途徑
由花粉長成單倍體一般有兩條途徑①由花粉脫分化形成愈傷組織(即分化程度很低的薄壁細胞團),再由愈傷組織再分化出根和芽,最後形成植株。②由花粉分裂形成胚狀體(不是由合子發育成的胚叫胚狀體),再由胚狀體長成植株。當瓶中花葯內長出的小苗達到一定大小時,應調節溫度、濕度及光照等條件,使幼苗得到鍛鍊並逐步適應自然的環境條件,然後從試管中移出種植於土壤中,進行一般的栽培和管理;或將形成的胚狀體包裹人工種皮,製成人工種子。
與單倍體育種的差異
1、花葯離體培養與單倍體育種是一回事嗎?
花葯離體培養是一種組織培養技術,其過程是:①把花粉發育到一定階段的花葯,通過無菌操作技術,接種在人工培養基上進行離體培養;②花粉在培養基所提供的特定條件下可以發生多次分裂,形成類似胚胎的構造(胚狀體)或愈傷組織;③誘導愈傷組織分化出芽和根,最後長成植株。單倍體育種是一種育種方法,其過程是:在花葯離體培養的基礎上,用秋水仙素繼續處理單倍體幼苗,使染色體數目加倍,重新恢復為二倍數。因為它們的二倍數染色體是由單倍數染色體本身加倍而來的,所以都是純系,自交後代不會發生性狀分離,因此在育種上有很高的套用價值。
由此可知,花葯離體培養與單倍體育種關係密切——花葯離體培養是單倍體育種的首要環節,但兩者的步驟和結果是不同的。
2、花葯離體培養得到的植株一定是單倍體嗎?
花葯離體培養得到的植株不一定是單倍體,其原因還得從花葯的結構和培育過程談起。花葯是花的雄性器官,包括體細胞性質的藥壁和藥隔組織,以及雄性性細胞的花粉粒。按染色體的倍性來看,前者為二倍體細胞,後者為單倍體細胞。在離體培養過程中,由於花葯愈傷組織的多倍化、核融合、花葯壁和花絲等二倍體體細胞參與愈傷組織的形成、愈傷組織染色體的變化等因素,導致培養中有非單倍體植株出現。那些起源於花藥壁、藥隔或花絲細胞的植株,其染色體倍數應與提供花葯的植株一樣,完全可能是二倍體。
與花粉離體培養的差異
花葯離體培養與花粉離體培養有較大差異。
培養概念
花葯離體培養是把花粉發育到一定階段的花葯接種到培養基上,來改變花葯內花粉粒的發育程式,使其分裂形成細胞團,進而分化成胚狀體,形成愈傷組織,由愈傷組織再分化成植株。花粉離體培養是指把花粉從花葯中分離出來,以單個花粉粒作為外植體進行離體培養的技術,由於花粉已是單倍體細胞,誘發它經愈傷組織或胚狀體發育而成的植株都是單倍體,且不受花葯的藥隔、藥壁、花絲等體細胞的干擾。
培養層次
花葯離體培養屬器官培養,花粉離體培養屬細胞培養,但花葯離體培養和花粉離體培養的目的一樣,都是要誘導花粉細胞發育成單倍體細胞,最後發育成單倍體植株。
培養過程
花葯離體培養相對較容易,技術比較成熟,但最後需要對培養成的植株進行染色體倍數檢測;花粉離體培養儘管不受花葯壁、藥隔等二倍體細胞的干擾,但這種特殊單倍體細胞的培養技術難度較大,目前只在少數植物上獲得成功。
花葯離體餘秋水仙素是單倍體實驗的兩步驟
植物組織培養是將離體的植物器官或組織在一定條件下培養成胚狀體或植株幼苗,所以花葯離體培養屬於植物組織培養。
一般的組織培養是利用體細胞所以後代與親代之間性狀非常相似,在不考慮細胞質遺傳的情況下幾乎完全隨親本,是無性生殖,故可看作一種克隆技術。
花葯離體培養中由於培養材料是花葯,其本質是培養精細胞(屬於生殖細胞,雄配子)所以新的幼苗細胞核遺傳物質是親本的一半,可看作有性生殖中的特殊類型(單性生殖)。
所以從技術上看兩者有包含關係
從生殖上看,要根據培養材料確定是有性生殖還是無性生殖。
花葯離體培養在育種中的重要套用價值:
(1)通過對所獲得的單倍體植株進行染色體加倍,便可獲得純合二倍體,可縮短育種所需年限。
(2)利用單倍體及其細胞進行誘變育種,無論是發生顯性還是隱性突變,均可在當代表現出來,便於鑑定和選擇,然後將發生有利突變的個體進行染色體加倍,即可獲得遺傳性穩定的純合植株,從而加速育種進程。
(3)利用單倍體植株的組織、細胞或原生質體作為外源基因轉化的受體,有利於外源基因的整合表達。