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生物技术在园艺植物育种中的应用.pptx

花匠小妙招
2024-09-30 19:23

第13章生物技术在园艺植物育种中的应用13.1 细胞工程与育种植物细胞工程是指以植物细胞全能性为理论基础，以植物组织及细胞培养为技术支持，在细胞水平上对植物进行遗传操作，实现植物改良和利用，或获得植物来源的生物产品的生物技术。植物细胞工程主要包括植物组织与器官培养技术、花药及花粉培养技术、胚胎培养技术、离体受精技术、体细胞突变体筛选技术、原生质体培养与细胞融合技术等。近年来，随着这些技术的发展与完善，及其与常规育种技术的有效集成，在快速繁殖、种质保存、品种选育和遗传改良等许多领域得到广泛运用，显示出了巨大的潜力。13.1.1 花药与花粉培养技术1）花药培养（1）材料的选取植物材料的基因型、生长情况及接种时花粉所处的发育时期对花药培养有直接影响。从减数分裂期至双核期的花药，均有可能诱导离体孤雄发育，对多数植物而言，最佳时期是单核中期至晚期。各种植物花药培养的最佳时期是不同的，可根据花药内花粉发育期与花蕾大小、外观形态、色泽的相关性来选取材料。一般采用涂片法来确定花粉发育的时期，用醋酸洋红或卡宝品红或铁钒-苏木精染色后找出小孢子发育的细胞学指标与该种植物花蕾发育形态指标的相关性，便于接种取材。（2）材料预处理与灭菌在大多数情况下，只有经过预处理的花药才能培养出完整的单倍体植株。预处理的方法有低温、高温、离心和预培养等，目的是要从形态上改变其极性分布，从生理生化上改变其细胞生理状态，以改变其分裂方式和发育途径。经预处理后的花蕾，用乙醇进行表面灭菌后再用次氯酸钠或升汞灭菌后即可接种。（3）接种培养消毒后的花蕾在无菌条件下，用镊子剥去花瓣，取花药接种于MS、N6、Nitsch等基本培养基上，并将花丝、空瘪及受伤花药剔除。培养温度因不同植物而异，一般在25～28℃之间。2）花粉培养（1）花药预处理和预培养预处理方法有黑暗处理、光质处理、高渗处理、药物处理及温度处理等。多采用的是，取花粉处于合适发育期的花蕾，置于4～10℃下处理1～15天。花药预培养也是行之有效的方法，具体是灭菌后的花药置于甘露醇溶液中，漂浮预培养2～5天，取出花药后再分离花粉培养；也可在无菌条件下取出花药，接种于Nitsch等培养基中预培养数天，然后将花粉分离出来，再进行悬浮培养，小孢子可启动发育。（2）花粉的分离分离小孢子的方法有挤压法、散落法和器械法三种。无论采用哪种方法，均需得到一定量的小孢子，且无菌、无杂质，成活率高，发育整齐等。所谓挤压法就是用玻璃棒在烧杯壁上挤压花药，使花粉从花药中释放出来。散落法是把花药接种于液体培养基上，悬浮培养1～7天，花药自然开裂，散出花粉，及时取出花药壁，留下花粉继续培养。器械法是用小型搅拌器或超速旋切机来分离小孢子。（3）培养方法常用悬滴培养和液体浅层培养。悬滴培养时，每滴可接种50～80粒花粉；液体浅层培养用直径5cm的培养皿，加2.5mL花粉悬浮液，花粉密度为每毫升104～105个。13.1.2 未受粉胚珠和子房培养1）未授粉胚珠培养（1）材料的选择胚囊发育时期是未授粉胚珠培养成败的关键。可根据花的外部形态特征来切取合适发育期的胚囊。此外，在接种前经低温预处理或预培养后也可得到较好的效果，如向日葵将其花序在10℃预处理一周，可提高诱导率。（2）培养基及培养条件应用较多的基本培养基有White、Nitsch、MS和N6等。一般情况下，培养基中蔗糖质量浓度为3～12%，多数为5%。大多数植物胚珠培养温度要求在25℃左右，但不同植物之间也有所差异。2）未授粉子房培养（1）材料的选择接种时胚囊所处的发育阶段对子房培养的成败起着关键性作用。有的可根据开花前的天数、未开放花蕾长度来选择子房进行培养，但更多的是根据胚囊发育时期的相关性来选择较准确的培养时期，接近成熟的胚囊较容易诱导成功。（2）培养基及培养条件常用的基本培养基有MS、N6和BN等，蔗糖质量浓度多为3%～10%之间，激素种类及配比因不同材料而异。13.1.3 离体受精所谓离体受精也称离体授粉，就是把未授粉的胚珠或子房从母体上切离下来，进行无菌培养，并以一定的方式授以无菌的花粉，使之在试管内实现受精。应用这项技术，可使花粉不经柱头和花柱组织而直接进入子房中的胚珠，有可能克服孢子体不亲和，从而得到远缘杂种。此外，这项技术也为外源特异基因的有性转移、诱导遗传转化开辟了广阔的应用前景。1）离体子房受精离体子房受精就是将不同发育阶段的子房连同一段花梗，经消毒后，接种在培养基上，再授以无菌的花粉。花粉可以用不同浓度的硼酸、蔗糖配成花粉悬浮液，在子房上切一个开口，把花粉悬浮液滴入切口中，也可用注射器直接把花粉悬浮液注入子房内，最后将子房接种于培养基上进行培养。此技术是一种接近于自然情况的授粉技术。2）胚珠试管受精为了提高胚珠培养的成活率，通常选用