牧草及饲料作物栽培学第十章单倍体与多倍体育种

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1、第十章单倍体与多倍体育种§－1单倍体育种一、单倍体育种的意义：1、概念：单倍体：是指具有配子染色体数（n）的个体。从细胞遗传学角度来看，由二倍体牧草或作物形成的单倍体为一倍体，体细胞中只含一个染色体组。如：玉米为二倍体（2n=20），其单倍体就是一倍体（n=x=10）。多倍体的情况就不同，如：紫花苜蓿为四倍体（2n=4x=32），其单倍体就为二倍体（2n=2x=16）；小黑麦为六倍体（2n=6x=42），其单倍体为三倍体（2n=3x=21）。总之，只要具有正常体细胞（2n）一半染色体数的生物体（n）就称为单倍体。

2、花药培养（花粉培养）：在人工培养条件下，诱导花药使之生出单倍体植株的过程。单倍体育种：花药植株再经染色体加倍形成正常的二倍体，进而选出优良个体，培育成为新品种的方法。2、单倍体的起源单倍单性生殖：①孤雌生殖：指卵细胞未经受精而发育成有机体（孢子体）的生殖类型。由于卵细胞是经过正常的减数分裂后产生具有配子染色体数的单倍体，所以这种生殖方式就称为雌单性生殖。②孤雄生殖（雄单性生殖）：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，在卵细胞质内发育成仅具有父本染色体的胚（孢子体），因参加胚发生的只有精

3、核，是典型的单倍体。单倍无配子生殖（减数的无配子生殖）：是指在减数分裂正常进行后，未经受精，由胚囊中卵细胞以外的其它细胞（如助细胞、反足细胞）单位核形成胚的生殖方式，形成的胚也是单倍的。3、单倍体植株的特点：器官和植株弱小：生活力一般较弱：高度的不孕性：基因型是纯合的：上述特点表明：①单倍体植物一经加倍就成为遗传上纯合的植物体，不能分离，可大大缩短育种年限。②由于其高度不孕生活力弱，在生产上就不能直接利用，必须经过人为控制，克服其缺点，发挥其优势，为生产服务。4、单倍体育种的意义：1、能极早地稳定杂种后代性质，缩

4、短育种年限。2、加速培育异花授粉作物的自交系。3、提高选择的正确性和效率。4、克服远缘杂交不育性与分离的困难。5、节省田间试验的土地和劳力。6、与诱交相结合—提高效率。二、花粉单性发育成植株的生物学原理：1、世代交替（alternationofgenerotion）：2、植物具有再生性：3、植物细胞的全能性：全能性：植物体的每个细胞都潜在着发育成完整植株的能力，而且具有该物种的全部遗传物质。三、单倍体育种程序及操作技术—（花粉培养）1、原材料的准备：一般采用优育亲本配成的杂交组合所产生的杂种一代植株的花粉，或从杂

5、种F2中选择优良植株的花药进行培养。2、培养基的配制：不同植物要求不同的培养基，为选择出合适的培养基，先要进行试验。按性质和含量分，培养基的成分：大量元素无机盐+微量元素无机盐+铁盐+维生素类+植物激素+蔗糖+琼脂+蒸溜水3、花药接种：选择发育时期适宜的花粉进行接种是决定试验成败的重要因素。在形成发育上，一般的禾本科是孕穗期，豆科是孕蕾期。4、花粉人工离体培养：花药产生单倍体植株的途径：花粉→胚状体→小植株花粉→愈伤组织→植株诱导花粉产生愈伤组织：在诱导花药株过程中，常采用两种或三种培养基，第一是诱导愈伤组织的培

6、养基，第二是诱导愈伤组织分化成苗的培养基，第三是壮苗培养基。三种中第一种最关键。愈伤组织分化成幼苗：这一步的工作是将长出的愈伤组织（约1—3mm大小）移在诱导分化的培养基上继续培养，使它分化出根和芽。使分化的小苗正常生长和健壮：5、对花粉植株的移栽、染色体加倍选择及鉴定：①初移出来时，要特别精心培植，注意保持适当的温度、湿度，并避免强烈的阳光晒干、灼伤，使其适应外界条件。②倍性鉴定长成为花粉株后，要检查其染色体数，确定其倍性。方法：根尖→固定→染色→压片→镜检③加倍花粉植株未经自然加倍时，一般为单倍体，不能正常结

7、实，因而需人工加倍（秋水仙素）。双子叶植物可采用1.5份0.1—0.4%的秋水仙素十1份羊毛脂，调成糊状乳液，涂株单倍体植株的腋芽或生长点，使生长点加倍成二倍体。单子叶植物如小麦、水稻等可将幼苗或新生的分蘖株基部浸在0.04—0.1%秋水仙溶液中，在20—25℃下1—4天，取出用清水洗净，栽入土中，可获得染色体加倍植株。加倍时要注意秋水仙素浓度，植物种类不同，其浓度不同。④选择花粉株加倍成活后，要像一般植物管理一样，种子成熟后，应单株、单穗分别苗种，备作进一步的试验。F1后各代的选育工作同一般选育工作一样进行试验

8、、鉴定、从中选出优良株系，扩大繁殖试种，最后用于生产。§－2多倍体育种一、多倍体(ployploid)的概念和种类：1、概念：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。包括三倍体triploid、tereapilid、etaploid等。例如：①新疆窄颖赖草，含84个染色体。x=7，即含有12Genome，为十二倍体。②偃麦草（E.smithii），含56个染