第十章 倍性育种

②作用原理 细胞分裂时，秋水仙素能抑制纺锤丝的形成，所以染色体虽
能正常复制，但不能分向两极，细胞未分裂，造成染色体分裂 而成细胞不分裂，处理后，用清水洗净秋水仙碱的残液，细胞 分裂通常可恢复正常。 ③影响因素：
秋水仙素的有效浓度与处理时间是诱发多倍体的关键，浓度 低，时间短，不易成功；过高，时间长会使细胞甚至整个组织 和植物死亡。此外还要注意温度，一般认为15℃为宜。
举例说明： 例1：异源四倍体（双二倍体）：它是由不同种间或属间 杂交得到F1再经染色体加倍形成。 加倍方式： ①二倍体种间或属间杂交，杂种细胞染色体加倍（人工诱 导较有效） ②二倍体种间或属间杂交，杂种减数分裂不正常，形成重 组2n配子，雄、雌2n配子结合、形成双二倍体（常在自然 界中发生，机会难得）（见课本P101，图10-4） 例2：同源四倍体它是由一个二倍体物种染色体加倍产生。 加倍方式： ①受精后任何时期的体细胞加倍形成4x ②减数分裂不正常，形成2n配子，雄、雌2n配子结合→4x ③减数分裂的配子有丝分裂过程中，产生了2n配子→4x
含56个染色体。x =7，即含有8Genone,为八倍体。
多倍体普遍存于植物界，据估计被子植物中多倍体植 物占30—35%，它是变异发生的重要途径之一，对于物 种进化及育种意义极大。
2、种类（根据来源划分） 1）同源多倍体：由同一物种或同一个染色体组加倍得到，加
倍后的染色体与原来的染色体相同，如四倍体黑麦（RRRR）
b愈伤组织分化成幼苗：
这一步的工作是将长出的愈伤组织（约1—3mm大小）移在 诱导分化的培养基上继续培养，使它分化出根和芽。
c使分化的小苗正常生长和健壮： 5、对花粉植株的移栽、染色体加倍、选择及鉴定：
①初移出来时，要特别精心培植，注意保持适当的温度、湿 度，并避免强烈的阳光晒干、灼伤，使其适应外界条件。
由于这些原因，一些多倍体的再现反而不如正常类型的牧草， 如八倍体玉米的生活力就较四倍体为弱，而且完全不育。
六、在确定多倍体育种对象时，应注意下列几点：
三、单倍体育种程序及操作技术—（花粉培养） 1、原材料的准备： 一般采用优良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，选出适宜的培养基。 培养基：大量元素无机盐+微量元素无机盐+铁盐+
苜蓿2n=4x=32（四倍体）n=2x=16（单倍体）
第一节 单倍体育种 一、单倍体育种的意义： 1、概念：
单倍体：是指具有配子（生殖细胞）染色体数（n） 的个体。
从细胞遗传学角度来看，由二倍体牧草或作物形 成的单倍体为一倍体，体细胞中只含一个染色体组。 如：玉米为二倍体（2n=20），其单倍体就是一倍体 （n=x=10）。多倍体的情况就不同，如：紫花苜蓿为 四倍体（2n=4x=32），其单倍体就为二倍体 （2n=2x=16）；小黑麦为六倍体（2n=6x=42），其单 倍体为三倍体（2n=3x=21）。
④处理方法： 浸渍法：多用于处理干种子，萌动种子及幼苗。 滴液法：禾本科幼苗，茎基部生长点切一小斜口，使其 夹住一小片滤纸，用吸管滴药液，浓度0.02—0.05%。双 子叶植物，用脱脂棉将顶芽，腋芽包裹住，然后滴液每 日一至数次，反复数日。 注射法：是用注射针头把秋液注入植株小苗分蘖节的上 部。 这种方法适于禾本科、谷类作物，尤其对水稻加倍，效 果良好。
3、多倍体植物的鉴定方法 外形鉴定：在外部形态上，多倍体植物和未加倍成功的 二倍体有明显差异。多倍体幼根尖端膨大，胚轴肥厚。 幼苗生长缓慢，拔节后生长旺盛。茎变粗，叶片宽大， 色深绿，叶缘有皱褶。花大而紧凑，籽粒增大，千粒重 增加，气孔和花粉粒增大，茎叶产量高。 如：黑龙江饲料室（1974）报道，四倍体玉米龙牧2号的 气孔长度为67.5um，而二倍体对照龙牧一号为37.5um， 四倍体比二倍体增大近一倍。 染色体镜检：经外形鉴定而选出的幼苗或子粒需要检查 其细胞染色体数目，从而确切地鉴定出染色体倍数。 染色体镜检主要是观察其根尖细胞或花粉母细胞的染色 体数。其过程如下：根尖→固定→染色→压片→镜检
其原因在于生物体同遗传物质与其它物质之间在长期进化中形 成了一定的平衡关系。
每一物种都有一个最适宜的染色体数，其数目并非越多越好。 在生物所处环境条件变化较小的情况下，无论是超过或低于这一 倍数，都将破坏这种最佳平衡状态，从而导致活力的降低。染色 体过多时，一些不利基因的累加效应加强，更使某些不利性状突 出出来。
不同植物、不同器官或组织在一定条件下对秋水仙素的反应 不同，有的敏感，有的迟钝。因此必须根据不同情况来掌握浓 度与时间。处理前最好能搞清有关组织细胞分裂周期的长短。
一般说来，分裂快的浓度宜低，时间宜短；反之，浓度宜高 些，时间长些。一般的浓度范围是0.0006%—3%，采用0.01%— 0.4%的较多。
2）异源多倍体：是不同物种杂交后染色体加倍的结果，如多
倍体小黑麦（AABBDDRR），异源四倍体可以当作是两个二倍体远 缘种的复合体，又称“双二倍体”。如老芒麦（SSHH）。
中间的衍生类型： 同源异多倍体：只存在于六倍体或更高水平的多倍体类型，它
结合同源和异源多倍体两者的特征。如：猫尾草（2n=6x=42）的 组型为AAAABB，其A组染色体像节节猫尾草，B组染色体像高山猫 尾草。
总之，只要具有正常体细胞（2n）一半染色体 数的生物体（n）就称为单倍体。
2、单倍体植株的特点： a器官和植株弱小：
单倍体细胞染色体的量是亲本的一半。 b生活力一般较弱：
生长平衡受到破坏。 c高度的不孕性：
减数分裂时无法配对，不能形成有效配子。 d基因型是纯合的：
基因型是单一的，加倍之后是纯合的二倍体。 上述特点表明：
①单倍体植物一经加倍就成为遗传上纯合的植物体，不能分离， 可大大缩短育种年限。 ②由于其高度不孕生活力弱，在生产上就不能直接利用，必须经 过（加倍）人为控制，克服其缺点，发挥其优势，为生产服务。
3、单倍体育种的意义： 1）、能极早地稳定杂种后代性质，缩短育种年限。 2）、加速培育异花授粉作物的自交系。 3）、提高选择的正确性和效率。 4）、克服远缘杂交不育性与分离的困难。 5）、节省田间试验的土地和劳力。 6）、与诱交相结合—提高效率。 二、花粉单性发育成植株的生物学原理（概念）：
苜蓿2n=32、其一倍体是：x=8 一倍体的染色体数目就是染色体基数（Ｘ）。
3、多倍体——体细胞内含有三组或三组以上染色体 组的生物体称多倍体。 如：3x、4x、7x等。
苜蓿2n=4x=32（四倍体） 羊草2n=4x=28（四倍体）
4、单倍体——包含生殖细胞染色体组的生物称单倍 体（含体细胞染色体组一半的生物称单倍体） 如：燕麦2n=6x=42（六倍体）n=3x=21（单倍体）
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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）。 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、单穗分别收种，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。
四、诱发多倍体的方法： 1、用物理因素诱异多倍：
物理因素有：温度激变、机械创伤、电离射线、非 电离射线、离心力等。
物理因素虽可诱导多倍体，但频率较低，在多倍体 诱导中成效不大。 2、用化学因素诱导多倍体： 秋水仙素处理方法： ①秋水仙素介绍
秋水仙素是从百合科秋水仙植物中提炼出来的一种 剧毒药剂，其分了子式为： C22H25NO6 。1（1/2）H2O。一般秋 水仙素是淡黄色粉末，纯品是针状结晶体，性极毒，对 中枢神经有麻醉作用，进入眼睛，会使其失明，易溶于 水、酒精、氯仿和甲醛中，不易溶解于已醚和苯。
二倍体与同源多倍体细胞核比较
玉米的同源多倍体植株矮小，茎粗叶大
二倍体基因型
同源多倍体基因型复杂 三倍体基因型
四倍体基因型
五、诱发多倍体在牧草中的意义及利用
1、利用异源多倍体（双二倍体）能克服远缘杂种的不孕性，提 高远缘杂交的结实率。 2、人工诱发的一些植物的同源多倍体具有不少宝贵性状。 3、多倍体结实率低，生活力弱。
第十章 倍性育种
生物细胞内，由染色体组成一个个染色体组，每个染色 体组内包括一定数目的染色体。
同一组内每个染色体的形态、功能各不相同。 1、染色体基数——每个染色体组内包含的染色体数称 染色体基数（Ｘ）。 如：苜蓿2n=32、即2n=4x=32 所以染色体基数x=8
玉米2n=20、即2n=2x=20 所以染色体基数x=10 2、一倍体——凡是体细胞内含有一个完整染色体组的 生物称一倍体。 如：冰草2n=14、其一倍体是：x=7
三、多倍体的发生与形成（途径有101页） 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。
区段异源多倍体：具有相当数目的同源染色体区段甚至整个染
色体，但相互之间又有大量不同的基因或染色体共段（如BBB1B1）
野生一粒小麦 野生二粒小麦
小麦属物种的进化
拟斯卑尔脱山羊草 粗山羊草 普通小麦
人 工 合 成 六 倍 体 小 麦
二、多倍体在自然界的出现及意义：
1、多倍体普遍存在于自然界。低、高等植物中都有。我们熟知道 许多作物，如小麦、燕麦、棉花、花生、烟草、马铃薯、甘蔗及苜 蓿等都是自然形成的多倍体。在被子植物中的出现率为30—35%， 一般来说单子叶植物中的多倍体，要比双子叶植物为多。 2、自然界中牧草多倍体发生的原因。 ①多年生牧草的杂合性所致。它们异花授粉时，发生远缘杂交，细 胞染色体经自然加倍而形成异源多倍体，如猫尾草（6x）=（2x猫 尾草4x高山猫尾草）。 ②多年生牧草生活年限长，许多能进行无性繁殖，它们能较好地保 存并重复产生多倍体类型。 ③牧草不仅分布在条件好的地区，在自然界条件较差的地带。如： 沙漠、高山地带等也能生长，这些地区温度变化急剧，往往影响了 细胞的正常分裂，致使产生多倍体。
维生素类+植物激素+蔗糖+琼脂+蒸溜水 3、花药接种： 选择发育时期适宜的花粉进行接种是决定试验成败的重 要因素。一般选用单核靠边期的牧草进行染色体加倍。
禾本科：孕穗期，豆科：孕蕾期 进入该期。
4、花粉人工离体培养： a花药产生单倍体植株的途径：
花粉→胚状体（无结构的细胞团）→小植株 花粉→愈伤组织（无结构的细胞团）→植株 诱导花粉产生愈伤组织，常采用两种或三种培养基: 第一是诱导愈伤组织的培养基。 第二是诱导愈伤组织分化成苗的培养基。 第三是壮苗培养基。三种中第一种最关键。
1、世代交替（alternation of generotion）：植物的生命活动中 单元的有性世代和二元的无性世代交替进行着。（请看96页） 2、植物具有再生性：植物的任何一部分器官、组织和细胞都具有 再生成完整植株的能力。 3、植物细胞的全能性：植物体的每个细胞都潜在着发育成完整植 株的能力，而且具有该物种的全部遗传物质。
第二节 多倍体育种
一、多倍体(ployploid)的概念和种类： 1、概念：
多倍体：体细胞中具三个或三个以上整倍染色体组的 植物体。包括三倍体triploid、tereapilid 、 etaploid 等。 例如： ①新疆窄颖赖草：
含84个染色体。x=7，即含有 12Genome，为十二倍体。
②偃麦草（E.smithii）：