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1、第五章 倍性育种,一、多倍体的概念二、多倍体的种类1、同源多倍体 2、异源多倍体 3、非整倍体三、多倍体的发现及形成原理,四、多倍体育种,选育细胞核中具有3套以上染色体组的优良品种的方法，称为多倍体育种。,五、多倍体的特点巨大性；可孕性低；适应性强；产量高；可克服远缘杂交不育性。,六、人工诱导多倍体的方法,（一）材料的选择最有希望获得成功的材料：染色体倍数低的植物；染色体数量少的植物；异花授粉植物；能利用无性繁殖方法繁殖的植物；远源杂交的不孕杂种；不同品种间杂交的杂种后代,(二)人工诱导多方信体的方法,人工诱导多方信体的方法主要有物理法和化学法两种。物理法包括各种射线、异常温度、高速离心力、高
2、温处理；化学法是用秋水仙素、水合三氯乙醛、富民隆等。被广泛采用的主要是秋水仙素。秋水仙素是从百合科秋水仙植物的鳞茎和种子中提炼出来的一种药剂，性极毒，很早以前就在医药上应用。秋水仙原产欧洲地中海一带，少数种蔓延到非洲北部和印度，是一种球根花卉。提纯的秋水仙素是一种极细的针状无色粉末，融点为155，易溶于酒精、乙醚和冷水中，在热水中反而不溶解。溶于水后，宜放黑暗处，如露置于日光下即变暗色。秋水仙素对植物细胞的毒害作用不大。它能阻止正在分裂的细胞纺锤丝的形成，但对染色体的构造却无显著的影响。,秋水仙素浓度,处理时所用的秋水仙素浓度是诱导多倍体成败的关键之一，如果所用的浓度太大，就会引起植物的死亡；
3、如果浓度太低，往往又不发生作用。一般有效浓度为0000 6%16%。浓度大小随不同植物和同一植物不同组织而异，所以处理时要预先进行试验，找出某种植物或某种组织的最适浓度。但一般以02%04%的水溶液浓度效果较好。,处理时间,处理时间的长短，随着植物种类的不同、生长的快慢以及使用的秋水仙素浓度而异。一般发芽的种子或幼苗，生长快的，细胞分裂周期短的植物，处理时间可适当缩短；处理时秋水仙素浓度愈大，处理时间则要愈短，相反的则延长。多数实验指出，浓度大而处理时间短的效果大于浓度小而处理时间长的。但一般以不少于24h或处理细胞分裂12个周期为原则。如果处理时间过长，那么染色体增加可能不是1倍而是多倍。如
4、1938年，德尔曼用05%秋水仙素处理紫万年青的雄蕊组织细胞，结果随着处理时间的延长，而出现各种多倍性，最高的连读增加5次，获得64倍染色体的细胞（表10-2）。,处理方法,（1）浸渍法：此法适合于处理种子、枝条、盆栽小苗的茎端生长点。一般发芽种子处理数小时至3d，处理浓度02%16%。经常检查，若培养皿溶液减少即须添加稀释为原浓度一半的溶液，但不宜将种子淹没。如曼陀罗、波斯菊等均获得很好的结果。浸渍的时间不能太长，以免影响根的生长。处理后用清水洗净再播种或沙培。百合类因用磷片繁殖，可将鳞片浸于005%01%的秋水仙素水溶液中，经13h后进行扦插，可得四倍体球芽，唐菖蒲实生小球亦可用浸渍法。盆
5、栽的幼苗，处理时将盆倒置，使幼苗顶端生长点浸入秋水仙素溶液内，以生长点全部浸没为度。组织培养的试管苗也可照样浸渍，根部可用纱布湿滤纸盖好，避免失水干燥。处理时间从数小时至数天不等，插条一般处理12d即可。此法与滴定法相比，优点是生长点与药液接触面大，药液浓度比较好控制，缺点是用药量较大，不太经济。,（2）滴液法：用滴管将秋水仙素水溶液滴在幼苗顶芽或大苗的侧芽处，每日滴数次，一般68h滴一次。如气候干燥，蒸发快，中间可加滴蒸馏水，或滴加蒸馏水稀释一半的浓度。反复处理一至数日，使溶液透过表皮渗入组织内起作用。如溶液在上面停不住而往下流时，则可搓成小脱脂棉球，放在子叶之间或用小片脱脂棉包裹幼芽，再滴
6、秋水仙素溶液，使棉花浸湿。同时尽可能保持室内的湿度，以免很快干燥。此法与种子浸渍法相比，药液比较节省。（3）毛细管法：将植物的顶芽、腋芽用脱脂棉或脱脂棉纱布包裹后，脱脂棉或纱布的另一端浸在盛有秋水仙素溶液的小瓶中，小瓶置于植株近旁，利用毛细管吸水作用逐渐把芽浸透。此法一般多用于大植株上芽的处理。（4）涂沫法：秋水仙素乳剂涂抹在芽上或梢端，隔一段时间再将乳剂洗去。,（5）套罩法：保留新梢顶芽，除去芽下数叶，套上一个胶囊，内盛06%的琼脂加适量秋水仙素，经24h即可去掉胶囊。（6）注射法：医用注射器将伙水仙素溶液徐徐注入芽中。（7）复合处理：日本山川邦夫、山口彦子（1973）报道，将好望角苣苔属（
7、Streptocarpus）中的一些种用秋水仙素处理11d，又用X射线照射，剂量004005Gy，结果60%染色体加倍，比单独处理加倍率提高1倍，其中两株获得八倍体。,（二）处理方法,药液的浓度处理时间处理方法浸泡法滴定法毛细管法,常用试剂：秋水仙碱长春花碱,（三）处理时注意事项,幼苗生长点的处理愈早愈好；加强培育措施；注意控制温度；扩大处理群体；注意清洗残留药液；注意安全。,七、多倍体后代的鉴定和选择,鉴定技术形态学鉴定细胞学鉴定生理指标测定 选育方法,八、多倍体育种的成就,（一）多倍体育种在理论和实践上的意义多倍体是物种飞跃式进化的重要形式；人工诱导多倍体是重要的育种手段；是克服远源杂交不
8、孕性的重要手段；,（二）多倍体育种的成就 自1945年，美国科学家Blakeslee和Avery应用秋水仙碱处理植物种子，获得45%同源多倍体 ，开创了多倍体育种的新时代。 至1980年，世界各地用实验方法获得多倍体植物共达1000余种。多倍体育种技术成为育种学家手中的一项有利技术仍将起到积极作用。 观赏植物中兰花、百合、金鱼草、萱草、荷花等均已取得了重要成绩。,九、单倍体育种,（一）概念所谓单倍体育种是指用诱发单性生殖（如花药培养）的方法，使杂交后代的异质配子长成单倍体植株，经染色体加倍成为纯系，然后进行选育的一种方法。,（二）单倍体植物的特点,由于单倍体中每一同源染色体只有一个成员，因此由
9、任何杂种形成的单倍体经染色体加倍就成为纯种。正因为体内只含有一个染色体组，减数分裂时不能进行正常的联会，从而造成单倍体植物的高度不孕性，育性很低。另外单倍体植物在形态上与二倍体植物相比是植株矮小、叶片较薄、花器较小、生活力较弱。,（三）单倍体植物在育种上的意义,单倍体植物本身不能成为新品种，可是在育种工作中作为一个中间环节就能很快获得纯系，加速育种速度。克服杂种分离，缩短育种年限 在杂交育种时，由于杂种后代的不断分离，要得到一个稳定的品系，一般要经过46年时间。这样对于一年生植物来说，要想育成一个新品种，要用810年的时间，而对于多年生植物就需要更长的时间，其中大部分时间是用于克服杂种分离和选
10、育稳定的个体或株系。如果用单倍体育种法，将杂种F1或F2代的花药进行离体培养，诱导花粉发育成单倍体植株，经染色体加倍后就可得到纯合的二倍体植株，这种二倍体在遗传上是稳定的，不会产生性状分离，这样从杂交到获得不分离的品系，只需要两个世代的时间，从而大大缩短育种的年限。,单倍体育种对克服远缘杂交的不育性与分离世代长的困难具有重要意义。 通过花粉培养，可以克服远缘杂种的不育性和远缘杂种后代呈现的严重分离现象。因为远缘杂种虽然存在着不育性，但并不是远缘杂种的花粉全部不育，一般都有少数和极少数的花粉是有生活力的。这样就可以通过花粉的人工培养，获得花粉植株，在经染色体加倍成纯合二倍体植株，从而克服了远缘杂种不育和杂种严重分离的因难。,提高选择的效率 单倍体育种实际上是对杂种F1或F2的配子进行选择，其选择的几率是杂交育种F2选择几率的2n倍。以2对相对性状差异的两个亲本（AABB，aabb）杂交为例，其F1（AaBb）可产生四种配子，将这些配子诱导成单倍体，经染色体加倍，形成四种纯合的二倍体，符合育种目标的个体占1/4；而常规杂交育种的F2中出现符合育种目标的纯合体只有1/16。所以，前者的选择几率是后者的4倍。从而大大提高选择的效率。,