花药和微孢子培养通过微繁殖

---

什么是花药和微孢子培养？

花药培养是一种技术，其中含有微孢子的发育中的花药被无菌地从未开放的花蕾中切下，然后在营养培养基上培养，目的是产生单倍体植物。

微孢子或花粉培养是一种体外技术，其中单核阶段的花粉粒通过挤压完整的药隔分离出来，然后在营养培养基上培养。

花药和花粉或微孢子培养都被广泛用于单倍体生产，以改善作物。

微繁殖

它是植物在体外状态下，在高光强度、受控温度和限定补充培养基下进行的营养繁殖（增殖）。与微繁殖相同的其他术语包括组织培养、体外培养、大量繁殖和体外克隆繁殖。

克隆微繁殖是一种无性繁殖方法，其中亲本基因型产生营养模块。在这里，增殖阶段可以循环使用，以产生无限数量的克隆。

微繁殖是利用现代植物组织培养方法（如花粉、花药、子房培养等），从快速增殖的种苗材料中产生大量植物的过程。

此过程应用于大量商业上营养繁殖或无性繁殖的植物。因此，广泛用于蕨类植物、兰花和许多其他室内观叶植物。大多数抗病植物都是通过这种方法产生的。

花药培养程序

花药培养最早由 Guha 和 Maheshwari 于 1964 年在曼陀罗中报道。通过体外条件下一系列细胞分裂和分化，起源于全能花粉粒的单倍体植物发育过程称为雄配子发生。雄配子发生有两种类型：

直接 - 在这里，花粉或微孢子发生变化形成胚状体，其行为类似于合子，最终产生单倍体植物。

间接 - 在这里，微孢子通过重复分裂形成愈伤组织，然后该愈伤组织分化为单倍体植物。

如果未采取适当的护理，花药可能会发育出愈伤组织或胚状体，这些愈伤组织或胚状体可以通过器官发生或胚胎发生过程产生单倍体植物。

此技术被用于谷物、蔬菜、油料等植物物种。

雄蕊的结构

花药培养的步骤

所涉及的步骤如下：

• 将选择一种开花植物，并从该植物中收集所有带有四分体花粉母细胞的花朵。

• 然后，使用 70% 乙醇和 20% 次氯酸钠对这些花朵进行表面灭菌，以去除污染。

• 然后用无菌水清洗花朵以去除表面灭菌剂。

• 用解剖刀切开花蕾，取出带有花药的雄蕊。

• 丢弃所有花丝并将花药放在营养琼脂培养基上。

• 在黑暗中于 24O – 26O 进行孵育约 2-3 周。

• 然后花药可以通过两种方法发育出单倍体植物。

• 在一个阶段，花药在经历器官发生的直接方法后直接产生根和芽。这不会涉及愈伤组织的形成。这个过程称为直接雄配子发生。

• 在另一种方法中，称为间接方法，花药在 3-4 周后首先产生称为愈伤组织的未分化细胞团，并在营养培养基中加入浓度相等的强植物激素生长素和细胞分裂素。通常使用 2, D 作为生长调节剂。现在，器官通过器官发生从这些愈伤组织中形成。

• 然后将这些外植体转移到芽培养基中，在那里形成芽，然后形成根。因此，这种植物被称为再生植物。

微孢子或花粉培养程序

• 选择开花植物，因为花中存在含有这些微孢子的花药。例如：芙蓉花，一种在热带国家发现的双子叶植物，其花萼用于饮料以及果冻和果酱的制备。

• 然后从 8 周龄的植物中收集花蕾，并用 70% 乙醇表面灭菌 5 分钟，然后在 20% 次氯酸钠溶液中灭菌 5 分钟。

• 然后用无菌水清洗这些芽以去除表面灭菌剂。

• 用解剖刀切开花蕾，从雄蕊中取出花药，丢弃花丝。

• 然后挤压花药将所有花粉粒或微孢子提取到培养基中。

• 过滤液体培养基以从花药囊中收集微孢子。

• 然后在营养培养基上培养这些花粉，在黑暗中于 24O – 26O 进行孵育约 3-4 周。

• 然后通过营养琼脂培养基中含有 3% 蔗糖、NAA、2,4 D 的愈伤组织形成，通过直接雄配子发生或间接雄配子发生进行器官发生。

• 将愈伤组织转移到含有 IAA 和玉米素的愈伤组织诱导培养基中，光照时间为 16 小时。

• 就像花药培养一样，然后将外植体放置在含有 3% 蔗糖、苄基腺嘌呤和赤霉素的芽培养基上，然后再放置在生根培养基上以发育芽和根。后来还发育出叶子，然后被称为再生小植株。

• 通过花粉培养或花药培养形成的这种小植株被转移到温室中进行硬化或驯化过程。硬化是将小植株逐步暴露于自然条件下的过程，即体外植物逐渐适应体内条件的过程。

影响花粉和花药培养的因素

• 供体植物或母本植物的基因型 - 基因型在决定花粉产生的频率方面起着重要作用。通常，杂种反应良好。

• 供体植物的生理状态 - 花药切除期间植物的生理状态会影响花粉的效率。与用氮肥充分喂养的植物相比，氮饥饿的植物可能会产生反应性更强的花药。

• 微孢子阶段 - 当在单核阶段培养时，花药的生产力更高。例如大麦、小麦和水稻。花药培养的合适阶段是前期有丝分裂、有丝分裂和后期有丝分裂阶段。

• 培养基 - 对于花药培养，根据花药的基因型和年龄，培养基的要求可能会有所不同。结果表明，活性炭的加入刺激了雄配子发生。马铃薯提取物、椰子汁和生长调节剂用于花粉和花药培养。

• 花药的预处理 - 为了进行花粉培养，我们需要停止花粉细胞的发育，从而导致配子的形成。在 3-15O 下进行 3-15 天的冷处理会产生良好的反应。

花药和花粉培养的应用

一些应用包括：

• 花药培养有助于体外保护濒危物种。

• 有助于开发单倍体植物以改善作物。

• 有助于开发抗虫作物。例如，通过花药培养开发出的抗虫水稻品种。

• 也有助于开发耐盐植物品种。

• 单倍体植物在细胞遗传学研究中的应用。

结论

含有基本染色体组的单倍体植物已知在作物改良中发挥着重要作用。因此，在植物生物技术中，有许多技术可以产生这些单倍体植物。其中一项重要的技术是植物组织培养或微繁殖或体外培养等。

花粉或微孢子是存在于雄蕊雄蕊花药中，从粉末状到粗糙质地的受精粉末。花药和花粉培养都可以通过雄配子发生过程产生单倍体植物。

这种雄配子发生可以通过使用合适的培养基以直接或间接的方法发生。单倍体植物主要用于生产抗病作物品种。微繁殖是一个过程，它可以通过使用现代组织培养技术从获得的植物材料或外植体中产生大量植物。