚培養(yǎng)技術(shù)幼胚培養(yǎng)：是指處于原胚期、球形期、心形期、魚雷期的胚培養(yǎng)；幼胚完全是異養(yǎng)的，離體條件下培養(yǎng)要求培養(yǎng)基成分復(fù)雜，培養(yǎng)不易成功。幼胚培養(yǎng)的基本程序取子房常規(guī)表面消毒解剖鏡下，取胚珠、去珠被、取出完整幼胚。固體培養(yǎng)當(dāng)前第19頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)一、胚培養(yǎng)2.胚培養(yǎng)技術(shù)

幼胚培養(yǎng)幼胚離體培養(yǎng)的生長發(fā)育方式：

胚性發(fā)育：胚只是在體積上增大甚至超過正常胚大小而不能萌發(fā)成苗。早熟萌發(fā)：幼胚不再發(fā)育，迅速萌發(fā)成幼苗。多數(shù)情況一個(gè)幼胚萌發(fā)成一個(gè)植株，有時(shí)因細(xì)胞分裂形成許多胚狀體，進(jìn)而形成許多植株，即叢生胚現(xiàn)象。

愈傷組織：多數(shù)植物幼胚形成愈傷組織。再分化成胚狀體或形成芽苗。當(dāng)前第20頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)一、胚培養(yǎng)2.胚培養(yǎng)技術(shù)幼胚培養(yǎng)影響幼胚培養(yǎng)成功的因素培養(yǎng)基：無機(jī)鹽、碳水化合物、激素等環(huán)境條件(溫度：多數(shù)為25-30℃，因植物種類有所差別。光照：一般認(rèn)為黑暗或弱光條件較為合適。)

提高幼胚的成活率，可采用胚乳看護(hù)培養(yǎng)當(dāng)前第21頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)一、胚培養(yǎng)2.胚培養(yǎng)技術(shù)

胚齡與胚性發(fā)育的關(guān)系

胚齡越小，離體培養(yǎng)越困難；胚的發(fā)育分為自養(yǎng)期和異養(yǎng)期，雙子葉植物球形胚之前屬于異養(yǎng)，心形胚以后轉(zhuǎn)入自營養(yǎng)；當(dāng)前第22頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)二、胚乳培養(yǎng)胚乳培養(yǎng)（Endospermculture）：是指將胚乳組織從母體上分離出來，通過離體培養(yǎng)，使其發(fā)育成完整植株的技術(shù)。被子植物胚乳是由2個(gè)單倍的極核和1個(gè)單倍的精子結(jié)合而成的3倍體組織。由它可獲得無子結(jié)實(shí)的3倍體植株，進(jìn)而可將它加倍成6倍體植株。裸子植物很特殊，它的胚乳在受精前就已形成。裸子植物的胚乳為配子體的一部分，由大孢子直接分裂發(fā)育而成，因此是單倍體組織。當(dāng)前第23頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)二、胚乳培養(yǎng)1.胚乳離體培養(yǎng)的意義胚乳培養(yǎng)再生植株證明了全能性理論；研究胚和胚乳的關(guān)系及胚乳組織的功能；再生植株多為三倍體，產(chǎn)生無籽果實(shí)；可以從胚乳愈傷中分離和篩選各種類型的非整倍體植株。胚乳細(xì)胞是研究淀粉、蛋白質(zhì)和脂類天然產(chǎn)物代謝途徑的理想系統(tǒng)。當(dāng)前第24頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)二、胚乳培養(yǎng)2.胚乳培養(yǎng)技術(shù)

胚乳培養(yǎng)過程含胚乳的果實(shí)或種子→表面消毒→無菌條件下胚乳的剝離→接種培養(yǎng)基培養(yǎng)培養(yǎng)室溫度25-27℃，黑暗或弱光下當(dāng)前第25頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)二、胚乳培養(yǎng)2.胚乳培養(yǎng)技術(shù)

影響植物胚乳培養(yǎng)的主要因素胚乳是一種獨(dú)特的組織，在被子植物中它是雙受精的產(chǎn)物，在倍性上屬于三倍體，事實(shí)上我們培養(yǎng)胚乳的首要目的也是為了直接獲得三倍體植株。

基因型胚乳的發(fā)生類型和發(fā)育程度：胚乳處于細(xì)胞形成期并仍保持旺盛分生能力。（游離胚乳核時(shí)期和成熟胚乳時(shí)期均不適合）。胚因子培養(yǎng)基當(dāng)前第26頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)二、胚乳培養(yǎng)2.胚乳培養(yǎng)技術(shù)胚乳培養(yǎng)的器官發(fā)生愈傷組織形成、器官發(fā)生（1）愈傷組織的誘導(dǎo)（2）愈傷組織的再分化（3）胚乳苗的生根培養(yǎng)當(dāng)前第27頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)三、胚珠和子房培養(yǎng)雌蕊與子房的類型當(dāng)前第28頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)三、胚珠和子房培養(yǎng)柱頭花柱子房花梗花托花組成胚囊卵細(xì)胞株心珠孔反足細(xì)胞珠被胚珠極核株柄當(dāng)前第29頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)三、胚珠和子房培養(yǎng)成熟胚珠合點(diǎn)珠心珠被珠柄珠孔胚囊當(dāng)前第30頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)三、胚珠和子房培養(yǎng)當(dāng)前第31頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)三、胚珠和子房培養(yǎng)1.胚珠培養(yǎng)和子房培養(yǎng)的意義胚珠培養(yǎng)的意義:防止雜種胚早期敗育，獲得雜種植株；受精前胚珠培養(yǎng)，可作為試管受精的基礎(chǔ)；未受精胚珠培養(yǎng)，能培養(yǎng)獲得單倍體植株，用于單倍體育種。子房培養(yǎng)的意義:獲得雜種植株；未授精子房培養(yǎng)為試管受精提供技術(shù)基礎(chǔ)；未受精子房培養(yǎng)能獲得獲得單倍體植株，用于單倍體育種。當(dāng)前第32頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)三、胚珠和子房培養(yǎng)2.胚珠培養(yǎng)和子房培養(yǎng)的技術(shù)胚珠培養(yǎng)：將胚珠從母株中分離出來，放在無菌的人工環(huán)境條件下，讓其進(jìn)一步生長發(fā)育，以致形成幼苗的過程。根據(jù)胚珠是否受精分為兩類：受精胚珠的培養(yǎng)未受精胚珠的培養(yǎng)植物胚珠結(jié)構(gòu)圖示當(dāng)前第33頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)三、胚珠和子房培養(yǎng)2.胚珠培養(yǎng)和子房培養(yǎng)的技術(shù)胚珠培養(yǎng)

胚珠培養(yǎng)的方法培養(yǎng)受精胚珠，摘取授粉時(shí)間合適的子房，如培養(yǎng)未受精胚珠，則在授粉前摘取子房→表面滅菌→剖開子房壁，取出胚珠或帶胚珠的胎座接種培養(yǎng)。

影響胚珠培養(yǎng)成功的因素

材料的選擇發(fā)育時(shí)期胎座組織培養(yǎng)基當(dāng)前第34頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)三、胚珠和子房培養(yǎng)2.胚珠培養(yǎng)和子房培養(yǎng)的技術(shù)子房培養(yǎng)：將子房從母株上摘下，放在無菌的人工環(huán)境條件下，讓其進(jìn)一步生長發(fā)育，以至形成幼苗的過程。包括授粉子房和未授粉子房培養(yǎng)。受精后的子房仍需進(jìn)行表面消毒后再接種。而未受精子房可將花被表面消毒后，在無菌條件下直接剝?nèi)∽臃拷臃N。子房培養(yǎng)只需較簡單的培養(yǎng)基即可形成果實(shí)，并含成熟種子。子房培養(yǎng)的方法授粉或授粉后的子房表面消毒接種培養(yǎng)當(dāng)前第35頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)三、胚珠和子房培養(yǎng)2.胚珠培養(yǎng)和子房培養(yǎng)的技術(shù)子房培養(yǎng)

影響子房培養(yǎng)的因素材料的選擇：品種間的差異、胚囊發(fā)育時(shí)期培養(yǎng)基：基本培養(yǎng)基、激素、蔗糖（3-10%）接種方式：要注意極性；營養(yǎng)吸收單倍體來源和發(fā)育途徑由助細(xì)胞或胚囊的無配子生殖產(chǎn)生單倍體卵細(xì)胞、助細(xì)胞、反助細(xì)胞均可發(fā)育產(chǎn)生單倍體非正常發(fā)育的大孢子四分體產(chǎn)生單倍體當(dāng)前第36頁\共有38頁\編于星期五\23點(diǎn)四、離體授粉與離體受精1.離體授粉與離體受精的意義可以克服遠(yuǎn)緣雜交中的不親和性，特別是離體子房授粉