植物胚胎培養包括胚培養、胚珠培養、子房培養、胚乳培養。
一、植物胚培養(embryo culture of plants)
1.胚培養的意義和類型
胚培養在實踐中的應用意義
· 克服雜交育種中雜種胚的早期夭折
· 克服珠心胚干擾,提高育種效率
· 理論研究領域的應用
胚培養的類型
成熟胚(mature embryo)培養;幼胚(immature embryo)培養
2.幼胚培養
Hanning早在1904年就培養了蘿卜和辣根菜的胚,發現離體胚可以充分發育,并且提前萌發形成小苗,這是世界上胚培養最早獲得成功的一例。
Laibach在1925~1929年間,通過培養亞麻種間雜種幼胚,成功地獲得了種間雜種,首次證實了這種方法在實際應用中的價值。
李繼侗,1933年在銀杏培養中發現了胚乳提取物能夠促進銀杏離體胚的生長。這一發現為后人使用植物胚乳汁液、幼嫩種子及果實提取液等天然物質促進培養物生長具有啟示作用。
幼胚培養的關鍵技術:取材時期
幼胚剝離
培養條件的控制(是否需要特殊處理)
幼胚離體培養的生長發育方式
幼胚培養中,常見的生長方式有三種:
(1)、胚性發育(embryonal development) 幼胚接種到培養基上以后,仍然按照在活體內的發育方式發育,最后形成成熟胚(有時甚至可能類似種子),然后再按種子萌發途徑出苗形成完整植株,這種途徑發育的幼胚一般一個幼胚將來就是一個植株。
(2)、早熟萌發(early mature sprouting) 幼胚接種后,離體胚不繼續胚性生長,而是在培養基上迅速萌發成幼苗,通常稱之為早熟萌發。在大多數情況下,一個幼胚萌發成一個植株,但有時會由于細胞分裂產生大量的胚性細胞,以后形成許多胚狀體,從而可以形成許多植株,這種現象就是所謂的叢生胚現象。
(3)、愈傷組織(callus) 在許多情況下,幼胚在離體培養中首先發生細胞增殖,形成愈傷組織。一般來講由胚形成的愈傷組織大多為胚性愈傷組織,這種胚性愈傷組織很容易分化形成植株。
二、子房培養
子房培養包括授粉前和授粉后的子房培養。
1942年,La Rue首先對番茄、落地生根屬(Kalanchoe)、連翅屬(Forsythia)和驢蹄草屬(Caltha)授粉的花連帶一段花梗進行了培養,在無機鹽培養基上得到了正常的果實。
1949年和1951年Nitsch建立了較完整的子房培養技術,他培養了小黃瓜、番茄、菜豆、草莓和煙草等植物授粉前和授粉后的子房,在含蔗糖的無機鹽培養基上,授粉后的小黃瓜和番茄獲得了成熟果實及具有生活力的種子。
1969年Nitsch等在水稻上進行了未授粉子房培養的嘗試,并得到了植株,但這些植株是屬于二倍體和四倍體的。
1971年Uchimiya等從未授粉玉米子房培養中獲得了愈傷組織和分化的不定根,但也不是單倍體的。
1976年San Noeum在未授粉的大麥子房培養中首次獲得了單倍體植株。以后,相繼在大麥、煙草、小麥、向日葵、水稻、玉米、百合、青稞、蕎麥、白魔芋、楊樹等數十種植物上獲得了單倍體植株(孔凡倫等,1990)。
1.材料的選擇
品種間的差異
胚囊發育時期
大麥胚囊發育時期與花粉發育時期的相關性
花粉發育時期 胚囊發育時期
單核中期 大孢子四分體
單核靠邊期 單核至四核胚囊
二核花粉期 八核胚囊
三核花粉期 成熟胚囊