8 多倍体与单倍体植物2012解析
倍性育种详解
第九章倍性育种植物的倍性育种是植物育种的重要研究内容，主要包括单倍体育种和多倍体育种。
1.单倍体的基因呈单存在，加倍后获得的个体基因型高度纯合。
而常规育种需经多代自交才能获得基因型基本纯合的个体。
因此，单倍体育种可缩短育种的年限。
2.同源多倍体较二倍体具有某些器官增大或代谢产物含量提高的特点，对于以收获营养器官为目的的作物及无性繁殖作物有极好的育种利用价值。
3.人工创造多倍体也可以将野生种与栽培种的遗传物质重组，育成新型作物。
第一节多倍体育种多倍体：是指体细胞中有3个或3个以上染色体组的植物个体。
多倍体广泛存在于植物中。
据估计被子植物中约 50%以上是多倍体，禾本科中有75%，豆类中有18%，草类中有的物种80%为多倍体。
蓼科、景天科、蔷薇科、锦葵科、禾本科和鸢尾科中多倍体最多。
自然界存在的多倍体主要是异源多倍体，同源多倍体较少。
一、多倍体的种类、起源及特点自然界的多倍体是由二倍体进化而来的。
二倍体物种的染色体加倍，不同二倍体物种间杂交，染色体自发加倍是多倍体产生的主要来源（图9-1）。
（一）多倍体的来源多倍体的发生可通过二倍体的染色体数目加倍形成，也可经不同种属间杂交，而后经染色体数目加倍形成。
植物体细胞染色体数目加倍主要通过下列三种途径产生。
1 .合子染色体数目加倍一般是二倍体产生少数四倍体细胞或四倍体组织。
2.分生组织染色体加倍体细胞在有丝分裂过程中受外界环境的影响而发生异常，染色体正常复制、分裂，但细胞不分裂，导致细胞染色体数目加倍，染色体数目加倍的细胞发育成多倍性组织和器官。
3.不减数配子的受精结合（二）多倍体的类别根据多倍体染色体组的组成特点可将多倍体分为同源多倍体、异源多倍体、同源异源多倍体、节段异源多倍体、异数的（混合的）异源多倍体和倍半二倍体等多种类型。
育种上应用的主要是同源多倍体和异源多倍体。
1 .同源多倍体指体细胞中染色体组相同的多倍体，如同源四倍体黑麦（RRRR。
同源多倍体与二倍体相比，主要有下列两方面的效应：（1）生物学性状的变化。
导学：单倍体与多倍体
单倍体与多倍体的区别 二倍体（2N ）三倍体（3N ）多倍体（xN ）生物单倍体（N) ：单倍体（N) ①由合子发育来的个体，细胞中含有几个染色体组，就叫几倍体；②而由配子直接发育来的,不管含有几个染色组，都只能叫单倍体 。
判断三元整合导学模式生物学科导学稿（学生版）编写人：江永艺审稿人： 编写时间：2011-11-10课件制作：江永艺 执教人： 授课时间： 2011-11-10一、课题：单倍体与多倍体 二、课型：陈述性知识课课型说明：本课是以单倍体与多倍体的区分为基础，要求学生进行相关育种方法的理解与分析，学习的结果是掌握育种的基本流程和原理，属于陈述性知识。
三、教学目标：1.区分单倍体与多倍体2.分析单倍体育种方法和多倍体育种的流程 教学目标说明：目标2是本课的重点，同时也是难点 四、学与教的方式：启发式、合作学习 五、课时安排：1课时 六、学习内容及程序： 一、练习：1它们分别是（ ） A 、单倍体、六倍体 B 、三倍体、六倍体 C 、六倍体、六倍体 D 、六倍体、单倍体 2、单倍体水稻高度不育，这是因为（ ） A 、基因发生了重组 B 、染色体结构发生了变异 C 、染色体数目不稳定 D 、染色体配对紊乱 3．某地区一些玉米植株比一般玉米 植株早熟、生长整齐而健壮，果穗大、子粒多，因此这些植株可能是（ ）A 、单倍体B 、二倍体C 、多倍体D 、杂交种 4．下面有关单倍体的叙述中，不正确的是 A ．由未受精的卵细胞发育而成的个体 B ．花药经过离体培养而形成的个体C ．凡是体细胞中含有奇数染色体组的个体D ．普通小麦含6个染色体组，42条染色体，它的单倍体含3个染色体组，21条染色体 二、育种方法： 单倍体育种方法： 体细胞(AaBb)多倍体育种方法：例：三倍体无子西瓜的培育过程图示：(同源多倍体)例：普通小麦(异源六倍体)的形成过程示意图练习：1、从理论上分析下列各项，其中正确的是(双选)A．2倍体×4倍体3倍体B．2倍体×2倍体2倍体C．3倍体×3倍体3倍体D．3倍体×5倍体4倍体2、基因型为AaBb玉米的一粒花粉离体培养后长成的植株，基因型是( )A．AB或ab或Ab或aB B．AAbb或aabb或AAbb或aaBBC．AB、ab、Ab、aB D．AABB aabb AAbb aaBB3．双子叶植物大麻（2N=20）为雌雄异株，性别决定为XY型，若将其花药离体培养，将幼苗用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成应是A．18+XX B.18+XY C.18+XX或18+YY D.18+XX或18+XY 4．萝卜和甘蓝杂交，能得到种子，一般是不育的，但偶然发现有个别种子种下去后，可产生能育的后代。
第二课多倍体、单倍体
第二课时[一]月份教学过程导言上节课我们学习了“染色体组、二倍体、多倍体、单倍体等重要概念”。
多倍体是怎样形成的呢? 单倍体具有什么样的特点呢? 这些知识在实践中有何应用价值呢?这就是我们在本节课要了解的内容。
[二] 教学目标达成过程1.投影展示提纲(一):学生根据提纲(一)阅读教材。
提问:多倍体的自然成因是什么?具有什么特点?(回答:略)投影展示:二倍体草莓、多倍体草莓的图片。
看图可知，多倍体植物各器官均较二倍体大，果实中含营养物质多。
如四倍体水稻的干粒重是二倍体水稻的二倍，蛋白质含量提高了5％～15％，可见多倍体有较高的应用价值。
下面，我们以“三倍体西瓜的培育过程”为例，学习多倍体在实践中的应用。
师生根据P49图示学习、讨论三倍体无籽西瓜的培育过程。
并板书出其染色体的情况:归纳总结多倍体知识，补充提纲(一)为(一)/:刚才，我们归纳了“多倍体”的有关知识，明确了采用人工诱导多倍体来获得多倍体，可以应用在育种上培育新品种。
那么，单倍体的情况又是怎样的呢?请同学们依据提纲(一)阅读教材，思考以下问题:(1)单倍体的自然成因是什么?(2)单倍体的特点有哪些?(3)单倍体在育种上有什么意义?2.在学生阅读、思考、讨论的基础上根据大纲归纳总结单倍体的有关知识:讲述:多倍体和单倍体在人工诱导育种上都有很重要的意义，目前许多国家利用多倍体和单倍体育种方面均取得很大的成果。
[三] 教学目标巩固1.单倍体本身无利用价值，但在育种上却有其特殊的意义，这是因为用花药离体培养获得单倍体。
单倍体植株经秋水仙素处理后，染色体不仅可以恢复到正常水平，而且可获得纯合体。
2.培育多倍体的方法有很多种，如:温度剧变，射线处理、药物处理等。
其中最常用而且最有效的方法是用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗。
3.用四倍体西瓜植株作母本，二倍体西瓜植株作父本进行杂交，结出西瓜的果皮细胞、种子的种皮细胞、胚细胞的染色体组数依次为（）A.4、3、3B.4，2、3C.3、4、3D.4、4、3解析:在结出西瓜的过程中，子房壁形成果皮，珠被发育成种皮。
第十章 单倍体与多倍体育种
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。
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 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。
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。 富民农处理方法 富民农的化学名称：对甲苯磺硫苯胺苯汞，分子式 C19H17H9NSO2，为灰白色粉末，基本不溶于水，溶于丙酮。使 用时应先将纯的药粉1克倒入25ml丙酮中，在热水中（80℃左右） 加热，制成淡黄色溶液，趁热将此液徐徐倒入1000ml原液稀释到 0.01—0.03%即可使用。 还有乙酸（IAA）、氧化亚氨（N2O）等也可加倍染色体数目。
8--多倍体与单倍体植物2012解析
• Co射线照射处理萌动的杜仲种子、r 射线照射珍宝粟、x射线照射水稻也可以
• 机械损伤诱导多倍体的产生：
• 植物的组织被切伤或嫁接后往往在切口处 产生愈伤组织某些愈伤组织细胞内的染色体能 自然加倍，将来发育成多倍体枝条如在茄科植 物中通过反复摘心打顶而诱导四倍体的产生， 其频率可达10%。其实最早的物理诱导方式就 是在番茄上通过打顶而实现的。
• RFLP技术也已成功的应用到本事域的争 论中。
• 限制性片段长度多态性〔restriction fragment length polymorphism,RFLP〕 分析技术，是分子生物学的重要分析方 法之一，用于检测DNA序列多态性。PCRRFLP是将PCR 技术、RFLP 分析与电泳方 法联合应用，先将待测的靶DNA 片段进 展复制扩增，然后应用DNA 限制性内切 酶对扩增产物进展酶切，最终经电泳分
• 2.3.3 生物学方法 • 1〕 体细胞杂交法 • 体细胞杂交又称原生质体融合该技术的进展
是建立在组织培育和原生质体培育的根底上的。 随着原生质体再生体系的建立融合争论的技术和 条件的成熟体细胞杂交法培育多倍体已切实可行。 首先用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞得到大量 无壁的原生质体再通过化学或物理方法诱导异核 体进一步融合后成为共核体经培育后诱导分化出 同源或异源多倍体植株，如柑桔。 • 2〕胚乳培育法 • 胚乳是由3个单倍体核融合而成的,其中1个 单倍体核来自雄配子体,2个来自雌配子体,因此 胚乳是自然的三倍体组织,具有双亲的遗传成分, 对育种后代性状有肯定的预见性。而且胚乳同样 具有一般细胞的全能性,因此胚乳细胞的培育可 得三倍体植株。如红江橙、柚、猕猴桃等。
多倍体与单倍体的关系
多倍体与单倍体的关系哎，说起多倍体与单倍体，这可真是个有意思的话题。
咱们都知道，生物界里的事儿，复杂着呢，就像咱们人，有高有矮，有胖有瘦，这植物界也一样，它们也有自己的小秘密，多倍体和单倍体就是其中的两个。
咱们先说说单倍体吧。
单倍体，听着就挺孤单的，对吧？其实啊，它就是只含有一套染色体的生物个体。
咱们可以把染色体想象成一套完整的拼图，那么单倍体呢，就像是一幅拼图，它只有一套，没有多余的。
这样的生物个体，在自然界里其实挺少见的，但它们却有着自己独特的魅力。
单倍体的植物，通常长得比较小巧，叶片也细长细长的，看着就挺精致。
而且啊，它们繁殖起来也挺特别的，往往是通过无性繁殖，比如扦插啊、嫁接啊这些方式。
这就像是咱们人类里的双胞胎，有时候不用爸爸妈妈再生，就能多出一个小伙伴来。
单倍体的植物也有这个特点，它们能自己“复制粘贴”，生出更多的小单倍体来。
不过呢，单倍体也有个小缺点，就是它们往往比较脆弱，容易受到环境的影响。
就像是温室里的小花，一旦离开了那个舒适的环境，就很难生存下去了。
所以啊，科学家们有时候会用一些特殊的方法，比如用秋水仙素处理，来让单倍体的染色体加倍，变成多倍体，这样它们就能更强大、更适应环境了。
说完单倍体，咱们再来聊聊多倍体。
多倍体呢，顾名思义，就是含有两套或两套以上染色体的生物个体。
这就像是咱们人手里拿了好几幅拼图，可以拼出更多样化的图案来。
多倍体的植物呢，通常长得比较粗壮，叶片也宽大厚实，看着就挺有力量。
而且啊，多倍体的植物往往具有一些优良的特性，比如果实大、营养丰富、抗逆性强等等。
就像是咱们平时吃的水果，那些个大皮厚的，往往就是多倍体的。
这样的水果不仅好吃，还能在恶劣的环境下生存下来，真是让人佩服。
多倍体的植物繁殖起来也挺有意思的。
它们通常是通过有性生殖来繁殖的，就是需要爸爸妈妈的“合作”，才能生出小宝宝来。
这就像是咱们人类，需要男人和女人的结合，才能生出小宝宝一样。
多倍体的植物也是这样，它们需要两个不同基因型的个体结合，才能产生新的多倍体后代。
单倍体的植株特点
单倍体的植株特点单倍体植物是指细胞具有一套染色体组成的植物，其细胞核中只有单一的一套染色体。
与之相对的是多倍体植物，它们的细胞核中有两套或多套染色体。
单倍体植物在植物界中较为罕见，但是它们具有一些独特的特点。
单倍体植物具有较高的变异性。
由于每个细胞只有一套染色体，单倍体植物的基因组较为简单，变异的概率相对较高。
这使得单倍体植物在进化过程中能够更快地适应环境的变化。
同时，由于单倍体植物的基因组较小，基因间的相互作用较少，单倍体植物的基因表达也更为灵活，能够更好地适应复杂的环境。
单倍体植物具有较强的遗传优势。
由于单倍体植物只有一套染色体，它们在有性繁殖过程中只需要进行简单的染色体分离，与多倍体植物相比，单倍体植物的有性繁殖速度更快。
此外，单倍体植物在有利的环境条件下还可以通过无性繁殖的方式快速繁殖。
这使得单倍体植物具有更高的生殖潜力和生存竞争力。
单倍体植物在生殖方式上比较灵活。
单倍体植物既可以通过有性繁殖方式产生子代，也可以通过无性繁殖方式产生子代。
有性繁殖可以增加遗传的多样性，有利于适应环境的变化；无性繁殖则可以保留优良的遗传特性，确保后代的遗传稳定性。
单倍体植物可以根据环境的需求选择适合的繁殖方式，以保证后代的存活和繁衍。
单倍体植物的生长速度相对较快。
由于单倍体植物只有一套染色体，其细胞分裂过程相对简单，细胞分裂速度较快。
这使得单倍体植物在适宜的生长条件下能够迅速生长，快速形成可繁殖的个体。
单倍体植物的生长速度可以使其在竞争激烈的环境中更具竞争力。
单倍体植物具有较高的变异性、遗传优势、生殖方式灵活以及生长速度快等特点。
这些特点使得单倍体植物能够更好地适应环境的变化，具有较高的生存竞争力。
尽管单倍体植物在植物界中较为罕见，但它们在植物进化和生态系统中扮演着重要的角色。
第10单元 生物的变异、进化-高考真题分类解密和训练(全国卷地区专用)(解析版)
高考真题分类解密和训练第十单元生物的变异、进化考点一基因重组及其意义（Ⅱ）1.（2020年Ⅰ，T32） (9分)遗传学理论可用于指导农业生产实践。
回答下列问题:（1）生物体进行有性生殖形成配子的过程中，在不发生染色体结构变异的情况下，产生基因重新组合的途径有两条，分别是_________________________________________________。
（2）在诱变育种过程中，通过诱变获得的新性状一般不能稳定遗传，原因是____________。
若要使诱变获得的性状能够稳定遗传，需要采取的措施是______________________。
【题点】（1）基因重组概念和类型（必修2P83）①概念：②类型：交叉互换≠基因重组A.交叉互换：四分体的非姐妹染色单体的交叉互换(发生在减Ⅰ前期的四分体时期)B.自由组合：位于非同源染色体上非等位基因自由组合(发生在减Ⅰ后期)（2）育种方法的选择（必修2P97-100）提醒：①单倍体育种一般应用于二倍体植物，因为若为四倍体植物，通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。
②用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍，若操作对象是单倍体植株，属于单倍体育种；若操作对象为正常植株，叫多倍体育种，不能看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。
③单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理，使染色体数目加倍。
单倍体育种在幼苗期处理，多倍体育种在种子萌发期或幼苗期处理。
【解析】本题考查基因重组和育种的相关知识，要求考生掌握基因重组的概念和分类、诱变育种的原理和应用，并能灵活运用解题。
（1）由分析可知，减数分裂形成配子的过程中，基因重组的途径有减数第一次分裂后期，非同源染色体上的非等位基因自由组合；减数第一次分裂前期同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换。
（2）在诱变育种过程中，诱变获得的新个体通常为杂合子，自交后代会发生性状分离，故可以将该个体进行自交，筛选出符合性状要求的个体后再自交，重复此过程，直到不发生性状分离，即可获得稳定遗传的纯合子。
8 多倍体与单倍体植物
细胞工程
Chapter 8
草莓花药愈伤组织
草莓花药再生植株
草莓花药植株（染色体加倍）
细胞工程
Chapter 8
本章小结 染色体工程相关概念
多倍体定义、特点、产生原理、诱导方法
单倍体定义、特点、花药/花粉培育方法、纯合二倍 体产生
秋水仙素处理方法
①处理部位：只有处理正在分裂的细胞才能获得多 倍体。通常以植物茎端分生组织或发育期的幼胚 为材料。
②处理方式：秋水仙素一般用0.1-0.5%水溶液，选择 处理方法：浸渍法、涂抹法、喷雾法、注射法、药剂 培养基法等。以前两种方法最常用，见P76.
浸渍法：种子浸泡催芽，胚根露白时， 0.1-0.5%秋水仙素 处理24h，冲洗，播种。 涂抹法：涂抹在芽生长点上，早晚各1次。
2.多倍体植物特点
（1）形态上的巨大性：表现在果实、种子、茎、叶、气孔等。
多倍体植物一般光合效率高、生长速度快。
（2）育性低：同源多倍体常表现出高度不育（Why?)，可获无籽， 可通过无性繁殖；但异源多倍体是可育的，自交亲和，结实率较高。
（3）抗逆性强：多倍体新陈代谢旺盛，对逆境的耐抗性方面增强。
§8.3 单倍体与纯合二倍体
1、单倍体概念：细胞中含有正常体细胞的一半染色 体数，即具有配子染色体数目的个体。 思考：单倍体是不是就是一倍体？ 水稻是二倍体,其单倍体是一倍体(n=x=12)
普通烟草是异源四倍体，单倍体是二倍体（ n=2x=Ts=24） 普通小麦是异源六倍体 单倍体是三倍体（ n=3x=ABD=21）
直接鉴定法： （2）染色体计数法：将细胞固定制片、染色后观察染色 体个数。由于染色体制片技术比较成熟，因此该方法仍 是目前鉴定多倍体倍性的一种直观、准确的方法，缺点 是比较费时。
园林植物花卉育种学课件第8章多倍体育种
多倍体植物颜色亮丽、形态独 特，常被用于园林艺术设计和 观赏。
医药
多倍体植物中的物质成分，具 有很好的医疗效果，如石斛、 制干草等。
多倍体育种的发展前景
基础研究
随着对多倍体的认知不断 加深，多倍体育种的前景 也在不断拓展。
技术锐化
现代技术和工具的发展， 如基因编辑技术、 CRISPR/Cas9等，也为多 倍体育种提供了更强大的 技术支持。
3
化学处理
使用一些特殊的化学物质对植物进行 处理，使其染色体数目增加两倍，达 到多倍体育种的目的。
人工诱导多倍体的方法
物理处理
• 辐射法 • 热处理法 • 电击法
化学处理
• 冷煮法 • 处理途径 • 特殊药剂
生物学方法
• 一段法 • 两段法 • 三段法
多倍体育种的优点和应用
农业
园艺
多倍体作物染色体数目繁多， 使得作物的生长过程更为稳定， 对环境适应性更强。
多倍体育种
多倍体育种是育种学中的重要分支，了解多倍体育种对我们更好地改良和培 育植物具有重要的意义。
多倍体育种概述
定义
多倍体育种是指具有多个染色体组的植物的育种方法。
优点
多倍体植物比较稳定，不易变异，对病虫害的抵抗力较强。
难点
多倍体育种需要对植物进行较大强度的处理，常常需要精准的时间和技术。
自然界中的多倍体植物
应用市场增长
伴随着多倍体育种的优势 逐渐得到认知，多倍体植 物在农业、园艺等领域的 应用市场也将进一步扩大。
多倍体植物根据染色体的倍数可分为二倍 体、三倍体、四倍体等，常见的多倍体植 物还包括六倍体、八倍体和十二倍体植物。
多倍体植物的形成途径
1
自然杂交
二倍体、多倍体、单倍体概念辨析
二倍体、多倍体、单倍体概念辨析双倍体对单倍体而言，二倍体、多倍体对一倍体而言。
根据体细胞中染色体组的数目可以分为多倍体、二倍体、一倍体等。
根据发育起点可以分为双倍体和单倍体。
双倍体是由本物种正常本物种正常配子结合成的合子（受精卵）直接发育而成的个体。
由本物种配子即双倍体的配子直接发育成（体细胞中含本物种配子染色体数目)的个体为单倍体。
（先界定能产生配子的物种,再定义双倍体,再定义单倍体。
)多倍体物种都是由祖先二倍体物种（染色体组的供体物种）进化来的.故染色体组指同属不同种多倍体物种与祖先二倍体染色体数目共同的基数。
如小麦属共同的基数为7。
体细胞中含有几个染色体组即称为几倍体。
（故先定义染色体组，说明:其中一倍体一定由二倍体的配子发育来，也能称为单倍体.多倍体或二倍体可以由合子（受精卵)发育成,可以由配子发育来,也可以在合子（受精卵）发育过程中由低温、秋水仙素等诱导形成.由配子直接发育来的,也能称为单倍体.由本物种正常配子形成合子（受精卵）直接发育成的多倍体或二倍体，也能称为双倍体。
由不同物种配子形成合子或受精卵发育成的多倍体或二倍体（异源二倍体），不能称为双倍体.如骡.由低温或秋水仙素等诱导形成的西瓜，称为四倍体（同源多倍体），也可育但不能称为双倍体。
因为不是由本物种正常配子形成合子（受精卵）直接发育成，而是在合子（受精卵）发育过程中由低温、秋水仙素等诱导形成，且四倍体西瓜不是一个物种。
由普通小麦花粉直接发育成的小麦，含有3个染色体组就称为三倍体，因为是由本物种配子即双倍体的配子直接发育成的，也能称为单倍体。
普通小麦合子（受精卵）直接发育成的小麦称为六倍体，也能称为双倍体。
四倍体马铃薯能称为双倍体。
因为马铃薯是一个物种。
可由本物种正常配子形成合子（受精卵）直接发育成，。
杂交、单倍体、多倍体育种
P
DDtt高产不抗病 ×
F1 花粉 单倍体 幼苗
ddTT低产抗病
DdTt高产抗病 dT、DT、Dt、dt
花药离 体培养
dT、DT、Dt、dt
秋水仙 素处理
纯合体 植株
DDTT高产抗病
想一想!
单倍体育种 P 高产不抗病× 低产抗病 ddTT DDtt ↓ 高产抗病 DdTt ↓ Dt ↓ Dt ↓ 第 1 年
杂交 ⑴ 用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ称为_______,方法Ⅱ称为 基因重组 自交 _________,由Ⅰ和 Ⅱ培育⑤所依据的原理是________. 花药离体培养 ⑵ 用③培育出④的常用方法Ⅲ是_____________,由④培育成 秋水仙素 ⑤的过程中用化学药剂_________处理④的幼苗,方法Ⅲ和Ⅴ合 单倍体 明显缩短育种年限 称为_______育种.其优点是___________________.
杂交育种 P
高产不抗×低产抗病 ddTT 第 病 DDtt ↓ 年 高产抗病 F1 DdTt 第 × ↓ 年 ddT_ D_tt D_T_ddtt F2 1 2
高抗
原理 ：基因重组
高产、抗性两个性状分别 存在于两个不同的亲本中，但 我们获得了既高产又抗病的个 体。体现了杂交育种的怎样的 特点？
第 3~6 年
3、二某植物的两个亲本的基因型 分别为AAbb和aaBB ，这两对基 因按自由组合定律遗传。要培育出 基因型为aabb的新品种，最简捷的 方法是（ 杂交育种 ）
三、多倍体育种
1、多倍体的特点？
优点：果实大型，营养丰富 缺点：发育延迟，结实率低
2、如何诱导多倍体的产生？
用秋水仙素处理幼苗或者萌发的种子； 或者低温处理。
高产不抗病的小麦（DDtt）和低产抗病的小麦
概念教学比赛课件：多倍体和单倍体课件
1.完成教材第89页填表比较豌豆、普通小麦、小黑麦的体细胞和配 子中的染色体数、染色体组数，并且注明它们分别属于几倍体生物。
14
21
6
56
8
1
二倍体
六倍体 4
2.韭菜体细胞中含有的32条染色体具有8种各不相同的
形态，韭菜应是（ C）
A. 二倍体
B. 三倍体
C. 四倍体
2019年广东省中学生物教师概念教学比赛
人教版高中生物学 必修2 第5章第2节
多倍体和单倍体
说课：多倍体和单倍体
一、教学内容分析 二、学情分析 三、教学重难点 四、教学目标 五、教学思路 六、设计亮点
一、教学内容分析
1.教材内容
染色体 变异
结构的 数目的
变异
变异
个别染 色体增 减
染色体 组成倍 增减
——资料来源：黄雅琴等 不同染色体组倍性水稻在谷粒性状上的差异比较 河南农业科学粗壮
叶片、果实和种子都 比较大
糖类、蛋白质等营养物 质含量有所增加
AaBb 二倍体水稻
染色体组数越多
AAaaBBbb 四倍体水稻
核和细胞越大 基因剂量增加
器官越大 营养物质含量增加
2.过程与方法
通过对染色体组、二倍体、多倍体、单倍体这几个重要概念的分析比 较，培养分析能力、归纳综合能力和演绎思维能力。
3.情感态度与价值观
培养科学的态度和方法，体会“STS”的关系。
五、教学思路
1.基础概念导入
雄配子 N=12
减数分裂
雌配子 N=12
受精 受精卵 作用 2N=24
分裂、分化 发育成个体
四倍体
六倍体
多倍体植株的特点
多倍体植株的特点
1.较大体型：多倍体植株通常比单倍体植株更大，具有较大的叶面积、茎干粗大等特点。
这是因为多倍体植株有更多的染色体，会导致细胞体积
变大，进而影响整个植物体的大小。
2.叶形和器官形态的变异：多倍体植株的叶形和其他器官形态可能会
发生变异。
多倍体植株的叶子可能更加宽大，而且形状也可能与单倍体植
株不同。
同样道理，花粉、花瓣等也可能发生形态变异。
3.耐逆性增强：多倍体植株通常表现出更强的适应能力和更好的耐逆性。
这是因为多倍体植株的基因组复制数量增加，产生了更多基因副本，
使得基因组可以更好地应对环境的变化和压力。
4.产品产量提高：多倍体植株通常具有较高的产量，并且可以提高农
业作物的经济效益。
多倍体植株由于染色体数目增加，使得植株细胞内的
基因片段数目增加，导致更多基因表达，从而增加了产量。
5.生长速度加快：多倍体植株的生长速度通常比单倍体植株更快。
多
倍体植株具有更多的染色体，使得细胞内基因复制速率增加，从而加快细
胞分裂和植株生长的速度。
6.体细胞都具有相同的基因型：多倍体植株的体细胞都具有相同的基
因型，这对于研究和育种工作非常有利。
使用多倍体植株进行杂交，可以
避免体细胞的基因组不均一性问题，提高育种的效率。
总的来说，多倍体植株在体型、器官形态、抗逆能力、产量和生长速
度等方面都具有独特的特点和优势。
多倍体植株在农业生产和科学研究中
具有广泛的应用前景，可以提高农作物的产量和质量，丰富植物物种的多
样性。
同时，多倍体植株也为植物学和遗传学领域的研究提供了有力的工具和材料。
多倍体与单倍体
第7页，共49页，编辑于2022年，星期日
5.染色体工程 • 按照一定的设计，有计划地消减、添加或代换
同种或异种染色体，从而达到定向改变遗传
性和选育新品种的目的的技术。 • 广义上讲它还应包括染色体内部的部分遗传操作
抑制受精卵的第一次卵裂 来实现。
第22页，共49页，编辑于2022年，星期日
（2）诱导方法
• A 物理方法
• 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。
• （1）温度休克法：即用略高于或略低于致死温度的冷或热休克来诱导三倍体
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四多倍体倍性的鉴定
• 人工诱导不能百分之百地成功诱导出多倍体，处理过的群体可能是由多倍体 、二倍体甚至是多倍体与二倍体构成的嵌合体等混合群体，所以需要鉴定染色 体的倍性，从中筛选出需要的多倍体。
• 常用的多倍体倍性鉴定鉴定方法有用间接法（如核体积测量、形态学检查等）
• 异源多倍体培育：小黑麦，它是由小麦（6 （6n=42，AABBDD）和黑麦（2n=14，RR）杂交 而成的。普通小麦的染色组是ABD，黑麦的染色体组是R，最后获得的杂种的染色 体组是ABDR。异源多倍体（21+7）子一代不育，但只要将它的染色体加倍(42+14)，这 样就能顺利地进行减数分裂而形成正常的雌雄配子，变为可育。
变化，得到的子代不可避免地产生轻微的染色体畸变造成发育受阻。由于上 述原因加上处理时对设备的要求生产中应用较少。
第25页，共49页，编辑于2022年，星期日
多倍体和单倍体植物
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分子标记鉴定现常用ssrstsrflprapdaflplogo单倍体植物的用途单倍体植物的用途单倍体染色体加倍可获得纯合二倍体有利于远缘杂交新类型的培育和稳定与诱变育种相结合可加速育种进程可作为外源基因转化的受体系统纯合二倍体植物纯合二倍体植物经染色体加倍后产生纯合二倍体再经过田间育种试验获得优良新品种
色体上的区段发生互换。 缺失：染色体的某一区段及带有的基因一起丢 失。 重复：一个染色体上增加了相同的某个区段。 倒位：染色体上某一区段连同它带有的基因顺 序发生180度倒转。
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多倍体植物
特征：多倍体的染色体数目比原来增加一倍，基因也增 加一倍，这种作用下多倍体一般表现为： ①体形较大，茎秆粗壮，叶色较深，花冠、花粉粒 和果实也较大。 ②营养成分高。生理代谢功能较活跃，糖类、蛋白 质等含量明显提高，抗旱、抗病的能力也较强。 ③抗逆性强，更易适应生存条件的变化。 ④缺点是生长慢，结实率低。多倍体的利用价值尤 其体现在人们利用其营养器官的植物 (如甜菜、甘蔗和 烟草等)上。
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马铃薯是天然四倍体。是正常二倍体通过染色体的 加倍而形成的。水稻、玉米、大麦、烟草和油菜等，用 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗能获得同源四倍体。 香蕉是天然三倍体。天然三倍体的出现，一般是由 于减数分裂不正常，由未经染色体减半的配子与正常配 子结合而形成的。用人工方法在同种植物中，将同源四 倍体与二倍体杂交可以产生同源三倍体。 四倍体葡萄的果实比二倍体品种大得多。 四倍体萝卜的主根粗大，产量比最好的二倍体品种 还要高。 三倍体甜菜比较耐寒，含糖量和产量都较高，成熟 也比较早。
染色体组单倍体多倍体的理解与判断
染色体组\单倍体\多倍体的理解与判断作者：张贵明来源：《新课程·教研版》2012年第01期摘要：“染色体组、单倍体、多倍体”的理解与判断是学生生物课程学习中的一个难点，教师有必要对它进行总结归纳，以帮助学生牢固掌握、熟练应用。
关键词：染色体组；单倍体；多倍体高中生物教学中，“染色体组、单倍体、多倍体”的理解与判断一直是一个教学难点。
很多时候，学生感觉弄懂了，但遇到实际问题时又模糊不清。
为此，本文提出以下认识供参考。
一、对概念的理解1.染色体组教材中染色体组的概念，是利用果绳体细胞中染色体组成图示说明的“一般地说，像生殖细胞中的一组大小、形状各不相同的染色体就叫—个染色体组”。
这里“一般”是指像果绳这样含有两个染色体组的生物，生物界中几乎全部动物和一半左右的高等植物体细胞中都是像果绳一样含有两个染色体组，因此，其正常生殖细胞中的染色体就是一个染色体组。
但并不是每种生物的生殖细胞中都只含有一个染色体组，如普通小麦是六倍体，其生殖细胞中就有三个染色体组而不是一个染色体组。
所以上述概念中的生殖细胞特指二倍体生物的正常的生殖细胞，概念中的“一组大小、形状各不相同的染色体”是最重要的，由此可知，染色体组中不含同源染色体。
这里为了帮助学生正确理解染色体组的概念，我们可打一个比喻，某印刷厂要把某部小说印成1000本，因此他们要把每页印1000张，然后每页依次取一张组合在一起就构成了一部书。
一本书中没有重复的页码就好比一个染色体组中没有重复相同的染色体一样。
2.单倍体常被误认为体细胞中含有一个染色体组的个体就是单倍体，这是没有弄清单倍体的来源。
单倍体的产生有两种原因：(1)自然条件下由未受精的卵细胞直接发育而来；(2)在人为条件下采用花药离体培养得到的。
由此可见，单倍体是由本物种正常个体的配子发育而来的，它的确不是以体细胞中含有的染色体组的数目为依据，而是以是否由配子直接发育而来为依据，不同生物的单倍体的体细胞中，染色体组的数目可以是不同的。
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而异源多倍体，与远缘杂种相反，是高度可育 的。来自父母本的染色体在减数分裂时自行配对， 不出现多价体，表现为自交亲和，结实率较高。
• 3) 抗逆性强
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多倍体新陈代谢旺盛，适应环境能力强。表现 为抗病、抗旱、耐寒，分布广。
如多倍体从赤道到极地都有分布；高山上多倍体 多；在炎热夏季的稻田里常发现多倍体花粉粒。
2.2 多倍体植物的特点
2.2.1 同源多倍体植物的特点 1) 器官的巨型性
• •
一般表现在叶大；茎粗；花大，色浓；果实、种子、 细胞、气孔、花粉都大。 如三倍体、四倍体葡萄粒大；四倍体萝卜主根粗 大。
2) 育性差，结实率低。
• • 一般同源多倍体结实率低。 原因：同源多倍体由于在减数分裂时，染色体 间配对不正常，易出现多价体，致使多数配子含有 不正常染色体数，因而表现出育性差，结实率低。 园艺植物大多数同源多倍体为无性繁殖植物， 育性差但不影响在生产中的应用。对于水果来说， 无籽或少籽为优良性状。
• 实例： • • •
• 机械损伤诱导多倍体的产生：
• 植物的组织被切伤或嫁接后往往在切口处 产生愈伤组织某些愈伤组织细胞内的染色体能 自然加倍，将来发育成多倍体枝条如在茄科植 物中通过反复摘心打顶而诱导四倍体的产生， 其频率可达10%。其实最早的物理诱导方式就 是在番茄上通过打顶而实现的。
• 2.3.2 化学诱导法
• 2.4.2 细胞学鉴定法
• 多倍体较二倍体气孔变大，花粉粒萌发孔沟数目 增多，花粉粒大小不整齐，败育花粉粒较多，小孢母 细胞增大，且在减数分裂中有异常行为。
• 2.4.3 染色体计数法
• 通常通过检查分生旺盛的器官、组织的染色体数 目来进行鉴定，它是最直接、也是最准确的鉴定方法。 它不但能区别倍性，而且还能鉴定是整倍性或非整倍 性的变异。
特征。在自然界中普遍存在着多倍体物种，蕨类植物 中多倍体可能高达50%被子植物中大约有3035种的 多倍体，其中70%的禾本科属于多倍体。多倍体是植 物最重要的进化方式之一。因此近几十年来人们对多
倍体进行了深入研究不仅为进化提供大量证据而且在
生产实践上有着广泛的应用价值。
• 2.3.1 物理诱导方法
• 2）胚乳培养法 •
• 2.4
多倍体植物鉴定方法
• 从原理上是依据其外在和内在的特征特性衍生而来的。一 般而言可以以形态外形观察为基础，组织化学、叶绿体计 数为辅助、细胞学观察染色体数来确定。切忌以个别特征 为依据妄言断之。
• 2.4.1
形态鉴定法
• 通常在对育成多倍体材料进行鉴定时，整个生长期均可以 外部形态特征来判断，它是初步鉴定是否为多倍体的方法 也是最简单、最直观粗放的方法。它可以为育种工作者减 少大量工作量。如巨大性是多倍体最为显著的外部形态特 征，多倍体一般茎粗壮且短生长缓慢，发育迟缓，叶变厚， 叶色变深，叶形指数变小，花果都较二倍体大。这些主要 分四个阶段来识别：:幼苗期、营养生长期、花期、果期。
• 因染色体制片技术早已成熟故切实可行。
• 2.4.4 分子水平的鉴定
• 随着分子生物学技术的发展人们开始从分子水平入手研究多 倍体对其倍性、来源进行鉴定。目前就有用扫描细胞光度仪来测
定单个DNA含量，再根据DNA含量比较来推断细胞倍性的报道。同
时原位杂交技术的日趋成熟也为多倍体的鉴定提供了全新的途径。 分子生物学方法的应用，不仅能鉴定细胞的倍性，而且还能鉴定
•
• 2）离体条件下的处理诱导
•
组织培养技术的发展使以单个细胞或少数细胞为诱导材料再由 诱导加倍的细胞分化成植株成为可能，它不仅能减少或避免常规处 理易产生嵌合体的干扰，获得同质的多倍体提高诱变效果，而且能 在人为控制实验条件下反复多次试验提高诱变率。此外诱变群体多 也能保证多倍体筛选、选择的成功并且一旦筛选出的多倍体能在短 时间内迅速繁殖出大量纯度高、质量好、无病虫害的试管苗便于进 行田间鉴定、示范、推广。
多倍体的来源
多倍体的发生可通过二倍体的染色
体数目加倍形成，也可经过不同种属之间 杂交，而后经过染色体数目加倍形成。
二倍体种（2X=14）野生一粒小麦×拟斯卑尔脱山羊草
(AA)
↓
(BB)
(AB)
↓染色体加倍 四倍体种（2X=28） 野生二粒小麦 × 粗山羊草 (AABB) ↓ (DD)
(ABD)
↓染色体加倍 六倍体种（2X=42） 普通小麦 （AABBDD） 图 小麦可能的进化途径
单倍体既可以自然产生，也可以人工诱导，它一般是由不正常的受 精过程产生的，即由孤雌生殖、孤雄生殖、无配子生殖等方式产生的。 在育种工作中，单倍体主要靠人工诱导产生。人工诱导产生单倍体的途 径主要有下列几种：
1）组织和细胞离体培养
通过细胞和组织培养是育种工作中产生单倍体的主要途径 。 (1)花药（花粉）离体培养： 这是目前人工获得单倍体最简单有效的方法。其原理是：作物的每 一特化的细胞都具有发育成完整植株的潜力。 • 花药培养产生单倍体的途径有二： 一是花粉经历了去分化和胚胎 发生过程，通过胚状体而形成单倍体的胚，以后直接发育成单倍体植株 (胚胎发生系统)； 另一种是花粉多细胞团增殖，形成愈伤组织，以后 再经诱导分化成再生植株(器官发生系统) 。 用花粉培养获得单倍体是否 有育种价值，取决于用于培养的原材料是否优良和是否易于诱导成功。 实践证明，不同基因型的植物材料间单倍体的诱导率不同，所以选择恰 当的培养材料是花粉育种的重要一环。
其亲本的来源。
• 此外RAPD，即随机扩增多态性DNA(Random Amplified Polymorphic DNA),此技术建立于 PCR 基础之上,使用一系列具 有 10 个左右碱基的单链随机 引物,对基因组的 DNA 全部进行 PCR 扩增,以检测多态性 ）
• RFLP技术也已成功的应用到本领域的研 究中。
• 主要有温度激变、射线照射、机械损伤、电离辐 射和摘心等均可诱导多倍体的产生。 中粒种咖啡花粉母细胞减数分裂时用骤变低温 8℃-10℃直接处理花器官可获得大量二倍性花粉粒； 用紫外光照射甜菜花芽20min分钟也能导致自交后 代中有2株产生大花粉； Co射线照射处理萌动的杜仲种子、r射线照射珍珠 粟、x射线照射水稻也可以产生多倍体。
2.5.2 人工诱导多倍体在生产上的应用
1）异源多倍体小黑麦 2）三单倍体甜菜和三倍体西瓜 3）同源四倍体黑麦，同源四倍体葡萄
三倍体无籽西瓜培育过程
• 3 单倍体与纯合二倍体植物 • 3.1 单倍体植物
单倍体:具有配子体染色体数目的孢子体 单倍体育种:人工诱导单倍体,并使其成为 纯合二倍体，从中选育出新品 种的方法.
•
是目前应用最广泛的方法。 化学诱变剂其中尤以秋水仙素
处理效果最好。值得注意的是秋水仙素有剧毒为淡黄色粉末针状 结晶易溶于凉水但不溶于热水它是从秋水仙的鳞茎和种子中提取 出来的。秋水仙素的作用机理在于它能抑制细胞分裂时纺锤体的 形成染色单体分裂但胞质不分离导致染色体数目加倍。处理时注 意浓度和处理时间秋水仙素的有效浓度为0.01-1.0%，而以0.20.4%应用范围最广。
• 2.3.3 生物学方法
• 1） 体细胞杂交法
• 体细胞杂交又称原生质体融合该技术的发展是建立在组织培养和 原生质体培养的基础上的。随着原生质体再生体系的建立融合研究的 技术和条件的成熟体细胞杂交法培育多倍体已切实可行。首先用纤维 素酶和果胶酶处理植物细胞得到大量无壁的原生质体再通过化学或物 理方法诱导异核体进一步融合后成为共核体经培养后诱导分化出同源 或异源多倍体植株，如柑桔。 胚乳是由3个单倍体核融合而成的,其中1个单倍体核来自雄配子 体,2个来自雌配子体,因此胚乳是天然的三倍体组织,具有双亲的遗传 成分,对育种后代性状有一定的预见性。而且胚乳同样具有一般细胞 的全能性,因此胚乳细胞的培养可得三倍体植株。如红江橙、柚、猕 猴桃等。
•
• 染色体发生整倍性增加，就产生多倍体细胞或生物体。
2 多倍体植物
2.1 多倍体的概念和种类 2.1.1 概念 染色体组：一个属内，各个种特有的、 维持生物体生存最低限度数目 的一组染色体。
染色体基数：一组染色体组内的染色体数目 以X表示 高粱 X=10 小麦 X=7 棉属 X=13 玉米 X=10 甘薯 X=15 豌豆 X=7 稻属X=12
• 4) 营养成分高 •
碳水化合物、蛋白质、维生素、植物碱等表现 偏高。 • 如四倍体番茄Vc含量比二倍体高一倍。四倍体紫 罗兰、桂竹香芳香性强、蜜腺多。
• 2.3
•
•
多倍体植物培育
生物体内染色体数目的变化是以染色体组为单位
进行增减，当生物细胞内染色体数达到3组或3组以上
者称为多倍体。它是许多生物群体染色体进化的重要
二倍体: 体细胞具有两 组染色体组的生物体 一粒小麦 2n=2X=14 水稻 2n=2X=24 玉米 2n=2X=20
多倍体：体细胞具有3个或3 个以上染色体组的生物体。 二粒小麦 2n=4X=28 普通小麦 2n=6X=42 陆地棉 2n=4X=52
现在的栽培小麦(Triticum vulgaris)是异源多倍体，具体地讲是六倍 体。大约10000年前，一种有14个染色体(二倍体)的野生小麦，称为一粒 小麦(Triticummonococcum)，与一种杂草山羊草(Aegilops sp．)杂交。 这种杂草的正常二倍体也是14个染色体，但是它们与一粒小麦的14个染色 体不同(不同源)，因此不能配对，所以杂交后代是不育的。但是，由于低 温，这个杂交后代忽然染色体加倍，形成了一个异源多倍体，即二粒小麦 (Triticum dicoccoides)。二粒小麦具有28个染色体，或14对染色体。约 3000年前，二粒小麦与节节草(Ageilops squarrosa)杂交，二粒小麦有28 个染色体，节节草只有14个染色体，杂交的后代又是不育的。由于低温， 这个杂交种的染色体又忽然加倍，形成了具有42个(28+14)染色体的异源 多倍体，即现在栽培的普通小麦。