第十章倍性育種(PloidyBreeding)課件

第十章倍性育種（Ｐl(wèi)oidyBreeding）第一節(jié)多倍體育種一、多倍體的概念及種類1.通過(guò)使染色體加倍的方法，來(lái)培育新品種的一種育種途徑。我們稱之為多倍體育種(PloyploidBreeding)2.多倍體的種類：同源多倍體(autoployploid)、異源多倍體（alloployploid）和同源異源多倍體（auto-alloployploid）。見(jiàn)圖10-13.雜交和染色體加倍與物種形成的關(guān)系：如Brassica屬的物種起源，Brassica由三個(gè)基本種，aa蕓薹種，bb黑芥種，cc甘藍(lán)種，經(jīng)過(guò)雜交進(jìn)化而成。見(jiàn)圖10-24.多倍體育種在園藝作物生產(chǎn)中的意義多倍體的巨大性，營(yíng)養(yǎng)成份含量高，孕性低、抗性強(qiáng)、許多園藝作物都是多倍體品種，三倍體：無(wú)核葡萄，無(wú)核柑桔、香蕉、西瓜；四倍體西紅柿VC高，四倍體蘿卜巨大，四倍體的紫羅蘭香，三倍體杜醇花期長(zhǎng)。二、人工引變多倍體的原理和方法①1937年，BlacksleeandAvery兩人利用秋水仙精誘變多倍體取得了顯著結(jié)果，從而開(kāi)始了多倍體育種的時(shí)代。在園藝育種方面育成多倍體的種類有，黃瓜、西瓜、甜瓜、西紅柿、甘藍(lán)、“白蘭”及蘋(píng)果、葡萄、梨、李、金魚(yú)草、萬(wàn)壽菊、石竹、鳳仙花等。②迄今為止，人工誘導(dǎo)多倍體的最有效的方法就是利用秋水仙素(colchicine)處理，及其它一些理化手段及雜交、培養(yǎng)手段。(一)秋水仙素的理化性質(zhì)秋水仙素(堿)(olehicine)是生長(zhǎng)在地中海沿岸的百合科秋水仙屬植物［C.autumaleL］中莖和種子中提煉出來(lái)的。分子式C22H25O6N。易溶于酒精、氯仿、苯和冷水中，熱水中的溶解度較少，在一般的試驗(yàn)中，可以用水、酒精作溶媒，或用羊毛脂、洋菜等作基質(zhì)。(二)秋水仙素引起植物細(xì)胞多倍化的機(jī)制：秋水仙堿的作用在于使核分裂中期延長(zhǎng)停止，它阻礙了紡錘絲的形成與發(fā)展，而使分裂了的染色體留在一個(gè)細(xì)胞核當(dāng)中，致使染色體加倍。但它對(duì)染色體結(jié)構(gòu)卻影響很小，細(xì)胞經(jīng)過(guò)秋水仙素處理以后，在一定時(shí)期內(nèi)就可以恢復(fù)正常，重新進(jìn)行分裂。(三)用和水仙處理植物，引起多倍體，應(yīng)注意的一些問(wèn)題。1.它只對(duì)分裂時(shí)期的細(xì)胞起作用，對(duì)靜止的細(xì)胞無(wú)作用，所以我們通常應(yīng)只處理一些新陳代謝活躍的器官、部位和組織，如“發(fā)芽的種子”，膨大的芽，“莖、根尖生長(zhǎng)點(diǎn)”等幼嫩的部位。2.處理的時(shí)間和濃度據(jù)報(bào)道濃度范圍為0.0006～1.6%，以0.2%左右收益最大，木本濃度高，草木濃度低。處理時(shí)間：12～24小時(shí)，也有幾分鐘，2、4、6、10小時(shí)及10天的。3.植株處理后的生長(zhǎng)條件：利用秋水仙素處理以后，必須用清水沖洗，以防止繼續(xù)加倍，維持、25～30℃條件為宜，高、低都不利于多倍體的形成。（四)引變多倍體的方法1.水溶液處理法：種子浸漬法，倒置生長(zhǎng)點(diǎn)法，腋芽浸漬法，毛細(xì)管作用法。2.羊毛脂軟膏涂芽法。3.洋菜劑涂芽法。三、多倍體的特征、特性及其鑒別方法(一)形態(tài)比較：瓜類多倍體：發(fā)芽和生長(zhǎng)緩慢，子葉及葉片厚、色深、茸毛粗糙、葉片寬、莖粗、節(jié)間短；花卉類；花冠明顯增大，花色變深、果實(shí)變短，果樹(shù)中莖變粗短、葉變厚、葉形指數(shù)變少。（二）氣孔：多倍體的氣孔和保衛(wèi)細(xì)胞大，而單位面積數(shù)目變少。蘿卜：保衛(wèi)細(xì)胞32.μ×20.2μm，而2倍時(shí)，25.2μm×18.7μm，西瓜：2x，22.47±1.13∽25.39μm1.89μm；4x，34.91±1.44；3x,26.65μm±1.10∽27.12μm±1.101μm。(三)花粉粒大小的鑒別：見(jiàn)表所示：熏衣草花粉粒2x與4x特征比較（1980年，李延華）

薰衣草2x與4x比較

倍性保衛(wèi)細(xì)胞長(zhǎng)度μm

花粉粒直徑μm莖粗cm葉長(zhǎng)

花冠直徑mm花萼長(zhǎng)度mm花粉育性（%）結(jié)實(shí)率%大小mm2

厚度mm2x28.045.02.251670.288.04.75100304x37.860.02.953750.3110.06.008618(四)梢端組織發(fā)生層細(xì)胞鑒定：用切片染色法比較組織發(fā)生層的三層細(xì)胞和細(xì)胞核的大小，多倍體的細(xì)胞及細(xì)胞核較二倍體大。(五)小孢子母細(xì)胞分裂的行為異常，不能正常聯(lián)合。(六)染色體計(jì)數(shù)：莖尖細(xì)胞，花粉母細(xì)胞，進(jìn)行鏡檢計(jì)數(shù)。

第二節(jié)單倍體育種一、單倍體的概念、特點(diǎn)1.單倍體(haploid)：未經(jīng)受精的配子發(fā)育的,含有配子染色體數(shù)的細(xì)胞或個(gè)體。2.類型：①來(lái)自2n=2x的單倍體1x為一元單倍體(monohaplold)②來(lái)自2n=4x的單倍體，2x含兩個(gè)染色體組為多元單倍體(ployhaploid)3.特點(diǎn)：①不能正常可育結(jié)籽,②同源染色體只有染色體組中的一個(gè)成員。等位基因只有一個(gè)，無(wú)論顯、隱基因,性狀都能得以表達(dá)。一旦加倍，全部位點(diǎn)的基因都是同質(zhì)結(jié)合，基因型高度純合。二、獲得單倍體的方法1.遠(yuǎn)緣花粉刺激誘發(fā)孤雌生殖，由未受精的卵發(fā)育成的胚是單倍性。煙草、茄屬、小麥等。2.延遲授粉：去雄后延持授粉、提高單倍性或用異作物花粉刺激，油菜(四川大學(xué))3.輻射，化學(xué)藥劑處理4.從雙生苗中選擇：不少植物出現(xiàn)雙胚和多胚現(xiàn)象，從雙胚種子中長(zhǎng)出的苗，可能出現(xiàn)n/n，n/2n，n/3n，2n/2n的各種類型，海島棉，陸地棉等。5.最有效和常用的方法是花粉、花藥、子房、胚珠的離體培養(yǎng)。三、單倍體在育種中的應(yīng)用1.加速遺傳育種材料的純化小孢子培養(yǎng)成的白菜、青花菜等。(見(jiàn)示意圖)2.提高選擇效果：加倍的單倍體后代的選擇效果，要比正常有性雜交育種后代的選擇效提高許多倍。如B.Criffing1975年報(bào)道，輪回選擇中“單加”比正常的提高5倍。T.MChoo,1979年報(bào)道，混合選擇中“單加”比正常的提高14倍。1.縮短育種年限、節(jié)省人力、物力。AaBbCcDdAA

A

aaaBBBbbb

加倍加倍

CCCF1

ccc

DD