单倍体育种多倍体育种---20170921
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第5讲多倍体与单倍体育种
五 三倍体培育应用举例
举例1：三倍体西瓜培育
——同源多倍体代表性的例子无籽西瓜的 果实由于没有籽、品质好、食用方便、高 产抗病、耐贮运等优点而深受欢迎。
原理
普通西瓜为二倍体植物，即体内有2组染色体（2n＝22）。
三倍体（3n=33）减数分裂联会时期会发生紊乱，所以它本身是高度不育，一 般没有种子。 如用秋水仙素(一种植物碱)处理二倍体西瓜的种子或幼苗，使其在细胞分裂 的中期，阻碍纺锤丝和初生壁的生成，使已经复制的染色体组不能分向两极， 并在中间形成次生壁。结果就形成了染色体组加倍的细胞，使普通二倍体西 瓜染色体组加倍而得到四倍体西瓜植株。 然后与二倍体西瓜植株(作为父本)杂交，从而得到三倍体种子。三倍体的种 子发育成的三倍体植株，由于减数过程中，同源染色体的联会紊乱，不能形 成正常的生殖细胞。 再用普通西瓜二倍体的成熟花粉刺激三倍体植株花的子房而成为三倍体果实， 因其胚珠不能发育成种子，因而称为三倍体无籽西瓜。
B 化学法
细胞松弛素诱导法：细胞松弛素B(CB)导致极体的保留是通过阻 止卵子微丝环的收缩和极体的分离来实现的。CB处理比其他物 理方法如温度、水压等能更有效地诱导三倍体的形成。 6-甲氨基嘌呤诱导法： 6–DMAP 是一种蛋白激素酶抑制剂。当 6–DMAP 与微管蛋白二聚体结合以后对微管正常的结构和功能起 到了抗有丝分裂的作用，因此可以产生三倍体。除了有效的抑 制受精卵的染色体分离和原核的移动，6–DMAP会造成染色质分 散从而使极体排放受阻诱导出三倍体。 C 生物法
常见多倍体有三、四、五、六和八倍体。在被子植物中， 至少有1/3的物种是多倍体。例如，普通小麦、棉花、烟 草、苹果、梨、菊、水仙等都是多倍体。马铃薯是四倍体， 普通小麦是六倍体。
二 特点
第2节 多倍体和单倍体育种
4、单倍体育种的缺点：技术较复杂，需与杂交
育种结合，多限于植物 。
5、方法原理：采用花药离体培养的方法获得
单倍体植株，再人工诱导使染色体数目加倍（秋
水仙素），重新恢复到正常植株的染色体数目。
6、实例：
小结：
多倍体育种 原理 染色体变异 方法 秋水仙素处理萌 发种子或幼苗 优点 器官大和营养物 质含量高 缺点 动物中难以开展 举例 三倍体西瓜 单倍体育种 染色体变异 花药离体培养 后加倍 缩短育种年限
②香蕉的培育 香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子， 无法食用。香蕉的培育过程如下： 野生芭蕉 加倍 2n 有籽香蕉 4n 野生芭蕉 2n
无籽香蕉 3n
二、单倍体育种 1、单倍体：生物的体细胞中含有本物种配子
染色体数目的个体。
2、单倍体植株的特点：植株瘦弱，高度不孕。
3、单倍体育种的优点：明显缩短育种年限。
第五章 基因突变及其他变异
第2节 多倍体和单倍体育种
单倍体
一、多倍体育种
1、多倍体：由受精卵发育而来的，体
细胞中含有 三个或三个以上染色体组的 的个体
2、多倍体植株的优点：茎杆粗壮，叶
片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质 等营养物质的含量都有所增加。
3、方法原理：用秋水仙素处理萌发的种子或
幼苗。
4、实例：①三倍体无子西瓜
பைடு நூலகம்
成活率低，只适用 于植物 抗病植株的育成
育种结合，多限于植物 。
5、方法原理：采用花药离体培养的方法获得
单倍体植株，再人工诱导使染色体数目加倍（秋
水仙素），重新恢复到正常植株的染色体数目。
6、实例：
小结：
多倍体育种 原理 染色体变异 方法 秋水仙素处理萌 发种子或幼苗 优点 器官大和营养物 质含量高 缺点 动物中难以开展 举例 三倍体西瓜 单倍体育种 染色体变异 花药离体培养 后加倍 缩短育种年限
②香蕉的培育 香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子， 无法食用。香蕉的培育过程如下： 野生芭蕉 加倍 2n 有籽香蕉 4n 野生芭蕉 2n
无籽香蕉 3n
二、单倍体育种 1、单倍体：生物的体细胞中含有本物种配子
染色体数目的个体。
2、单倍体植株的特点：植株瘦弱，高度不孕。
3、单倍体育种的优点：明显缩短育种年限。
第五章 基因突变及其他变异
第2节 多倍体和单倍体育种
单倍体
一、多倍体育种
1、多倍体：由受精卵发育而来的，体
细胞中含有 三个或三个以上染色体组的 的个体
2、多倍体植株的优点：茎杆粗壮，叶
片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质 等营养物质的含量都有所增加。
3、方法原理：用秋水仙素处理萌发的种子或
幼苗。
4、实例：①三倍体无子西瓜
பைடு நூலகம்
成活率低，只适用 于植物 抗病植株的育成
杂交育种,诱变育种,多倍体育种,单倍体育种,转基因育种的详细比较
三倍体无籽西瓜，八倍体小黑麦
抗病植株的育成
培育生产人胰岛素的大肠杆菌
突变具有不定向性，方向难以掌握，有害的个体多，需要大量处理试验材料，突变体难以集中多个理想性状
发育延迟，结实率低；多用于植物，在动物发面难以开展
方法复杂，成活率低
技术要求高，成功率比ຫໍສະໝຸດ 低实例小麦高杆（易倒伏）抗锈病的纯种与矮杆（抗倒伏）易染锈病的纯种进行杂交，培育出矮杆抗锈病小麦品种
青霉素经X射线，紫外线照射以及综合处理，培育出青霉素产量很高的菌种
能够提高变异的频率，产生多种多样的新类型;使后代性状稳定，加速育种进程;大幅度改良某些形状，增强抗逆性
器官较大，营养物质含量高
自交后代不发生性状分离，可以缩短育种年限（2年）
能按照人的意志定向改变生物的性状，克服远缘杂交的不亲和性
缺点
杂交后代会出现性状分离，育种周期长，育种筛选过程复杂；不能创造新的基因
通过单倍体培育形成纯系的育种方法
将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引其生物体的性状的可遗传的修饰
处理
杂交→自交（选优→自交）
用物理，化学因素处理生物
用秋水仙素理萌发的种子或幼苗
花药离体培养
基因工程
原理
基因重组
基因突变
染色体变异
染色体变异
基因重组
优点
育种的目的性较强，能使不同个体的优良性状集中到一个个体中
杂交育种
诱变育种
多倍体育种
单倍体育种
转基因育种
概念
将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法
利用物理因素（X射线，γ射线，紫外线，激光）或化学因素（亚硝酸，硫酸二乙酯）来处理生物，使生物发生基因突变
抗病植株的育成
培育生产人胰岛素的大肠杆菌
突变具有不定向性，方向难以掌握，有害的个体多，需要大量处理试验材料，突变体难以集中多个理想性状
发育延迟，结实率低；多用于植物，在动物发面难以开展
方法复杂，成活率低
技术要求高，成功率比ຫໍສະໝຸດ 低实例小麦高杆（易倒伏）抗锈病的纯种与矮杆（抗倒伏）易染锈病的纯种进行杂交，培育出矮杆抗锈病小麦品种
青霉素经X射线，紫外线照射以及综合处理，培育出青霉素产量很高的菌种
能够提高变异的频率，产生多种多样的新类型;使后代性状稳定，加速育种进程;大幅度改良某些形状，增强抗逆性
器官较大，营养物质含量高
自交后代不发生性状分离，可以缩短育种年限（2年）
能按照人的意志定向改变生物的性状，克服远缘杂交的不亲和性
缺点
杂交后代会出现性状分离，育种周期长，育种筛选过程复杂；不能创造新的基因
通过单倍体培育形成纯系的育种方法
将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引其生物体的性状的可遗传的修饰
处理
杂交→自交（选优→自交）
用物理，化学因素处理生物
用秋水仙素理萌发的种子或幼苗
花药离体培养
基因工程
原理
基因重组
基因突变
染色体变异
染色体变异
基因重组
优点
育种的目的性较强，能使不同个体的优良性状集中到一个个体中
杂交育种
诱变育种
多倍体育种
单倍体育种
转基因育种
概念
将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法
利用物理因素（X射线，γ射线，紫外线，激光）或化学因素（亚硝酸，硫酸二乙酯）来处理生物，使生物发生基因突变
多倍体与单倍体育种
用
性状不稳定）
的株系或集团
第八节 单倍体 育种
学习要点： 单倍体的含义 单倍体的获得与倍化
一、单倍体（haploid）的类型与特点
单 通常指未经受精的配子发育成的含有配子染
倍
体 色体数的体细胞或个体。
单倍体 育种
就是通过人工诱导培育单倍体植株，并经 染色体加倍成纯系后，从中选育新品种的 育种方法。
（2）育性差，结实率低 难以形成正常的配子，育性差。同源三倍体高度
不育，三倍体西瓜无籽、三倍体葡萄无籽。 （3）器官巨大，发育迟缓
大多数同源多倍体的叶片大小，花朵大小，茎 粗和叶厚都随染色体数目的增加而递增，而其生长 发育过程则随之减缓。四倍体月见草植株和花都比 二倍体大。
（二） 异 1、定义
源
选符合育种目标的优良无性系繁殖推广 注意：应继续观察是否已是稳定的多倍体， 对仍是扇形嵌合体的，应进行分离纯化。
2、有性繁殖植物多倍体材料的选择利用
同源多倍体
选性状优良，结
性 状
（结实率低）
实率相对较高的
株系作为新品种
品
鉴
系
定
鉴
基
定
础
推
上
异源多倍体
株
广
株选法或集团选
应
选 （结实率高，自交后代 择法，培育稳定
2、处理方法
秋水仙素只能够作用于正在分裂的细胞，所以一般应用 于处理带生长点的部分或材料，如萌动或刚发芽的种子、膨 大的枝芽、生长中的嫩枝、幼苗的顶端分生组织或球根、球 茎的萌芽等。
浸渍法
处
涂抹法
理 方
滴液法
法
套罩法
其他（喷雾、药剂培养基）
（1）浸渍法
单倍体和多倍体育种市公开课获奖课件省名师示范课获奖课件
二倍体
由受精卵发育而成旳个体,体细胞具 有两个染色体组叫二倍体．
如．人，果蝇，玉米． 绝大部分旳动物和高等植物都是二倍体
三倍体：
由受精卵发育而成旳个体，体细胞中具有三 个染色体组旳叫~~ 例：三倍体无籽西瓜，香蕉
多倍体：
由受精卵发育而成旳，体细胞中具有三个 或三个以上染色体组旳~~ 例：马铃薯（四倍体），一般小麦（六倍体）
配子
植株
AABB AAbb aaBB
aabb 植株
(2)应用： 用途：单倍体育种 措施：花药离体培养 + 秋水仙素加倍
离体培养 花药
单倍 体
植株
秋水仙素 染色体加倍
纯合 正常植
株
杂交育种 若从播种到收获种子需要一年,则哺育单出倍能体稳育定种 遗传旳矮杆抗病旳品种至少需要几年?
第2年 第1年
P
高杆抗病 × 矮杆感病
秋水仙素旳作用是什么？ 在细胞分裂旳哪个时期起作用？ 能够用秋水仙素处理成熟旳植株吗？
母本
父本
母本
去雄授粉
父本
四倍体
二倍体
有籽 西瓜
种下去
花粉刺激
三倍体 植株
一般西瓜植株 无籽西瓜
过程：
第一年
2N西瓜幼苗(♀) 秋水仙素
4N西瓜植株(♀)
2N父本产生旳花粉提供精子
3N西瓜种子(4N旳瓜)
第二年
5、单倍体 (1)定义： 体细胞中含本物种配子染色体数目旳个体
（2）单倍体植株特点 弱小，且高度不育
单倍体一定具有一种染色体组吗？ 不一定。只要由配子发育而成旳个体就叫单 倍体。
单倍体育种(过程见下)：需要较 短年限，经选育即不久稳定。
AaBb
诱 导 加 倍
由受精卵发育而成旳个体,体细胞具 有两个染色体组叫二倍体．
如．人，果蝇，玉米． 绝大部分旳动物和高等植物都是二倍体
三倍体：
由受精卵发育而成旳个体，体细胞中具有三 个染色体组旳叫~~ 例：三倍体无籽西瓜，香蕉
多倍体：
由受精卵发育而成旳，体细胞中具有三个 或三个以上染色体组旳~~ 例：马铃薯（四倍体），一般小麦（六倍体）
配子
植株
AABB AAbb aaBB
aabb 植株
(2)应用： 用途：单倍体育种 措施：花药离体培养 + 秋水仙素加倍
离体培养 花药
单倍 体
植株
秋水仙素 染色体加倍
纯合 正常植
株
杂交育种 若从播种到收获种子需要一年,则哺育单出倍能体稳育定种 遗传旳矮杆抗病旳品种至少需要几年?
第2年 第1年
P
高杆抗病 × 矮杆感病
秋水仙素旳作用是什么？ 在细胞分裂旳哪个时期起作用？ 能够用秋水仙素处理成熟旳植株吗？
母本
父本
母本
去雄授粉
父本
四倍体
二倍体
有籽 西瓜
种下去
花粉刺激
三倍体 植株
一般西瓜植株 无籽西瓜
过程：
第一年
2N西瓜幼苗(♀) 秋水仙素
4N西瓜植株(♀)
2N父本产生旳花粉提供精子
3N西瓜种子(4N旳瓜)
第二年
5、单倍体 (1)定义： 体细胞中含本物种配子染色体数目旳个体
（2）单倍体植株特点 弱小，且高度不育
单倍体一定具有一种染色体组吗？ 不一定。只要由配子发育而成旳个体就叫单 倍体。
单倍体育种(过程见下)：需要较 短年限，经选育即不久稳定。
AaBb
诱 导 加 倍
单倍体育种与多倍体育种比较
单倍体育种与多倍体育种比较二倍体、多倍体、单倍体的比较二倍体单倍体体细胞中含2个染色体 组的个体体细胞中含个以 上染色体组的个体体细胞中含本物种配子染色体数的个体 3个或31至多个 受精卵 受精卵配子未减数的配子受精；合子 单性生殖（孤雌生殖或孤雄（二）单倍体与二倍体、多倍体的判定1、单倍体与二倍体、多倍体是两个概念系统，主要区别在于是由什么发育而来的，单倍体的概念与染色体组无关。
单倍体一般含一个染色体组（二倍体生物产生的单倍体），也可以含两个、三个甚至更多个染色体组，如普通小麦产生的单倍体，就有三个染色体组。
2、二倍体、多倍体与染色体组直接相关，体细胞含有两个染色体组的个体叫二倍体，含有三个或三个以上的叫多倍体。
（1）改良苯酚品红染液可以用什么试剂替代？（2）实验中的情况在自然界中能发生吗？ （1）可以用龙胆紫、醋酸洋红等碱性染料替代。
（2）能，特别是在高原植物中。
3、伴性遗传病的方式及特点1、Y 染色体上遗传特点 因为致病基因只在Y 染色体上，没有显隐之分，因而患者全为男性，女性全部正常。
致病基因为父传子，子传孙，具有世代连续性，也称为限雄遗传。
如人类的外耳道多毛症。
2、X 染色体上隐性遗传特点 （1）男性患者多于女性患者；（2）具有隔代交叉遗传现象；（3）女性患病，其父亲、儿子一定患病；（4）男性患病，其母亲、女儿至少为携带者；（5）男性正常，其母亲、女儿一定表现正常。
3、X 染色体上显性遗传特点（1）患者双亲中必有一方是患者，并且女性患者多于男性患者；（2）通常在家族中表现为代代相传，具有连续现象，即男性患病，其母亲、女儿一定患病，儿子表现正常；女性正常，其父亲、儿子一定表现正常；（3）女性患病，双亲中必有一方是患者；子女中各有1/2可能患病，但杂合体女性患者的病情有时较轻（4）女性正常，其父亲、儿子全部正常。
4、遗传病不同遗传方式的判断依据与方法 ⑴先确定是显性还是隐性遗传病遗传图中，若双亲正常，生出孩子有患病的，则该病必是隐性遗传病。
多倍体育种与单倍体育种
无籽西瓜培育 过程图解：
第一年
普 通 西 瓜 （ 2N ）
人工诱导染色体加倍
（秋水仙素处理）
减数分裂
四倍体西瓜（4N）
普通西瓜（2N）
减数分裂
第一次传粉（受精）
花粉（精子） （N）
卵细胞 （2N）
受精卵
种子（3N）
第二年
第二次传粉（产生生长素）
植 株 （ 3N ） 开花
多倍体育种与单倍 体育种
此处添加副标题内容
一、染色体组 增加或减少的
原因
增加：有丝分裂受阻，某次有丝分裂进行到前期（染色体 已经复制）不能形成纺锤体而不能完成细胞分裂，然后直 接进入下一次分裂间期，体细胞中染色体加倍了。
诱导因素：1、秋水仙素处理 2、低温处理（自然界 的气候变化） 2. 减少：减数分裂过程中（减Ⅰ后期）同源染色体 分离，经减数分裂产生的配子直接发育成个体， 染色体中染色体数目减半了。
染色体变异 花药离体培养 和 人工诱导染色体加倍
3、单倍体育种和杂交育种有什么联系？
单倍体育种是杂交育种的辅助手段，利用单倍 体育种可以大大缩短杂交育种的年限
二、多倍体 育种：
普通西瓜（2N）的幼苗经人工诱导染色体加倍（秋水 仙素处理）后形成四倍体西瓜（4N），四倍体西瓜经 减数分裂产生的配子含有2个染色体组（2N）；普通 西瓜（2N）产生的配子含有1个染色体组（N），四 倍体西瓜与普通西瓜（2N）杂交后得到的后代体细胞 中含有3个染色体组，是三倍体，由于三倍体不能进 行联会，不能产生配子，所以不育。（无籽）传粉种 子（3N）植株（3N）传粉果实（无籽）
×
F3 A-B-
花药离体 培养
人工诱导染 色体加倍
AABB
思考问题
杂交育种_诱变育种_多倍体育种_单倍体育种_转基因育种的详细比较
提高突变率，加速育种进程（较短时间内获得优良性状）；可以产生新基因和新性状，可大幅度改良某些性状
器官大，营养物质含量高，抗逆性强等
明显缩短育种年限（2年即可）
能按照人的意向改变生物的遗传性状；克服远缘杂交的不亲和性
缺
点
育种时间长，过程复杂；不能产生新基因和新性状
突变具不定向性，故育种盲目性大；有利变异少，故需要大量实验材料
发育延迟，结实率低；多用于植物，难以在动物
技术复杂，成本高
技术要求高，成功率比较低
实
例
高杆抗锈病纯种与矮杆染锈病的纯种进行杂交，培育出矮杆抗锈病小麦
青霉菌经X射线等诱变，培育出高产青霉素菌种
三倍体无籽西瓜，八倍体小黑麦等
矮杆抗病小麦的培育
培育生产人胰岛素的大肠杆菌
杂交育种
诱变育种
多倍体育种
单倍体育种
转基因育种/基因工程育种
原
理
基因重组
基因突变
染色体变异(染色体数目的变异)
染色体变异(染色体数目的变异)
基因重组
方
法
杂交→自交→选优→自交……
用物理，化学等因素处理，提高突变率，诱发其产生基因突变，
用秋基因工程
优
点
可以将不同个体的优良性状集中于同一个体中；是改良作物品种（如获得高产、抗病等）的常规方法
器官大，营养物质含量高，抗逆性强等
明显缩短育种年限（2年即可）
能按照人的意向改变生物的遗传性状；克服远缘杂交的不亲和性
缺
点
育种时间长，过程复杂；不能产生新基因和新性状
突变具不定向性，故育种盲目性大；有利变异少，故需要大量实验材料
发育延迟，结实率低；多用于植物，难以在动物
技术复杂，成本高
技术要求高，成功率比较低
实
例
高杆抗锈病纯种与矮杆染锈病的纯种进行杂交，培育出矮杆抗锈病小麦
青霉菌经X射线等诱变，培育出高产青霉素菌种
三倍体无籽西瓜，八倍体小黑麦等
矮杆抗病小麦的培育
培育生产人胰岛素的大肠杆菌
杂交育种
诱变育种
多倍体育种
单倍体育种
转基因育种/基因工程育种
原
理
基因重组
基因突变
染色体变异(染色体数目的变异)
染色体变异(染色体数目的变异)
基因重组
方
法
杂交→自交→选优→自交……
用物理，化学等因素处理，提高突变率，诱发其产生基因突变，
用秋基因工程
优
点
可以将不同个体的优良性状集中于同一个体中；是改良作物品种（如获得高产、抗病等）的常规方法
单倍体育种与多倍体育种比较
单倍体育种与多倍体育种比较二倍体、多倍体、单倍体的比较二倍体单倍体体细胞中含2个染色体 组的个体体细胞中含个以 上染色体组的个体体细胞中含本物种配子染色体数的个体 3个或31至多个 受精卵 受精卵配子未减数的配子受精；合子 单性生殖（孤雌生殖或孤雄（二）单倍体与二倍体、多倍体的判定1、单倍体与二倍体、多倍体是两个概念系统，主要区别在于是由什么发育而来的，单倍体的概念与染色体组无关。
单倍体一般含一个染色体组（二倍体生物产生的单倍体），也可以含两个、三个甚至更多个染色体组，如普通小麦产生的单倍体，就有三个染色体组。
2、二倍体、多倍体与染色体组直接相关，体细胞含有两个染色体组的个体叫二倍体，含有三个或三个以上的叫多倍体。
（1）改良苯酚品红染液可以用什么试剂替代？（2）实验中的情况在自然界中能发生吗？ （1）可以用龙胆紫、醋酸洋红等碱性染料替代。
（2）能，特别是在高原植物中。
3、伴性遗传病的方式及特点1、Y 染色体上遗传特点 因为致病基因只在Y 染色体上，没有显隐之分，因而患者全为男性，女性全部正常。
致病基因为父传子，子传孙，具有世代连续性，也称为限雄遗传。
如人类的外耳道多毛症。
2、X 染色体上隐性遗传特点 （1）男性患者多于女性患者；（2）具有隔代交叉遗传现象；（3）女性患病，其父亲、儿子一定患病；（4）男性患病，其母亲、女儿至少为携带者；（5）男性正常，其母亲、女儿一定表现正常。
3、X 染色体上显性遗传特点（1）患者双亲中必有一方是患者，并且女性患者多于男性患者；（2）通常在家族中表现为代代相传，具有连续现象，即男性患病，其母亲、女儿一定患病，儿子表现正常；女性正常，其父亲、儿子一定表现正常；（3）女性患病，双亲中必有一方是患者；子女中各有1/2可能患病，但杂合体女性患者的病情有时较轻（4）女性正常，其父亲、儿子全部正常。
4、遗传病不同遗传方式的判断依据与方法 ⑴先确定是显性还是隐性遗传病遗传图中，若双亲正常，生出孩子有患病的，则该病必是隐性遗传病。
杂交、单倍体、多倍体育种
不一致育种一杂交育种二单倍体育种二单倍体育种三多倍体育种四几种方法的比较类型杂交育种单倍体育种多倍体育种原理常用方法优点将具有不同优良性状的两亲本杂交花药离体培养用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗使位于不同个体使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上明显缩短明显缩短育种年限器官大型器官大型营养含量高染色体组成倍减少染色体组成倍增加基因重组几种主要育种方法的比较缺点实例育种年限长后代易出现性状分离技术复杂需与杂交育种配合发育延迟结实率低只适用于植物培育高产抗病小麦三倍体无子西瓜的培育培育高产抗病小麦1常规杂交育种依据的主要遗传学原理是a染色体变异b基因重组c基因互换d基因突变2亲本基因型为aabb和aabb的植株进行杂交其子代的幼苗用秋水仙素处理产生了多倍体其子一代的幼苗用秋水仙素处理产生了多倍体其基因型是d其baaabbbaabbc
用秋水仙素处理 ⑶ 由③培育出⑥的常用方法是_______________,形成的⑥ 多倍体 染色体变异 叫____________。依据的原理是____________。
6、亲体的基因型为AABB和aabb的水稻杂交，取F1 的花药进行离体培养，再用秋水仙素处理，使其长 成植株，试问： （1）这些植株的基因型可能是____________ __________________________________，属于 AABB AAbb aaBB aabb _________倍体植株。 二
病的小麦（DDtt）和低产不抗病的小麦
（ddTT），怎样才能得到高产抗病的优良品种
（DDTT）？
以下是杂交育种的参考方案： Ｐ Ｆ１ Ｆ２ 低抗 高不抗 DDtt 低抗 ddTT
高抗 DdTt 高不抗 高抗 矮不抗
F 高抗 连续自交
3
Fn 高抗DDTT
用秋水仙素处理 ⑶ 由③培育出⑥的常用方法是_______________,形成的⑥ 多倍体 染色体变异 叫____________。依据的原理是____________。
6、亲体的基因型为AABB和aabb的水稻杂交，取F1 的花药进行离体培养，再用秋水仙素处理，使其长 成植株，试问： （1）这些植株的基因型可能是____________ __________________________________，属于 AABB AAbb aaBB aabb _________倍体植株。 二
病的小麦（DDtt）和低产不抗病的小麦
（ddTT），怎样才能得到高产抗病的优良品种
（DDTT）？
以下是杂交育种的参考方案： Ｐ Ｆ１ Ｆ２ 低抗 高不抗 DDtt 低抗 ddTT
高抗 DdTt 高不抗 高抗 矮不抗
F 高抗 连续自交
3
Fn 高抗DDTT
第10节 多倍体与单倍体育种
四种中只有A形成 的配子具有完整染 色组的单倍体或者 二倍体完整染色体 的配子。占25%。 其余3种组合所形成 的配子都是非整倍 体染色体的配子， 这种配子由于剂量 不同，一般不成活 。
一般形成正常配子的几率是（1/2）n-1，这里n 是一个染色体组中的染色体个数。如果是6对 以上染色体，三倍体几乎全部不育。 减数分裂时同源染色体联会时发生紊乱，很难 将完整的一套染色体分配到一个配子中去。即 ：很难形成具有完整一套染色体组的配子。绝 大多数配子中的染色体数目不正常。 香蕉是三倍体，由于染色体的配对发生紊乱， 从而不能正常地进行减数分裂，不能产生种子， 只能通过无性繁殖繁衍后代。传统的无性繁殖 往往通过地下球茎中的不定芽培育成苗。
如果卵子受精后，照常排出 第二极体形成单倍体卵，单 倍的卵原核与单倍的精原核 结合就形成二倍的受精卵， 这时再抑制受精卵的第一次 卵裂，则产生四倍体。
（2）诱导方法
A 物理方法 P147
机制主要是通过破坏微管形成，使由微管蛋白聚合成的微管 解体或阻止微管的聚合过程，使染色体失去移动的动力，人 为抑制染色体向两极移动，形成多倍体细胞。
例子
转基因抗虫棉
超级细菌
蕃茄-马铃薯
常规育种
处理 杂交
诱变育种
多倍体育种
单倍体育种
用射线、激光、 用秋水仙素处理 花药离体培养 化学药品等处理 种子或幼苗 生物
抑制细胞分裂中 通过基因重组把 用人工方法诱发 诱导精子直接 纺锤体的形成， 两亲本的优良性 基因突变，产生 发育成植株， 原理 使染色体数目加 状组合在同一后 新性状，创造新 再用秋水仙素 倍后不能形成两 代中 品种或新类型 加倍成纯合体 个细胞 器官大，营养物 加速育种的进程， 方法简便，但需 缩短育种年限， 质含量高，但发 大幅改良某些性 特点 较长年限方可获 但方法复杂， 状，但突变后有 育延迟，结实率 成活率较低 得纯合体 利个体往往不多 低
单倍体育种多倍体育种---20170921
合子 DDRR、DDrr、ddRR、ddrr
育种
种西瓜不容易
原理
子房发育成果实，胚珠发育为 种子。在子房发育成为果实的过
程 中，需要一定量的生长素。
生长素在植物体内的合成部位是叶原 基、嫩叶和发育中的种子。在二倍体 西瓜的花粉中，除含有少量的生长素 外，同样也含有使色氨酸转变成生长 素（吲哚乙酸）的酶系。
用0.22-0.44％的秋水仙素 液体滴在其幼苗茎尖生长 点上，连续进行四天。
令二倍体西瓜植株细胞染 色体成为 4倍体（4n＝44 ），这种4倍体西瓜能正 常开花结果，种子能正常 萌发成长。
步骤
（2）处理后的种子或幼苗，要用清水洗干净。 处理及缓苗期间，应将植株置于散光下，以免日 光直接照射，致使秋水仙素分解破坏。同时亦切 忌高温，因为在高温情况下，秋水仙素对植物的 毒性增强，容易造成死苗。因此，在成活前应给 予良好的栽培条件和精心管理。
④为了鉴定的准确起见，尚须直接在显微镜下检 查染色体数目是否已经加倍(普通二倍体西瓜2n =22，四倍体西瓜4n= 44)。
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第一年： 四倍体瓜 三倍体胚 (种子)
第二年： 三倍体瓜 无籽
探究：人工诱导染色体加倍的原理
抑制纺锤体的形成，导致 染色体不能移向两极，从 而引起细胞内染色体加倍。
间期
前期
中期
后期
低温（秋水仙素）
着丝点分裂 无纺缍丝牵引 前期
若继续进行正常 的有丝分裂
染色体加倍的 组织或个体
香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子， 无法食用。香蕉的培育过程如下：
杂交育种单倍体育种F单幼P花2FP倍苗1F粉D1体ddRrdrDD、rDr×RRdD×d×、 、RdDdrRDDDR秋花rrrRD水、、药、ddR仙dd离ddRRRDRR素体、、rR处培rrdd理养、rr ddrr将出直性第第选 病来至状F21年年择的2， 后 分中抗植逐 代 离矮倒株代 不 为育间两抗自 再 止伏即植种只年交 出又可株时要， 现选抗 正常纯 不足：育种时间较长
育种
种西瓜不容易
原理
子房发育成果实，胚珠发育为 种子。在子房发育成为果实的过
程 中，需要一定量的生长素。
生长素在植物体内的合成部位是叶原 基、嫩叶和发育中的种子。在二倍体 西瓜的花粉中，除含有少量的生长素 外，同样也含有使色氨酸转变成生长 素（吲哚乙酸）的酶系。
用0.22-0.44％的秋水仙素 液体滴在其幼苗茎尖生长 点上，连续进行四天。
令二倍体西瓜植株细胞染 色体成为 4倍体（4n＝44 ），这种4倍体西瓜能正 常开花结果，种子能正常 萌发成长。
步骤
（2）处理后的种子或幼苗，要用清水洗干净。 处理及缓苗期间，应将植株置于散光下，以免日 光直接照射，致使秋水仙素分解破坏。同时亦切 忌高温，因为在高温情况下，秋水仙素对植物的 毒性增强，容易造成死苗。因此，在成活前应给 予良好的栽培条件和精心管理。
④为了鉴定的准确起见，尚须直接在显微镜下检 查染色体数目是否已经加倍(普通二倍体西瓜2n =22，四倍体西瓜4n= 44)。
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第一年： 四倍体瓜 三倍体胚 (种子)
第二年： 三倍体瓜 无籽
探究：人工诱导染色体加倍的原理
抑制纺锤体的形成，导致 染色体不能移向两极，从 而引起细胞内染色体加倍。
间期
前期
中期
后期
低温（秋水仙素）
着丝点分裂 无纺缍丝牵引 前期
若继续进行正常 的有丝分裂
染色体加倍的 组织或个体
香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子， 无法食用。香蕉的培育过程如下：
杂交育种单倍体育种F单幼P花2FP倍苗1F粉D1体ddRrdrDD、rDr×RRdD×d×、 、RdDdrRDDDR秋花rrrRD水、、药、ddR仙dd离ddRRRDRR素体、、rR处培rrdd理养、rr ddrr将出直性第第选 病来至状F21年年择的2， 后 分中抗植逐 代 离矮倒株代 不 为育间两抗自 再 止伏即植种只年交 出又可株时要， 现选抗 正常纯 不足：育种时间较长
单倍体和多倍体育种共19页
秋水仙素的作用是什么？ 在细胞分裂的哪个时期起作用？ 可以用秋水仙素处理成熟的植株吗？
母本
父本
母本
去雄授粉
父本
四倍体
二倍体
有籽 西瓜
种下去
花粉刺激
三倍体 植株
普通西瓜植株 无籽西瓜
过程：
第 一 年
2N西瓜幼苗(♀) 秋水仙素
4N西瓜植株(♀)
2N父本产生的花粉提供精子
3N西瓜种子(4N的瓜)
选育出需要的矮抗品种
优点：明显缩短育种年限
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
F1
第 1
DDTT ↓
ddtt
年
高杆抗病
第
DdTt
减数分裂
Байду номын сангаас第 1 年
2 年
↓×
↓ F2
D_T_
D_tt ddT_ ddtt 配子
矮抗
DT
第
Dt dT dt 第
花药离体培养
2 年
3
F3 年
× ddTT
单倍体 DT Dt dT dt
↓ 秋水仙素
第 4
生长
纯合体 DDTT DDtt ddTT ddtt
年
矮抗
多倍体植株特点
茎秆粗壮，叶片果实和种子都比 较大，糖类和蛋白质等营养物质的含 量有所增加。
例：四倍体的葡萄比二倍体的大，四倍体 的番茄的VC的含量几乎增加了一倍。因此， 人们常采用人工诱导多倍体的方法获得多 倍体，培育新品种
母本
父本
母本
去雄授粉
父本
四倍体
二倍体
有籽 西瓜
种下去
花粉刺激
三倍体 植株
普通西瓜植株 无籽西瓜
过程：
第 一 年
2N西瓜幼苗(♀) 秋水仙素
4N西瓜植株(♀)
2N父本产生的花粉提供精子
3N西瓜种子(4N的瓜)
选育出需要的矮抗品种
优点：明显缩短育种年限
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
F1
第 1
DDTT ↓
ddtt
年
高杆抗病
第
DdTt
减数分裂
Байду номын сангаас第 1 年
2 年
↓×
↓ F2
D_T_
D_tt ddT_ ddtt 配子
矮抗
DT
第
Dt dT dt 第
花药离体培养
2 年
3
F3 年
× ddTT
单倍体 DT Dt dT dt
↓ 秋水仙素
第 4
生长
纯合体 DDTT DDtt ddTT ddtt
年
矮抗
多倍体植株特点
茎秆粗壮，叶片果实和种子都比 较大，糖类和蛋白质等营养物质的含 量有所增加。
例：四倍体的葡萄比二倍体的大，四倍体 的番茄的VC的含量几乎增加了一倍。因此， 人们常采用人工诱导多倍体的方法获得多 倍体，培育新品种
第十章 单倍体与多倍体育种
三、多倍体的发生与形成（途径有） 1、体细胞染色体加倍：
体细胞有丝分裂时，受到外界影响，染色体分裂而细胞不分裂， 已分裂的染色体被包在一个细胞核内，形成染色体加倍的细胞→ 可能形成多倍体组织。 人工诱发的多倍体中，大多是体细胞染色体加倍产生的。
2、生殖细胞染色体加倍（配子形成中）
在配子形成过程中，由于外界条件激变，使减数分裂正常秩序 受到扰乱，引起染色体的不 正常分配，形成二倍体的不减数配子， 不减数配子受精，产生染色体组数加倍的多倍性植株。 参与受精的雌雄配子都没减数受精后，四倍体或其他偶数多倍 体。 参与受精的雌雄配子只有一方减数受精后三倍体或其他奇数多 倍体。
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、鉴定、从中选出优良株系，扩 大繁殖试种，最后用于生产。
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
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授花粉产生生长素 刺激子房发育成果
第一年： 四倍体瓜 三倍体胚( 种子)
第二年： 三倍体瓜 无籽
探究：人工诱导染色体加倍的原理
抑制纺锤体的形成，导致 染色体不能移向两极，从 而引起细胞内染色体加倍。
间期 前期
中期
后期
低温 （秋水仙素）
着丝点分裂 无纺缍丝牵引 前期 若继续进行正常 的有丝分裂 染色体加倍的 组织或个体
三倍体无籽西瓜因为不形成种子， 所 以缺乏由幼嫩种子产生的生长素， 所 以要刺激子房发育成果实，就要授 把三倍体和二倍体相间种植，以保 以 证成熟的花粉。 有足够的二倍体植株的花粉传到三 倍
原理
步骤
（1）四倍体母本的获得 ：用 0.2～0.4％的秋水仙 素液体将二倍体普通西瓜 的种子浸泡12～24小时 ，或在每天下午6～7点钟 用0.22-0.44％的秋水仙素 液体滴在其幼苗茎尖生长 点上，连续进行四天。 令二倍体西瓜植株细胞染 色体成为 4倍体（4n＝44 ），这种4倍体西瓜能正 常开花结果，种子能正常 萌发成长。
知识回顾
遗传物质发生 改变所引起的 生物变异
新性状
生 物 变 异
新 基因突变 新基因 性 状 基因重组 新基因型 可遗传的变异 组 染色体变异 基因数 合
仅仅由环境变化所引 起的生物变异，遗传 物质未发生改变
目或基 因的排 列顺序 改变
不可遗传的变异
多倍体与单倍体育种
本节主要内容： 1.多倍体育种
育种时 将F2中矮抗植株选 第 1年 出来，逐代自交， 间只要 直至后代不再出现 两年 第 2年 性状分离为止
育种
种西瓜不容易
子房发育成果实，胚珠发育为 种子。在子房发育成为果实的过
程 中，需要一定量的生长素。
生长素在植物体内的合成部位是叶原 基、嫩叶和发育中的种子。在二倍体 西瓜的花粉中，除含有少量的生长素 外，同样也含有使色氨酸转变成生长 素（吲哚乙酸）的酶系。
（2）处理后的种子或幼苗，要用清水洗干净。 处理及缓苗期间，应将植株置于散光下，以免日 光直接照射，致使秋水仙素分解破坏。同时亦切 忌高温，因为在高温情况下，秋水仙素对植物的 毒性增强，容易造成死苗。因此，在成活前应给 予良好的栽培条件和精心管理。
（3）多倍体的鉴定： ①用秋水仙素溶液处理后，应注意观察多倍体植 株。若形成多倍体，它萌芽的肥厚度明显增加， 幼根尖端发生膨大现象； ②考察植株的体型，多倍体具有体型较大的特点 。如叶片较大，根茎变粗，花、果实、种子都较 大，茎叶组织比较粗糙，颜色深绿，有时有皱缩 现象； ③四倍体叶面的气孔较大，单位面积气孔数目相 对减少，花粉粒较二倍体的花粉粒大一倍以上； ④为了鉴定的准确起见，尚须直接在显微镜下检 查染色体数目是否已经加倍(普通二倍体西瓜2n =22，四倍体西瓜4n= 44)。
思考：利用纯合易感病矮秆品种（ddrr）和纯合抗 病高秆品种（DDRR）培育抗倒伏（矮秆）又抗病品 种ddRR。（说明：必须是纯合子才能作为一个品种）
杂 交 单 育 倍 种 体
PP ddrr ddrr DDRR DDRR × × F1 F1
ddRR DdRr DdRr × ddRr DR、Dr、dR、dr 花粉 花药离体培养 、 D rr、ddrr 选择抗倒伏又抗 F2 D R 、 ddR 育 单倍体 DR、Dr、dR、dr 病的植株即可 幼苗 种 秋水仙素处理 不足：育种时间较长 正常纯 DDRR、DDrr、ddRR、ddrr 合子
返回点我
香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子， 无法食用。香蕉的培育过程如下： 野生芭蕉 2n
野生芭蕉 2n
加倍
有籽香蕉 4n
无籽香蕉 3n
2、单倍体育种
1）单倍体育种的方法步骤
①花药离体培养，获得单倍体幼苗 ②用秋水仙素处理单倍体幼苗，获得正常 可育的纯合子
2）单倍体育种的优点
明显缩短育种的年限
缺点：植株弱小，而且高度不育
怎样得到这些多倍体
多倍体和单倍体在育种上的应用
1பைடு நூலகம்人工诱导多倍体育种
方法 （1）低温处理作物的分生组织
（2）用秋水仙素处理萌发 的种子或幼苗（最 常用且最有效）
秋水仙素作用或低温处理的原理： 秋水仙素能够抑制纺锤体的形成（细胞分裂前期）
实例分析：无籽西瓜的培育
无 籽 西 瓜 的 培 育
无籽西瓜培育
2.单倍体育种 本节关键问题：
多倍体形成的原理与方法
四倍体水稻干粒重比二倍 体增加30%~60%。
四倍体巨玫瑰葡萄
平均穗重675克，平均粒重10克 二倍体玫瑰香 平均穗重400克，平均粒重6克
四倍体番茄维生素C 的含量比二倍体品种 几乎增加一倍
多倍体植株的特点：
(1)茎秆粗壮； (2)叶片、果实和种子都比较大； (3)营养物质的含量增高。
第一年： 四倍体瓜 三倍体胚( 种子)
第二年： 三倍体瓜 无籽
探究：人工诱导染色体加倍的原理
抑制纺锤体的形成，导致 染色体不能移向两极，从 而引起细胞内染色体加倍。
间期 前期
中期
后期
低温 （秋水仙素）
着丝点分裂 无纺缍丝牵引 前期 若继续进行正常 的有丝分裂 染色体加倍的 组织或个体
三倍体无籽西瓜因为不形成种子， 所 以缺乏由幼嫩种子产生的生长素， 所 以要刺激子房发育成果实，就要授 把三倍体和二倍体相间种植，以保 以 证成熟的花粉。 有足够的二倍体植株的花粉传到三 倍
原理
步骤
（1）四倍体母本的获得 ：用 0.2～0.4％的秋水仙 素液体将二倍体普通西瓜 的种子浸泡12～24小时 ，或在每天下午6～7点钟 用0.22-0.44％的秋水仙素 液体滴在其幼苗茎尖生长 点上，连续进行四天。 令二倍体西瓜植株细胞染 色体成为 4倍体（4n＝44 ），这种4倍体西瓜能正 常开花结果，种子能正常 萌发成长。
知识回顾
遗传物质发生 改变所引起的 生物变异
新性状
生 物 变 异
新 基因突变 新基因 性 状 基因重组 新基因型 可遗传的变异 组 染色体变异 基因数 合
仅仅由环境变化所引 起的生物变异，遗传 物质未发生改变
目或基 因的排 列顺序 改变
不可遗传的变异
多倍体与单倍体育种
本节主要内容： 1.多倍体育种
育种时 将F2中矮抗植株选 第 1年 出来，逐代自交， 间只要 直至后代不再出现 两年 第 2年 性状分离为止
育种
种西瓜不容易
子房发育成果实，胚珠发育为 种子。在子房发育成为果实的过
程 中，需要一定量的生长素。
生长素在植物体内的合成部位是叶原 基、嫩叶和发育中的种子。在二倍体 西瓜的花粉中，除含有少量的生长素 外，同样也含有使色氨酸转变成生长 素（吲哚乙酸）的酶系。
（2）处理后的种子或幼苗，要用清水洗干净。 处理及缓苗期间，应将植株置于散光下，以免日 光直接照射，致使秋水仙素分解破坏。同时亦切 忌高温，因为在高温情况下，秋水仙素对植物的 毒性增强，容易造成死苗。因此，在成活前应给 予良好的栽培条件和精心管理。
（3）多倍体的鉴定： ①用秋水仙素溶液处理后，应注意观察多倍体植 株。若形成多倍体，它萌芽的肥厚度明显增加， 幼根尖端发生膨大现象； ②考察植株的体型，多倍体具有体型较大的特点 。如叶片较大，根茎变粗，花、果实、种子都较 大，茎叶组织比较粗糙，颜色深绿，有时有皱缩 现象； ③四倍体叶面的气孔较大，单位面积气孔数目相 对减少，花粉粒较二倍体的花粉粒大一倍以上； ④为了鉴定的准确起见，尚须直接在显微镜下检 查染色体数目是否已经加倍(普通二倍体西瓜2n =22，四倍体西瓜4n= 44)。
思考：利用纯合易感病矮秆品种（ddrr）和纯合抗 病高秆品种（DDRR）培育抗倒伏（矮秆）又抗病品 种ddRR。（说明：必须是纯合子才能作为一个品种）
杂 交 单 育 倍 种 体
PP ddrr ddrr DDRR DDRR × × F1 F1
ddRR DdRr DdRr × ddRr DR、Dr、dR、dr 花粉 花药离体培养 、 D rr、ddrr 选择抗倒伏又抗 F2 D R 、 ddR 育 单倍体 DR、Dr、dR、dr 病的植株即可 幼苗 种 秋水仙素处理 不足：育种时间较长 正常纯 DDRR、DDrr、ddRR、ddrr 合子
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香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子， 无法食用。香蕉的培育过程如下： 野生芭蕉 2n
野生芭蕉 2n
加倍
有籽香蕉 4n
无籽香蕉 3n
2、单倍体育种
1）单倍体育种的方法步骤
①花药离体培养，获得单倍体幼苗 ②用秋水仙素处理单倍体幼苗，获得正常 可育的纯合子
2）单倍体育种的优点
明显缩短育种的年限
缺点：植株弱小，而且高度不育
怎样得到这些多倍体
多倍体和单倍体在育种上的应用
1பைடு நூலகம்人工诱导多倍体育种
方法 （1）低温处理作物的分生组织
（2）用秋水仙素处理萌发 的种子或幼苗（最 常用且最有效）
秋水仙素作用或低温处理的原理： 秋水仙素能够抑制纺锤体的形成（细胞分裂前期）
实例分析：无籽西瓜的培育
无 籽 西 瓜 的 培 育
无籽西瓜培育
2.单倍体育种 本节关键问题：
多倍体形成的原理与方法
四倍体水稻干粒重比二倍 体增加30%~60%。
四倍体巨玫瑰葡萄
平均穗重675克，平均粒重10克 二倍体玫瑰香 平均穗重400克，平均粒重6克
四倍体番茄维生素C 的含量比二倍体品种 几乎增加一倍
多倍体植株的特点：
(1)茎秆粗壮； (2)叶片、果实和种子都比较大； (3)营养物质的含量增高。