第八章 植物胚胎培养.ppt

1、第八章植物胚胎培养,陈观水 生命科学学院第八章 植物胚胎培养,主要内容： 第一节 胚培养 第二节 胚乳培养 第三节 胚珠和子房培养 第四节 离体授粉与离体受精 学习的目标与要求： 了解植物胚培养类型、过程、培养条件，以及胚培养的应用。了解植物胚乳培养过程和培养条件，了解胚乳培养在实践中的应用。认识植物胚珠和子房培养方法及其在生产上应用。 具备胚胎培养基本认知，有进行各类胚胎培养的基本能力。,植物胚胎培养,植物胚胎培养（Embryo Culture）概念: 指对植物的胚、子房、胚珠和胚乳进行离体培养，使其发育成完整植物的技术。包括胚培养(embryo culture)（

2、成熟胚培养、幼胚培养）、胚珠培养(ovule culture)、子房培养(ovary culture)、胚乳培养(endosperm culture)、离体受精(in vitro pollination)等类型。 1904年Hanning最早成功培养萝卜和辣根的胚。,植物胚胎培养,植物胚胎培养,种子各部分的发育来源,植物胚胎培养,合子发育成胚,珠被发育成种皮,受精极核发育成胚乳,植物胚胎培养,胚胎培养的类型,植物胚胎培养,植物胚胎结构,植物胚胎培养,植物胚胎培养,植物胚胎培养,一、胚培养,胚培养：指在无菌条件下将胚从胚珠或种子中分离出来，置于培养基上进行培养的技术。 胚的发育过程包括从合子分裂

3、到幼胚形成直至发育为成熟胚的过程。,一、胚培养,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,一、胚培养,一、胚培养,1.胚培养的意义 促使发育不良或中途败育的胚发育成熟 缩短育种周期 获得单倍体植株 打破休眠期促进胚萌发 建立高频再生体系 可作为转基因受体材料,一、胚培养,2.胚培养技术 胚的发育对营养的要求有2个阶段，即： 异养期：这一时期的幼小胚完全依赖胚乳和周围的母体组织提供营养。 自养期：这一时期胚能吸收培养基中的无机盐和糖，经过自身的代谢作用合成其生长必需的物质，在营养上已可以完全独立。,一、胚培养,2.胚培养技术 依据所剥离胚的发育时期

4、不同：,子叶形成之前,子叶形成之后,一、胚培养,2.胚培养技术 成熟胚培养：指子叶期至发育成熟的胚培养。成熟胚是自养的，培养基需要简单。仅提供一定的温度、湿度就可以发芽生成植物体。如种子的发育。 培养过程： 种子95%酒精消毒选取完好种子70%酒精浸数秒0.1%升汞或10%次氯酸钠浸泡无菌水冲洗种子培养几天剥离种胚接种在培养基上。,成熟胚培养一般较易获得成功,一、胚培养,2.胚培养技术 成熟胚培养,一、胚培养,2.胚培养技术 幼胚培养：是指处于原胚期、球形期、心形期、鱼雷期的胚培养；幼胚完全是异养的，离体条件下培养要求培养基成分复杂，培养不易成功。 幼胚培养的基本程序 取子房 常规表面消毒 解

5、剖镜下，取胚珠、去珠被、取出完整幼胚。 固体培养,一、胚培养,2.胚培养技术 幼胚培养 幼胚离体培养的生长发育方式： 胚性发育： 胚只是在体积上增大甚至超过正常胚大小而不能萌发成苗。 早熟萌发：幼胚不再发育，迅速萌发成幼苗。多数情况一个幼胚萌发成一个植株，有时因细胞分裂形成许多胚状体，进而形成许多植株，即丛生胚现象。 愈伤组织：多数植物幼胚形成愈伤组织。再分化成胚状体或形成芽苗。,一、胚培养,2.胚培养技术 幼胚培养 影响幼胚培养成功的因素 培养基：无机盐、碳水化合物、激素等 环境条件(温度：多数为25-30，因植物种类有所差别。光照：一般认为黑暗或弱光条件较为合适。) 提高幼胚的成活率，可采

6、用胚乳看护培养,一、胚培养,2.胚培养技术 胚龄与胚性发育的关系 胚龄越小，离体培养越困难； 胚的发育分为自养期和异养期，双子叶植物球形胚之前属于异养，心形胚以后转入自营养；,二、胚乳培养,胚乳培养（Endosperm culture）：是指将胚乳组织从母体上分离出来，通过离体培养，使其发育成完整植株的技术。 被子植物胚乳是由2个单倍的极核和1个单倍的精子结合而成的3倍体组织。由它可获得无子结实的3倍体植株，进而可将它加倍成6倍体植株。 裸子植物很特殊，它的胚乳在受精前就已形成。裸子植物的胚乳为配子体的一部分，由大孢子直接分裂发育而成，因此是单倍体组织。,二、胚乳培养,1.胚乳离体培养的意义

7、胚乳培养再生植株证明了全能性理论； 研究胚和胚乳的关系及胚乳组织的功能； 再生植株多为三倍体，产生无籽果实； 可以从胚乳愈伤中分离和筛选各种类型的非整倍体植株。 胚乳细胞是研究淀粉、蛋白质和脂类天然产物代谢途径的理想系统。,二、胚乳培养,2.胚乳培养技术 胚乳培养过程 含胚乳的果实或种子表面消毒无菌条件下胚乳的剥离接种培养基培养 培养室温度25-27，黑暗或弱光下,二、胚乳培养,2.胚乳培养技术 影响植物胚乳培养的主要因素 胚乳是一种独特的组织，在被子植物中它是双受精的产物，在倍性上属于三倍体，事实上我们培养胚乳的首要目的也是为了直接获得三倍体植株。 基因型 胚乳的发生类型和发育程度：胚乳处于

8、细胞形成期并仍保持旺盛分生能力。（游离胚乳核时期和成熟胚乳时期均不适合）。 胚因子 培养基,二、胚乳培养,2.胚乳培养技术 胚乳培养的器官发生 愈伤组织形成、器官发生 （1）愈伤组织的诱导 （2）愈伤组织的再分化 （3）胚乳苗的生根培养,三、胚珠和子房培养,雌蕊与子房的类型,三、胚珠和子房培养,三、胚珠和子房培养,三、胚珠和子房培养,三、胚珠和子房培养,1.胚珠培养和子房培养的意义 胚珠培养的意义: 防止杂种胚早期败育，获得杂种植株； 受精前胚珠培养，可作为试管受精的基础； 未受精胚珠培养，能培养获得单倍体植株，用于单倍体育种。 子房培养的意义: 获得杂种植株； 未授精子房培养为试管受精提供技

9、术基础； 未受精子房培养能获得获得单倍体植株，用于单倍体育种。,三、胚珠和子房培养,2.胚珠培养和子房培养的技术 胚珠培养：将胚珠从母株中分离出来，放在无菌的人工环境条件下，让其进一步生长发育，以致形成幼苗的过程。 根据胚珠是否受精分为两类： 受精胚珠的培养 未受精胚珠的培养,植物胚珠结构图示,三、胚珠和子房培养,2.胚珠培养和子房培养的技术 胚珠培养 胚珠培养的方法 培养受精胚珠，摘取授粉时间合适的子房，如培养未受精胚珠，则在授粉前摘取子房表面灭菌剖开子房壁，取出胚珠或带胚珠的胎座接种培养。 影响胚珠培养成功的因素 材料的选择 发育时期 胎座组织 培养基,三、胚珠和子房培养,2.胚珠培养和子

10、房培养的技术 子房培养：将子房从母株上摘下，放在无菌的人工环境条件下，让其进一步生长发育，以至形成幼苗的过程。包括授粉子房和未授粉子房培养。 受精后的子房仍需进行表面消毒后再接种。而未受精子房可将花被表面消毒后，在无菌条件下直接剥取子房接种。 子房培养只需较简单的培养基即可形成果实，并含成熟种子。 子房培养的方法,授粉或授粉后的子房,表面消毒,接种培养,三、胚珠和子房培养,2.胚珠培养和子房培养的技术 子房培养 影响子房培养的因素 材料的选择：品种间的差异、胚囊发育时期 培养基：基本培养基、激素、蔗糖（3-10%） 接种方式：要注意极性；营养吸收 单倍体来源和发育途径 由助细胞或胚囊的无配子生

11、殖产生单倍体 卵细胞、助细胞、反助细胞均可发育产生单倍体 非正常发育的大孢子四分体产生单倍体,四、离体授粉与离体受精,1.离体授粉与离体受精的意义 可以克服远缘杂交中的不亲和性，特别是离体子房授粉和离体胚珠授粉，能消除柱头和花柱所造成的受精前障碍。 克服自我不亲和性 诱导孤雌生殖 双受精及胚台早期发育的机理研究,四、离体授粉与离体受精,2.离体授粉与离体受精技术 离体授粉技术：将未授粉的离体胚珠或子房接种在培养上，然后在试管内撒播花粉。花粉发芽后，花粉管长入胚珠内受精。受精后的胚珠进一步发育成种子。 根据授粉的部位可分为：离体胚珠授粉、离体胎座授粉和离体柱头授粉,四、离体授粉与离体受精,2.离体授粉与离体受精技术 离体受精技术：在离体条件下完成被子植物精、卵融合，并将受精所所生的“人工合子”培养成再生植株。 离体受精技术的突破的技术前提： 雌配子和雄配子分离技术 单对原生质体(精卵)融合技术 微培养技术(合