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1、 第六章第六章 植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉2006-4-172006-4-17植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养植物胚胎培养（Embryo Culture）概念）概念: 指对植物的胚、子房、胚珠和胚乳指对植物的胚、子房、胚珠和胚乳进行离体培养，使其发育成完整植物的进行离体培养，使其发育成完整植物的技术。包括胚培养（成熟胚培养、幼胚技术。包括胚培养（成熟胚培养、幼胚培养）、胚珠培养、子房培养、胚乳培培养）、胚珠培养、子房培养、胚乳培养、试管受精等类型。养、试管受精等类型。 1904年年Hanning最早成功培养萝卜和辣根的胚。最早成功培养萝卜和辣根的胚。植
2、物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉第一节 植物胚培养 一、胚培养的类型：一、胚培养的类型：分为成熟胚培养和幼胚培养两种。分为成熟胚培养和幼胚培养两种。分为成熟胚培养和幼胚培养两种。分为成熟胚培养和幼胚培养两种。1 1、成熟胚培养、成熟胚培养、成熟胚培养、成熟胚培养 成熟胚为子叶期以后的胚，其在简单的培养成熟胚为子叶期以后的胚，其在简单的培养成熟胚为子叶期以后的胚，其在简单的培养成熟胚为子叶期以后的胚，其在简单的培养基上即可萌发生长。对营养条件要求不严格。基
3、上即可萌发生长。对营养条件要求不严格。基上即可萌发生长。对营养条件要求不严格。基上即可萌发生长。对营养条件要求不严格。 主要用来繁殖不易萌发植物，或研究胚和胚乳及主要用来繁殖不易萌发植物，或研究胚和胚乳及主要用来繁殖不易萌发植物，或研究胚和胚乳及主要用来繁殖不易萌发植物，或研究胚和胚乳及子叶的关系等。子叶的关系等。子叶的关系等。子叶的关系等。植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉台湾红豆杉成熟胚培养台湾红豆杉成熟胚培养植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉 牡丹成熟胚的离体培养与快速繁殖牡丹成熟胚的离体培养与快速繁殖Mature embryo culture and rapid p
4、ropagation of tree peony植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉2、幼胚培养、幼胚培养n n对发育早期的胚进行培养。培养技术对发育早期的胚进行培养。培养技术和条件要求较高。和条件要求较高。n n以两种方式生长：继续进行胚性生长；以两种方式生长：继续进行胚性生长；早熟萌发。早熟萌发。植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉二、胚培养的应用二、胚培养的应用二、胚培养的应用二、胚培养的应用1 1、克服远缘杂交不亲和性、克服远缘杂交不亲和性、克服远缘杂交不亲和性、克服远缘杂交不亲和性如利用如利用如利用如利用“ “胚胎拯救（胚胎拯救（胚胎拯救（胚胎拯救（ EmbryoEm
5、bryo rescue）” ”技技技技术获得远缘杂种。术获得远缘杂种。术获得远缘杂种。术获得远缘杂种。2 2、打破种子休眠，缩短育种周期、打破种子休眠，缩短育种周期、打破种子休眠，缩短育种周期、打破种子休眠，缩短育种周期3 3、提高种子萌发率、提高种子萌发率、提高种子萌发率、提高种子萌发率特别是对于一些长期营养繁殖的植物种子。特别是对于一些长期营养繁殖的植物种子。特别是对于一些长期营养繁殖的植物种子。特别是对于一些长期营养繁殖的植物种子。植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉三、幼胚培养方法三、幼胚培养方法三、幼胚培养方法三、幼胚培养方法1 1、材料的选择与灭菌、材料的选择与灭菌、材料的
6、选择与灭菌、材料的选择与灭菌 确定授粉后天数与胚胎发育的相应关系，确定授粉后天数与胚胎发育的相应关系，确定授粉后天数与胚胎发育的相应关系，确定授粉后天数与胚胎发育的相应关系，对于远缘杂种胚，要在其夭折前培养。对于远缘杂种胚，要在其夭折前培养。对于远缘杂种胚，要在其夭折前培养。对于远缘杂种胚，要在其夭折前培养。2 2、幼胚的分离及培养、幼胚的分离及培养、幼胚的分离及培养、幼胚的分离及培养 分离分离分离分离：先取出胚珠，剥离珠被，取出完整：先取出胚珠，剥离珠被，取出完整：先取出胚珠，剥离珠被，取出完整：先取出胚珠，剥离珠被，取出完整的幼胚，后培养。的幼胚，后培养。的幼胚，后培养。的幼胚，后培养。
7、培养培养培养培养：胚离体培养发育时期分为异养期和：胚离体培养发育时期分为异养期和：胚离体培养发育时期分为异养期和：胚离体培养发育时期分为异养期和自养期。在心形期转入自养生长。对于难培养自养期。在心形期转入自养生长。对于难培养自养期。在心形期转入自养生长。对于难培养自养期。在心形期转入自养生长。对于难培养的幼胚，可利用胚乳看护培养。的幼胚，可利用胚乳看护培养。的幼胚，可利用胚乳看护培养。的幼胚，可利用胚乳看护培养。植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎发生过程：植物胚胎发生过程： 原胚球形胚心型胚鱼雷胚子叶胚原胚球形胚心型胚鱼雷胚子叶胚 球球形形胚胚前前期期心心型型胚胚前前期期鱼鱼
8、雷雷胚胚球球形形胚胚植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉黄瓜远缘杂种幼胎培养黄瓜远缘杂种幼胎培养植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉四、影响胚培养的因素四、影响胚培养的因素（一）培养基（一）培养基1 1、无机盐：、无机盐：、无机盐：、无机盐：成熟胚培养基相对简单，如成熟胚培养基相对简单，如成熟胚培养基相对简单，如成熟胚培养基相对简单，如WhiteWhite。幼胚培。幼胚培。幼胚培。幼胚培养有养有养有养有MSMS、B5B5等，可使等，可使等，可使等，可使K K+、CaCa2+2+水平稍高。水平稍高。水平稍高。水平稍高。植物胚胎培养及离体
9、授粉植物胚胎培养及离体授粉2 2、碳水化合物：、碳水化合物：、碳水化合物：、碳水化合物：糖的作用：糖的作用：糖的作用：糖的作用：调节渗透压；碳源；防止幼胚早萌。调节渗透压；碳源；防止幼胚早萌。调节渗透压；碳源；防止幼胚早萌。调节渗透压；碳源；防止幼胚早萌。渗透压的保持对于幼胚培养相当重要。最渗透压的保持对于幼胚培养相当重要。最渗透压的保持对于幼胚培养相当重要。最渗透压的保持对于幼胚培养相当重要。最适蔗糖浓度随着胚的发育时期而降低。适蔗糖浓度随着胚的发育时期而降低。适蔗糖浓度随着胚的发育时期而降低。适蔗糖浓度随着胚的发育时期而降低。植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉胚发育早期要求较高的
10、的渗透压，而随着胚的胚发育早期要求较高的的渗透压，而随着胚的胚发育早期要求较高的的渗透压，而随着胚的胚发育早期要求较高的的渗透压，而随着胚的发育逐渐降低。发育逐渐降低。发育逐渐降低。发育逐渐降低。植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉3 3、植物激素的作用：、植物激素的作用：、植物激素的作用：、植物激素的作用：成熟胚一般不需要外源激素即可萌发。但激素成熟胚一般不需要外源激素即可萌发。但激素成熟胚一般不需要外源激素即可萌发。但激素成熟胚一般不需要外源激素即可萌发。但激素能促进休眠胚的萌发。能促进休眠胚的萌发。能促进休眠胚的萌发。能促进休眠胚的萌发
11、。幼胚需要外源激素，应保持外源激素与内源激幼胚需要外源激素，应保持外源激素与内源激幼胚需要外源激素，应保持外源激素与内源激幼胚需要外源激素，应保持外源激素与内源激素的平衡。过低则不能促进生长，过高则易导素的平衡。过低则不能促进生长，过高则易导素的平衡。过低则不能促进生长，过高则易导素的平衡。过低则不能促进生长，过高则易导致幼胚脱分化形成愈伤。致幼胚脱分化形成愈伤。致幼胚脱分化形成愈伤。致幼胚脱分化形成愈伤。植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉4 4、天然提取物及某些蛋白制品；、天然提取物及某些蛋白制品；、天然提取物及某些蛋白制品；、天然提取物及某些蛋白制品； 银杏幼胚培养中添加银杏胚乳
12、有促进作用银杏幼胚培养中添加银杏胚乳有促进作用（19341934）；曼佗罗幼胚培养中发现添加椰子乳能很）；曼佗罗幼胚培养中发现添加椰子乳能很好的促进幼胚的发育好的促进幼胚的发育(200-500um(200-500um的幼胚的幼胚) ) （19411941）。）。 此外，大麦胚乳、麦芽提取物、酵母提取物、此外，大麦胚乳、麦芽提取物、酵母提取物、水解酪蛋白等都能促进幼胚的发育。水解酪蛋白等都能促进幼胚的发育。植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉（二）环境条件（二）环境条件1 1、温度：、温度：、温度：、温度：多数为多数为多数为多数为25-3025-30，因植物种类有所差别。，因植物种类有所
13、差别。，因植物种类有所差别。，因植物种类有所差别。2 2、光照：、光照：、光照：、光照：一般认为黑暗或弱光条件较为合适。一般认为黑暗或弱光条件较为合适。一般认为黑暗或弱光条件较为合适。一般认为黑暗或弱光条件较为合适。植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉（三）胚柄（三）胚柄 在幼胚培养中，带有胚柄结构有利于幼在幼胚培养中，带有胚柄结构有利于幼在幼胚培养中，带有胚柄结构有利于幼在幼胚培养中，带有胚柄结构有利于幼胚的生长。但一般较难与胚一起分离出来。胚的生长。但一般较难与胚一起分离出来。胚的生长。但一般较难与胚一起分离出来。胚的生长。但一般较难与胚一起分离出来。植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎
14、培养及离体授粉第二节 植物胚乳培养胚乳培养（胚乳培养（Endosperm culture）：）：是指将胚乳组织从母体上分离出是指将胚乳组织从母体上分离出来，通过离体培养，使其发育成完整来，通过离体培养，使其发育成完整植株的技术。植株的技术。植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉 胚乳在被子植物中是胚乳在被子植物中是双受精的产物，由极核双受精的产物，由极核和雄配子结合成的三倍和雄配子结合成的三倍体组织。体组织。 而裸子植物胚乳在受而裸子植物胚乳在受精前形成，为单倍体。精前形成，为单倍体。 仅仅4040多种植物进行胚多种植物进行胚乳培养研究，乳培养研究，2020种获得种获得再生植株，如猕猴桃
15、等。再生植株，如猕猴桃等。多存在混倍现象。多存在混倍现象。植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉胚乳培养的应用：胚乳培养的应用：n n获得三倍体植株，用于育种利用。三倍体植获得三倍体植株，用于育种利用。三倍体植获得三倍体植株，用于育种利用。三倍体植获得三倍体植株，用于育种利用。三倍体植株具有营养体大，无籽等特点。如无籽西瓜。株具有营养体大，无籽等特点。如无籽西瓜。株具有营养体大，无籽等特点。如无籽西瓜。株具有营养体大，无籽等特点。如无籽西瓜。n n胚乳培养也会产生较多的混倍体，影响育种胚乳培养也会产生较多的混倍体，影响育种胚乳培养也会产生较多的混倍体，影响育种胚乳培养也会产生较多的混倍体
16、，影响育种利用。但可用于染色体工程研究。利用。但可用于染色体工程研究。利用。但可用于染色体工程研究。利用。但可用于染色体工程研究。植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉一、胚珠培养一、胚珠培养: :概念概念概念概念：在人工控制的条件下，对胚珠进行离体：在人工控制的条件下，对胚珠进行离体：在人工控制的条件下，对胚珠进行离体：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。培养使其生长发育形成幼苗的技术。培养使其生长发育形成幼苗的技术。培养使其生长发育形成幼苗的技术。 1942 1942首次在兰花中尝试成功，缩短了从授首次在兰花中尝试成功，缩短了从授首次在兰花中尝试成功，缩
17、短了从授首次在兰花中尝试成功，缩短了从授粉到种子成熟的时间。粉到种子成熟的时间。粉到种子成熟的时间。粉到种子成熟的时间。19801980年成功培养了未授年成功培养了未授年成功培养了未授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。粉的非洲菊、烟草的胚珠，获得了单倍体植株。粉的非洲菊、烟草的胚珠，获得了单倍体植株。粉的非洲菊、烟草的胚珠，获得了单倍体植株。 第三节第三节 植物胚珠和子房培养植物胚珠和子房培养植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉 由于幼胚分离难度大，而胚珠分离则相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。对容易，在幼胚培养时常采用胚珠
18、培养。 分为两种类型：分为两种类型：受精胚珠培养受精胚珠培养 未受精胚珠培养未受精胚珠培养植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉 植物花的结构图示植物花的结构图示植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉 植物胚珠结构图示植物胚珠结构图示植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉（一）胚珠培养的意义（一）胚珠培养的意义:防止杂种胚早期败育，获得杂种植株；防止杂种胚早期败育，获得杂种植株；防止杂种胚早期败育，获得杂种植株；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；受精前胚珠培养，可作为试管受精的基础；受精前胚珠培养，可作为试管受精的基础；受精前胚珠培养，可
19、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，未受精胚珠培养，能培养获得单倍体植株，未受精胚珠培养，能培养获得单倍体植株，未受精胚珠培养，能培养获得单倍体植株，用于单倍体育种。用于单倍体育种。用于单倍体育种。用于单倍体育种。植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉（二）胚珠培养方法（二）胚珠培养方法:1 1、材料的选择和灭菌、材料的选择和灭菌、材料的选择和灭菌、材料的选择和灭菌：未授粉胚珠未授粉胚珠未授粉胚珠未授粉胚珠：开花前：开花前：开花前：开花前1-61-6天，天，天，天，授粉胚珠授粉胚珠授粉胚珠授粉胚珠：授粉后：授粉后：授粉后：授粉后1-1201-120天不等，较晚时期天
20、不等，较晚时期天不等，较晚时期天不等，较晚时期有利于胚的发育。有利于胚的发育。有利于胚的发育。有利于胚的发育。灭菌：先对子房或外表组织消毒灭菌后，后灭菌：先对子房或外表组织消毒灭菌后，后灭菌：先对子房或外表组织消毒灭菌后，后灭菌：先对子房或外表组织消毒灭菌后，后取出胚珠培养。取出胚珠培养。取出胚珠培养。取出胚珠培养。 植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉 2 2、培养基的影响、培养基的影响、培养基的影响、培养基的影响： 植物激素：植物激素：植物激素：植物激素：细胞分裂素对授粉胚珠发育常有细胞分裂素对授粉胚珠发育常有细胞分裂素对授粉胚珠发育常有细胞分裂素对授粉胚珠发育常有促进作用。促进作
21、用。促进作用。促进作用。 有机物：有机物：有机物：有机物：添加有机附加物可以促进授粉胚珠添加有机附加物可以促进授粉胚珠添加有机附加物可以促进授粉胚珠添加有机附加物可以促进授粉胚珠的发育。的发育。的发育。的发育。 蔗糖浓度：蔗糖浓度：蔗糖浓度：蔗糖浓度：3-12%3-12%，通常，通常，通常，通常5%5%，高浓度利，高浓度利，高浓度利，高浓度利于孤雌生殖。于孤雌生殖。于孤雌生殖。于孤雌生殖。植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉3 3、胎座和子房对胚珠培养的影响、胎座和子房对胚珠培养的影响、胎座和子房对胚珠培养的影响、胎座和子房对胚珠培养的影响：带有胎座：带有胎座：带有胎座：带有胎座或子房
22、组织的胚珠相对较易培养。或子房组织的胚珠相对较易培养。或子房组织的胚珠相对较易培养。或子房组织的胚珠相对较易培养。4 4、胚发育时期的影响、胚发育时期的影响、胚发育时期的影响、胚发育时期的影响：一般来说，合子或早：一般来说，合子或早：一般来说，合子或早：一般来说，合子或早期原胚期的胚珠较难剖取和培养，对培养基的期原胚期的胚珠较难剖取和培养，对培养基的期原胚期的胚珠较难剖取和培养，对培养基的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。成分要求也较严格。成分要求也较严格。成分要求也较严格。植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉二、子房培养二、子房培养: :包括包括包括包括授粉子
23、房授粉子房授粉子房授粉子房和和和和未授粉子房培养未授粉子房培养未授粉子房培养未授粉子房培养。 19491949年和年和年和年和19511951年最早在黄瓜、番茄、菜年最早在黄瓜、番茄、菜年最早在黄瓜、番茄、菜年最早在黄瓜、番茄、菜豆、草莓、烟草等植物上获得成功。豆、草莓、烟草等植物上获得成功。豆、草莓、烟草等植物上获得成功。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；授粉子房培养形成成熟果实和种子；授粉子房培养形成成熟果实和种子；授粉子房培养形成成熟果实和种子；未授粉子房培养形成小的无籽果实。未授粉子房培养形成小的无籽果实。未授粉子房培养形成小的无籽果实。未授粉子房培养形
24、成小的无籽果实。 植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉（一）子房培养的意义（一）子房培养的意义:获得杂种植株；获得杂种植株；获得杂种植株；获得杂种植株；未授精子房培养为试管受精提供技术基础；未授精子房培养为试管受精提供技术基础；未授精子房培养为试管受精提供技术基础；未授精子房培养为试管受精提供技术基础；未受精子房培养能获得获得单倍体植株，用未受精子房培养能获得获得单倍体植株，用未受精子房培养能获得获得单倍体植株，用未受精子房培养能获得获得单倍体植株，用于单倍体育种。于单倍体育种。于单倍体育种。于单倍体育种。植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉（二）未授粉子房培养应注意的问题：（
25、二）未授粉子房培养应注意的问题： 1 1、材料的选择：、材料的选择：发育时期（接近成熟胚囊易于发育时期（接近成熟胚囊易于成功）成功） 2 2、培养基：、培养基：基本培养基（基本培养基（MSMS、N6N6、B5B5等）、植等）、植物激素（配合使用）、蔗糖浓度（物激素（配合使用）、蔗糖浓度（3-10%3-10%） 3 3、培养方式：、培养方式：直插优于平放。单倍体胚有多种，直插优于平放。单倍体胚有多种，可以是卵细胞、助细胞或反足细胞等。可以是卵细胞、助细胞或反足细胞等。植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉一、概念一、概念: : 指将未授粉的胚珠或子房从母体上指将未授粉的胚珠或子房从母体上分
26、离下来，进行无菌培养，并以一定的分离下来，进行无菌培养，并以一定的方式授以无菌花粉，使之在试管内实现方式授以无菌花粉，使之在试管内实现受精的技术。受精的技术。 第四节第四节 植物离体授粉植物离体授粉植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉1、离体柱头授粉、离体柱头授粉2、离体子房授粉、离体子房授粉3、离体胚珠授粉、离体胚珠授粉二、离体授粉类型二、离体授粉类型: :植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉三、离体授粉的意义三、离体授粉的意义: : 可以克服远缘杂交中的不亲和性，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，特别是离体子房授粉和离体胚珠授粉，能消除柱头和花
27、柱所造成的受精前障碍。能消除柱头和花柱所造成的受精前障碍。 植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉四、离体授粉的方法四、离体授粉的方法: : 1、试验材料的选择：以子房较大胚珠、试验材料的选择：以子房较大胚珠较多的植物较易成功。较多的植物较易成功。 植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉2、离体授粉的程序：、离体授粉的程序：（1）确定开花、花药开裂及授粉时间）确定开花、花药开裂及授粉时间（2）去雄后将花蕾套袋隔离）去雄后将花蕾套袋隔离（3）制备无菌子房或胚珠）制备无菌子房或胚珠（4）制备无菌花粉）制备无菌花粉（5）胚珠或子房的试管内授粉）胚珠或子房的试管内授粉植物胚胎培养及离体授粉
28、植物胚胎培养及离体授粉五、影响离体授粉受精的因素五、影响离体授粉受精的因素: :1、外植体、外植体2、培养基、培养基3、培养条件、培养条件 植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉思考题：思考题：1 1、为什么幼胚培养比成熟胚培养要求的培养基和、为什么幼胚培养比成熟胚培养要求的培养基和、为什么幼胚培养比成熟胚培养要求的培养基和、为什么幼胚培养比成熟胚培养要求的培养基和培养条件更为严格？培养条件更为严格？培养条件更为严格？培养条件更为严格？2 2、比较胚培养、胚珠培养和子房培养的异同。、比较胚培养、胚珠培养和子房培养的异同。、比较胚培养、胚珠培养和子房培养的异同。、比较胚培养、胚珠培养和子房培养的异同。3 3、胚胎培养在育种工作中有哪些应用？、胚胎培养在育种工作中有哪些应用？、胚胎培养在育种工作中有哪些应用？、胚胎培养在育种工作中有哪些应用？4 4、离体授粉的意义主要表现在哪些方面？、离体授粉的意义主要表现在哪些方面？、离体授粉的意义主要表现在哪些方面？、离体授粉的意义主要表现在哪些方面？植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉
