2024年4月16日发(作者：毛杏)
舭础琏 ２０１２．７专题论述
植物花药培养研究进展
杨秀红
（黑龙江省大庆市农业技术推广中心 大庆１６３０００）
摘要：概述了国内外植物花药培养的研究进展，系统介绍了影响花药培养的诸多因素，并指出了当
前花药培养存在问题及前景展望。
关键词：花药培养；影响因素；研究进展
花药培养的主要目的是获得纯系育种材料和进
粉或多核花粉。这种途径在毛曼陀罗、水稻、小麦、玉
行单倍体育种，缩短育种年限和提高育种效率。随着
米等物种中均有出现。二是单核小孢子进行第一次
科学的发展．花药培养的意义不断扩大，广泛应用于 不均等分裂。分化为一个较大的营养核和一个较小
基础生物科学和育种领域。 的生殖核，营养核与生殖核再分裂或融合形成不同
的小孢子。
１ 花药培养的研究概况
早在１９５４年。美国密执安大学的科学家Ｃ．Ｄ．
据文献报道，大多数植物的小孢子发育是多途
Ｌａｋｕｅ最初提出了培养高等植物花粉的设想。以便探
径的。在水稻、小麦、大麦等作物中都观察到了对称
索花粉在离体条件下的生长潜力。１９６４年印度学者
和不对称分裂途径，小孢子发育多途径的原因，郭奕
８１指出，主要是基因型。花粉的发育时期和所处
ＧｕｈａＧｌｈａ和Ｍａｈｅｓｈｕａｒｉ［ 捌用毛曼陀萝的花药培养，
明等［
成功地诱导获得了花粉单倍体植株，花药培养得到了
的外界条件。
突破性的进展，随后几年内，相继获得了烟草、水稻、
３影响花药培养效率的因素
小麦、玉米等重要作物的单倍体植株 。在这一领域， ３．１ 供体植株的基因型
中国学者的贡献是得到世界认可的，朱至清研究的 研究表明，基因型是影响花药培养效率的主要
适合水稻的Ｎ６培养基 ，后来被广泛应用于谷类作
因素之一。不同材料，基因型不同，花药诱导率不
物体细胞、原生质体培养和进行基因转导。在应用方 同。Ｍｉｔｙｋｏ研究辣椒不同基因型诱导率的差异，发
面，目前我国处于国际领先地位。在已获得花粉植株
现诱导率最高可达１７８．２％，最低仅有１．０％ 。据报
的２００多种植物中，有１／４的物种是在我国首先取得
道，在属于茄属的４６个物种和９个种间杂种中，只
成功的【６】。
有１９个物种和４个杂种能产生花粉植株Ｉ１Ｏｌ。
３。２花粉的发育阶段
２花药离体培养中小孢子的发育途径
在离体条件下，由于改变了花粉原来的生活环
处于不同阶段的花药，其花培效率差别很大。只
才对外界刺激最敏感。而不
境，花粉的正常发育受到抑制同。离体小孢子沿着不
有花粉发育到一定时期，
同的途径进行发育，大体概括有两种：一是单核小孢
同植物的花粉对外界刺激的敏感时期是不同的．如
子进行一次均等分裂．形成两个等同的子细胞，由这
水稻、烟草的花粉，从单核中期到双核期都可以接受
两个细胞连续分裂产生单一类细胞组成的多细胞花
诱导，而玉米的花粉，以单核中后期为佳，小麦以单
作者简介：杨秀红（１９８１一），女，硕士，农艺师。Ｅ—ｍａｉｌ：ｙａｎｚｉｌｏｖｅ２００１＠１６３．ｔｏｍ
肃农业科技，２００６，３７２（１２）：２０—２１．
［１８】何维，李庆康，等．，Ｊ、麦喷施黄腐酸试验初报［Ｊ】．现代土壤科
学研究，北京：中国农业出版社，１９９４，６１５—６１６．
【ｌ７】刘效瑞，赵华生，等．土壤保水剂与作物抗旱剂配施效果［Ｊ］
土壤肥料，１９９３，１３０（６），３０—３２．
一
８一
专题论述２０１２．７ 舭辞技龇Ｉ一
核中期为诱导最佳时期。在辣椒花药培养中，王玉
养基中，ＮＨｇ离子浓度由ＭＳ中的２Ｏ．６２ ｍｍｏｌ／Ｌ降至
英【ｌ】】等学者对比了单核早期、中晚期、双核期，指出单 ７．０１ ｍｍｏＵＬ。氨态氮和硝态氮的比例由ＭＳ中的０．５２
核中晚期的效果最佳。欧阳等发现，为什么大多数
降至０．２５。
作物单核中后期是花药培养的最适时期，有两种解 ３．４．２碳水化合物培养基中的糖除了提供培养物
释【 ２１，一种认为．小孢子发育的第三初期是胚胎形成 碳源外，还起着调节渗透压的作用。在花药培养中，
的临界期，超过了这一时期胚状体就不能形成。另一
蔗糖一直是最常用的碳源。近年来其他糖如麦芽糖、
种解释是，小孢子发育过程中，花药内源激素水平在 葡萄糖、果糖等作碳源．取得了良好的培养效果。
不断改变，随着花粉的成熟激素变的不适合，或为花
Ｙ．Ｃｈｅｎ［・５ｌ在大麦花药培养的研究中表明，高浓度
粉发育所必须的其他一些成分已经耗尽，从而影响 的蔗糖会抑制体细胞愈伤的发育，培养基中高的蔗
了诱导率。
３．３温度胁迫处理
温度胁迫处理有高温和低温处理，就现阶段所
报道的资料来看，以低温预处理措施应用得较多。
Ｎｉｔｓｃｈ（１９７３）首次报道用低温处理毛曼陀罗的
花药能显著提高花粉胚状体的诱导频率 ，很多研究
者先后在水稻、小麦、大麦、亚麻、大豆等多种作物的
花药培养中获得了类似的结果。低温预处理的时间
及温度因材料种类不同而异，一般处理温度在４℃左
右［１３ ，。郭奕明［８１等将低温处理能够提高花药效率的
作用机制概括为：首先，低温处理改变了花药中某
些物质代谢过程，使之朝着有利于孢子体发育的方
向转变。其次，低温导致了花药内源激素水平发生
变化。第三，低温能够在一定程度上抑制花药离体
后小孢子的衰败．使小孢子存活时间延长，从而较
多的小孢子启动雄核发育。第四，低温造成了小孢
子孤立化。
３．４培养基成分
３．４．１ 基本培养基基本培养基对花药培养的成败
影响很大。在由２０世纪６０年代开始一连２Ｏ余年的
花药培养研究热潮中，研究者一方面证实了原有的
一
些培养基如ＭＳ，Ｍｉ￣ｅｒ和Ｎｉｔｓｃｈ培养基对花药培
养的普遍通用性，同时又根据花药培养的特殊要求，
设计了几种新的配方，如适用于稻、麦和玉米的Ｎ６
培养基（朱至清），适合小麦的Ｃ１７培养基（王培），
Ｗ１４培养基（欧阳俊闻等）和马铃薯一２培养基（庄家
骏）．从而提高了这些禾谷类植物花粉形成愈伤组织
的频率和愈伤组织分化绿苗的频率Ｌｌｕｊ。例如在Ｎ６培
养基上，供试的３个水稻品种花粉出愈率分别为
３７．０２％、３２．Ｏ％和７．５％，而在Ｍｉｌｌｅｒ培养基上分别只
有１５％。１０．８％和Ｏ。与ＭＳ培养基相比，Ｎ６、Ｃ１７和
Ｗ１４的一个共同点是大幅度降低了其中氮离子浓
度．并调整了其中氨态氮和硝态氮的比率。在Ｎ６培
糖浓度对开始小孢子的生存和细胞分裂是有意的，
但是会阻止愈伤的进一步发育和植株的再生。所以
在高浓度蔗糖的培养基培养一段时间后要转移到低
浓度蔗糖的培养基中。Ｑ Ｃａｉ［ ６】等的研究表明，在大麦
中，用麦芽糖和蜜二糖代替蔗糖作碳源，愈伤，胚以
及植株的再生率都很高。主要原因是蔗糖在高压灭
菌过程中，降解为葡萄糖和果糖，阻碍了大麦花粉愈
伤的诱导和花粉胚状体的形成。
３．４．３激素水平 培养基中的各种成分中，激素的
水平和配比对诱发细胞分裂、生长和分化起着决定
性的作用。不同的材料对激素的要求不同，在体外培
养时，激素的作用是通过培养物体内乙烯含量的变
化来控制ＤＮＡ的甲基化程度，而低水平的ＤＮＡ甲
基化是胚胎发生所必需的。由于材料不同则自身所
含的乙烯量有高低之分。就使不同的材料对激素的
反应或要求不同。
研究表明生长素（２．４一Ｄ）和细胞分裂素（ＫＴ、ＢＡ）
的适当比例，能促进小孢子的发育。Ｑ Ｃａｉｔ ｑ等的研究
表明。在大麦中ＮＡＡ的作用要比２．４一Ｄ好，因为过
高的２．４一Ｄ对胚状体的发育不利，在无激素的培养
基中同样可以诱导愈伤组织的形成。然而在林木中，
若不在基本培养基中添加激素，其小孢子无任何反
应。在花药培养的不同阶段，所用激素的种类和浓度
不同。
３．４．４附加物质琼脂在诱导培养基中常被用作凝
胶剂。琼脂糖效果也很好。Ｂｕｔｔｅｒ等【 通过不同的凝
胶剂。发现脱乙酰基吉兰糖胶凝固的培养基与琼脂
凝固的培养基相比，胚状体的生成量多一倍。
４花药培养的应用前景
４．１ 应用与育种
花药培养用于单倍体育种可以缩短育种年限，
提高选择和诱变效率，排除杂种优势对后代的干扰
和快速建立异化授粉植物的自交系。
——
９——
舭辞技
４．２利用单倍体细胞进行基因转导
２０１２．７专题论述
养技术将在不久的将来为人类作出更大的贡献。只是
参考文献
单倍体细胞是外源基因转入的理想材料，因为 需要我们继续开拓创新，才能达到理想境地。
它将使转化体成为完全纯合的植株（如果染色体加
１］Ｇｕｈａ，Ｓ．ａｎｄ Ｍａｈｅａｓｈｉｗａｒｉ，Ｓ．Ｃ—Ｃｅｌｌ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａ—
倍成功），导人一个纯合的基因组将避免转化植株的
［
后代发生分离。作为单倍体系统，离体的小孢子用做
ｔｉｏｎ ｏｆ ｅｍｂ￣ｏｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｏｌｌｅｎ ｏｆ Ｄａｔｕｒａ ｉｎ ｖｉｔｒｏ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，
１９６６，２１２：２０５７，９７—９８．
遗传转化的靶．可以避免嵌合再生体的形成。而且，
【２】叶兴国，王连铮．大豆花药愈伤组织的分化及其内源激素的
与离体培养相关的体细胞无性系变异可能相对较
分析［Ｊ］．作物学报，１９９７，２３（５）：５５５—５６０．
３】叶兴国，等．大豆花药培养几个问题的研究ＩＪＪ．大豆科学，
小．因为与其他靶组织相比，其培养时间较短。由于
【
小孢子体系这些明显的优点，对建立一个适合小孢
子转化的基因转移程序已做过很多尝试。迄今为止，
中成功地实现了稳定转化 。
１９９４，１３（３）：１９３—１９８．
【４］朱至清，通过氮源比较实验建立一种较好的水稻花药培养
基ｆＪ１．中国科学，１９７９（５）：４８４—４９０．
植物学报，２００２，４４（９）：１０７５—１０７６．
基因枪法看来是最有前途的。因为它在大麦和烟草
【６］朱至清．二十世纪我国植物学家对植物组织培养的贡献ｌＪ１．
４．３花药培养技术有待发展
花药培养现在的水平：在一些种类中利用现在
［７］刘国民．花药离体培养中若干问题的研究进展［Ｊ］．海南大学
学报自然科学版，１９９４，１２（３）：２５３—２６０．
［８】郭奕明，等．玉米花药培养和单倍体育种的研究进展［ＪＩ．植物
学通报，２００１．１８（１）：２３—３０．
（８）：７４—７６．
培养方法可以得到一定比率的单倍体植株，然而仍
不到单倍体，有的胚发生率太低．没用应用价值；培
养基成分及培养条件间相互作用关系不清楚，培养
植株的发育调控机理尚不明确［２ｏ２“。
４．４花药培养未来研究方向
９】周旭红，等．花药培养的研究进展［ＪＪ．江西农业学报，２００７，１９
存在一定的缺陷。基因型影响显著，有的基因型尚得
【
【ｌＯ］李俊明编译．植物组织培养教程【Ｍ】．北京：中国农业大学出
版社．２００２。１０４一ｌ１０．
１９８１，８（２）：４１—４５．
方法没有达到普遍的最优化；花药培养诱导单倍体
【１１］ｔ玉英，等．辣椒和甜椒花药培养的新进展［Ｊ］．园艺学报，
【１２］颜昌敬．植物组织培养手册［Ｍ】．上海：上海科学技术出版社，
１９９０．
依据对花粉植株的利用目的的不同，选择具有代
表性的种、品种、优良品系进行花药培养，综合运用各
种手段提高花粉植株的诱导率，同时应用分子生物学
型对花粉植株诱导率的影响。
【１３］Ｒａｊａｓｅｋａｒａｎ Ｋ，ｅｔ ａ１．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｇｅｎｏｔｙｐｅ ａｎｄ ｓｅｘ－ｅｘｐｒｅｓ—
ｓｉｏｎ ｏｎ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｌａｎｔｌｅｔｓ ｂｙ ｃｕｌｔｕｒｅｄ ａｎｔｈｅｒｓ ｏｆ ｇｒａｐｅｖｉｎｅｓ
［Ｊ］．Ａｇｒｏｎｏｍｉｃ，１９８３（３）：２３３－２３８．
业学报，１９９５，１ １（３）：２７—３０．
１４１徐振南，等．影响草莓花药培养效率的若干因素【Ｊ】．上海农
手段对花药培养进行基础性研究，从根本上消除基因
【
［１５］Ｙｕｒｏｎｇ Ｃｈｅｎ ａｎｄ Ｐａｕｌ Ｄｒｉｂｎｅｎｋｉ，Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍｅｄｉｕｍ ｏｎ ａｓ—
ｍｏｔｉｃ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｎ ｃａｌｌｕｓ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｈｏｏｔ ｒｅｇｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｆｌａｘ
在提高花粉植株诱导率的基础上，将花药培养技
术与细胞离体筛选、诱变、转基因技术相结合，在短时
倍体愈伤组织或单倍体植株作为转化受体，可以实现
外源基因的稳定转化，避免外源基因的丢失及发生致
ａｎｔｈｅｒ ｃｕｈｕｒｅ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ Ｃｅｌｌ Ｒｅｐ，２００４（２３）：２７２—２７６．
ｓｕｇａｒｓ ａｎｄ ｇｒｏｗｔｈ ｒｅｇｕｌａｔｏｒｓ ｏｎ ｅｍｂ￣ｏｉｄ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｌａｎｔ
问内培育高抗优质的新品种。特别是以花药培养单
［１６］Ｑ．Ｃａｉｄ，Ｉ．Ｓｚａｒｅｊｋｏ，Ｋ．Ｐｌｌｏｋ ａｎｄ Ｍ．Ｍａｌｕｓｚｙｎｓｋｉ，Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ
ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｂａｒｌｅｙ ａｎｔｈｅｒ ｃｕｌｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ Ｂｒｅｅｄｉｎｇ，１９９２
（１０９）：２１８－２２６．
命突变，是林木转化研究中尚未开发的具有广泛应用
前景的领域
［１７］Ｂｕｔｔｅｒ Ｂ．Ｉｎ ｖｉｔｒｏ ｈａｐｌｏｉｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｍａｉｚｅ．Ｉｎ：Ｉｎ ｖｉｔｒｏ
ｈａｐｌｏｉｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｈｉｇｈｅｒ ｐｌａｎｔｓ，Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂ—
ｌｉｓｈｅｒｓ，Ｄｏｒｄｒｅｃｈｔ，ＰＰ．１９９７，３７－７ １．
在提高花粉植株诱导率的基础上，构建双单倍体
群体，为分子标记、遗传图谱的构建、基因克隆以及各
种遗传学研究提供理想的研究材料。同时，采用分子
生物技术对所获得的单倍体、混倍体和双单倍体进
［１８】胡含，陈英编著．植物体细胞遗传与作物改良【Ｍ】．北京：北京
大学出版社．１９８８：１４０—１４２．
【ｌ９］刘成华，等．提高小麦花粉植株再生频率的研究［Ｊ］．科学通
讯，１９９０（９）：６９７—７００．
行简便高效的检测，以对其进行科学合理的利用。
总之，植物花药培养研究与应用是２０世纪科技
进步的重大成果之一，展望２１世纪，随着供体植物生
［２０１３￣伟光，等．花药培养的研究进展【Ｊ］．内蒙古民族大学学报
（自然科学版），２００５，２０（３）：２８０—２８４．
［２１］Ｍ．Ｈ０ ｒ．Ｉｎ ｖｉｔｒｏ ａｎｄｒｏｇｅｎｅｄｓｉｓ ｉｎ ａｐｐｌｅ－ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ
长条件的进一步提高和离体培养方法的改进，有可能
最终消除或大大减少花药培养基因型的限制，花药培
一
ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｐｈａｓｅ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ Ｃｅｌｌ Ｒｅｐｏｒｔｓ，２００４（２２）：３６５—３７０．
【２２１３￣茂良，等．花药离体培养研究进展［Ｊ］．北京农学院学报，
２０１０，２５（３）：７０—７４．
１０一
2024年4月16日发(作者：毛杏)
舭础琏 ２０１２．７专题论述
植物花药培养研究进展
杨秀红
（黑龙江省大庆市农业技术推广中心 大庆１６３０００）
摘要：概述了国内外植物花药培养的研究进展，系统介绍了影响花药培养的诸多因素，并指出了当
前花药培养存在问题及前景展望。
关键词：花药培养；影响因素；研究进展
花药培养的主要目的是获得纯系育种材料和进
粉或多核花粉。这种途径在毛曼陀罗、水稻、小麦、玉
行单倍体育种，缩短育种年限和提高育种效率。随着
米等物种中均有出现。二是单核小孢子进行第一次
科学的发展．花药培养的意义不断扩大，广泛应用于 不均等分裂。分化为一个较大的营养核和一个较小
基础生物科学和育种领域。 的生殖核，营养核与生殖核再分裂或融合形成不同
的小孢子。
１ 花药培养的研究概况
早在１９５４年。美国密执安大学的科学家Ｃ．Ｄ．
据文献报道，大多数植物的小孢子发育是多途
Ｌａｋｕｅ最初提出了培养高等植物花粉的设想。以便探
径的。在水稻、小麦、大麦等作物中都观察到了对称
索花粉在离体条件下的生长潜力。１９６４年印度学者
和不对称分裂途径，小孢子发育多途径的原因，郭奕
８１指出，主要是基因型。花粉的发育时期和所处
ＧｕｈａＧｌｈａ和Ｍａｈｅｓｈｕａｒｉ［ 捌用毛曼陀萝的花药培养，
明等［
成功地诱导获得了花粉单倍体植株，花药培养得到了
的外界条件。
突破性的进展，随后几年内，相继获得了烟草、水稻、
３影响花药培养效率的因素
小麦、玉米等重要作物的单倍体植株 。在这一领域， ３．１ 供体植株的基因型
中国学者的贡献是得到世界认可的，朱至清研究的 研究表明，基因型是影响花药培养效率的主要
适合水稻的Ｎ６培养基 ，后来被广泛应用于谷类作
因素之一。不同材料，基因型不同，花药诱导率不
物体细胞、原生质体培养和进行基因转导。在应用方 同。Ｍｉｔｙｋｏ研究辣椒不同基因型诱导率的差异，发
面，目前我国处于国际领先地位。在已获得花粉植株
现诱导率最高可达１７８．２％，最低仅有１．０％ 。据报
的２００多种植物中，有１／４的物种是在我国首先取得
道，在属于茄属的４６个物种和９个种间杂种中，只
成功的【６】。
有１９个物种和４个杂种能产生花粉植株Ｉ１Ｏｌ。
３。２花粉的发育阶段
２花药离体培养中小孢子的发育途径
在离体条件下，由于改变了花粉原来的生活环
处于不同阶段的花药，其花培效率差别很大。只
才对外界刺激最敏感。而不
境，花粉的正常发育受到抑制同。离体小孢子沿着不
有花粉发育到一定时期，
同的途径进行发育，大体概括有两种：一是单核小孢
同植物的花粉对外界刺激的敏感时期是不同的．如
子进行一次均等分裂．形成两个等同的子细胞，由这
水稻、烟草的花粉，从单核中期到双核期都可以接受
两个细胞连续分裂产生单一类细胞组成的多细胞花
诱导，而玉米的花粉，以单核中后期为佳，小麦以单
作者简介：杨秀红（１９８１一），女，硕士，农艺师。Ｅ—ｍａｉｌ：ｙａｎｚｉｌｏｖｅ２００１＠１６３．ｔｏｍ
肃农业科技，２００６，３７２（１２）：２０—２１．
［１８】何维，李庆康，等．，Ｊ、麦喷施黄腐酸试验初报［Ｊ】．现代土壤科
学研究，北京：中国农业出版社，１９９４，６１５—６１６．
【ｌ７】刘效瑞，赵华生，等．土壤保水剂与作物抗旱剂配施效果［Ｊ］
土壤肥料，１９９３，１３０（６），３０—３２．
一
８一
专题论述２０１２．７ 舭辞技龇Ｉ一
核中期为诱导最佳时期。在辣椒花药培养中，王玉
养基中，ＮＨｇ离子浓度由ＭＳ中的２Ｏ．６２ ｍｍｏｌ／Ｌ降至
英【ｌ】】等学者对比了单核早期、中晚期、双核期，指出单 ７．０１ ｍｍｏＵＬ。氨态氮和硝态氮的比例由ＭＳ中的０．５２
核中晚期的效果最佳。欧阳等发现，为什么大多数
降至０．２５。
作物单核中后期是花药培养的最适时期，有两种解 ３．４．２碳水化合物培养基中的糖除了提供培养物
释【 ２１，一种认为．小孢子发育的第三初期是胚胎形成 碳源外，还起着调节渗透压的作用。在花药培养中，
的临界期，超过了这一时期胚状体就不能形成。另一
蔗糖一直是最常用的碳源。近年来其他糖如麦芽糖、
种解释是，小孢子发育过程中，花药内源激素水平在 葡萄糖、果糖等作碳源．取得了良好的培养效果。
不断改变，随着花粉的成熟激素变的不适合，或为花
Ｙ．Ｃｈｅｎ［・５ｌ在大麦花药培养的研究中表明，高浓度
粉发育所必须的其他一些成分已经耗尽，从而影响 的蔗糖会抑制体细胞愈伤的发育，培养基中高的蔗
了诱导率。
３．３温度胁迫处理
温度胁迫处理有高温和低温处理，就现阶段所
报道的资料来看，以低温预处理措施应用得较多。
Ｎｉｔｓｃｈ（１９７３）首次报道用低温处理毛曼陀罗的
花药能显著提高花粉胚状体的诱导频率 ，很多研究
者先后在水稻、小麦、大麦、亚麻、大豆等多种作物的
花药培养中获得了类似的结果。低温预处理的时间
及温度因材料种类不同而异，一般处理温度在４℃左
右［１３ ，。郭奕明［８１等将低温处理能够提高花药效率的
作用机制概括为：首先，低温处理改变了花药中某
些物质代谢过程，使之朝着有利于孢子体发育的方
向转变。其次，低温导致了花药内源激素水平发生
变化。第三，低温能够在一定程度上抑制花药离体
后小孢子的衰败．使小孢子存活时间延长，从而较
多的小孢子启动雄核发育。第四，低温造成了小孢
子孤立化。
３．４培养基成分
３．４．１ 基本培养基基本培养基对花药培养的成败
影响很大。在由２０世纪６０年代开始一连２Ｏ余年的
花药培养研究热潮中，研究者一方面证实了原有的
一
些培养基如ＭＳ，Ｍｉ￣ｅｒ和Ｎｉｔｓｃｈ培养基对花药培
养的普遍通用性，同时又根据花药培养的特殊要求，
设计了几种新的配方，如适用于稻、麦和玉米的Ｎ６
培养基（朱至清），适合小麦的Ｃ１７培养基（王培），
Ｗ１４培养基（欧阳俊闻等）和马铃薯一２培养基（庄家
骏）．从而提高了这些禾谷类植物花粉形成愈伤组织
的频率和愈伤组织分化绿苗的频率Ｌｌｕｊ。例如在Ｎ６培
养基上，供试的３个水稻品种花粉出愈率分别为
３７．０２％、３２．Ｏ％和７．５％，而在Ｍｉｌｌｅｒ培养基上分别只
有１５％。１０．８％和Ｏ。与ＭＳ培养基相比，Ｎ６、Ｃ１７和
Ｗ１４的一个共同点是大幅度降低了其中氮离子浓
度．并调整了其中氨态氮和硝态氮的比率。在Ｎ６培
糖浓度对开始小孢子的生存和细胞分裂是有意的，
但是会阻止愈伤的进一步发育和植株的再生。所以
在高浓度蔗糖的培养基培养一段时间后要转移到低
浓度蔗糖的培养基中。Ｑ Ｃａｉ［ ６】等的研究表明，在大麦
中，用麦芽糖和蜜二糖代替蔗糖作碳源，愈伤，胚以
及植株的再生率都很高。主要原因是蔗糖在高压灭
菌过程中，降解为葡萄糖和果糖，阻碍了大麦花粉愈
伤的诱导和花粉胚状体的形成。
３．４．３激素水平 培养基中的各种成分中，激素的
水平和配比对诱发细胞分裂、生长和分化起着决定
性的作用。不同的材料对激素的要求不同，在体外培
养时，激素的作用是通过培养物体内乙烯含量的变
化来控制ＤＮＡ的甲基化程度，而低水平的ＤＮＡ甲
基化是胚胎发生所必需的。由于材料不同则自身所
含的乙烯量有高低之分。就使不同的材料对激素的
反应或要求不同。
研究表明生长素（２．４一Ｄ）和细胞分裂素（ＫＴ、ＢＡ）
的适当比例，能促进小孢子的发育。Ｑ Ｃａｉｔ ｑ等的研究
表明。在大麦中ＮＡＡ的作用要比２．４一Ｄ好，因为过
高的２．４一Ｄ对胚状体的发育不利，在无激素的培养
基中同样可以诱导愈伤组织的形成。然而在林木中，
若不在基本培养基中添加激素，其小孢子无任何反
应。在花药培养的不同阶段，所用激素的种类和浓度
不同。
３．４．４附加物质琼脂在诱导培养基中常被用作凝
胶剂。琼脂糖效果也很好。Ｂｕｔｔｅｒ等【 通过不同的凝
胶剂。发现脱乙酰基吉兰糖胶凝固的培养基与琼脂
凝固的培养基相比，胚状体的生成量多一倍。
４花药培养的应用前景
４．１ 应用与育种
花药培养用于单倍体育种可以缩短育种年限，
提高选择和诱变效率，排除杂种优势对后代的干扰
和快速建立异化授粉植物的自交系。
——
９——
舭辞技
４．２利用单倍体细胞进行基因转导
２０１２．７专题论述
养技术将在不久的将来为人类作出更大的贡献。只是
参考文献
单倍体细胞是外源基因转入的理想材料，因为 需要我们继续开拓创新，才能达到理想境地。
它将使转化体成为完全纯合的植株（如果染色体加
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倍成功），导人一个纯合的基因组将避免转化植株的
［
后代发生分离。作为单倍体系统，离体的小孢子用做
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小孢子体系这些明显的优点，对建立一个适合小孢
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基因枪法看来是最有前途的。因为它在大麦和烟草
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４．３花药培养技术有待发展
花药培养现在的水平：在一些种类中利用现在
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培养方法可以得到一定比率的单倍体植株，然而仍
不到单倍体，有的胚发生率太低．没用应用价值；培
养基成分及培养条件间相互作用关系不清楚，培养
植株的发育调控机理尚不明确［２ｏ２“。
４．４花药培养未来研究方向
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存在一定的缺陷。基因型影响显著，有的基因型尚得
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依据对花粉植株的利用目的的不同，选择具有代
表性的种、品种、优良品系进行花药培养，综合运用各
种手段提高花粉植株的诱导率，同时应用分子生物学
型对花粉植株诱导率的影响。
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手段对花药培养进行基础性研究，从根本上消除基因
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ｍｏｔｉｃ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｎ ｃａｌｌｕｓ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｈｏｏｔ ｒｅｇｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｆｌａｘ
在提高花粉植株诱导率的基础上，将花药培养技
术与细胞离体筛选、诱变、转基因技术相结合，在短时
倍体愈伤组织或单倍体植株作为转化受体，可以实现
外源基因的稳定转化，避免外源基因的丢失及发生致
ａｎｔｈｅｒ ｃｕｈｕｒｅ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ Ｃｅｌｌ Ｒｅｐ，２００４（２３）：２７２—２７６．
ｓｕｇａｒｓ ａｎｄ ｇｒｏｗｔｈ ｒｅｇｕｌａｔｏｒｓ ｏｎ ｅｍｂ￣ｏｉｄ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｌａｎｔ
问内培育高抗优质的新品种。特别是以花药培养单
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ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｂａｒｌｅｙ ａｎｔｈｅｒ ｃｕｌｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ Ｂｒｅｅｄｉｎｇ，１９９２
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命突变，是林木转化研究中尚未开发的具有广泛应用
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在提高花粉植株诱导率的基础上，构建双单倍体
群体，为分子标记、遗传图谱的构建、基因克隆以及各
种遗传学研究提供理想的研究材料。同时，采用分子
生物技术对所获得的单倍体、混倍体和双单倍体进
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长条件的进一步提高和离体培养方法的改进，有可能
最终消除或大大减少花药培养基因型的限制，花药培
一
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