倍性育种

倍性育种倍性育种第一节多倍体的来源及意义第二节：多倍体诱变第三节：单倍体育种第四节：三倍体无子西瓜的选育倍性育种含义：通过人为方法，使植物染色体数目成倍数改变，从而导致植物遗传特性的变异，育出新品种称倍性育种。类型：1、多倍体育种2、单倍体育种第一节多倍体的来源及意义通过人工处理，选育细胞核中具有2个以上染色体组的优良品种的方法，称为多倍体育种。多倍体（polyploid）：指植物体细胞中含有2个以上染色体组的生物体。一、概念多倍体的类别1.同源多倍体（autopolyploid）：指多倍体的几个染色体组来源于同一物种。如AAA--同源三倍体；AAAA--同源四倍体2.异源多倍体（allopolyploid）：指来自不同种属的染色体组成的多倍体。AABB--异源四倍体（又叫双二倍体），类似于二倍体的远缘复合物。二、多倍体的来源合子染色体数目加倍分生组织染色体加倍不减数配子的受精结合多精入卵白菜型油菜(AA)芥菜型油菜(AABB)甘蓝型油菜(AACC)三、多倍体的特点1.巨大性：一般表现在叶大；茎粗；花大，色浓；果实、种子、细胞、气孔、花粉都大。如三倍体、四倍体葡萄粒大；四倍体萝卜主根粗大。2.育性低：一般同源多倍体结实率低。原因：同源多倍体由于在减数分裂时，染色体间配对不正常，易出现多价体，致使多数配子含有不正常染色体数，因而表现出育性差，结实率低。对于水果来说，无籽或少籽为优良性状。而异源多倍体，与远缘杂种相反，是高度可育的。来自父母本的染色体在减数分裂时自行配对，不出现多价体，表现为自交亲和，结实率较高。3.代谢旺盛，抗逆性强多倍体新陈代谢旺盛，适应环境能力强。表现为抗病、抗旱、耐寒，分布广。如多倍体从赤道到极地都有分布；高山上多倍体多；在炎热夏季的稻田里常发现多倍体花粉粒。4.营养成分高碳水化合物、蛋白质、维生素、植物碱等表现偏高。如四倍体番茄Vc含量比二倍体高一倍。四倍体紫罗兰、桂竹香芳香性强、蜜腺多。。5.多倍体遗传特性：遗传变异性大总体来看，异源多倍体比同源多倍体稳定性好，但异源多倍体也因原来的二倍体不同有差异。如：异源多倍体大丽花，染色体组来源复杂，后代遗传变异性大。而异源四倍体的邱园报春的亲本比较纯，后代稳定。不同植物的多倍体表现不一样，并非倍性越大越好。每个种其实都有其最适的染色体倍数（可能是2x，3x，4x或6x等），这是多倍体育种中应注意的问题。1)产生同源多倍体四、多倍体育种的意义与成就2)克服远缘杂交困难3)作为不同倍性物种间杂交的桥梁第二节多倍体诱变1.物理方法温度骤变、机械创伤、辐射处理等都有可能诱发多倍体的产生。2.化学方法主要是利用秋水仙素诱导多倍体。3.生物方法：有性杂交获得多倍体组织培养获得多倍体一、秋水仙素诱导多倍体一、秋水仙素诱导多倍体秋水仙素是从百合科植物秋水仙的器官和种子中提取出来的一种剧毒的植物碱。纯品为无色或淡黄色针状结晶，熔点155℃，有苦味，易溶于冷水、酒精、氯仿和甲醛。通常用水或酒精作溶媒。（一）、秋水仙素诱导多倍体的原理秋水仙素与正在分裂的细胞接触后，可抑制微管的聚合过程，不能形成纺锤丝，使染色体无法分向两极，从而产生染色体加倍的核。适宜浓度的秋水仙素溶液，能阻碍纺锤丝的形成，但对染色体结构无明显影响。处理的细胞在一定时间内可恢复正常，重新进行分裂。（二）诱导方法②涂抹法把秋水仙碱按一定浓度配成乳剂，涂抹在幼苗或枝条的顶端，处理部位要适当遮盖，以减少蒸发和避免雨水冲洗。③滴液法对较大植株的顶芽、腋芽处理时可采用此法。常用的水溶液浓度为0.1%~0.4%，每日滴一至数次，反复处理数日，使溶液透过表皮渗入组织内部。如溶液在上面停不住时，可将小片脱脂棉包裹幼芽，再滴加溶液，浸湿棉花。二、有性杂交获得多倍体1.利用2n配子2n配子是亲本在形成配子的过程中染色体没有减半。基因突变、远缘杂交、极端环境都有可能造成这种现象。2n配子的发生在自然界广泛存在。如苹果、梨、草莓、葡萄自然状态下均有2n配子产生。2n（配子）与n（配子）结合→产生3n个体（即三倍体），2n（配子）与2n（配子）结合→产生4n个体（即四倍体）2.利用多倍体亲本可产生多倍性的配子如同源四倍体可形成n，2n，3n或4n等配子（虽然概率极低）。AAAA（体细胞）→A、AA、AAA、AAAA（配子）异源四倍体AABB（体细胞）→AB（配子）但是，不同倍性的亲本间杂交成功的可能性与正反交、亲本花器结构等有关，所以要注意选择适宜的杂交组合。三、组织培养法获得多倍体在细胞、愈伤组织培养中常发现染色体倍性的变化，从中可以筛选和培养出多倍体植株。如石刁柏、胡萝卜的组织培养过程中很易形成多倍体。胚乳培养可以获得多倍体体细胞杂交（或原生质体融合）可创造异源多倍体。第三节：单倍体育种一、单倍体的类型和特点二、获得单倍体的方法三、单倍体在遗传育种中的应用一、单倍体的类型和特点1.单倍体（haploid）的概念：只含有配子染色体组的生物体（或被子植物的配子体世代）。通常是未经受精的配子发育成的含有配子染色体数的个体。单倍体育种：通过花药、花粉培养获得单倍体，然后进行染色体加倍，经过选择、鉴定选育出新品种的途径。2.单倍体（haploid）的类型来自二倍体植物（2n=2x）的单倍体细胞中只有一组染色体（1x），叫一元单倍体（monohapolid），简称一倍体（monopolid）。来自四倍体植物（2n=4x）的单倍体细胞中含有两组染色体（2x），叫多元单倍体（polyhaploid）多元单倍体又可以根据四倍体起源分为同源多元单倍体（homopolyhaploid）和异源多元单倍体（allopolyhaploid）。3.单倍体的特点1）.育性：一倍体和异源多元单倍体中全部染色体在形态、结构和遗传内涵上彼此都有差别，在减数分裂时不能联会而形成可育配子。如油菜（2n=20）、黑芥（2n=16）以及由它们杂交形成的异源四倍体芥菜（2n=36）的单倍体植株生长都很瘦弱，不能形成配子，几乎完全不结籽。从马铃薯、梨、白菜等的同源四倍体的类型中获得的单倍体，不需要加倍就可以形成正常配子和受精结实。二、获得单倍体的方法1.远缘花粉刺激：授以异种、属的远缘花粉，虽其不能与卵受精，但可刺激卵细胞开始分裂并发育成胚，进一步形成单倍体植株。2.延迟授粉：去雄后延迟授粉也能提高单倍体的发生频率。（孤雌生殖）3.辐射、化学药剂处理等都可诱发孤雌生殖而产生单倍体。用二甲亚砜、萘乙酸、马来酰肼等可诱导孤雌生殖而产生单倍体。用辐射处理过的花粉进行授粉，受精过程虽受影响，但能刺激卵细胞分裂发育成单倍体的胚和植株。4、利用花药、花粉、子房胚珠离体培养：利用花粉、花药及未受粉的子房、胚珠进行离体培养，已成为人工创造单倍体的重要途径。三.单倍体植物在育种上的意义1.可加速遗传育种材料的纯合，缩短育种年限。通常杂种材料必须经过4-5代以上的近交分离和人工选择，才能获得主要性状基本纯合的基因型。而获得单倍体后再进行人工加倍，只需一个世代就可以获得纯合二倍体，这就可以大大加速育种进程，缩短育种年限，节约人力、物力和土地资源等。2.提高选择效果：单倍体植物，显隐性均可表现出来，可以一次选出符合要求的类型，通过染色体加倍，获得纯合体。3.单倍体育种与其他方法育种结合：（1）与诱变育种相结合，可以使隐性突变在当代花粉植株上显现出来，便于选择；（2）与远缘杂交相结合，可以解决远缘杂种不结实的问题。即把远缘杂种产生的少数有活力的花粉培养成单倍体植株，再通过染色体加倍培育成可育的远缘杂种。（3）单倍体技术与生物工程技术相结合，对育种学及遗传基础研究都有很重要的意义。四、单倍体育种程序：材料采集接种培养诱导愈伤组织获得再生植株染色体加倍幼苗培育和品种选择第四节：三倍体无子西瓜的选育一、三倍体无子西瓜品种选育四倍体×二倍体→三倍体1、四倍体亲本选育普通西瓜为二倍体（2n=2x=22）,人工加倍成为四倍体（2n=4x=44）（1）、染色体加倍处理1）、浸种法2）、胚芽浸渍法3）、生长点点涂法（2）、鉴定：1）、形态鉴定2）、染色体镜检（3）、选择：选育出单瓜100－200粒的高产籽系统，生产繁殖四倍体种子。2、三倍体杂交种的选配：组配以四倍体为母本，以另一二倍体为父本杂交，选出优良组合，即可配制F1优点：1）多倍体无籽；2）利用杂种优势二、三倍体无籽西瓜杂交制种1、选地与隔离：2、播种育苗：3、移栽与密度：4、严格去杂，及时去雄：5、人工辅助授粉：6、采收留种。三、三倍体无子西瓜栽培1、种子处理：浸种、磕种、除帽2、配授粉品种：二倍体，提供花粉刺激（不同皮色）3、人工授粉：4、采瓜。