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单倍体植株染色体加倍:植物组织培养快繁技术成果

【摘要】:而花粉植株的发生途径、愈伤组织继代培养时间长短的影响尤为显著,由花粉胚状体直接成苗或由第二代愈伤组织分化成苗,单倍体频率高,在烟草中几乎为100%;随着愈伤组织继代次数、继代时间的增加,二倍体的比例增加。

(一)花粉植株的倍性

由花药培养产生的花粉植株不仅有单倍体,还有二倍体、三倍体及非整倍体。不同倍性花粉植株的来源如下。

(1)花粉细胞核内发生有丝分裂或畸变,可产生二倍体、四倍体。

(2)花粉细胞分裂并出现核融合,可产生三倍体、五倍体。

(3)花药壁或花药内部组织(如绒毡层)细胞同时发育,可产生二倍体。

植物种类、接种花药的花粉发育时期、培养基中生长调节物质的种类与浓度等都影响花粉植株的倍性。而花粉植株的发生途径、愈伤组织继代培养时间长短的影响尤为显著,由花粉胚状体直接成苗或由第二代愈伤组织分化成苗,单倍体频率高,在烟草中几乎为100%;随着愈伤组织继代次数、继代时间的增加,二倍体的比例增加。

(二)单倍体植株染色体加倍的方法

单倍体植株营养体瘦小,只含一套染色体而不能进行正常的减数分裂,不能开花结实,需经加倍处理使之成为纯合二倍体,在育种上才有利用价值。(www.chuimin.cn)

1.自然加倍

通过花粉细胞核有丝分裂或核融合,染色体可自然加倍,从而获得一定数量的纯合二倍体,其优点是不会出现畸形,不足之处是随机性强,难以掌握和利用。

2.人工加倍

人工加倍指用秋水仙素处理单倍体植物,使染色体加倍的方法。处理方式有用秋水仙素浸苗、处理愈伤组织,或用含0.4%秋水仙素的羊毛脂涂抹田间单倍体植株的顶芽、腋芽等,处理时间和秋水仙素的浓度视植物材料而定。通常浸苗处理,禾本科植物是在移栽于土壤前,用0.05%~0.1%秋水仙素浸分蘖节下72 h(弱光或暗处进行,以防秋水仙素分解);双子叶植物宜用0.2%~0.4%秋水仙素浸试管苗24~25 h,浸后用无菌水冲洗干净,再转入新的培养基。这种方法可使烟草加倍频率提高38%,水稻小麦处理植株50%~70%可结实。小麦花粉愈伤组织用250 mg/L秋水仙素处理,其再生花粉植株结实率可达90%以上。

3.愈伤组织再生

将单倍体植物(孢子体)的茎段、叶柄、根茎切下,置于适宜的培养基上使之发生愈伤组织,反复继代后再将愈伤组织转移到分化培养基上,即可获得较多二倍体植株。这一方法也叫组织创伤法,利用了愈伤组织细胞有丝分裂频率高、长期培养能提高其自动加倍率的特性。这种方法可使烟草F1花粉植株加倍频率达60%。