花葯和微孢子培養透過微繁殖

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什麼是花葯和微孢子培養？

花葯培養是一種技術，其中含有微孢子的發育中的花葯被無菌地從未開放的花蕾中切下，然後在營養培養基上培養，目的是產生單倍體植物。

微孢子或花粉培養是一種體外技術，其中單核階段的花粉粒透過擠壓完整的藥隔分離出來，然後在營養培養基上培養。

花葯和花粉或微孢子培養都被廣泛用於單倍體生產，以改善作物。

微繁殖

它是植物在體外狀態下，在高光強度、受控溫度和限定補充培養基下進行的營養繁殖（增殖）。與微繁殖相同的其他術語包括組織培養、體外培養、大量繁殖和體外克隆繁殖。

克隆微繁殖是一種無性繁殖方法，其中親本基因型產生營養模組。在這裡，增殖階段可以迴圈使用，以產生無限數量的克隆。

微繁殖是利用現代植物組織培養方法（如花粉、花葯、子房培養等），從快速增殖的種苗材料中產生大量植物的過程。

此過程應用於大量商業上營養繁殖或無性繁殖的植物。因此，廣泛用於蕨類植物、蘭花和許多其他室內觀葉植物。大多數抗病植物都是透過這種方法產生的。

花葯培養程式

花葯培養最早由 Guha 和 Maheshwari 於 1964 年在曼陀羅中報道。透過體外條件下一系列細胞分裂和分化，起源於全能花粉粒的單倍體植物發育過程稱為雄配子發生。雄配子發生有兩種型別：

直接 - 在這裡，花粉或微孢子發生變化形成胚狀體，其行為類似於合子，最終產生單倍體植物。

間接 - 在這裡，微孢子透過重複分裂形成愈傷組織，然後該愈傷組織分化為單倍體植物。

如果未採取適當的護理，花葯可能會發育出愈傷組織或胚狀體，這些愈傷組織或胚狀體可以透過器官發生或胚胎發生過程產生單倍體植物。

此技術被用於穀物、蔬菜、油料等植物物種。

雄蕊的結構

花葯培養的步驟

所涉及的步驟如下：

• 將選擇一種開花植物，並從該植物中收集所有帶有四分體花粉母細胞的花朵。

• 然後，使用 70% 乙醇和 20% 次氯酸鈉對這些花朵進行表面滅菌，以去除汙染。

• 然後用無菌水清洗花朵以去除表面滅菌劑。

• 用解剖刀切開花蕾，取出帶有花葯的雄蕊。

• 丟棄所有花絲並將花葯放在營養瓊脂培養基上。

• 在黑暗中於 24O – 26O 進行孵育約 2-3 周。

• 然後花葯可以透過兩種方法發育出單倍體植物。

• 在一個階段，花葯在經歷器官發生的直接方法後直接產生根和芽。這不會涉及愈傷組織的形成。這個過程稱為直接雄配子發生。

• 在另一種方法中，稱為間接方法，花葯在 3-4 周後首先產生稱為愈傷組織的未分化細胞團，並在營養培養基中加入濃度相等的強植物激素生長素和細胞分裂素。通常使用 2, D 作為生長調節劑。現在，器官透過器官發生從這些愈傷組織中形成。

• 然後將這些外植體轉移到芽培養基中，在那裡形成芽，然後形成根。因此，這種植物被稱為再生植物。

微孢子或花粉培養程式

• 選擇開花植物，因為花中存在含有這些微孢子的花葯。例如：芙蓉花，一種在熱帶國家發現的雙子葉植物，其花萼用於飲料以及果凍和果醬的製備。

• 然後從 8 周齡的植物中收集花蕾，並用 70% 乙醇表面滅菌 5 分鐘，然後在 20% 次氯酸鈉溶液中滅菌 5 分鐘。

• 然後用無菌水清洗這些芽以去除表面滅菌劑。

• 用解剖刀切開花蕾，從雄蕊中取出花葯，丟棄花絲。

• 然後擠壓花葯將所有花粉粒或微孢子提取到培養基中。

• 過濾液體培養基以從花葯囊中收集微孢子。

• 然後在營養培養基上培養這些花粉，在黑暗中於 24O – 26O 進行孵育約 3-4 周。

• 然後透過營養瓊脂培養基中含有 3% 蔗糖、NAA、2,4 D 的愈傷組織形成，透過直接雄配子發生或間接雄配子發生進行器官發生。

• 將愈傷組織轉移到含有 IAA 和玉米素的愈傷組織誘導培養基中，光照時間為 16 小時。

• 就像花葯培養一樣，然後將外植體放置在含有 3% 蔗糖、苄基腺嘌呤和赤黴素的芽培養基上，然後再放置在生根培養基上以發育芽和根。後來還發育出葉子，然後被稱為再生小植株。

• 透過花粉培養或花葯培養形成的這種小植株被轉移到溫室中進行硬化或馴化過程。硬化是將小植株逐步暴露於自然條件下的過程，即體外植物逐漸適應體內條件的過程。

影響花粉和花葯培養的因素

• 供體植物或母本植物的基因型 - 基因型在決定花粉產生的頻率方面起著重要作用。通常，雜種反應良好。

• 供體植物的生理狀態 - 花葯切除期間植物的生理狀態會影響花粉的效率。與用氮肥充分餵養的植物相比，氮飢餓的植物可能會產生反應性更強的花葯。

• 微孢子階段 - 當在單核階段培養時，花葯的生產力更高。例如大麥、小麥和水稻。花葯培養的合適階段是前期有絲分裂、有絲分裂和後期有絲分裂階段。

• 培養基 - 對於花葯培養，根據花葯的基因型和年齡，培養基的要求可能會有所不同。結果表明，活性炭的加入刺激了雄配子發生。馬鈴薯提取物、椰子汁和生長調節劑用於花粉和花葯培養。

• 花葯的預處理 - 為了進行花粉培養，我們需要停止花粉細胞的發育，從而導致配子的形成。在 3-15O 下進行 3-15 天的冷處理會產生良好的反應。

花葯和花粉培養的應用

一些應用包括：

• 花葯培養有助於體外保護瀕危物種。

• 有助於開發單倍體植物以改善作物。

• 有助於開發抗蟲作物。例如，透過花葯培養開發出的抗蟲水稻品種。

• 也有助於開發耐鹽植物品種。

• 單倍體植物在細胞遺傳學研究中的應用。

結論

含有基本染色體組的單倍體植物已知在作物改良中發揮著重要作用。因此，在植物生物技術中，有許多技術可以產生這些單倍體植物。其中一項重要的技術是植物組織培養或微繁殖或體外培養等。

花粉或微孢子是存在於雄蕊雄蕊花葯中，從粉末狀到粗糙質地的受精粉末。花葯和花粉培養都可以透過雄配子發生過程產生單倍體植物。

這種雄配子發生可以透過使用合適的培養基以直接或間接的方法發生。單倍體植物主要用於生產抗病作物品種。微繁殖是一個過程，它可以透過使用現代組織培養技術從獲得的植物材料或外植體中產生大量植物。