植物胚胎培养
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一、植物胚培养(embryo culture of plants)
1.胚培养的意义和类型
胚培养在实践中的应用意义
· 克服杂交育种中杂种胚的早期夭折
· 克服珠心胚干扰,提高育种效率
· 理论研究领域的应用
胚培养的类型
成熟胚(mature embryo)培养;幼胚(immature embryo)培养
2.幼胚培养
Hanning早在1904年就培养了萝卜和辣根菜的胚,发现离体胚可以充分发育,并且提前萌发形成小苗,这是世界上胚培养最早获得成功的一例。
Laibach在1925~1929年间,通过培养亚麻种间杂种幼胚,成功地获得了种间杂种,首次证实了这种方法在实际应用中的价值。
李继侗,1933年在银杏培养中发现了胚乳提取物能够促进银杏离体胚的生长。这一发现为后人使用植物胚乳汁液、幼嫩种子及果实提取液等天然物质促进培养物生长具有启示作用。
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)
幼胚离体培养的生长发育方式
幼胚培养中,常见的生长方式有三种:
(1)、胚性发育(embryonal development) 幼胚接种到培养基上以后,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。
(2)、早熟萌发(early mature sprouting) 幼胚接种后,离体胚不继续胚性生长,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,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,以后形成许多胚状体,从而可以形成许多植株,这种现象就是所谓的丛生胚现象。
(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愈伤组织大多为胚性愈伤组织,这种胚性愈伤组织很容易分化形成植株。
二、子房培养
子房培养包括授粉前和授粉后的子房培养。
1942年,La Rue首先对番茄、落地生根属(Kalanchoe)、连翅属(Forsythia)和驴蹄草属(Caltha)授粉的花连带一段花梗进行了培养,在无机盐培养基上得到了正常的果实。
1949年和1951年Nitsch建立了较完整的子房培养技术,他培养了小黄瓜、番茄、菜豆、草莓和烟草等植物授粉前和授粉后的子房,在含蔗糖的无机盐培养基上,授粉后的小黄瓜和番茄获得了成熟果实及具有生活力的种子。
1969年Nitsch等在水稻上进行了未授粉子房培养的尝试,并得到了植株,但这些植株是属于二倍体和四倍体的。
1971年Uchimiya等从未授粉玉米子房培养中获得了愈伤组织和分化的不定根,但也不是单倍体的。
1976年San Noeum在未授粉的大麦子房培养中首次获得了单倍体植株。以后,相继在大麦、烟草、小麦、向日葵、水稻、玉米、百合、青稞、荞麦、白魔芋、杨树等数十种植物上获得了单倍体植株(孔凡伦等,1990)。
1.材料的选择
品种间的差异
胚囊发育时期
大麦胚囊发育时期与花粉发育时期的相关性
花粉发育时期 胚囊发育时期
单核中期 大孢子四分体
单核靠边期 单核至四核胚囊
二核花粉期 八核胚囊
三核花粉期 成熟胚囊