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植物三倍体培养和胚抢救1.三倍体培养的意义•三倍体具有生长快、产量高、抗性强、营养高；•高度不育。•适合获取最大营养生长为目的或是获得不育性状为目标，且无性繁殖的植物。三倍体的培养•巨大型月见草、欧洲山杨三倍体•自然界三倍体发生的频率是很低的（两种情况）•人工诱导人工诱导三倍体方法•生物学方法：胚乳培养、体细胞杂交•物理学方法：温度激变（温度休克法）、机械损伤、电离辐射、水静压法、高盐高碱法•化学方法•二倍体与四倍体的杂交胚乳培养•胚乳：二个极核和一个雄配子融合•建立三倍体新类型、产生无籽果实、利用营养体的生长优势；•形态发生学研究和生物合成和代谢的理想实验系统。历史回顾•1933年，Lampe和Mills就进行了胚乳培养的最初尝试；•1949年，LaRue首次报道了由玉米成熟胚建立起能不断生长的愈伤组织，但未分化器官；•1965年，Johri和Bhojwani在柏外果中发现由培养的成熟胚直接分化出三倍体茎芽•1973年，Srivastava首次由罗氏核实木的成熟胚培养中，获得三倍体胚乳再生植株胚乳培养•材料的选择：确定适宜的发育时期、严格区分胚乳和其他组织•胚乳的培养：合适的培养基、合理使用植物激素、注意光、温度、pH等因素•愈伤组织的诱导•植株的分化：•器官发生途径：茎芽，诱导生根（激素种类）•胚胎发生途径诱导胚乳苗生根的方法•当苗长到2-5cm高时，•切除其基部的愈伤组织；•或是将苗直接置于无激素或含有一定浓度生长素的培养基中；•或是基部先用较高浓度的IBA溶液（50-100mg/L）浸泡一定时间以后；•再插入无激素培养基中，经过2-3周，即可生长出不定根。胚胎发生途径•柑桔的胚乳培养•培养基中的激素水平：2,4-D对胚状体的发生有明显的诱导作用，但对胚状体的发育和萌发有明显的抑制作用；GA3对胚状体的发育和成苗有重要作用西番莲胚乳愈伤组织诱导•种子去皮常规灭菌剥取胚乳切成小块MS＋BA＋NAA培养基诱导愈伤组织接种不同BA＋NAA的培养基上诱导不定芽诱导生根移栽倍性检测染色体倍性变异•胚乳愈伤组织和再生植株的染色体数目常常发生变化，同一植株往往是不同倍性细胞的嵌合体。•可能原因：胚乳的类型；胚乳愈伤组织发生的部位；培养基中外源激素的种类和水平；继代培养的时间的长短。体细胞杂交•原生质体的融合•获得三倍体的亲本－四倍体化学方法•利用一些物质可以阻止有丝分裂，从而产生三倍体或四倍体。•常用：细胞松弛素B、秋水仙素•细胞松弛素B：阻止细胞分裂•秋水仙素：特异性地与细胞中的微管蛋白分子结合秋水仙素•针对处在有丝分裂中期的细胞，阻止形成纺锤丝，对染色体结构没有显著的影响；•当浓度合适时，对细胞的毒害也不大。秋水仙素•考虑因素：适宜温度、溶液的最适浓度和处理时间。•方法：浸渍法、摘下法、涂布法、注射法四倍体与二倍体的杂交•以四倍体和二倍体作为亲本；•两亲本选择性不高时，一般以四倍体作为母本，得到较多的三倍体杂种；•果树及其他不需要其结籽的植物，三倍体的不育性是有利性状•三倍体植株的育种应用和育种•多倍体较二倍体有较好的经济性状•新型农业食品资源：无籽西瓜、柑桔•高品质树木栽培：毛白杨无籽西瓜•以二倍体为父本，由四倍体母本上产生的是三倍体的种子。再由二倍体品种作为授粉植株供应花粉给三倍体植株，就可以诱发孤雌生殖而产生无籽西瓜•制种繁琐，种子昂贵•应用组培快繁技术进行组培苗工厂化规模生产、无性系的快速繁育柑桔•三倍体柑桔果大、无籽、丰产性好•通过体细胞杂交获得异源四倍体体细胞作为培育三倍体柑桔的亲本•三倍体胚易早期退化毛白杨•极度匮乏的森林资源，生长周期长的老树种制约着中国造纸业的发展。•中国造纸原料的93%是污染严重的草浆，木浆只占3%。•中国工程院院士、北京林业大学教授朱之悌耗15年心血，默默培育出新品种“三倍体毛白杨”毛白杨•毛新杨和染色体加倍的毛白杨花粉杂交育成•生长速度快，蓄积量大、材质白度高、纤维长、木质素含量低和纤维素含量高，是优良的制浆造纸用材•抗叶锈病、褐斑病•嫁接、根繁、扦插、组培育苗应用•食用香蕉•葡萄•棉花•糖菾菜•菠萝•苹果2.胚抢救技术•胚抢救是对由于营养或生理原因，造成难以播种成苗，或是在发育早期阶段就败育或退化的胚，进行早期离体培养。应用•1）早熟、无籽育种•有些早熟果树品种，由于果实发育期短，种胚往往难以成熟，难以直接播种获得组培苗。•无籽葡萄经济价值高，但葡萄无籽的原因大多是合子胚的早期败育，早熟品种尤其如此。无籽品种Youngle在花后27-33d，胚就开始败育，但早期剥离种胚进行离体培养时，能获得正常植株。应用•2）克服自交不亲和•远缘杂交的杂种胚、胚乳和子房组织间缺乏协调性，致使杂种胚部分或全部坏死，中途停止发育。•Goldy：2.胚抢救技术•1）将胚从即将退化的子房或胚珠中剥离下来；•2）含退化胚的胚珠或子房培养，一段时间以后，再将胚剥下来。•活体内胚带胎座的胚珠胚珠退化或败育的胚。胚抢救技术的三种方法•胚的活体转移（Invivotransplantation）•胚的活体培养（Invivoculture）•胚的离体培养（Invitroculture）•前二者仅在禾本科植物上有少量报道，主要是第三者。胚的离体培养•胚的自养和异养阶段•确定适宜时期：随着果树品种和胚抢救技术而不同。•培养基：基本培养基，激素等•培养条件：温度、光照（暗培养）胚抢救技术的不足•运用于远源杂种育种，难以获得较大的供选群体，效率不是很理想；•对胚抢救时期、营养水平及培养条件还缺乏深层次的研究；•育种材料的农艺性状评价及早期选择的报道较少。查阅文献•1.三倍体的育种研究进展•2.胚抢救研究进展