6.3.1 胚乳培养方法和培养后代特征

更新于 2026年10月12日 版权声明
6.3.1 胚乳培养方法和培养后代特征

1)胚乳培养方法

(1)外植体取材

取带胚乳细胞的种子或果实表面灭菌后,无菌条件下剥离胚乳组织,不同植物材料胚乳发育类型及发育时期直接影响外植体取材时期以及胚乳细胞产生愈伤组织。

①胚乳发育类型。被子植物胚乳的发育类型分为核型、细胞型和沼生目型,其中核型胚乳占大多数,而核型胚乳游离核时期材料离体培养却很难成功。另外,许多无胚乳种子如梨、杏等果树,必须在胚乳组织解体前取材培养。

②发育时期。胚乳发育时期大致分为早期、旺盛生长期和成熟期。一般旺盛生长期为最佳取材时间,愈伤组织诱导率可高达60%~90%。在此阶段胚分化已完成,胚乳已形成细胞,几乎达到成熟的大小,外观为乳白色半透明固体,有弹性。如玉米、小麦的最佳取材时间为授粉后8~11天,大麦为授粉后5~8天,黄瓜为授粉后7~10天。

(2)培养基选择

①基本培养基。诱导愈伤组织常用的基本培养基是MS、LS和White。适当添加生长调节剂如2,4-D或NAA 0.5~2.0 mg/L,6-BA或KT 0.1~1.0 mg/L,蔗糖浓度为2%~4%。大多植物的胚乳组织培养是先诱导愈伤组织,然后再分化形成植株。因此,不同植物愈伤组织诱导需要的激素种类和水平不同。单子叶植物常用一定浓度2,4-D、NAA和IAA,而双子叶植物往往需细胞分裂素配合生长素使用效果更佳。愈伤组织分化常用的培养基是MS和White,添加6-BA或KT 0.5-和NAA 0.05~0.5 mg/L或IAA 0.5~2.0 mg/L;生根培养基本培养基有1/2 MS和White,添加NAA 0.5 mg/L或IBA 1~5 mg/L。(https://www.daowen.com)

②有机添加物。各种植物胚乳组织的培养对培养条件要求类似。例如,最早培养玉米胚乳时,培养基中分别附加了番茄汁、葡萄汁、青玉米汁、酵母浸出物、CM等,其中以20%番茄汁效果最好,但缺点是作用不稳定。后来研究发现酵母浸出物在很大程度上可代替番茄汁,水解酪蛋白也有类似效果。

③“胚因子”。胚在胚乳培养中的作用问题,早期研究认为,胚是必需的,胚乳诱导愈伤组织产生后可移去胚。胚乳愈伤组织的诱导和增殖均依赖胚中的某种“胚因子”提供培养。但“胚因子”如何作用还有待于进一步研究。一般而言,成熟胚乳培养带胚效果明显,而未成熟胚乳培养则可不带胚。

④pH值。培养基最适pH因种而异,如玉米pH为6.1~7.0,蓖麻pH为5.0,苹果pH为6.0~6.2。

2)胚乳培养后代特征

成熟胚乳培养和未成熟胚乳培养可诱导产生愈伤组织或直接进行器官分化。愈伤组织一般由胚乳表层细胞分裂产生,愈伤组织形成由个别部位细胞开始并由于生长速度在不同部位有差异而使胚乳表面形成若干瘤状突起。培养的愈伤组织有的可分化出管胞分子,有的则完全由薄壁细胞组成。一般而言,生长较慢、结构致密的愈伤组织管胞分化程度较高。而只有能分化的胚乳愈伤组织才能产生器官分化。

长期培养的胚乳愈伤组织,细胞染色体数目常发生变化,变成多倍体、非整倍体等。引起这种现象的原因可能是培养基中某些成分的作用,或胚乳本身(核型)在活体时,就会出现多倍体细胞嵌合现象。在巴豆、麻风树、玉米、黑麦草和大麦胚乳培养中细胞分裂异常现象很普遍。而在一些桑科植物、罗氏核实木、豌豆等胚乳愈伤组织中细胞染色体组成相对稳定。

胚乳组织培养再生植株,不一定保持原来倍性。用胚乳试管苗根尖等细胞进行染色体镜检,发现有二倍体、三倍体、多倍体和非整倍体植株,且三倍体只以很小的比例存在。有的植物由胚乳组织分化的小植株或器官大多是三倍体,在形态上和解剖学特征上与合子胚形成的植株相似。

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