6植物胚胎培养及离体授粉

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植物胚胎培养:是指对植物的胚、子房、胚珠和胚乳进行离体培养,使其发育成完整植株的技术。
目的:胚败育拯救离体授粉、未受精胚珠或子房培养得到单倍体克服远缘杂交花粉与柱头之间不亲和。
双子叶胚乳是三倍体;单子叶胚乳是单倍体。因此裸子植物单倍体培养可以用胚乳。
植物胚胎培养的意义:
未受精胚珠或子房培养,为进行离体授粉或试管受精的研究提供了重要的技术条件。试管受精技术使克服远缘杂交中花粉与柱头之间的不亲和性成为可能

一、植物胚培养

离体胚培养可分为幼胚培养成熟胚培养

(一)成熟胚培养

目的是为了克服种子本身,特别是种皮对胚萌发的抑制作用。
主要用来繁殖不易萌发植物,加快育种进程,或研究胚和胚乳及子叶的关系等。
比如蔷薇属的一些植物、还有红豆杉。
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成熟胚培养只要提供合适的生长条件及打破休眠,它就可在比较简单的培养基上萌发生长,形成幼苗。培养基只需无机盐和糖,培养技术要求不严,将受精后的果实或种子(带种皮)消毒后,剥取种胚接种于培养基上,在人工控制的条件下即可发育成完整植株。

(二)幼胚培养

指尚未成熟即发育早期的胚。它的技术要求和条件都高。
有两种生长方式:
A. 继续进行正常的胚胎发育,维持胚性生长;这个是好的。
B. 迅速萌发为幼苗,不能维持胚性生长,称为“早熟萌发
早熟萌发:形成的幼苗往往畸形瘦弱,甚至死亡。

二、胚培养的应用

1、克服远缘杂交不亲和性
2、打破种子休眠,缩短育种周期
3、提高种子萌发率

三、幼胚培养方法

胚培养中的两个重要问题:胚剥离的方法培养基的成分

(一)材料的选择和灭菌

由于植物类型及实验目的的不同,幼胚培养对材料的要求也不一样。
要了解胚胎发育到什么程度,植物授粉后的天数与胚胎发育的相应关系。
如培养远缘杂种胚,则必须在其夭折前进行,并且要把胚剥出来。

(二)幼胚的分离及培养

1、幼胚的分离
灭菌后的材料在无菌条件下切开子房壁,用镊子取出胚珠,剥离珠被,取出完整的幼胚,并置于培养基上进行培养。
2、幼胚的培养
培养时要注意胚是自养期还是异养期。各种植物的差异较大。
胚胎发育的两个时期:异养期自养期
异养期:由胚乳及周围组织提供养分。
自养期:胚能在基本的无机盐和蔗糖培养基上生长。
幼胚培养不同时期对培养基要求不一样,异养期培养基成分复杂,自养期则相对简单。
培养基的改进很多,但幼胚培养还是很难成功,特别在发育早期易夭折。
可利用胚乳作看护培养,效果较好。

四、影响胚培养的因素

(一)培养基

1、无机盐
2、碳水化合物: 糖在胚培养中有三方面的作用:
(1)调节渗透压
(2)碳源和能源
(3)防止幼胚早熟萌发
成熟胚为2%,幼胚一般需要8%-12%,甚至达 18%
3、植物生长调节剂
成熟胚一般不需要加外源激素,而幼胚激素的加入非常必要,要求激素维持幼胚的胚性生长。激素太多,不能促进胚生长,太高可使胚脱分化而影响其正常发育。
4、氨基酸和维生素:谷氨酰胺,也有用水解酪蛋白
5、天然有机物:椰子汁,胚乳提取液等

(二)环境条件

1、光照:幼胚要求黑暗或弱光;
2、温度:25-30℃

(三)胚柄

对于幼胚的存活是关键
远缘杂交也要进行染色体加倍。不然是不育的。

二、植物胚乳培养

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。
在裸子植物中,是单倍体;被子植物是三倍体。一般三倍体要通过四倍体和二倍体杂交产生,不易成功。但是通过植物胚乳培养可以得到。

三、植物离体授粉

植物离体授粉是指将未授粉的胚珠或子房从母体上分离下来,进行无菌培养,并以一定的方式授以无菌花粉,使之在试管内实现受精的技术,又称离体受精(fertilization in vitro)或试管受精(test tube fertilization)。
远缘杂交中的受精前和受精后障碍问题:
1、花期不遇
2、花粉管的萌发
3、花粉管的长度
进行离体授粉时,从花粉萌发到受精形成种子以及种子萌发和幼苗形成的整个过程,一般均在试管内完成。为异种遗传物质的有性转移提供了一种方法。
离体授粉的三种方式:柱头授粉、子房授粉、胚珠授粉。