5.3.2 脱分化培养
脱分化培养是诱导花药和花粉改变原来的配子体发育途径,转向孢子体形成的重要环节。
1)培养方式的选择
(1)液体培养
液体培养是使接种的花药漂浮在液体培养基表面进行培养的方式。液体培养优于固体培养,但缺点是易造成培养物的通气不良,长时间的厌氧环境会严重影响愈伤组织分化苗的能力。在培养基中加入30%Ficoll,以增加培养基的密度,使培养物浮出培养液表面,会改善培养基的通气状态。
(2)双层培养
双层培养即固体—液体双层培养基。其制作方法是,首先在35 mm×10 mm的小培养皿中铺加一层1mL琼脂培养基,待固化之后,在其表面再加入0.5mL液体培养基。双层培养基制作简便,但效果明显,这在大麦和小麦花药培养中都得到了证明。
(3)分步培养
将花药接种在含Ficoll的液体培养基上进行漂浮培养时,花粉可以从花药中自然释放出来,散落在液体培养基中,然后及时用吸管将花粉从液体培养基中取出,植板于琼脂培养基上,使其处于良好的通气环境,使得花粉植株的诱导率大大提高。这种花药—花粉分步培养方法已在大麦上取得了很好的实验结果,1个大麦花药平均可产生13个绿色花粉植株。
(4)条件培养基培养(https://www.daowen.com)
用预先培养过花药的液体条件培养基再次进行花药培养,可使花药培养效率大大提高。如在大麦花药培养中,将花粉处于双核早期的大麦花药,按每毫升培养基中接种10~20枚花药的密度,接种在含有2,4-D 1.5 mg/L+KT 0.5 mg/L的N6培养基上,培养7天之后,去掉花药并离心清除散落在培养基中的花粉,所得上清液,即条件培养基。用这种培养基培养单核中期的大麦花药,可使花粉愈伤组织的诱导率从对照的5%提高到80%~90%,且条件培养基不存在种的特异性,例如培养过小麦花药的培养基对大麦也同样有好的效应。
另外还有利用哺养花粉的看护培养或盖玻片上的微室培养等。
2)基本培养基的选择
基本培养基的影响实质上是由无机盐离子浓度、氮源总浓度、铵态氮和硝态氮的浓度和比值等的差异造成的,最常用的是MS培养基。一般MS、Nitsch培养基适用于大多数双子叶植物,N6培养基适用于大多数禾谷类植物,B5培养基则主要适用于大多数十字花科和豆科植物。
3)碳源的选择
碳源的选择包括碳源浓度和种类的选择,其目的是适应不同植物种类离体花药和花粉小孢子脱分化过程中对渗透压和异养能源物质的要求。一般来说,单子叶植物比双子叶植物要求更高浓度的碳源,前者一般为5%以上,高者可用到15%,后者一般3%左右。大多数情况下,采用蔗糖作为碳源都可获得较好的结果。但是在很多情况下,采用其他糖作为碳源可或多或少地提高培养的效果。例如,用葡萄糖代替蔗糖能明显地促进小麦花粉胚的形成,麦芽糖和纤维二糖在大麦花药培养中的效果也明显优于蔗糖。
4)生长调节物质的选择
除烟草、天仙子、曼陀罗等植物可在无激素的简单培养基上诱导出花粉胚和植株外,大多数植物的离体花药和花粉培养能否改变原来的配子体发育方向而转向孢子体发育主要取决于生长调节物质的种类和浓度。在花药培养的不同阶段,所用激素的种类和浓度也不同。
在脱分化时期,细胞分裂素和生长素的共同作用是必要的,常用的生长素类如2,4-D、IAA、IBA、NAA;细胞分裂素类如KT、6-BA等,浓度范围0.1~6.0 mg/L不等;在分化培养期,细胞分裂素是主要诱导激素,配合使用生长素。其他激素对分化也有一定的作用,如KT、GA、ABA等。