牧草及飼料作物栽培學(xué)第十章單倍體與多倍體育種

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1、第十章單倍體與多倍體育種§－1單倍體育種一、單倍體育種的意義：1、概念：單倍體：是指具有配子染色體數(shù)（n）的個體。從細胞遺傳學(xué)角度來看，由二倍體牧草或作物形成的單倍體為一倍體，體細胞中只含一個染色體組。如：玉米為二倍體（2n=20），其單倍體就是一倍體（n=x=10）。多倍體的情況就不同，如：紫花苜蓿為四倍體（2n=4x=32），其單倍體就為二倍體（2n=2x=16）；小黑麥為六倍體（2n=6x=42），其單倍體為三倍體（2n=3x=21）?？傊?，只要具有正常體細胞（2n）一半染色體數(shù)的生物體（n）就稱為單倍體。

2、花藥培養(yǎng)（花粉培養(yǎng)）：在人工培養(yǎng)條件下，誘導(dǎo)花藥使之生出單倍體植株的過程。單倍體育種：花藥植株再經(jīng)染色體加倍形成正常的二倍體，進而選出優(yōu)良個體，培育成為新品種的方法。2、單倍體的起源單倍單性生殖：①孤雌生殖：指卵細胞未經(jīng)受精而發(fā)育成有機體（孢子體）的生殖類型。由于卵細胞是經(jīng)過正常的減數(shù)分裂后產(chǎn)生具有配子染色體數(shù)的單倍體，所以這種生殖方式就稱為雌單性生殖。②孤雄生殖（雄單性生殖）：指精子入卵后尚未和卵核融合，而卵核退化，崩解，雄核取代了卵核地位，在卵細胞質(zhì)內(nèi)發(fā)育成僅具有父本染色體的胚（孢子體），因參加胚發(fā)生的只有精

3、核，是典型的單倍體。單倍無配子生殖（減數(shù)的無配子生殖）：是指在減數(shù)分裂正常進行后，未經(jīng)受精，由胚囊中卵細胞以外的其它細胞（如助細胞、反足細胞）單位核形成胚的生殖方式，形成的胚也是單倍的。3、單倍體植株的特點：器官和植株弱?。荷盍σ话爿^弱：高度的不孕性：基因型是純合的：上述特點表明：①單倍體植物一經(jīng)加倍就成為遺傳上純合的植物體，不能分離，可大大縮短育種年限。②由于其高度不孕生活力弱，在生產(chǎn)上就不能直接利用，必須經(jīng)過人為控制，克服其缺點，發(fā)揮其優(yōu)勢，為生產(chǎn)服務(wù)。4、單倍體育種的意義：1、能極早地穩(wěn)定雜種后代性質(zhì)，縮

4、短育種年限。2、加速培育異花授粉作物的自交系。3、提高選擇的正確性和效率。4、克服遠緣雜交不育性與分離的困難。5、節(jié)省田間試驗的土地和勞力。6、與誘交相結(jié)合—提高效率。二、花粉單性發(fā)育成植株的生物學(xué)原理：1、世代交替（alternationofgenerotion）：2、植物具有再生性：3、植物細胞的全能性：全能性：植物體的每個細胞都潛在著發(fā)育成完整植株的能力，而且具有該物種的全部遺傳物質(zhì)。三、單倍體育種程序及操作技術(shù)—（花粉培養(yǎng)）1、原材料的準(zhǔn)備：一般采用優(yōu)育親本配成的雜交組合所產(chǎn)生的雜種一代植株的花粉，或從雜

5、種F2中選擇優(yōu)良植株的花藥進行培養(yǎng)。2、培養(yǎng)基的配制：不同植物要求不同的培養(yǎng)基，為選擇出合適的培養(yǎng)基，先要進行試驗。按性質(zhì)和含量分，培養(yǎng)基的成分：大量元素?zé)o機鹽+微量元素?zé)o機鹽+鐵鹽+維生素類+植物激素+蔗糖+瓊脂+蒸溜水3、花藥接種：選擇發(fā)育時期適宜的花粉進行接種是決定試驗成敗的重要因素。在形成發(fā)育上，一般的禾本科是孕穗期，豆科是孕蕾期。4、花粉人工離體培養(yǎng)：花藥產(chǎn)生單倍體植株的途徑：花粉→胚狀體→小植株花粉→愈傷組織→植株誘導(dǎo)花粉產(chǎn)生愈傷組織：在誘導(dǎo)花藥株過程中，常采用兩種或三種培養(yǎng)基，第一是誘導(dǎo)愈傷組織的培

6、養(yǎng)基，第二是誘導(dǎo)愈傷組織分化成苗的培養(yǎng)基，第三是壯苗培養(yǎng)基。三種中第一種最關(guān)鍵。愈傷組織分化成幼苗：這一步的工作是將長出的愈傷組織（約1—3mm大?。┮圃谡T導(dǎo)分化的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)，使它分化出根和芽。使分化的小苗正常生長和健壯：5、對花粉植株的移栽、染色體加倍選擇及鑒定：①初移出來時，要特別精心培植，注意保持適當(dāng)?shù)臏囟?、濕度，并避免強烈的陽光曬干、灼傷，使其適應(yīng)外界條件。②倍性鑒定長成為花粉株后，要檢查其染色體數(shù)，確定其倍性。方法：根尖→固定→染色→壓片→鏡檢③加倍花粉植株未經(jīng)自然加倍時，一般為單倍體，不能正常結(jié)

7、實，因而需人工加倍（秋水仙素）。雙子葉植物可采用1.5份0.1—0.4%的秋水仙素十1份羊毛脂，調(diào)成糊狀乳液，涂株單倍體植株的腋芽或生長點，使生長點加倍成二倍體。單子葉植物如小麥、水稻等可將幼苗或新生的分蘗株基部浸在0.04—0.1%秋水仙溶液中，在20—25℃下1—4天，取出用清水洗凈，栽入土中，可獲得染色體加倍植株。加倍時要注意秋水仙素濃度，植物種類不同，其濃度不同。④選擇花粉株加倍成活后，要像一般植物管理一樣，種子成熟后，應(yīng)單株、單穗分別苗種，備作進一步的試驗。F1后各代的選育工作同一般選育工作一樣進行試驗

8、、鑒定、從中選出優(yōu)良株系，擴大繁殖試種，最后用于生產(chǎn)?！欤?多倍體育種一、多倍體(ployploid)的概念和種類：1、概念：多倍體：體細胞中具三個或三個以上整倍染色體組的植物體。包括三倍體triploid、tereapilid、etaploid等。例如：①新疆窄穎賴草，含84個染色體。x=7，即含有12Genome，為十二倍體。②偃麥草（E.smithii），含56個染