楊存義華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院作物育種系

概念倍性育種是以人工誘發(fā)植物染色體數(shù)目發(fā)生變異后所產(chǎn)生的遺傳效應(yīng)為基礎(chǔ)的育種技術(shù)。第九章倍性育種概念目前最常用的是整倍體，其中有兩種形式：多倍體育種：利用染色體數(shù)加倍；單倍體育種：利用染色體數(shù)減半；此外，在品種改良也可利用非整倍體（如單體、缺體、三體等），作為特殊的育種材料。第一節(jié)多倍體的育種1基本概念2多倍體的由來與進化3多倍體育種意義一、多倍體的概念和育種意義1基本概念1）

雙倍體：含有孢子體染色體數(shù)的個體；2）

單倍體：含有配子體染色體數(shù)的個體；3）

染色體組：各種植物為了維持其生活機能的最低限度數(shù)目的一組染色體。染色體基數(shù)：一個染色體組內(nèi)的染色體數(shù)目。稻屬：X=12，高粱屬：X=10，

棉屬：X=13，小麥屬：X=7一、多倍體的概念和育種意義1基本概念4）

一倍體：只含有一個染色體組的個體（X）；

二倍體：含有二個染色體組的個體（2X）；

多倍體：體細胞染色體組三個或三個以上的生物體（如3X、4X……）二粒系小麥為4倍體，普通系小麥為6倍體。一、多倍體的概念和育種意義

5）

同源多倍體：多倍體中染色體組來源相同，如四倍體水稻AAAA，2n=4X=48，四倍體黑麥RRRR，2n=4X=28；

同源多倍體的一個顯著特征是植株、器官和細胞的“巨大性”1基本概念一、多倍體的概念和育種意義

ComparisonofmorphologicalcharacteristicsofflowersandleavesbetweentetraploidanddiploidinS.montevidiensis.(a)Tetraploidplant(leftside)anddiploidone.

(b)Differentsizesofatetraploidflower(leftside)andadiploidone.

(c)Asampleoftetraploidleaves(upperlane)anddiploidones(lowerlane).

(d)Tetraploidplantgrowingunderfieldconditions.

tetraploiddiploidTetraploiddiploidtetraploiddiploid玉米的同源多倍體植株矮小，莖粗葉大

6）

異源多倍體：多倍體中染色體組來源不同，多為種屬間雜。

普通小麥?zhǔn)钱愒?倍體AABBDD，2n=6X=42;

小黑麥有的是異源8倍體AABBDDRR，2n=8X=56;

小黑麥有的是異源6倍體AABBRR，2n=6X=42;1基本概念一、多倍體的概念和育種意義物種A（AA）AAAAF1（AAB1B1）AAAAB1B1B1B1同源多倍體異源多倍體同源異源多倍體物種B1（B1B1

）B1B1B1B1F1（AB1）F1（B1B2）B1B1B2B2物種B2（B2B2

）B2B2B2B2××加倍加倍加倍×AB1B1倍半二倍體同源多倍體同源多倍體加倍區(qū)段異源多倍體加倍人工合成六倍體小麥?zhǔn)|苔屬物種的二倍體與異源四倍體的形成

蕓薹屬有三個二倍體基本種；分別有染色體數(shù)目不等的染色體組；形成異源多倍體2多倍體的由來與進化兩條途徑：1）

體細胞有絲分裂時，染色體已復(fù)制而細胞未分裂→多倍性細胞→多倍體；2）

減數(shù)分裂時同源染色體未向二極分開形成未減數(shù)的配子→二倍性生殖細胞融合→多倍體。單倍體→二倍體→多倍體一、多倍體的概念和育種意義3多倍體的育種意義1）利用染色體加倍的劑量效應(yīng)，增大作物的營養(yǎng)器官或果實；2）通過異源多倍體克服遠緣雜交的困難（雜交不實、雜種不育）；3）遺傳橋梁：不同倍數(shù)性植物間或種間的的遺傳橋梁。是進行基因轉(zhuǎn)移的有效手段。一、多倍體的概念和育種意義二多倍體的誘導(dǎo)與育種1材料的選擇2誘導(dǎo)途徑3多倍體植物鑒定4多倍體材料加工選育1誘導(dǎo)材料的選擇1)天然多倍體比例較高的種屬的植物；2)綜合性狀好，染色體數(shù)目少的材料；（一般不超過六倍體）3)雜合程度高的二倍體；4)以收獲營養(yǎng)器官為目的的植物;5)遠緣雜種利于誘導(dǎo)異源多倍體；6)生育周期短的作物。2.誘導(dǎo)多倍體的途徑1).物理因素誘導(dǎo)：溫度驟變、機械創(chuàng)傷、輻射、離心力.2).化學(xué)藥劑誘導(dǎo)：秋水仙素、富民隆、萘嵌戊烷、吲哚乙酸（IAA）、氧化亞氮（N2O）3.多倍體植物的鑒定1.間接鑒定：巨大性（同源），花粉育性、氣孔、保衛(wèi)細胞、花器、花粉粒

2.直接鑒定：觀察染色體4.多倍體材料加工選育必須進行多倍體品系間的雜交，在眾多后代群體中，進行嚴格選擇，逐步克服所存在的缺點，才有可能培育出具有生產(chǎn)效益的新品種、新作物。三倍體西瓜的培育Toproduceatetraploidplant,thealkaloidcolchicineisappliedtotheterminalbudofabranch.Allthecellsinthedevelopingbranchwillbetetraploid(4n)withfoursetsofchromosomes.Thisincludescellsofthestem,leaves,flowersandfruit.Gametes(eggandsperm)producedbyafloweronthistetraploidbranchwillbediploid(2n)withtwosetsofchromosomes.Afloweronthenormaldiploid(2n)branchwillproducehaploid(n)gametescontainingonesetofchromosomes.茶樹三倍體桑果三倍體四倍體草莓的培育二育種意義一單倍體的起源及類型三誘導(dǎo)單倍體的途徑四單倍體的鑒定與二倍化五單倍體育種步驟第二節(jié)單倍體育種六單倍體育種存在的問題一單倍體起源與類型1.起源：孢子體（無性世代）→（減數(shù)分裂）配子體→單倍體。2.類型：

孤雌生殖、孤雄生殖、無配子生殖

一倍體：二倍體植物產(chǎn)生的多元單倍體：多倍體植物產(chǎn)生的

單倍體：含有配子體染色體數(shù)目的個體。二育種意義1.快速得到純合體，縮短育種年限、提高育種效率。獲得單倍體植株后，經(jīng)染色體加倍即得純合二倍體，只要選得符合育種目標(biāo)要求的二倍體植株，即可繁殖推廣，這樣從雜交到純合品種的獲得只需3~4年，而常規(guī)雜交育種一般需要7~8年，這樣單倍體育種大大縮短了育種年限。AAbb（♀）×aaBB（♂）AaBbabaabbaaBbAabbAaBbaBaaBbaaBBAaBbAaBBAbAabbAaBbAAbbAABbABAaBbAaBBAABbAABBabaBAbAB花粉培養(yǎng)ABAABB加倍AbAAbbaBaaBBabaabb減數(shù)分裂二育種意義排除顯隱性的干擾，提高了選擇的準(zhǔn)確性如果要選擇AABB的個體，單倍體后代只有一種基因型和表現(xiàn)型，容易選擇，所以單倍體后代選擇的準(zhǔn)確性高，可相應(yīng)地節(jié)約土地、勞力。二育種意義2.提高誘變育種效率

單倍體較易發(fā)生突變，變異當(dāng)代便可表現(xiàn)，便于早期識別選擇。二育種意義

3.合成育種新材料：遠緣雜交F1產(chǎn)生單倍體后進行而倍化，可獲得染色體附加系和由雙親部分遺傳物質(zhì)組成的新材料.三誘導(dǎo)單倍體的途徑1、孤雌生殖：獲得多元單倍體、誘發(fā)孤雌生殖；2、染色體的消失：球莖大麥技術(shù)；3、組織培養(yǎng)：花藥培養(yǎng)、未受精胚珠培養(yǎng)（單倍體配子）；4、半配合生殖：海島棉發(fā)現(xiàn)；5、理化因素誘導(dǎo)：X射線處理花粉后授粉誘發(fā)孤雌生殖。1孤雌生殖卵細胞未經(jīng)受精而發(fā)育成單倍體的胚→植株1）

雙生苗：n/n，n/2n，n/3n，2n/2n;2）半配合：胚由雌雄核各自獨立形成；3）

遠緣授粉：如玉米花粉授給小麥可誘導(dǎo)單倍體；4）

理化因素：輻射花粉等；5）

利用有關(guān)基因：如大麥的hap基因；6）

質(zhì)核互作。2染色體有選擇的消失受精卵細胞及極核進行有絲分裂，發(fā)育成幼胚的過程中，球莖大麥的染色體逐漸消失，最后形成普通大麥的單倍體胚。3細胞、組織培養(yǎng)1）

花藥和花粉離體培養(yǎng)：目前用的最多，操作簡便，誘導(dǎo)容易，通過花藥培養(yǎng)育出的煙、水稻、小麥品種已在生產(chǎn)上應(yīng)用，如京花1號等小麥品種，中花8號、中花9號、浙粳66等15個水稻品種，種植面積已超過1000萬畝，收到了明顯的經(jīng)濟效益。雜種花藥胚狀體愈傷組織單倍體花粉植株n二倍體花粉植株2n3細胞、組織培養(yǎng)2）.未授粉的子房，胚珠培養(yǎng)。四單倍體的鑒定

鑒定：

1.形態(tài)—小型化

2.育性鑒定—敗育

3.染色體鑒定1N2N4N五單倍體育種步驟以花培為例：母本×父本F1或