第七章 花药培养和花粉培养
? 主要内容
? 花粉和花药培养技术
? 花粉和花药培养应用
1.名词
植物的花粉是花粉母细胞经减数分裂形成的，
其染色体数目只有体细胞的一半，叫做 单倍体
细胞 (haploid cell)。
花粉和花药的培养 (pollen and anther culture)
是指花粉在培养基上改变其正常发育和机能，
不经受精而发生细胞分裂，由单个花粉粒发育
成完整植株的技术。
用离体培养花药的方法使花粉发育成一个完整
的植株，叫做 单倍体植物 (haplobiont)。
2、花 粉和花药 培意义
诱导形成单倍体，快速获得纯系，
缩短育种周期；
有利于筛选隐性突变体，提高选择
效率。
获得无病毒个体。
3、花药培养简史
1964年, Guha&Maheshwari南洋金花花
药培养发育成胚；
1967年, Bourgin&Nitsch花药培养获得烟
草植株；
1973年,我国首次报道了小麦花药培养获
得再生植株；
目前,许多农作物及经济植物通过花粉培
养都能诱导成植株。
4.花药培养与单倍体育种
花药培养的主要目的，是培育花粉粒的单倍体植
株，并使单倍体加倍，作为 育种材料的来源 。
利用 杂种花药离体培养 获得的再生植株，由不同
基因型的配子发育而来,具有丰富的变异类型，
选择出有利的变异类型，经过经济性状鉴定后，
选出优良者直接用于生产或配制杂交组合，获得
优良杂交种子。
构建 永久性分离群体 －双单倍体系（ Doubled
haploid),用于基因定位。
大大缩短育种周期 。
5,花药培养技术
确定取材时间
选择大致处于所需要时期的花蕾 。由于花粉发
育时期和植株的某些外部形态特征之间的大致
相关性，因此利用这些外部标志，选择符合条
件的花蕾，经镜检确定花粉发育的准确时期。
在水稻中，以 单核靠边期的花粉 对诱导单倍体
植株较为适宜，在外部形态上可根据 叶枕距 为
5-15cm,颖片淡黄绿色、雄蕊长度接近颖片长
度的 1/2这些条件鉴定。
水稻花药培养
旗叶鞘用 70％酒精擦洗一遍 剥去旗叶鞘，取出稻穗
10％漂白粉 10 min，
无菌水洗一次。
70％酒精
手洗两遍
培养 5天后，花药变黑褐色，
20天花药裂开，长出淡黄色
的花粉愈伤组织，先形成芽，
后长出根，形成幼苗。
用接种环接种到
培养基上
左手持穗，
右手用镊
子取出花
药，无菌
培养皿中
选取主穗（一级侧枝）的花蕾，因为一级侧枝
的花蕾发育良好，数量大，发育同步。
操作过程中不应使花药受到损伤，若受损伤，
则应淘汰，因为损伤常常会刺激花粉壁形成二
倍体的愈伤组织。
花药培养的条件：
光照 (12~18h,5,000~10,000 lx,28℃ )
黑暗 (12-16h,22℃ )周期交替进行。
6、影响花药诱导频率的因素
6.1 花粉发育时期是影响培养效果的重要因素。
在诱导花粉进行雄性发育 (指小孢子沿孢子体
途径发育成花粉植株 )过程中，不同物种花粉
最适的发育时期不同，对多数植物来说,单核
中期或晚期的花粉最容易形成花粉胚或花粉愈
伤组织。
如南洋金花、烟草和芍药中的最适时期是第一
次有丝分裂时期或稍前后，禾本科植物在单核
早期 (大麦 )或单核中期 (玉米、小麦 )反应最好，
番茄在减数分裂中期时更适宜。
6.2 花药供体植株的生长条件对花药培养
反应的影响是很大的。
水稻、小麦、大麦等禾本科植物，主茎穗
比分蘖穗花药愈伤组织的诱导率明显地提
高。 同步化程度高。
6.3 培养基是花药培养中影响花粉启动和再分
化的重要条件。
我国科学工作者对水稻、小麦的花药培养基做
了改进，研制出 N6培养基。在 N6培养基上,水稻
花粉的出愈率大幅度提高。
N6培养基的特点是 铵离子浓度较低 。
随后，进一步降低铵盐和硝酸盐浓度，同时附
加生物素，研制出 C17和 W14培养基，它们可以大
幅度提高 小麦的花药出愈率 。
马铃薯提取液为基本成分的 马铃薯培养液,现
在被广泛地应用于 小麦花药培养,效果良好。
培养基中的植物生长物质的种类会影响
花粉发育的途径
一般在禾本科植物中，常用 1-5mg/L 2,4-D或
NAA诱导花粉愈伤组织形成，再将愈伤组织转
移至 降低或去除生长素或补加细胞分裂素类 物
质的分化培养基上，以诱导器官分化和再生植
株形成。
培养基中糖的种类
对花粉胚的诱导和分化有显著影响。
朱至清等 (1990)报道在过滤灭菌的条件下，
若以 0.21 mg/L葡萄糖取代液体培养基中
同等浓度的蔗糖，小麦花粉胚的诱导频率
可增加 2-10倍。
一般说来，高蔗糖浓度可以抑制体细胞的
生长而对花粉的生长无妨碍。
烟草的最适蔗糖浓度为 3％，水稻为 3％ -6
％，玉米则为 12％ -15％。
在培养基中加入活性炭能促进花药培养
6.4 低温预处理可以提高花粉胚的诱导频率
以 1-5℃ 预低温处理小麦幼穗，能提高花粉愈伤组
织的产量。在 4℃ 下冷冻石刁柏花蕾，预处理 4天、
8天和 12天，愈伤组织诱导率比室温对照分别提高
2.4倍,1.9和 1.5倍。
各种植物要求预处理的温度和时间不同。
培养温度是影响花药反应的一个重要因素。
小麦要求先高温培养 64天之后，再转入 28-
30℃ 下培养。一直高温培养效果并不好。
较高的温度虽能诱导较高频率的花粉愈伤
组织，但愈伤组织分化 白化苗的频率也高 。
控制培养温度 仍是减少白化苗的一个有效
措施。
7 图示花药培养过程
花药材料的选取
关键选取处于合适发育期
的花药，离体培养后才能
启动花粉发育。实践表明，
从减数分裂期至双核期的
花药，均有可能诱导离体
孤雄发育。
大多数园艺植物的花药培
养，成功率最高的时期为
单核期，或单核中晚期 。
3-2、花粉培养
选幼年树花蕾
取下花蕾（镜检）
预培养数天
取花药
接种
分离
花粉
?药壁向花粉提供营养物质；
?通过药壁吸收、贮存和转
化培养基中的外源物质
低温预处理
消毒
过滤离心 再生
单倍体植株的二倍化
花粉植株染色体可自发加倍；
人工措施染色体加倍。
传统方法是用秋水仙素处理。较大浓度的秋水
仙素溶液处理单倍体植株，时间为 24-96 h。
浸泡试管苗方法,
处理芽方法,
浸根方法
花药培养脱毒
?1974年日本：花药培养可以脱除草莓病毒；
?花药采取时期
单核期：花蕾 4-6mm,花药 1mm
?花药诱导愈伤组织培养基
MS+IAA4mg/L+BA2mg/L+KT2mg/L+蔗糖 30g+琼脂 7g/L
?增殖培养基
MS+GA1mg/L+IBA0.2mg/L+BA1mg/L+蔗糖 30g+琼脂 7g/L
?生根培养基
1/2MS+IBA0.2mg/L+活性炭 3g/L+蔗糖 20g+琼脂 7g/L
思考题
? 花药培养的意义。
? 花药培养方法。
? 主要内容
? 花粉和花药培养技术
? 花粉和花药培养应用
1.名词
植物的花粉是花粉母细胞经减数分裂形成的，
其染色体数目只有体细胞的一半，叫做 单倍体
细胞 (haploid cell)。
花粉和花药的培养 (pollen and anther culture)
是指花粉在培养基上改变其正常发育和机能，
不经受精而发生细胞分裂，由单个花粉粒发育
成完整植株的技术。
用离体培养花药的方法使花粉发育成一个完整
的植株，叫做 单倍体植物 (haplobiont)。
2、花 粉和花药 培意义
诱导形成单倍体，快速获得纯系，
缩短育种周期；
有利于筛选隐性突变体，提高选择
效率。
获得无病毒个体。
3、花药培养简史
1964年, Guha&Maheshwari南洋金花花
药培养发育成胚；
1967年, Bourgin&Nitsch花药培养获得烟
草植株；
1973年,我国首次报道了小麦花药培养获
得再生植株；
目前,许多农作物及经济植物通过花粉培
养都能诱导成植株。
4.花药培养与单倍体育种
花药培养的主要目的，是培育花粉粒的单倍体植
株，并使单倍体加倍，作为 育种材料的来源 。
利用 杂种花药离体培养 获得的再生植株，由不同
基因型的配子发育而来,具有丰富的变异类型，
选择出有利的变异类型，经过经济性状鉴定后，
选出优良者直接用于生产或配制杂交组合，获得
优良杂交种子。
构建 永久性分离群体 －双单倍体系（ Doubled
haploid),用于基因定位。
大大缩短育种周期 。
5,花药培养技术
确定取材时间
选择大致处于所需要时期的花蕾 。由于花粉发
育时期和植株的某些外部形态特征之间的大致
相关性，因此利用这些外部标志，选择符合条
件的花蕾，经镜检确定花粉发育的准确时期。
在水稻中，以 单核靠边期的花粉 对诱导单倍体
植株较为适宜，在外部形态上可根据 叶枕距 为
5-15cm,颖片淡黄绿色、雄蕊长度接近颖片长
度的 1/2这些条件鉴定。
水稻花药培养
旗叶鞘用 70％酒精擦洗一遍 剥去旗叶鞘，取出稻穗
10％漂白粉 10 min，
无菌水洗一次。
70％酒精
手洗两遍
培养 5天后，花药变黑褐色，
20天花药裂开，长出淡黄色
的花粉愈伤组织，先形成芽，
后长出根，形成幼苗。
用接种环接种到
培养基上
左手持穗，
右手用镊
子取出花
药，无菌
培养皿中
选取主穗（一级侧枝）的花蕾，因为一级侧枝
的花蕾发育良好，数量大，发育同步。
操作过程中不应使花药受到损伤，若受损伤，
则应淘汰，因为损伤常常会刺激花粉壁形成二
倍体的愈伤组织。
花药培养的条件：
光照 (12~18h,5,000~10,000 lx,28℃ )
黑暗 (12-16h,22℃ )周期交替进行。
6、影响花药诱导频率的因素
6.1 花粉发育时期是影响培养效果的重要因素。
在诱导花粉进行雄性发育 (指小孢子沿孢子体
途径发育成花粉植株 )过程中，不同物种花粉
最适的发育时期不同，对多数植物来说,单核
中期或晚期的花粉最容易形成花粉胚或花粉愈
伤组织。
如南洋金花、烟草和芍药中的最适时期是第一
次有丝分裂时期或稍前后，禾本科植物在单核
早期 (大麦 )或单核中期 (玉米、小麦 )反应最好，
番茄在减数分裂中期时更适宜。
6.2 花药供体植株的生长条件对花药培养
反应的影响是很大的。
水稻、小麦、大麦等禾本科植物，主茎穗
比分蘖穗花药愈伤组织的诱导率明显地提
高。 同步化程度高。
6.3 培养基是花药培养中影响花粉启动和再分
化的重要条件。
我国科学工作者对水稻、小麦的花药培养基做
了改进，研制出 N6培养基。在 N6培养基上,水稻
花粉的出愈率大幅度提高。
N6培养基的特点是 铵离子浓度较低 。
随后，进一步降低铵盐和硝酸盐浓度，同时附
加生物素，研制出 C17和 W14培养基，它们可以大
幅度提高 小麦的花药出愈率 。
马铃薯提取液为基本成分的 马铃薯培养液,现
在被广泛地应用于 小麦花药培养,效果良好。
培养基中的植物生长物质的种类会影响
花粉发育的途径
一般在禾本科植物中，常用 1-5mg/L 2,4-D或
NAA诱导花粉愈伤组织形成，再将愈伤组织转
移至 降低或去除生长素或补加细胞分裂素类 物
质的分化培养基上，以诱导器官分化和再生植
株形成。
培养基中糖的种类
对花粉胚的诱导和分化有显著影响。
朱至清等 (1990)报道在过滤灭菌的条件下，
若以 0.21 mg/L葡萄糖取代液体培养基中
同等浓度的蔗糖，小麦花粉胚的诱导频率
可增加 2-10倍。
一般说来，高蔗糖浓度可以抑制体细胞的
生长而对花粉的生长无妨碍。
烟草的最适蔗糖浓度为 3％，水稻为 3％ -6
％，玉米则为 12％ -15％。
在培养基中加入活性炭能促进花药培养
6.4 低温预处理可以提高花粉胚的诱导频率
以 1-5℃ 预低温处理小麦幼穗，能提高花粉愈伤组
织的产量。在 4℃ 下冷冻石刁柏花蕾，预处理 4天、
8天和 12天，愈伤组织诱导率比室温对照分别提高
2.4倍,1.9和 1.5倍。
各种植物要求预处理的温度和时间不同。
培养温度是影响花药反应的一个重要因素。
小麦要求先高温培养 64天之后，再转入 28-
30℃ 下培养。一直高温培养效果并不好。
较高的温度虽能诱导较高频率的花粉愈伤
组织，但愈伤组织分化 白化苗的频率也高 。
控制培养温度 仍是减少白化苗的一个有效
措施。
7 图示花药培养过程
花药材料的选取
关键选取处于合适发育期
的花药，离体培养后才能
启动花粉发育。实践表明，
从减数分裂期至双核期的
花药，均有可能诱导离体
孤雄发育。
大多数园艺植物的花药培
养，成功率最高的时期为
单核期，或单核中晚期 。
3-2、花粉培养
选幼年树花蕾
取下花蕾（镜检）
预培养数天
取花药
接种
分离
花粉
?药壁向花粉提供营养物质；
?通过药壁吸收、贮存和转
化培养基中的外源物质
低温预处理
消毒
过滤离心 再生
单倍体植株的二倍化
花粉植株染色体可自发加倍；
人工措施染色体加倍。
传统方法是用秋水仙素处理。较大浓度的秋水
仙素溶液处理单倍体植株，时间为 24-96 h。
浸泡试管苗方法,
处理芽方法,
浸根方法
花药培养脱毒
?1974年日本：花药培养可以脱除草莓病毒；
?花药采取时期
单核期：花蕾 4-6mm,花药 1mm
?花药诱导愈伤组织培养基
MS+IAA4mg/L+BA2mg/L+KT2mg/L+蔗糖 30g+琼脂 7g/L
?增殖培养基
MS+GA1mg/L+IBA0.2mg/L+BA1mg/L+蔗糖 30g+琼脂 7g/L
?生根培养基
1/2MS+IBA0.2mg/L+活性炭 3g/L+蔗糖 20g+琼脂 7g/L
思考题
? 花药培养的意义。
? 花药培养方法。
