多倍体育种专业知识省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

PLOIDY BREEDINGPLOIDY BREEDING 倍性育种倍性育种倍性育种倍性育种第第1页页 染色体是遗传物质载体，染色体数目染色体是遗传物质载体，染色体数目标改变常造成植物形态、解剖、生理生化标改变常造成植物形态、解剖、生理生化等很多遗传特征变异。各种植物染色体数等很多遗传特征变异。各种植物染色体数是相对稳定，但在人工诱导或自然条件下是相对稳定，但在人工诱导或自然条件下也会发生改变。而也会发生改变。而倍性育种：就是研究植倍性育种：就是研究植物染色体倍性变异规律并利用倍性变异选物染色体倍性变异规律并利用倍性变异选育新品种原理及方法科学。育新品种原理及方法科学。第第2页页1 多倍性起源及意义染色体组（染色体组（Genome）：任何物种体细胞染色体）：任何物种体细胞染色体数目数目(2n)都是相当稳定。一个属内各个种所特有、都是相当稳定。一个属内各个种所特有、维持持其生活机能最低程度数目标一组染色体，维持持其生活机能最低程度数目标一组染色体，叫染色体组。各个染色体组所含有染色体数目称叫染色体组。各个染色体组所含有染色体数目称染色体基数染色体基数x。多倍体（多倍体（Polyploid）：植物体细胞中含有）：植物体细胞中含有3个个x或以上染色体叫做多倍体。或以上染色体叫做多倍体。单倍体（单倍体（Haploid）：仅含有：仅含有1个个x叫做单倍体。叫做单倍体。1.The Concept and Types of Plant Polyploidy第第3页页 多数植物属内物种染色体含有共同基数，如苹果多数植物属内物种染色体含有共同基数，如苹果属为属为17，桃属为，桃属为8，百合属为，百合属为12。但有植物属内存在。但有植物属内存在几个染色体基数不一样种，如芸薹属有几个染色体基数不一样种，如芸薹属有3个二倍体基个二倍体基本种，即本种，即8对染色体黑芥对染色体黑芥(Brassianigra)，9对染色体对染色体甘蓝（甘蓝（B.oleracea）和）和10对染色体普通油菜对染色体普通油菜（B.campestris.），它们染色体组基数分别为），它们染色体组基数分别为8,9,10；另外，同一科或同一属植物种或变种在染色；另外，同一科或同一属植物种或变种在染色体数目上还表现出倍性变异，如茄属马铃薯有二倍体数目上还表现出倍性变异，如茄属马铃薯有二倍体（体（2x=24），三倍体（），三倍体（3x=36），四倍体），四倍体（4x=48）与五倍体（）与五倍体（5x=60）等。）等。第第4页页Types of Polyploids in Plants Euploids Autopolyploids 多倍体几组染色体全部来自同一物种，或者说多倍体几组染色体全部来自同一物种，或者说由同一个物种染色体组加倍而成。由同一个物种染色体组加倍而成。Triploid 3x,Tetraploid 4x,Pentaploid 5x,e.g.Potato(2n=2x,3x,4x,5x x=12);Sweet potato(2n=6x)Watermelon(3x,seedless,33)AAA Allopolyploid 来自不一样种、属染色体组组成多倍体或者说由来自不一样种、属染色体组组成多倍体或者说由不一样种、属间个体杂交得到不一样种、属间个体杂交得到F1F1再经染色体加倍得到多倍体。再经染色体加倍得到多倍体。Tetraploid 4x,Hexaploid 6x,Octaploid 8x,AABB AABBCC第第5页页Autoallopolyploid Pentaploid 5x,Hexaploid 6x,e.g.Pheum pratense 梯牧草梯牧草 (6x=42,AAAABB)Aneuploids Monosomic(2n-1）Nullisomic(2n-2)Trisomic(2n+1)Tetrasomic(2n+2）第第6页页*多倍体育性差异多倍体育性差异 同源多倍体同源多倍体因为染色体组来自同一个物种，因为染色体组来自同一个物种，细胞内有两个以上同源染色体，减数分裂时可联细胞内有两个以上同源染色体，减数分裂时可联会形成多价体，使减数分裂行为出现异常现象，会形成多价体，使减数分裂行为出现异常现象，同源三倍体同源三倍体会高度不育，会高度不育，同源四倍体同源四倍体部分不育。部分不育。异源多倍体异源多倍体染色体由两个或两个以上不一样物种染色体由两个或两个以上不一样物种染色体所组成，减数分裂时同源染色体能正常联染色体所组成，减数分裂时同源染色体能正常联会，不出现多价体，使减数分裂行为正常，高度会，不出现多价体，使减数分裂行为正常，高度可育。可育。第第7页页示例示例1.同源四倍体与异源四倍体黄瓜同源四倍体与异源四倍体黄瓜染色体组染色体组HHCC，2n=38染色体组染色体组CCCC，2n=28第第8页页示例示例2.异源四倍体与同源四倍体黄瓜异源四倍体与同源四倍体黄瓜异源四倍体，可形成一个新物种；同源四倍体不育（很低）异源四倍体，可形成一个新物种；同源四倍体不育（很低）第第9页页 天然多倍体中有不少含有经济价值主要农作天然多倍体中有不少含有经济价值主要农作物是同源多倍体，如马铃薯（物是同源多倍体，如马铃薯（2n=4x=482n=4x=48）是同源）是同源四倍体，甘薯四倍体，甘薯(2n=6x=90)(2n=6x=90)是同源六倍体，香蕉是同源六倍体，香蕉（2n=3x=332n=3x=33）是同源三倍体。园艺植物中同源多）是同源三倍体。园艺植物中同源多倍体育性差，因无性繁殖，所以并不影响在生产倍体育性差，因无性繁殖，所以并不影响在生产中应用，如香蕉、葡萄、苹果、梨、草莓、马铃中应用，如香蕉、葡萄、苹果、梨、草莓、马铃薯等。薯等。第第10页页第第11页页2.Origin and Evolution of Polyploids 多倍体起源和进化多倍体起源和进化 Popularity of Polyploidy in Plant Kindom 50%in angisperm plants,其中以蓼科、景天科、蔷薇科、其中以蓼科、景天科、蔷薇科、锦葵科、五茄科、禾本科和鸢尾科最多，最常见是四倍体和六倍体。锦葵科、五茄科、禾本科和鸢尾科最多，最常见是四倍体和六倍体。70%in grasses 在植物进化过程中，染色体多倍化现象起了主要作用，在植物进化过程中，染色体多倍化现象起了主要作用，同时也参加了许多物种形成。杂合性是多倍体基本特征，多同时也参加了许多物种形成。杂合性是多倍体基本特征，多倍体比二倍体含有更多杂合位点和更多互作效应。倍体比二倍体含有更多杂合位点和更多互作效应。第第12页页 现已查明多倍体形成细胞学机制，是因为细胞分裂时现已查明多倍体形成细胞学机制，是因为细胞分裂时染色体不分离而引发。大致有两种情况：一是减数分裂时，染色体不分离而引发。大致有两种情况：一是减数分裂时，全组或部分染色体没有减数，仍停留在一个细胞核里，从全组或部分染色体没有减数，仍停留在一个细胞核里，从而形成二倍性生殖细胞，这种未减数而形成二倍性生殖细胞，这种未减数2n2n雄配子与带有雄配子与带有2n2n雌雌配子结合，发育成四倍体；但因为配子结合，发育成四倍体；但因为2n2n雄配子在授粉过程中雄配子在授粉过程中常竞争不过经减数分裂雄配子常竞争不过经减数分裂雄配子(n)(n)，因而会出现未减数雌，因而会出现未减数雌配子与减数雄配子相结合，形整天然三倍体植物；配子与减数雄配子相结合，形整天然三倍体植物；Natural Origination Egg(2n)+Pollen(n)Triploid Tetraploid(unreduced)(reduced)(selfing)第第13页页 另一个是有丝分裂时，染色体即使复制了，但细胞另一个是有丝分裂时，染色体即使复制了，但细胞没有对应地发生分裂，从而使细胞核里包含了比原来多没有对应地发生分裂，从而使细胞核里包含了比原来多一倍染色体，产生了多倍体。一倍染色体，产生了多倍体。总之：总之：*多倍体产生是植物对不利条件适应，是自然选择结多倍体产生是植物对不利条件适应，是自然选择结果，从而进化发展成新变种或物种。果，从而进化发展成新变种或物种。第第14页页小 麦 属 物 种 进 化第第15页页芸苔属物种二倍体与异源四倍体形成 芸薹属有三个二倍体基本种；芸薹属有三个二倍体基本种；分别有染色体数目不等染色体组；分别有染色体数目不等染色体组；形成异源多倍体形成异源多倍体黑芥黑芥埃塞俄比亚芥埃塞俄比亚芥芥菜型油菜芥菜型油菜白菜型油菜白菜型油菜甘蓝型油菜甘蓝型油菜甘蓝甘蓝第第16页页3.General characteristics of polyploid plants and their important in Plant Breeding （1）器官相对巨大性、某些营养成分含量高、可育性低、抗性）器官相对巨大性、某些营养成分含量高、可育性低、抗性强等特点强等特点(Giantness;Low fertility;More resistant to stresses)3x,4x grape Big fruits,seedless 4x Tomato High Vc content 3x watermelon Big fruit,seedless 3x azalea 杜鹃花杜鹃花 Big flower,long period of flowering第第17页页 三倍体、四倍体葡萄果粒大、味甜，四倍体番茄维生素三倍体、四倍体葡萄果粒大、味甜，四倍体番茄维生素C C含量高，四倍体萝卜主根粗大，产量高，三倍体杜鹃花期尤含量高，四倍体萝卜主根粗大，产量高，三倍体杜鹃花期尤其长，三倍体西瓜和香蕉无籽。无性繁殖能固定多倍体优良其长，三倍体西瓜和香蕉无籽。无性繁殖能固定多倍体优良性状，可防止多倍体高度不育或性状分离带来繁殖困难，使性状，可防止多倍体高度不育或性状分离带来繁殖困难，使这些性状能够保持稳定而不出现分离，在无性繁殖植物类型这些性状能够保持稳定而不出现分离，在无性繁殖植物类型中利用更为有利，可直接用于生产。中利用更为有利，可直接用于生产。第第18页页二倍体与同源多倍体细胞核比较多倍体生物学效应多倍体生物学效应 细胞巨型细胞巨型第第19页页二倍体与同源四倍体4 N 2 N 通常个体巨型、根系发达、叶大、叶色深、花粉通常个体巨型、根系发达、叶大、叶色深、花粉 粒大、花瓣大、果实大粒大、花瓣大、果实大第第20页页 Comparison of morphological characteristics of flowers and leaves between tetraploid and diploid in S.montevidiensis.(a)Tetraploid plant(left side)and diploid one.(b)Different sizes of a tetraploid flower(left side)and a diploid one.(c)A sample of tetraploid leaves(upper lane)and diploid ones(lower lane).(d)Tetraploid plant growing under field conditions.tetraploid diploidTetraploiddiploidtetraploid diploid第第21页页玉米同源多倍体植株矮小，茎粗叶大第第22页页 高度不育高度不育 尤其是奇数倍多倍体 培育无籽瓜果 2 N4 N第第23页页 基因剂量大基因剂量大 玉米同源四倍体籽实蛋白质含量比二倍体原种增加玉米同源四倍体籽实蛋白质含量比二倍体原种增加43%43%；大麦同源四倍体籽实蛋白质含量比二倍体原种提升大麦同源四倍体籽实蛋白质含量比二倍体原种提升10-12%10-12%；三倍体甜菜产量高，含糖量高；三倍体甜菜产量高，含糖量高；第第24页页（2）经过远缘亲本或种间不育杂种染色体加倍，经过远缘亲本或种间不育杂种染色体加倍，克服远缘杂交困难，合成新类型或新物种。克服远缘杂交困难，合成新类型或新物种。在育种实践中，经过诱导多倍体作为不一样在育种实践中，经过诱导多倍体作为不一样倍性间或种间遗传桥梁，是进行基因转移或渐渗倍性间或种间遗传桥梁，是进行基因转移或渐渗有效伎俩。有效伎俩。第第25页页2 Polyploid Breeding 多倍体育种多倍体育种1.Selection of Materials主要经济性状优良主要经济性状优良 Agronomically superior染色体组数少染色体组数少 Smaller Chromosome number 因为染色体组数多种在进化过程中已经利因为染色体组数多种在进化过程中已经利用了本身特点，再对其诱变选优较为困难，所用了本身特点，再对其诱变选优较为困难，所以处理前应了解染色体组数及近源物种多倍性以处理前应了解染色体组数及近源物种多倍性化程度。化程度。第第26页页最好选择能单性坚固品种最好选择能单性坚固品种 Capable of asexual fruit setting对于果树，染色体多倍化后，经常会使育性对于果树，染色体多倍化后，经常会使育性降低。降低。选取多个品种进行处理选取多个品种进行处理Treat more varieties 不一样种、品种、类型，因为遗传基础不一不一样种、品种、类型，因为遗传基础不一样，多倍化后表现不一样，所以处理材料多，易样，多倍化后表现不一样，所以处理材料多，易于选择优良变异。于选择优良变异。第第27页页2.Induction of Polyploids Physical Induction (temperature,injury,irradiation)Chemical Induction(秋水仙素）秋水仙素）Sexual Cross（e.g 2x x 4x =3x)Endosperm Culture Clonal Variation of Somatic Cells第第28页页物理原因诱导多倍体物理原因诱导多倍体 物理原因包含温度剧变、机械创伤、电离射线、非电离射线、离心力等。早期利用创伤与嫁接诱导多倍体，植物组织在创伤愈合部位染色体易加倍，其上面不定芽发展成多倍体，用此方法在茄科植物上得到了多倍体。利用重复摘心方法也可促使多倍体产生。第第29页页化学原因诱导多倍体化学原因诱导多倍体 化学物质有富民农、萘嵌戊烷、吲哚乙酸及应用效果最好且最为广泛秋水仙素。许多育种学家在2020世纪3030年代，开始主动地用秋水仙素诱导多倍体。第第30页页第第31页页第第32页页第第33页页第第34页页第第35页页滴液法滴液法 处理较大植株顶芽、腋芽时，处理较大植株顶芽、腋芽时，惯用浓度为惯用浓度为0.1%0.4%，每日滴一至数次，每日滴一至数次，并重复处理数日，使溶液透过表皮浸入组并重复处理数日，使溶液透过表皮浸入组织内起作用。也可先用小片脱脂棉包裹幼织内起作用。也可先用小片脱脂棉包裹幼芽，再往上滴药剂把棉花浸湿。芽，再往上滴药剂把棉花浸湿。第第36页页三倍体西瓜培育第第37页页To produce a tetraploid plant,the alkaloid colchicine is applied to the terminal bud of a branch.All the cells in the developing branch will be tetraploid(4n)with four sets of chromosomes.This includes cells of the stem,leaves,flowers and fruit.Gametes(egg and sperm)produced by a flower on this tetraploid branch will be diploid(2n)with two sets of chromosomes.A flower on the normal diploid(2n)branch will produce haploid(n)gametes containing one set of chromosomes.第第38页页茶树三倍体桑果三倍体四倍体草莓培育第第39页页 胚乳培养胚乳培养 在被子植物中，胚乳是双受精产物，在被子植物中，胚乳是双受精产物，当雄配子进入胚囊时，由两个极核和一当雄配子进入胚囊时，由两个极核和一个雄配子融合而形成胚乳核发育而成，个雄配子融合而形成胚乳核发育而成，所以在倍性上大多属于三倍体。所以在倍性上大多属于三倍体。第第40页页 细胞融合细胞融合细胞融合，也称体细胞杂交细胞融合，也称体细胞杂交，是用人工方，是用人工方法把分离不一样属或种原生质体诱导成为融合法把分离不一样属或种原生质体诱导成为融合细胞，然后再经离体培养、诱导分化到再生完细胞，然后再经离体培养、诱导分化到再生完整植株整个过程。其程序大致为：制备亲本原整植株整个过程。其程序大致为：制备亲本原生质体生质体,原生质体融合、培养、再生植株原生质体融合、培养、再生植株,杂种杂种判定。上海植生所培育芹菜与胡萝卜远缘杂交判定。上海植生所培育芹菜与胡萝卜远缘杂交种即用此法。种即用此法。第第41页页 体细胞无性系变异体细胞无性系变异体细胞无性系变异是起源于体细胞中自然发生体细胞无性系变异是起源于体细胞中自然发生遗传物质变异。这种体细胞突变有时也会出现染遗传物质变异。这种体细胞突变有时也会出现染色体数目标变异，形成多倍性芽变。色体数目标变异，形成多倍性芽变。如四倍体大如四倍体大鸭梨就是二倍体鸭梨芽变，四倍体大粒玫瑰香是鸭梨就是二倍体鸭梨芽变，四倍体大粒玫瑰香是二倍体玫瑰香芽变。组织培养再生植株中也会出二倍体玫瑰香芽变。组织培养再生植株中也会出现染色体数目标变异，经过分析再生植株染色体现染色体数目标变异，经过分析再生植株染色体数目，可分离出多倍性变异。数目，可分离出多倍性变异。第第42页页三倍体毛白杨人工林 三倍体松树四倍体蒲公英二倍体二倍体三倍体三倍体第第43页页The cultivated Easter lily is a tetraploid(4n)hybrid.The typical haploid number for the genus Lilium is 12(n=12).The tetraploid hybrid has larger blossoms.第第44页页三倍体对虾 三倍体珍母贝三倍体鲫鱼第第45页页3.Identification of Polyploidy (1)Direct Identification Cytological observation:root tip/stem tip 直接检验其根尖或茎尖细胞染色体数目直接检验其根尖或茎尖细胞染色体数目,以确定详细以确定详细染色体倍性。染色体标本制作方法可采取常规压片法或染色体倍性。染色体标本制作方法可采取常规压片法或去壁低渗法。去壁低渗法。第第46页页(2)Indirect Identification Giantness in the polyploid plants -leaf -flower -fruit,seed -chloroplast -stoma -pollens 形态判定法形态判定法，如瓜类多倍体发芽和生，如瓜类多倍体发芽和生长迟缓，子叶及叶片肥厚、色深、茸毛粗长迟缓，子叶及叶片肥厚、色深、茸毛粗糙而较长；叶片较宽、较厚或有皱褶；茎糙而较长；叶片较宽、较厚或有皱褶；茎较粗壮，节间变短；花冠显著增大，花色较粗壮，节间变短；花冠显著增大，花色较深等。同源多倍体在植株形态上多呈较深等。同源多倍体在植株形态上多呈“巨大性巨大性”，如叶片加大、加厚，花器增大，如叶片加大、加厚，花器增大，重瓣性加强，茎增粗，叶色花色变深，果重瓣性加强，茎增粗，叶色花色变深，果实、种子、鳞茎、块根等繁殖器官加大、实、种子、鳞茎、块根等繁殖器官加大、加重。另外，还反应在叶绿体数目、气孔、加重。另外，还反应在叶绿体数目、气孔、花粉粒大小改变上。四倍体植株气孔保卫花粉粒大小改变上。四倍体植株气孔保卫细胞和花粉粒均比二倍体大。最显著改变细胞和花粉粒均比二倍体大。最显著改变是花器和种子显著增大，但坚固率往往下是花器和种子显著增大，但坚固率往往下降。降。第第47页页津绿四号黄瓜单倍体、二倍体、四倍体（从左至右）第第48页页（1 1）经济性状表现优良可进入选种圃深入判定；）经济性状表现优良可进入选种圃深入判定；（2 2）对不稳定嵌合类型，进行分离纯化；）对不稳定嵌合类型，进行分离纯化；（3 3）保留不能直接成为品种，但在育种上有价）保留不能直接成为品种，但在育种上有价值材料；值材料；（4 4）为育种提供原始工作，按照计划进行。）为育种提供原始工作，按照计划进行。4.Selection and utilization of Polyploidy第第49页页人工育成多倍体应用1 1花卉植物花卉植物大丽花大丽花（Dahlia pinnateDahlia pinnate）原产墨西哥，祖）原产墨西哥，祖先是二倍体，先是二倍体，2n=362n=36，经过杂交产生若干二倍体，经过杂交产生若干二倍体杂种，这些杂种经过染色体加倍后形成两大类型杂种，这些杂种经过染色体加倍后形成两大类型不一样双二倍体，这两类型间又再杂交及染色体不一样双二倍体，这两类型间又再杂交及染色体加倍，形成花色、花形丰富多彩异源八倍体大丽加倍，形成花色、花形丰富多彩异源八倍体大丽花新类型；品种繁多花新类型；品种繁多月季月季，都是经过杂交后选出，都是经过杂交后选出三倍体或四倍体。三倍体或四倍体。第第50页页第第51页页第第52页页2 2果树类植物果树类植物 苹果栽培品种大都是二倍体（2n=2x=342n=2x=34），有一部分是三倍体，如经过有性杂交育成三倍体新品种陆奥、新乔纳金、世界一及北斗等，也在生产上有一定发展，表现出树体大、生长健壮、果实大、果肉致密耐贮性好等特点，深受消费者欢迎。栽培葡萄品种有许多是四倍体，如欧洲葡萄四倍体有：森田尼、康能玫瑰、大玫瑰香、大无核白、汤姆逊无核、佳利酿等；美洲葡萄四倍体有康可；而欧美杂交种四倍体有：大粒康拜尔及巨峰与巨鲸等巨峰系品种群。第第53页页第第54页页第第55页页3 Haploid and its Application to Plant Breeding 单倍体及其在育种中应用1.单倍体类型及特点单倍体类型及特点2.取得单倍体方法取得单倍体方法3.单倍体判定单倍体判定4.单倍体在遗传育种中应用单倍体在遗传育种中应用第第56页页1.Types and Characteristicsof Haploids(1)Types of HaploidsMonohaploid(1x)一元单倍体，一倍体一元单倍体，一倍体Polyhaploid(=2x)多元多倍体多元多倍体 Dihaploid 二元单倍体，双单倍体二元单倍体，双单倍体 Trihaploid 三元单倍体三元单倍体 Homopolyhaploid 同源多元单倍体同源多元单倍体 Allopolyhaploid 异源多元单倍体异源多元单倍体第第57页页（2）Characteristics of Haploids a)Fertilitymale and female sterile b)Heredity Expression of recessive genes Homozygous and stable after chrom doubling(Doubled haploid,DH)第第58页页示例：单倍体黄瓜染色体行为及育性示例：单倍体黄瓜染色体行为及育性单倍体瓜中绝大多数种子都是空瘪，只在单倍体瓜中绝大多数种子都是空瘪，只在H2两两条瓜中发觉分别有条瓜中发觉分别有4粒和粒和11粒种子幼胚能够发育至粒种子幼胚能够发育至子叶型，这表明该基因型单倍体雌配子含有一定子叶型，这表明该基因型单倍体雌配子含有一定育性育性.（雷春，（雷春，毕业论文），毕业论文）第第59页页2.Induction of Haploids 伴随花药和花粉培养技术出现和发展，单倍伴随花药和花粉培养技术出现和发展，单倍体培育研究正快速发展。当前已在体培育研究正快速发展。当前已在2020多个科、多个科、160160种以上植物中得到了花粉单倍体植株。种以上植物中得到了花粉单倍体植株。第第60页页2.Induction of Haploids（1）Tissue and Cell culture a)Anther culture b)Pollen culture(Microspore culture)c)Ovary or nucellus culture第第61页页(2)Pollination with distantly related species第第62页页示例：远缘花粉染色体丢失示例：远缘花粉染色体丢失Laurie等人首次报道了小麦等人首次报道了小麦 X 玉米杂合子中玉米玉米杂合子中玉米染色体被快速丢失掉，产生仅有小麦染色体单倍染色体被快速丢失掉，产生仅有小麦染色体单倍体胚及植株体胚及植株.（作物学报，作物学报，19961996，2222（4 4）图图1.小麦小麦X玉米授粉后玉米授粉后1314天胚；植株天胚；植株第第63页页延迟授粉：去雄后延迟授粉能提升单倍体发延迟授粉：去雄后延迟授粉能提升单倍体发生频率。生频率。因为延迟授粉，花粉管即使抵达了胚囊内，因为延迟授粉，花粉管即使抵达了胚囊内，卵细胞因为丧失受精能力也不能受精，从而卵细胞因为丧失受精能力也不能受精，从而进行孤雌生殖，产生单倍体。进行孤雌生殖，产生单倍体。1919世纪世纪4040年代中期，用年代中期，用1 1粒小麦雄性不育系延迟粒小麦雄性不育系延迟授粉，发觉延迟授粉，发觉延迟9d9d效果最好。效果最好。江西省农科院在水稻去雄后江西省农科院在水稻去雄后4d4d左右，采取高粱、左右，采取高粱、玉米等混合花粉进行蒙导授粉，坚固率达玉米等混合花粉进行蒙导授粉，坚固率达2.3%2.3%。(3)Delayed pollination 延迟授粉第第64页页示例：延迟授粉产生单倍体示例：延迟授粉产生单倍体利用小黑麦给普通小麦利用小黑麦给普通小麦延迟延迟710d授粉授粉西北农业大学学报，西北农业大学学报，西北农业大学学报，西北农业大学学报，1994 1994，22 22（1 1）第第65页页(4)Pollination with radiated pollens,or chemical methods第第66页页示例：辐射花粉诱导子房产生单倍体示例：辐射花粉诱导子房产生单倍体母本为杂合中国生态型黄瓜更有利于母本为杂合中国生态型黄瓜更有利于产生单倍体胚；授粉组合之间单倍体产生单倍体胚；授粉组合之间单倍体胚产率差异很大（胚产率差异很大（200400Gy）第第67页页药剂诱导法用植物调整剂直接刺激卵细胞，使制之分裂诱用植物调整剂直接刺激卵细胞，使制之分裂诱发孤雌生殖发孤雌生殖.自从自从1943年细田友雄用年细田友雄用NAA诱导水稻取得纯合诱导水稻取得纯合（双）单倍体以来，国内外已发觉（双）单倍体以来，国内外已发觉60各种药剂各种药剂有效有效.eg.NAA、6-BA、2，4-D、DMSO、MH.其中，其中，DMSO诱导植物孤雌生殖，直接取得纯合诱导植物孤雌生殖，直接取得纯合二倍体，还能增加细胞膜化学渗透及因起来二倍体，还能增加细胞膜化学渗透及因起来C型有丝分裂型有丝分裂.第第68页页(5)Semigamy 半配生殖半配生殖 Egg and pollen nucleus do not fuse to produce a zygotel当精核进入卵细胞后，不与雌核结合，雌、当精核进入卵细胞后，不与雌核结合，雌、雄核各自独立分裂，所形成胚由雌、雄核各自雄核各自独立分裂，所形成胚由雌、雄核各自分裂发育而成，多为嵌合型单倍体。分裂发育而成，多为嵌合型单倍体。第第69页页(6)Twin seedling:双生苗双生苗(Natural parthenogenesis 单性生殖单性生殖 n/n,n/2n,n/3n;where n is a parthenogenic seed。第第70页页不少植物常出现双胚或多胚现象，从胚不少植物常出现双胚或多胚现象，从胚种子中长出来双生苗，其中单倍体可能种子中长出来双生苗，其中单倍体可能来自孤雌生殖来自孤雌生殖.eg.eg.水稻双生苗是指一粒谷发芽后产生两个水稻双生苗是指一粒谷发芽后产生两个苗，这种双生苗特征被认为与无融合生苗，这种双生苗特征被认为与无融合生殖相关殖相关（浙江农业学报，（浙江农业学报，19941994，04 04）第第71页页*孤雌生殖诱导系指该系作父本杂交时，能够诱导其对应母本产生显著高指该系作父本杂交时，能够诱导其对应母本产生显著高于自然频率单倍体于自然频率单倍体.（玉米科学，（玉米科学，1999，7（2）eg.美国美国1956年发觉年发觉Stock6种质系，以其与任何玉米材料杂交，种质系，以其与任何玉米材料杂交，后代中均出现后代中均出现1%2%单倍体；单倍体；法国法国Lashermes等选育孤雌生殖诱导系等选育孤雌生殖诱导系WS14，其单倍体，其单倍体诱导率平均可达诱导率平均可达3.5%.中国刘志增等从单倍体诱导系中国刘志增等从单倍体诱导系Stock6与高油玉米群体与高油玉米群体BHO杂交后代中经过测交选择，培育出我国第一个孤雌生殖单杂交后代中经过测交选择，培育出我国第一个孤雌生殖单倍体诱导系倍体诱导系 玉米农大高诱玉米农大高诱1号号.（作物学报，（作物学报，26（5）第第72页页3.Identification and Doubling of Haploid(1)Identification(2)Doubling a)Natural doubling (relatively low)b)artificial doubling 50ppm colchicine 秋水仙素秋水仙素第第73页页为何要进行倍性判定？为何要进行倍性判定？1 1、染色体直接计数法、染色体直接计数法 通常取根尖、茎尖等分生组织区进行制片，直接通常取根尖、茎尖等分生组织区进行制片，直接计数染色体数目。计数染色体数目。2 2、间接判定、间接判定（1）扫描细胞光度仪判定（流式细胞仪）主要测定叶片单主要测定叶片单个细胞中个细胞中DNA含量确定倍性，材料使用量可少到含量确定倍性，材料使用量可少到1cm2。（2）细胞形态学判定法叶片保卫细胞大小、单位面积上叶片保卫细胞大小、单位面积上气孔数及保卫细胞中叶绿体大小和数目与倍性含有高度相气孔数及保卫细胞中叶绿体大小和数目与倍性含有高度相关性。关性。（3）植株形态学判定法单倍体植株瘦弱，叶片窄小，花单倍体植株瘦弱，叶片窄小，花小柱头长，花粉粒小，不坚固。小柱头长，花粉粒小，不坚固。第第74页页第第75页页第第76页页第第77页页（4）杂交判定法）杂交判定法主要用来确定二倍体植株是否是主要用来确定二倍体植株是否是双单倍体。方法：双单倍体。方法：自交或测交判定，看后代分离情自交或测交判定，看后代分离情况确定二倍体植株是来自小孢子还是体细胞。况确定二倍体植株是来自小孢子还是体细胞。（5）分子标识判定）分子标识判定 包含生化标识（如同工酶标识）包含生化标识（如同工酶标识）和分子标识（如和分子标识（如RFLP、RAPD、AFLP等）等）第第78页页4.Application of Haploid in Plant Breeding（1 1）克服杂种分离，缩短育种年限）克服杂种分离，缩短育种年限 将杂种F1花药离体培养，得到单倍体植株，经过染色体加倍，可得到纯合二倍体。它在遗传上是稳定，不会发生性状分离，相当于同质结合纯系。利用单倍体育种方法，普通可缩短育种年限3 34 4个世代。第第79页页（2 2）提升取得纯合材料效率）提升取得纯合材料效率 假定只有二对基因差异父母本进行杂交，其F2代出现纯显性个体机率是1/16，而把杂种F1代花药离体培养，并加倍成纯合二倍体后，其纯显性个体出现机率为1/4，后者比前者取得纯显性个体效率可提升4倍。所以，对纯合材料而言，利用单倍体可提升选择效率。第第80页页3 3利用单倍体进行突变体选择及利用利用单倍体进行突变体选择及利用单倍体基因没有显隐性关系，可有效地发觉、选择它所产生突变体。由花药、花粉培养得到单倍体植株可用组织培养技术快繁和保留材料，便于诱导和选择突变体。如利用单倍体植物叶片组织分离原生质体，再进行人工诱变，得到了一些营养性缺点型。第第81页页油油菜菜游游离离小小孢孢子子分分化化形形成成子子叶叶型型胚胚状状体体第第82页页第第83页页第第84页页第第85页页小孢子子叶型胚状体再生成植株小孢子子叶型胚状体再生成植株第第86页页第第87页页正常加倍小孢子植株花序正常加倍小孢子植株花序第第88页页1 1、基本概念：多倍体、同源单倍体、异源多倍、基本概念：多倍体、同源单倍体、异源多倍体、单倍体、双单倍体。体、单倍体、双单倍体。2 2、多倍体与二倍体相比有什么特点？、多倍体与二倍体相比有什么特点？3 3、植物多倍体诱导方法有哪些？、植物多倍体诱导方法有哪些？4 4、秋水仙素诱导多倍体原理是什么？、秋水仙素诱导多倍体原理是什么？5 5、多倍体后代怎样判定及选择？、多倍体后代怎样判定及选择？6 6、单倍体育种有什么意义？、单倍体育种有什么意义？7 7、哪些方法能够取得单倍体，各有什么优缺点、哪些方法能够取得单倍体，各有什么优缺点？8 8、哪些园艺作物适宜开展多倍体育种？、哪些园艺作物适宜开展多倍体育种？9*9*、利用未授粉子房进行离体培养，可能取得再、利用未授粉子房进行离体培养，可能取得再生植株类型有哪些？怎样判定？生植株类型有哪些？怎样判定？第第89页页