植物的胚胎培养

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第八章,植物胚胎培养,植物的胚胎培养,是指对植物的胚、子房、胚珠和胚乳等胚胎组织进行离体培养，使其发育成完整植株或者离体研究植物胚胎发生机理的生物技术。,植物胚胎培养的概念,胚乳,胚,子房,胚珠,8.1,离体胚培养,8.2,植物胚珠和子房培养,8.3,离体授粉、受精与合子培养,8.4,胚乳培养,8.1.1,离体胚培养的概念,离体胚培养（,embryo culture,）指从植物种子中分离出胚组织进行离体培养的技术,。包括,幼,胚培养和成熟胚培养。,8.1,离体胚培养,花生成熟胚,幼胚,8.1.2,成熟胚培养（,mature embryo culture,）,是指对发育,成熟种子胚,的培养。,成熟胚培养主要是为了,打破种子的休眠,，并诱导形成小植株，因此，培养基相对简单，一般,只需要大量元素和糖,即可，有些培养为了打破种子休眠,也加入一些植物激素,。,水稻成熟胚培养,台湾红豆杉成熟胚培养,观赏与药用（紫杉醇）,种子有休眠特性,牡丹成熟胚的离体培养与快速繁殖,Mature embryo culture and rapid propagation of tree peony,种子有休眠特性,（种皮与未完成,后熟的原因）,8.1.3,幼胚培养（,immature embryo culture,）,是指对发育,早期胚或未成熟胚,的培养，即供给一定的培养条件，使幼胚逐步发育成,成熟胚,，并进一步发育成,小植株,的技术。,幼胚培养要根据幼胚发育的不同阶段，选用相应的培养基、营养条件和培养条件。,远缘杂交杂种胚拯救,，,使胚发育不全的植株,获得大量的后代,适当时期未成熟种子,-,消毒,-,解剖，剥取完整幼胚。,2,）培养基,常用的培养基有,Cox,、,Rijven,、,Rappaport,、,Ranaswamy,、,Norstog,以及,MS,、,B5,、,White,、,Nitsch,等培养基。,碳源,：,蔗糖是幼胚培养基中最好的碳水化合物。,不同发育时期的胚要求不同的蔗糖浓度，往往胚龄越小，糖浓度要求越高，成熟胚，,2%,；而幼胚，,4,甚至更高浓度的蔗糖。如曼陀罗的前心形期胚培养要求,8%,的蔗糖含量，而鱼雷期要降到,1.0%,0.5%,。,1),幼胚的分离,氨基酸：,谷氨酰胺是促进离体胚生长最有效的氨基酸；,酪蛋白水解物（,CH,），不同物种的离体胚对,CH,的浓度要求不同,。,胚乳提取物。,一般认为，八分成熟的椰乳对幼胚培养作用显著，而完全成熟的椰乳作用不明显。大麦胚乳提取物可以促进大麦胚的生长，玉米胚乳组织的提取物能促进离体玉米胚的生长。,维生素，,对发育初期的幼胚培养来说，则是必须的。,以不加,植物生长调节剂,为宜。,离体胚培养一般用固体培养基，大多数植物的离体胚在,25,30,生长良好。一般离体幼胚培养前期在散射光下培养，后期则要在,2000 Lx,光强度左右培养。,4,）胚乳看护培养,非常幼小的杂种胚，采用看护培养，即把发育不全的杂种胚埋在从正常发育的胚珠中取出的胚乳内，培养至幼苗期。,3),培养,黄瓜远缘杂种幼胎培养,（,1,）正常胚发育,离体培养的幼胚，在控制条件下，按照活体内的发育方式发育，最终发育成,成熟胚，,进而萌发形成,小植株,。这是幼胚培养胚拯救的正常发育模式。,8.1.4,离体幼胚培养的生长发育类型,植物胚胎发生过程：,原胚球形胚心型胚鱼雷胚子叶胚,球形胚前期,心型胚前期,鱼雷胚,球形胚,A,、早熟萌发,离体的幼胚在培养基上不仅能,越过休眠期,，而且还常常,终止进行此后的胚胎发育,，直接,长成弱小的幼苗，,而且这种幼苗只具有那些当胚离体时已具有的结构，这种,未完成正常的胚胎发育过程而形成幼苗的现象,叫做早熟萌发,。,大麦未成熟胚离体培养中，,CH,能促进胚胎的继续发育，抑制早熟萌发。,培养基中高浓度的蔗糖（,12,18%,）同样能抑制荠菜胚的早熟萌发。,（,2,）异常胚发育,在一些植物中，植株上发育的种子并无胚根、胚芽、和子叶的分化。,兰花种子球形胚是未分化的,，在离体培养条件下，胚即增大形成,原球茎,，最后由原球茎分化出根和茎。,B,、胚不完全发育,兔丝子属（,Guscuta,）植物的,成熟胚有胚芽，但没有胚根，在离体培养中很难诱导根的分化。,离体培养的植物成熟胚和幼胚组织，在外源激素的诱导下，可,发生生物钟的强行逆转,，经脱分化形成愈伤组织或胚性愈伤组织，并经再分化形成完整植株，如水稻、小麦等（图,8-1,）。,C.,胚脱分化和再分化,图8-1 小麦幼胚体细胞无性系（左）及其再生（右）,8.1.5,影响离体幼胚培养的其它因素,幼胚的发育时期,表,8-1,荠菜胚胎不同发育时期对营养的需求（引自,Torrey,，,1964,）,胚发育时期,胚长（,m,）,营养要求,球形胚早期,22-60,小于,40 m,的胚对营养的需求不详,球形胚晚期,61-80,基本培养基（大量元素,+,微量元素,+,维生素,+2%,蔗糖）,+IAA,（,0.1 mg/L,）,+KT,（,0.001 mg/L,）,+,硫胺腺嘌呤（,0.001 mg/L,）,心形胚期,81-450,仅基本培养基,鱼雷形胚期,451-700,大量元素,+,维生素,+2%,蔗糖,拐杖形胚及成熟期,700,及更大,大量元素,+2%,蔗糖,胚柄的作用,在培养中胚柄的存在对于,幼胚,的存活是一个关键因素。,表,8-3,红花菜豆中胚柄对胚在离体条件下生长和发育的作用（引自,Yeung,等，,1979,）,开始培养时期,（鲜重）,处 理,鲜重,SE,（,N,）,形成植株的胚数占,（培养的胚数）百分比,心形早期,（,0.870.02mg,）,只有胚本身,3.190.52,（,10,）,41.5,（,89,）,胚连着胚柄,8.911.16,（,10,）,88.4,（,95,）,胚与离体胚柄直接接触,6.220.78,（,10,）,72.5,（,51,）,胚与加热杀死的,离体胚柄直接接触,4.100.43,（,5,）,37.0,（,43,）,胚距胚柄,1cm,33.3,（,30,）,心形晚期,（,1.070.07mg,）,只有胚本身,17.22.84,（,5,）,94.4,（,18,）,胚连着胚柄,15.41.41,（,6,）,94.4,（,18,）,子叶形早期,（,3.920.19,）,只有胚本身,20.32.5,（,7,）,100.0,（,18,）,胚连着胚柄,24.42.75,（,11,）,100.0,（,19,）,培养基的渗透压,在幼龄胚培养中，培养基的渗透压是控制胚生长的重要因素。,母体植株上的幼龄胚是在具有较高渗透压的液体胚乳之中生长，即幼胚被一种高渗液体包围着。,郭仲琛（,1978,）研究表明，向日葵不同发育时期的胚对蔗糖的要求有较大的差异：幼胚长度,1,1.1 mm,，要求蔗糖浓度,17.5%,，成熟胚要求蔗糖浓度只有,0.5%,。,（,1,）胚拯救,A.,远缘杂交杂种胚拯救：在,远缘杂交,中，常因,胚发育不良,或,胚乳不能正常发育,以及,胚与胚乳之间的不协调,等原因，使,杂种不育。,如果将这类杂种的胚在适期取出，在人工合成的培养基上进行离体培养，则有可能使杂种胚继续发育、生长，从而获得杂种后代。,8.1.6,离体胚培养的应用,在普通,小麦,与,玉米的杂交,中，胚胎发生的最初几次分裂期间，父本玉米的染色体被排除，结果形成了,只含,有一套母本染色体的单倍体小麦胚,，但受精后,3,12d,胚乳逐渐解体，使胚得不到营养在颖果成熟前死亡。,B.,单倍体胚拯救,图8-2 小麦玉米12 d杂种胚拯救,果树早熟育种中有一个棘手的问题，就是果实的,早熟,往往伴随着产生,没有生活力的种子,。如桃与樱桃、杏等,早熟品种,，有很高经济价值，但其胚在母体组织内往往不能正常发育，或胚生理成熟速度慢于果实成熟速度。因此，以这些品种作母本进行杂交时，种子往往没有生活力，用一般方法很难得到杂种后代。,利用离体胚培养就可以获得有活力的杂交种子或幼苗,。,(2),核果类胚的后熟作用,有些植物种子休眠期很长，如鸢尾（,lris,），一般种子成熟后要,休眠,2,3,年才能萌发,，在培养基上,几天,内种子,就能萌发,。,植物种子休眠的原因可能来自,胚乳,，因为离体胚如果带着胚乳培养，胚的生长就受到抑制。具有休眠特性的种子，其胚离体培养时，在培养基中加入,1,2 mg/L,的,赤霉素,，对打破种子休眠有显著作用。,(3),克服种子休眠,兰花、天麻等一些寄生植物或附生植物，有的,胚只有,6,7,个细胞,，在培养基上培养，胚就能生长发育成正常的植株。,(4),使胚发育不全的植株获得大量的后代,胚培养对于一些具有珠心胚的植物，如柑桔（,Citrus,）、芒果（,Mangifera indica,）、紫萼等，具有特殊的意义。,在柑桔杂交育种中一个问题是杂交往往得不到杂种胚，由于珠心胚的生长把合子胚挤到旁边去。,(5),用于某些植物杂种胚的繁殖,离体胚培养还可用于许多重大理论问题的研究，如,胚胎发育过程，影响胚发育的各种因素，胚乳作用以及与胚发育有关的代谢和生理变化,等。,(7),脱分化与再分化培养,以幼胚或成熟胚为外植体诱导愈伤组织，建立胚性无性系，不仅可以应用于研究体细胞胚胎发生、分离原生质体，还可应用于植物,体细胞遗传饰变和转基因技术的研究,等。,(6),用于有关理论研究,植,物,胚,珠,结,构,侧膜胎座（右）,中轴胎座,葫芦科的下位子房,8.2.1,胚珠培养,:,概念,：在人工控制的条件下，对,胚珠,进行离体培养使其生长发育,形成幼苗,的技术。,1980,年成功培养了未授粉的非洲菊、烟草的胚珠，获得了单倍体植株。,子房,多个胚珠,由于幼胚分离难度大，而胚珠分离则相对容易，在幼胚培养时常采用胚珠培养。,分为两种类型：,授粉胚珠培养 未授粉胚珠培养,（,1,）胚珠培养的意义,:,防止杂种胚早期败育，获得杂种植株；也为拯救心型期胚或心型期以前的胚胎提供了新的途径。,授粉前胚珠培养，可作为试管受精的基础；,未授粉胚珠培养，能培养获得单倍体植株，用于单倍体育种。,（,2,）胚珠培养方法,:,A,、材料的选择和灭菌：,未授粉胚珠：,开花前,1-6,天，,授粉胚珠：,授粉后,1-120,天不等，较晚时期有利于胚的发育。,灭菌：先对子房或外表组织消毒灭菌后，后取出胚珠培养。,辣椒子房,B,、培养基,多用,Nitsch,、,White,、,MS,等基本培养基,植物激素,：细胞分裂素对授粉胚珠发育常有促进作用。,有机物：,添加有机附加物（椰汁，水解酪蛋白）可以促进授粉胚珠的发育。,蔗糖浓度：,4-10%,。,（,3,）胎座和子房对胚珠培养的影响：,带有胎座或子房组织的胚珠相对较易培养。,（,4,）胚发育时期的影响：,一般来说，合子或早期原胚期的胚珠较难剖取和培养，对培养基的成分要求也较严格。,C,、培养：,子房培养一般温度为,20,25,。对光照要求不严，大多数植物子房培养早期在黑暗，弱光照条件下生长良好。,、子房培养,:,包括,授粉子房,和,未授粉子房培养,。,1949,年和,1951,年最早在黄瓜、番茄、菜豆、草莓、烟草等植物上获得成功。,授粉子房培养形成成熟果实和种子；,未授粉