第六章 倍性育种ppt课件.ppt

第六章 倍性育种,,倍性育种,倍性育种是根据育种目标人为地改变染色体倍性进而选育新品种、新种质目前最常用的倍性育种主要有2种：多倍体育种，单倍体育种 第一节 多倍体的概念及其特征 一、多倍体的概念、分布和种类 （一）概念： 染色体组：一个属内各个种所特有的、维持其生活机能的最低限度数目的一组染色体 染色体基数：每个染色体组所含有的染色体数目用X代表亲缘关系相近的属，其染色体基数也相同或相近 多倍体植物：三倍体及三倍体以上的整倍体植物称多倍体植物体细胞具有3个及3个以上染色体组以茄科茄属植物为例，它的各个种的体细胞染色体（2n)都以12为基数毛叶冬珊瑚 2n = 24， 水 茄 2n = 48， 龙 葵 2n = 24、48、72 其它科属植物也类似 体细胞含有一组染色体基数的植物称一倍体植物； 体细胞含有二组染色体基数的植物称二倍体植物； 体细胞含有三组染色体基数的植物称三倍体植物； 类推 （二）多倍体的分布：从低等植物物到高等植物，普遍存在多倍体，分布连续而广阔主要原因是多倍体在生理上较二倍体有更强的适应性和遗传上较大的可塑性，更能适应不利的、甚至极端恶劣的气候和土壤条件而生存。

三）多倍体的种类： 1.同源多倍体： 含有3组及3组以上的同一染色体组的个体 同源多倍体常具有的特征： （1）大多数同源多倍体是无性繁殖的、多年生的； （2）同源多倍体的基因型种类比二倍体多； （3）同源多倍体的育性差，结实率低； （4）同源多倍体达到遗传平衡的时间长； （5）器官的巨型性2. 异源多倍体： 含3个不同染色体组的多倍体称异源多倍体 异源多倍体在细胞学上的特点：减数分裂时不出现多价体，染色体配对正常，结实率较高 3. 其它过度类型： 区段异源多倍体； 同源异源多倍体（AABBBB）； 倍半二倍体（ABB）,二、多倍体植物的特征 （一）细胞与形态的巨大性 大多数多倍体植物，根尖细胞、叶表皮保卫细胞、花粉明显大于二倍体 多数多倍体株型变大，株高增加，叶片肥厚，叶色深绿，叶片上的茸毛和腺毛较多，花朵、果实和种子明显大于二倍体 （二）生理性能和新陈代谢产物的变化 大多情况是， 多倍体植物的同化作用高于二倍体，呼吸作用低于二倍体； 四倍体曼陀罗叶和种子的总生物碱含量分别提高46%和76%； 四倍体蛔蒿的山道年含量为1.484-2.547%，二倍体为0.8%。

代谢产物的提高对培育药用植物新品种极为有益三）育性降低 同源多倍体的结实率远远低于异源多倍体奇倍多倍体一般不结实直接原因是染色体联会出问题 （四）生长发育与抗逆性的变化 多倍体在所有的生长发育阶段都表现迟缓， 无论天然的还是人工诱变的多倍体，对外界环境条件具有较强的适应性，抗病性、耐寒性、耐湿性、耐旱性等都强于二倍体三、多倍体在药用植物育种中的意义 （一）增加现有物种的染色体数目，产生同源多倍体 多倍体由于染色体加倍后的剂量效应，植株的细胞和器官表现出“巨型性”，某些有效化学成分含量高，抗性增强等特点 （二）通过远源亲本或种间不育杂交种的染色体加倍，克服远源杂交的困难 （三）诱导多倍体作为不同倍数间或种间的遗传桥梁,第二节 人工诱导多倍体的方法 一、基础（原始）材料的选择 选择基础材料的基本原则： （1）天然多倍体物种较多的植物； （2）主要经济性状较好，染色体数目较少； （3）杂合性高的材料； （4）以获营养器官为收获物的植物； （5）远源杂种后代； （6）生育期短的植物； （7）多选几个品种同时进行处理二、用物理方法诱导多倍体 诱导多倍体的物理方法很多，有反复切伤、反复摘心、反复摩擦、温度激变、机械创伤、电离射线、非电离射线、离心力等。

早期在茄科植物上利用创伤与嫁接使植物组织在创伤的愈合部位的染色体加倍，进而使上面的不定芽发育为多倍体 上世纪30年代，人们就采用嫁接、切伤和摘心的方法对马铃薯、天竺葵、龙葵等进行诱变 自然界中的多倍体大多数是温度激变诱发出来的由于温度过高或过低，阻止了细胞的正常分裂而产生多倍体 用温度激变或高温处理紫万年青（鸭跖草科）、草木樨（豆科）均获成功三、用化学试剂诱导多倍体 （一）秋水仙碱 1.物理、化学性质 秋水仙碱是从生长于地中海沿岸和小亚细亚等地的百合科秋水仙属植物的根、茎、种子种提炼出来的一种生物碱含该种生物碱的植物主要是秋水仙，我国云南、西藏等地产的丽江山慈菇（百合科）也含秋水仙碱 秋水仙碱无色或淡黄色，极细针状结晶，极毒，熔点155OC，可溶于酒精、氯仿、甲醛和冷水，热水中反而不易溶解2.诱发多倍体的机制 秋水仙碱进入植物细胞后，主要是阻止和破坏细胞分裂中期的纺锤丝的形成和发展，这样复制了的染色体不能被拉向两极而停留在赤道板附近，细胞中间也不形成新的核膜和细胞壁，因此使分裂了的染色体和原染色体留在同一个细胞内，致使细胞染色体加倍 3.秋水仙碱处理技术 （1)选择适当的植物生长状态 处理的植物组织必须是分裂最活跃、最旺盛的部位。

处理萌动或刚发芽的种子、幼苗、嫩枝的生长点、芽和花蕾等 （2）药剂浓度的确定 资料表明，浓度在0.0006-1.6%之间均有成功的报道，最常用浓度为0.2%第三节 多倍体的鉴定、存在问题和适用范围 一、多倍体鉴定 间接鉴定：根据多倍体植物的巨大性进行初步鉴定 形态学观察：如茎、叶、花、果实、种子是否变 粗、变厚、变大 解剖学观察：气孔和花粉是否大，花粉败育率、 茸毛密度等 直接鉴定：鏡检取植物的根尖或花粉母细胞用细胞学染色技术制片，在显微镜下检查染色体数目二、多倍体育种存在的问题及克服方法 获得多倍体植株仅仅是多倍体育种工作的开始这些多倍体植株往往存在某些问题 （一）嵌合体问题 在任何诱变处理中，只能作用于少数细胞，多数细胞未加倍，所获得的植株一般都是嵌合体应用时还需要采取措施进行分离 若处理性细胞或合子，获得的则不是嵌合体 （二）染色体倍数限度问题 加倍后的植物，有的表现良好，各器官趋向巨大性，适应性强，高产、抗病、抗逆、优质；也有的植株变矮、生活力下降，甚至不能繁殖后代 大量试验结果表明，各种植物都有最适宜的倍性水平，不是越高越好（染色体爆炸）。

三倍体甜菜的含糖量比二倍体和四倍体都高；三倍体的西瓜含糖量高于四倍体异源多倍体的限度尚不清楚三）不孕性问题 孕性低是多倍体，尤其是同源多倍体植物的主要障碍表现为结实率低、籽粒不饱满诱变初期尤其严重 解决方法： 1.不同多倍体品系间有性杂交 通过不同多倍体品系间有性杂交提高结实率是解决多倍体孕性低的好途径 2.增施肥料 通过增肥料也可以有效地克服结实率低和种子不饱满的缺点 3.选择 对异花授粉植物的多倍体有很好的效果，不仅可以提高结实率，还能改进品质、提高抗性 4.诱导产生双二倍体 通过诱导产生双二倍体来提高多倍体的孕性是极其有效的途径三、适合多倍体育种的范围 选择具有良好遗传基础的类型和较多的种或品种进行诱变，是多倍体育种的基础适于多倍体育种的植物类型有： （一）染色体倍数低 不易受到染色体限制 （二）收获根、茎、叶、花等，不以种子作为收获物 育种成功率最大，可充分利用器官巨大性 （三）能够进行无性繁殖 减少生产对种子的年年依赖 （四）远缘杂交后代 诱变成双二倍体后可提高育性 （五）异花授粉植物 至今尚未发现多倍体的自花授粉植物 （六）利用多倍体的不孕性，希望获得无籽果实的植物 枸杞、山茱萸、罗汉果、三倍体西瓜等奇数多倍体。

第四节 单倍体育种 单倍体有整倍单倍体和非整倍单倍体两种育种利用的是整倍单倍体，经染色体加倍后就得到基因型完全纯合的二倍体，根据育种目标筛选优异个体进而培育成新品种 前植体 单倍体 （二倍性个体）n 新品种,加倍,鉴定、选择、试验,,,,诱导,一、诱导产生单倍体的方法 获得单倍体植株的途径可分为两大类：一类是利用自然发生的孤雌生殖、孤雄生殖或无配子生殖等途径产生单倍体；另一类是通过射线处理、花粉或远源花粉授粉、延迟授粉、花粉花药培育等人工诱导产生单倍体可归纳为 （一）组织和细胞离体培育产生单倍体 （二）利用单性生殖获得单倍体 二、单倍体的鉴别与二倍化 三、单倍体在育种上的应用,无性繁殖植物的育种,第一节 芽变选种 一、芽变的意义和特点 无性繁殖植物主要是靠分生组织的体细胞突变-芽变产生变异 木本植物枝条上的芽， 草本植物能用来繁殖的芽 如细辛、地黄等的根茎， 平贝母、百合的鳞茎， 山药、卷丹（百合科）的珠芽， 薄荷、川芎的茎和根茎等上面的芽、不定芽、潜伏芽芽:包括,,芽细胞发生遗传物质的变异，随之表现出相应的性状，即为芽变。

发生芽变后，用扦插、分株、压条、嫁接等方式繁殖，即可形成一个新的无性系 形态特征变异 如茎、叶、花、果等形状、大小、 芽变的表现 色泽、数量的变异； 生物学特性变异 生长发育、抗性、育性、品质等 染色体数目变异 染色体结构变异 基因突变 核外遗传物质的突变 一般芽变具有相对遗传稳定性 经有性世代便分离或消失 恢复突变 突变细胞处于竞争劣势而消失,,芽变的遗传学基础,,芽变的稳定性,,二、嵌合体的发生与利用 根据组织原学说，被子植物的顶端分生组织由3个相互区分的细胞层组成三层细胞几乎不可能同时发生同一突变因此，芽变开始发生时总是以扇形嵌合体的形式出现随着植物的生长形成枝条后，扇形嵌合体又产生 纯合突变枝条 最稳定的芽变 周缘嵌合体枝条 比较稳定的芽变 5种不同的类型 扇形嵌合体枝条 不稳定，继续变 边缘嵌合体枝条 不稳定，继续变 未突变枝条 稳定的原初类型,,三、芽变的选择 (一）选择的时期 1.随时随地在植物的整个生长发育时期进行。

尤其要注意在多年种植的老品种群体中进行观察 2.抓住最易发现芽变的机会，集中力量选择 （1）药用植物产品收获期前后选择材料集中数量多，人员多，便于观察选择 （2）严重自然灾害后选择 在受到严重的旱、寒、涝、病等自然灾害后，相对无受害、受害轻的植株、枝条很可能是芽变材料二）变异材料的分析 1.芽变变异和彷徨变异的区分 概念：由环境条件的差异和变化而引起的植物体的变异称彷徨变异彷徨变异不遗传 两种变异的区分 （1） 细胞学直接鉴定 （2）对比试验 与对照种植在一起进行观察比较 高大的木本植物可用嫁接法进行对比观察比较 2.芽变材料的研究 （1）采取措施使芽变部分生长良好 （2）对比观察 形态特征、生物学特性的变化，统计分析三）芽变材料的培育 1.芽变的分离 （1）首先保护好芽变部位，以免碰伤、丢失； （2）去除未突变部分的茎、叶、芽等，保证芽变部位健壮生长； （3）采取最佳无性繁殖方法进行分离； （4）加强田间管理，促使植株生长健壮 2. 鉴定与选择 经试验鉴定比较后，按无性系进行取舍，可以不设隔离区符合育种目标的无性系应加快繁殖、进行多点试验，进而培育为新品种。

第二节 有性繁殖与无性繁殖结合育种 几乎所有的无性繁殖植物都是远亲繁殖的多年生植物，个体的基因型高度杂合自交后，可获得大量的变异材料，且变异幅度大，便于选出优良单株同时又可通过无性繁殖方式固定优良性状，成为稳定的优良品种所以，育种周期短 一、诱导植物开花 多数无性繁殖植物可以正常开花结实，但有些开花不结实，还有的不开花，甚至不能形成花器对此，要采取一些措施诱导开花 （一）嫁接诱导开花 如，马铃薯（接穗）嫁接到。