多倍体与单倍体育种

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1、多倍体与单倍体育种第三篇新品种培育技术枣多倍体无籽葡萄西柚：葡萄柚（无核）美国多倍体大花萱草四倍体巨型草莓多倍体紫芦笋碧桃：桃的多倍体多倍体扇贝、牡蛎本节主要内容：1.多倍体育种2.单倍体育种本节关键问题：多倍体形成的原理与方法知识回顾染色质（Chromatin）是指细胞分裂间期遗传物质的存在形式。染色体（Chromosome）是指细胞有丝分裂或减数分裂过程中，由染色质聚成的棒状结构。染色质（Chromatin）和染色体（Chromosome）是同一物质在不同的细胞周期中不同的形态表现。人类染色体几个基本概念1.染色体组（Chromosomeset/Genome）生物体配子的全部染色体称为一个

2、染色体组。同一物种的染色体数目是相对稳定的。配子染色体为单倍体（Haploid），用n表示，称为一个染色体组。体细胞为二倍体（Diploid）以2n表示。多数生物体是二倍体：体细胞中染色体是两两成对的。例如，果蝇有4对共8条染色体(如图)，这4对染色体可以分成两组，每一组中包括3条常染色体和1条性染色体。2.整倍体（euploid）体细胞内含有完整的染色体组的类型为整倍体。以小麦属为例。多个种的配子染色体数（n）都是以7个染色体为基数变化的。普通小麦n=21，2n=42是7的六倍3.非整倍体（aneuploid）体细胞内的染色体数目不是染色体组的完整倍数的称为非整倍体。多或少一个以至若干个染色

3、体。4.染色体变异染色体变异可体现在染色体数目和结构两个方面。染色体数目能以个体或以染色体组为单位的增加或减少。染色体组数量改变：成倍性增减。个体改变：一个细胞中的染色体数和正常二倍体的染色体数相比，出现了不规则的增多或减少，即为非整倍体畸变。5.染色体工程按照一定的设计，有计划地消减、添加或代换同种或异种染色体，从而达到定向改变遗传性和选育新品种的目的的技术。广义上讲它还应包括染色体内部的部分遗传操作技术，因此也称为染色体操作。第一部分多倍体一定义多倍体（polyploid）：是指个体细胞中含有超过正常染色体组数的个体。是由Winkler于1916首先使用的。同源多倍体（autopolypl

4、oid）：多倍体的染色体来自于同一物种或在原有染色组的基础上加倍而成。异源多倍体（allopolyploid）：多倍体的染色体来自于不同一物种。自然界中存在的多倍体大多是异源多倍体。常见多倍体有三、四、五、六和八倍体。在被子植物中，至少有1/3的物种是多倍体。例如，普通小麦、棉花、烟草、苹果、梨、菊、水仙等都是多倍体。马铃薯是四倍体，普通小麦是六倍体。二特点（1）形态上的巨大性（2）优良性状：光合效率提高、生长速度快、营养成分提高等。（3）抗病能力强：在对逆境的耐抗性方面会得到增强。例如：三倍体桑树：表现为体细胞较大、叶肉厚、叶色深、叶质较好、抗寒性增强。花卉：三倍体花器官增大、色彩更鲜艳，同

5、时还能使花期延迟，大大提高了花卉的观赏价值和商业价值。三倍体鲍鱼：具有高度不育性，因而使体细胞生长方面的能量相对增加，增强了鲍鱼的抗逆性和抗病能力，提高了生长速度。此外，还可以延长鱼类寿命、控制过度繁殖。问题1：为什么多倍体高度不育呢？联会(synapsis)同源染色体配对称为联会，是在减数分裂的偶线期两条同源染色体侧面紧密相帖并进行配对的现象。形成一个四分体。以有3个染色体的三倍体为例，3n(n=3)在同源染色体联会时可能有四种取向的排列方式：四种中只有A形成的配子具有完整染色组的单倍体或者二倍体完整染色体的配子。占25%。其余3种组合所形成的配子都是非整倍体染色体的配子，这种配子由于剂量不

6、同，一般不成活。一般形成正常配子的几率是（1/2）n-1，这里n是一个染色体组中的染色体个数。如果是6对以上染色体，三倍体几乎全部不育。减数分裂时同源染色体联会时发生紊乱，很难将完整的一套染色体分配到一个配子中去。即：很难形成具有完整一套染色体组的配子。绝大多数配子中的染色体数目不正常。香蕉是三倍体，由于染色体的配对发生紊乱，从而不能正常地进行减数分裂，不能产生种子，只能通过无性繁殖繁衍后代。传统的无性繁殖往往通过地下球茎中的不定芽培育成苗。问题2：三倍体高度不育有什么好处呢？食用方便：三倍体的西瓜因为很少产生有功能的生殖细胞，所以没有种子，无籽西瓜。食用方便，且含糖量高。利用的是三倍体高度不

7、育性：生物安全：可以户外人工种植或养殖，与正常品种一起。其他优良性状：巨大、花期长等。三倍体的杜鹃花因为不育，所以开花时间特别长。抗逆、生长快、寿命长等。植物多倍体现象普遍，多为异源多倍体。Grant(1971)估计，多倍体的频率：被子植物中占47％，其中双子叶植物占43％，单子叶植物占57％，禾本科植物大约有2/3是多倍体。在裸子植物中占38％，在松柏科植物中仅占1.5％，在蕨类植物中占95％。