第九讲_倍性育种.

LOGO第九讲倍性育种基本概念【多倍体育种】利用人工诱变或自然变异等，通过细胞染色体组加倍获得多倍体育种材料，用以选育作物新品种的技术。【单倍体育种】利用植物仅有的1套染色体的配子体而形成纯系的育种技术。倍性育种使植物染色体数目发生倍数性变化，用以培育植物新品种或者育种中间材料的技术。Part1多倍体育种一、多倍体现象与形成途径二、多倍体育种在园艺生产中的实际应用三、多倍体的诱变方法四、多倍体的选择、鉴定与利用PolyploidBreeding一、多倍体现象与形成途径【多倍体】体细胞中具三个或三个以上整倍染色体组的植物体。（一）多倍体现象【多倍体植物的特点】植物各器官均较二倍体大，果实中含营养物质多。生长发育延迟，结实率低。【同源多倍体】种内染色体加倍【异源多倍体】种间杂交杂种染色体加倍普通小麦异源六倍体AABBDD现存裸子植物中少见；被子植物中多倍体种占30-35%但分布不规则。有研究表明，多倍体比率最高：多年生草本一年生草本木本植物。园艺植物属的染色体基数见表10-1，如：草莓属、树莓属、蔷薇属，x=7萝卜属、胡萝卜属等，x=9物种AA（2x）物种BB（2x）物种B1B1（2x）物种CC（2x）物种DD（2x）×AAAA(同源四倍体）（4x）F1AAA(同源三倍体）（3x）F1AB(双单倍体）（2x）AABB（双二倍体）(异源四倍体）（4x）F1BB1×BBBB（同源四倍体）（4x）BBB1B1（部分异源四倍体）（4x）F1ABC（三倍单体）（3x）AAAABBBB（同源异源八倍体）（4x）AABBCC（异源六倍体）（6x）F1AABBC（异源五倍体）（5x）F1ABCD（四倍单体）（4x）AABBCCDD（异源八倍体）（8x）（二）植物多倍体形成的途径多倍体在动物界极少发生，在植物界却相当普遍。很多植物种都是通过多倍体途径而产生的。多倍体与物种进化关系密切远缘杂交形成异源多倍体是新种产生的重要原因二、多倍体育种在园艺生产中的实际应用（一）多倍体植物的特征A、外观巨大性随着染色体的加倍，细胞核和细胞变大，组织器官也变大；一般表现为茎粗、叶宽厚、颜色深、花大、果大、种子大而少。三倍体大花萱草四倍体石榴巨大性↓经济价值高B、细胞学结构（形态变化的细胞学机制）二倍体的花和气孔较小四倍体的花和气孔较大C、可孕性低→品质上升三倍体的性细胞在减数分裂中，染色体分配不均匀形成非整倍体的配子，表现出无籽或种子皱缩。无籽西瓜无籽葡萄无籽蜜橘D、有机合成速率增加→营养成分增加→内质上升由于多倍体染色体数量增多，有多套基因，新陈代谢旺盛，酶活性加倍，从而提高了蛋白质、碳水化合物、维生素、植物碱以及单宁等有机物质的合成速率。多倍体的花卉香味浓郁三倍体甜菜的含糖量提高E、杂合性→适应性强适应性增强：耐辐射、耐旱、抗寒等特性染色体数量加倍，杂合位点增加→等位/非等位基因互作效应增强F、可克服远缘杂交的不育性本来不孕的杂种，通过染色体加倍，成为可孕的新种欧洲李(6X)樱桃李(2X)黑刺李(4X)×不育杂种(3X)人工诱导器官“巨大性”营养成分合成率增加可孕性下降克服远缘杂交不育适应性增强花期延长。。。。。。。。基因剂量效应基因剂量增大改变基因平衡关系（二）实际应用创造品质产量新品种克服远缘杂交不育利用三、多倍体的诱变方法途径自然诱导人工诱导物理因素诱导化学因素诱导秋水仙素1.秋水仙素（colchicine）的诱发原理温度的骤变、适当浓度的秋水仙素能在不影响细胞活力的条件下抑制纺锤体生成或破坏纺锤体。导致染色体复制且着丝点分裂后不能分配到两个细胞中，从而使细胞内的染色体数目加倍。（一）秋水仙素2.处理过程浸渍（一）秋水仙素（一）秋水仙素（一）秋水仙素（一）秋水仙素（一）秋水仙素（一）秋水仙素（一）秋水仙素3.注意事项诱变材料的选择→（亲本选择p228）杂合性高、染色体倍数少、异交方式、较高经济价值植物部位的选择→细胞分裂旺盛、活跃部位药剂浓度与处理时间→根据植物组织不同而定植株生长条件→温度、冲洗干净（一）秋水仙素（二）有性杂交三倍体无籽西瓜其它多倍体植物甘蔗是三倍体。最早的野生甘蔗就像芦苇又细又短且开花结籽。这种野生甘蔗发生自然加倍形成四倍体甘蔗，四倍体甘蔗与野生甘蔗自然杂交，就形成了现在的甘蔗。水果一般都是多倍体。甘薯、马铃薯等以无性繁殖为主的作物及许多花卉四、多倍体的鉴定与利用1、鉴定：形态比较、气孔鉴定、花粉粒鉴定等2、利用：通过有性杂交所得到的多倍体类型，有些可以直接选优利用；不稳定嵌合型进行分离同型化（与芽变育种结合）；作育种的中间材料；远缘杂交前，先进行亲本倍性育种，再杂交（克服远缘杂交不育）第二节单倍体在遗传育种中的应用单倍体植株的特点单倍体是指配子染色体数，它具有正常体细胞染色体（2n）数的一半（n）。请思考，单倍体到底有没有优点？形态特征：营养器官和繁殖器官的变化及植株矮化。生理生化特性：花粉败育率很高，不育性是很可靠的标志。单倍体的优点是：没有等位基因，经染色体加倍获得纯种！生长瘦弱，高度不孕，又有什么用？秋水仙素处理使它的染色体加倍，变成纯种！对其培育选择获得新品种！其实，单倍体育种应该叫单倍体加多倍体联合育种才对！例题：小麦高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T）对不抗锈病（t）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（ddtt），怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？Ｐ高抗矮不抗Ｆ１高抗Ｆ２DDTTddttDdTtddTt高抗高不抗矮抗矮不抗ddTT矮抗ddTT杂交自交选优自交多次F3-n选优解答2——单倍体加多倍体联合育种【单倍体产生途径】将花粉处于单核时期（小孢子）的花药进行离体培养。通过培养使它离开正常的发育途径（即形成成熟花粉最后产生精子的途径）而分化成为单倍体植株。【离体诱导产生单倍体】将一定发育阶段的花药、花粉、子房，通过无菌操作接种在培养基上，使单倍体细胞分裂形成胚状体或愈伤组织，然后由胚状体发育成小苗或诱导愈伤组织发育为植株。优点：控制杂种后代分离，提高获得纯合材料的效率；缩短育种年限，加速育种进程；克服远缘杂种不孕性。单倍体加多倍体联合育种的优缺点•用人工诱导使单倍体植株染色体加倍，这样，它的体细胞中不仅含有正常植株体细胞中的染色体数，而且每对染色体上的成对的基因都是纯合，这样植株后代就不会发生性状分离。这种方法比杂交育种所需时间大大地缩短了。花药离体培养秋水仙素处理与其他的育种方法相结合，提高选择效果•单倍体的基因没有显隐性关系，可有效地发现、选择它所产生的突变体。•由花药、花粉培养得到的单倍体植株可用组织培养技术快繁和保存材料，便于诱导和选择突变体。、•小孢子或花药可用作转基因的受体材料。小孢子来源的胚也可用作转化受体。二、单倍体产生途径之花药诱导单倍体通过一定方法将花粉从花药里取出，直接培养花粉获得再生的单倍体植株的过程。花粉培养/小孢子培养花粉培养完全排除了花药组织的干扰，使得既可以避免花粉与花药组织在培养过程中分裂和增殖的竞争，有利花粉植株的形成；省略花药培养获得再生植株是否来自花药的鉴定程序。