单倍体育种是作物育种的一条有效途径,对于育种工作具有极其重要的意义。单倍体培养主要包括花药培养、花粉培养、未授粉子房和胚珠培养,其中花药培养和花粉培养是人工诱导单倍体的主要途径。那么,花药培养和花粉培养有什么区别和联系呢?首先需要理清花药和花粉的关系。

花药的结构

花药的结构

植物的花包括花蕊(分为雄蕊和雌蕊)、花柄、花托、花萼、花冠等部分,其中花蕊承担着生殖功能。雄蕊包括花药和花丝,花药的外部是花药壁,内部包含多个花粉粒。在一个典型的花药中,细胞根据染色体倍性可以分为两类:一类是单倍体的细胞,如减数分裂后形成的小孢子(花粉);另一类是二倍体的细胞,如组成花药隔、花药壁等的细胞。因此,理论上通过花药培养得到的植株也可以分为两类,由花粉发育而来的是单倍体,由组成花药隔、花药壁等的体细胞发育而来的为二倍体。

花药培养的主要目的与花粉培养一样,都是为了得到单倍体植株。花药培养是将发育到一定阶段的花药接种到人工培养基上,诱导花粉单性发育和分化形成植株的过程。花粉培养是将花粉从花药中分离出来,进行离体培养,使花粉脱分化进而发育成植株的过程。花药培养的对象是花药,属于器官培养;花粉培养的对象是花粉,属于细胞培养。

相比较而言,花粉培养的优点是:

花粉培养的优点

花药培养的操作简单,不需要进行游离花粉的处理,也不需要特殊的培养装置,所以应用比较广泛。花粉培养除材料的选择、灭菌与花药培养基本相同外,还需要进行小孢子的分离、纯化和培养等步骤,难度比较大,但它不受组成花药隔、花药壁等的体细胞的干扰,产生单倍体的效率高,因而在理论研究和生产实践上都有特殊的应用。

——新人教选择性必修3教参P93