大學(xué)課程植物組織培養(yǎng)7單倍體的產(chǎn)生j--組培ppt課件

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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單倍體的產(chǎn)生,單倍體的產(chǎn)生,引言,單倍體是指具有配子染色體數(shù)的個(gè)體。,單倍體在遺傳研究和植物育種研究中的,意義,?,1.突變表現(xiàn)快,2.得到純合二倍體快,引言單倍體是指具有配子染色體數(shù)的個(gè)體。1.突變表現(xiàn)快,單倍體在自然界出現(xiàn)的頻率極底,0.001%0.01%），,為什么？,人工方法中較成熟的是花藥培養(yǎng)。,首先在,毛曼佗羅,中成功。,花粉發(fā)育成單倍體孢子體的兩種解釋。（詳見,p102,，,103,）,1.任何小孢子如能

2、遇到合適條件均有可能發(fā)育成單倍體植株。（4種可能性）,2.預(yù)成論（花粉二型性）,液體培養(yǎng)基中的花粉,單倍體在自然界出現(xiàn)的頻率極底0.001%0.01%），為什,注意：,花藥培養(yǎng),是指將未成熟的花藥接種在人工培養(yǎng)基上分化為植株的過程。,由于這種分化植株起源于花藥中的未成熟的花粉，所以，人們常將其冠以花粉植株并將花藥培養(yǎng)和花粉培養(yǎng)相提并論,。（問，這樣的相提并論有問題嗎？）,花藥和花粉實(shí)際是分屬于不同的范疇，即花藥是一個(gè)植株體上的器官，屬于器官培養(yǎng)；而花粉則在一般意義上，是一個(gè)單細(xì)胞，應(yīng)該屬于細(xì)胞培養(yǎng)的范疇。,（既然如此，人們?yōu)楹螘猩鲜?“,相提并論,”,之舉動？）,注意：花藥和花粉實(shí)際是分屬于

3、不同的范疇，即花藥是一個(gè)植株體上,1.,花藥培養(yǎng)的一般程序,1.取材,確定花粉發(fā)育時(shí)期，并找出其與花蕾等外部特征的,對應(yīng)關(guān)系,（受條件影響）。,(,那么，請考慮一下，類似的對應(yīng)關(guān)系在生物學(xué)領(lǐng)域內(nèi)有無其他用途。,),對大多數(shù)植物而言，適宜的花粉發(fā)育時(shí)期是單核期，尤其是單核中、晚期（如水稻、小麥、玉米、煙草、蘋果、梨、核桃、草莓等）,實(shí)驗(yàn)前應(yīng)鏡檢期發(fā)育時(shí)期,。,1.花藥培養(yǎng)的一般程序1.取材,2.預(yù)處理,適當(dāng)?shù)念A(yù)處理可以提高花藥的愈傷組織誘導(dǎo)率。,方法有：低溫、離心（花藥）、低劑量輻射、化學(xué)試劑處理等。,依材料而定。,3.消毒,由于花蕾未開放，花藥處于無菌狀態(tài)。,用70%酒精棉球擦拭花被外表，使之

4、浸潤片刻（如有塵土可先用流水沖洗），再用0.1%升汞浸泡510分鐘，最后用無菌水沖洗45次,2.預(yù)處理,4.接種,（接種中應(yīng)該注意哪些問題？）,無菌,不傷花藥（用鑷子夾住花絲）,接種密度不宜過低,（以上問題都注意了，但是還不行呢？）,（雄核發(fā)育在只含無機(jī)鹽、維生素和糖的簡單培養(yǎng)基上即可進(jìn)行，在這種培養(yǎng)基上孢子體組織增殖的機(jī)會很少）,個(gè)別材料可接種整個(gè)花序,這樣做有沒有問題？,4.接種無菌（雄核發(fā)育在只含無機(jī)鹽、維生素和糖的簡單培養(yǎng)基上,5.培養(yǎng)方式和培養(yǎng)條件,方式：3種（固化培養(yǎng)；表面漂浮培養(yǎng)；固液雙層培養(yǎng)）條件視材料而定,6.花粉植株的誘導(dǎo),煙草：花藥,胚狀體,花粉植株,誘導(dǎo)愈傷組織分化芽或

5、根，需將其轉(zhuǎn)至相應(yīng)的培養(yǎng)基。,禾本科植物：花藥,單倍體愈傷組織,愈傷分化出芽和根（兩步法）,7.壯苗和移栽,8.單倍體植株的二倍化,（為什么要二倍化，如何進(jìn)行？）,單倍體植株減數(shù)分裂不能正常進(jìn)行。,5.培養(yǎng)方式和培養(yǎng)條件單倍體植株減數(shù)分裂不能正常進(jìn)行。,染色體加倍3條途徑：,1）,自然加倍,（頻率低）,2）人工加倍,組培中，單倍體是只具有配子體染色體組的個(gè)體、組織或細(xì)胞。由這種細(xì)胞分化、生長出來的植株叫單倍體植物，此種植物不能生殖，必須使其染色體組分加倍，才能繼續(xù)繁殖，獲得穩(wěn)定一致的后代。,秋水仙素處理單倍體植株,愈傷組織再生,：將單倍體植株（孢子體）的莖段、葉柄、根莖切下，置適宜的培養(yǎng)基上使

6、之發(fā)生愈傷組織，反復(fù)繼代后再將愈傷組織轉(zhuǎn)移到分化培養(yǎng)基上，即可獲得較多二倍體植株。這一方法也叫,組織創(chuàng)傷法,。,原理：利用愈傷組織細(xì)胞有絲分裂頻率高，長期培養(yǎng)能提高其自動加倍的特性。,此法使煙草,F1,代花粉植株加倍頻率達(dá)60%。,染色體加倍3條途徑：,Anther culture and haploid,（單倍體）,plants regeneration,(a),培養(yǎng)剛開始時(shí)的花藥,.,(b),培養(yǎng),6,天后的花藥,.,(c,d),培養(yǎng),30,天后花藥出現(xiàn)的胚和根。,(d),根。,(eg),具子葉的小苗,(e),具葉的小苗,(f,g)subcultured in growing medium

7、.,(h)80,天的花藥再生植株,(,左,),，同齡的二倍體對照,(,右,).,Scale bars in(ad),2.5 mm;,in(eh),5 mm.,pepper,Anther culture and haploid（單倍體,2.,影響雄核發(fā)育的因子,雄核發(fā)育：指小孢子沿孢子體途徑發(fā)育成花粉植株的過程。,1.基因型,2.生理狀態(tài),幼年植株的花藥反應(yīng)能力較好,大田植株比溫室植株花粉愈傷組織的誘導(dǎo)率高,主莖穗比分蘗穗花粉愈傷組織的誘導(dǎo)率高,可能原因：內(nèi)生激素水平變動的結(jié)果。,3.花粉發(fā)育時(shí)期,4.藥壁因子,絨氈層起源的某些物質(zhì)的梯度變化對花粉粒發(fā)育成胚起著關(guān)鍵的作用。,2.影響雄核發(fā)育的因

8、子雄核發(fā)育：指小孢子沿孢子體途徑發(fā)育成花,5.培養(yǎng)基,1）基本培養(yǎng)基,MS,Miller,Nitsch,對花藥培養(yǎng)普遍適用；,根據(jù)花藥培養(yǎng)的特點(diǎn),稻、麥、玉米的,N,6,培養(yǎng)基,適于小麥的,C,17,培養(yǎng)基等,2）碳源,蔗糖（麥芽糖，果糖，葡萄糖）,3）植物激素,直接形成花粉胚的不需要激素,經(jīng)愈傷組織培養(yǎng)的需要激素,4）活性炭,5.培養(yǎng)基,3.,雄核發(fā)育單倍體的個(gè)體發(fā)生過程,1.花粉單倍體的誘導(dǎo),花粉發(fā)育時(shí)期的選擇，只有剛剛通過第1次有絲分裂的小孢子，才能被誘導(dǎo)進(jìn)行孢子體方式發(fā)育。,2.雄核發(fā)育早期過程的4種途徑,1）單核小孢子進(jìn)行一次均等分裂，兩個(gè)等同的子細(xì)胞都參與孢子體的發(fā)育。,2）單核小

9、孢子進(jìn)行一次正常的非均等分裂，營養(yǎng)核進(jìn)一步分裂形成孢子體。生殖細(xì)胞不再分裂或分裂12次后退化。,3）花粉胚有生殖細(xì)胞單獨(dú)完成。,4）單核小孢子進(jìn)行一次正常的非均等分裂，2個(gè)細(xì)胞都進(jìn)一步分裂并參與孢子體的形成。,3.雄核發(fā)育單倍體的個(gè)體發(fā)生過程1.花粉單倍體的誘導(dǎo),3.雄核發(fā)育晚期過程的差異,兩種途徑（是否經(jīng)歷愈傷組織）,4.,禾谷類植物花藥培養(yǎng)中白化苗的形成,葉綠體不能正常形成。,受溫度影響。,花粉雙核期的花藥白化苗發(fā)生率較單核期的大。,3.雄核發(fā)育晚期過程的差異,5.,離體花粉培養(yǎng),目的：得到純合體。,方法：得到分離的花粉-離心分離出具有雄核發(fā)育潛力的花粉（液泡化，在蔗糖溶液頂層）,首先如何

10、得到合適的花粉？,花藥看護(hù)法,培養(yǎng)的難度如何，怎么應(yīng)對？,5.離體花粉培養(yǎng)目的：得到純合體。方法：得到分離的花粉,Callus and shoot induction in hexaploid(,六倍體,)wheat after anther culture,單倍體培養(yǎng),秋水仙堿,單倍體小苗,Callus and shoot induction in,Fig.1.Isolated pollen grains released after preculture of the anther for 7 days.One of the two contains rich cytoplasm,and

11、the other is poor.,Fig.2.An enlarged pollen grain containing two or more nuclei within the exine,（花粉外壁）,cultured for 10 days.,Fig.3.An androgenic mass of 8-16 cells extruding out of the broken exine,after 10 days in culture.,Fig.4.An androgenic colony after one month in culture.,Fig.5.Calli formed i

12、n a petri dish after two months in culture.,Fig.6.A plantlet emerging from the pollen callus,two months after transfer to the regeneration medium.,Fig.7.Giemsa-stained chromosomes in the root tip of a regenerated plantlet.,Fig.1.Isolated pollen grains,6.,通過遠(yuǎn)緣雜交產(chǎn)生單倍體,加倍單倍體育種法(,Double Haploid,DH),主要是以不同的作物進(jìn)行雜交，以達(dá)到假授精，刺激,胚珠,的發(fā)育，形成單倍體種子。,最常見的例子是以玉米花粉授到小麥柱頭上，刺激小麥結(jié)出單倍體種子。此單倍體種子可種植長成植株。之后于頂芽上，以秋水仙素或其他化學(xué)藥劑處理，使其染色體套數(shù)加倍，變成具同型結(jié)合基因型的雙倍體正常植株。,6.通過遠(yuǎn)緣雜交產(chǎn)生單倍體,7.,在高等植物中單倍體的意義和局限,便于發(fā)現(xiàn)隱性突變；易于建立純系。,其成功主要局限于茄科、禾本科和十字花科。（受基因型影響）,7.在高等植物中單倍體的意義和局限,思考題：,復(fù)習(xí)講授內(nèi)容，熟悉單倍體在作物改良中應(yīng)用的實(shí)例。并,進(jìn)一步考慮其應(yīng)用前景和技術(shù)瓶頸。,思考題：,