人工诱发单倍体及其应用
玉米单倍体的诱导加倍技术及其应用研究
玉米单倍体的诱导加倍技术及其应用研究作者：卢保红杜如珊张广峰来源：《农业开发与装备》 2018年第4期摘要：主要针对玉米单倍体的诱导加倍技术及其应用进行分析，结合当下玉米单倍体的诱导加倍技术发展现状，从人工获取玉米单倍体方法、玉米单倍体的选择、单倍体加倍方面进行深入研究与探索，主要目的在于更好的推动玉米种植的发展与进步。
关键词：玉米种植；单倍体；诱导加倍；应用0 引言当前我国玉米种植虽然在世界上属于领先地位，但由于人口等因素致使其还不能较好满足内增长需求，并在2010年左右成为了玉米进口国家。
为了解决这一问题，需要培养全新的玉米品种。
在现代科技发展引导下，以玉米孤雌诱导为核心的单倍体技术逐渐形成，并成为玉米培育的主要技术。
1 玉米单倍体人工获取方法1.1 远缘杂交通常情况下亲缘联系较为疏远的花粉不能较好的与母体卵细胞进行受精，但可对卵细胞进行刺激，不断诱发其成为翻倍体与双倍体。
玉米在远缘杂交期间可在双方体细胞分裂时间缺乏统一性的作用下，致使其相应的DNA缺失，进一步形成单倍体。
1.2 花药培养花药培养方法主要是利用所有玉米营养细胞都具有及为完整的性能这一特征，同时花药培养方法也是获取玉米单倍体的主要方法。
其中利用这一方法进行培养具有较强的难度，其主要原因通常为玉米植物花药愈合组织分化率与诱导率相对较弱，并受到DNA的约束。
我国科研人员利用花药培养方法收获了单倍体，并在各种优化过程中逐渐获得较为完善的实验培养技术。
国外研究人员利用这种技术，育种效率方面也获得了较大的成功。
早在1993年左右，我国就已经利用这一方法培育出相应的种子并进行大面积种植。
1.3 孤雌生殖诱导体系这一培养方法有着通过杂交诱导母本雌配子体出现较高频率的单倍体功能，也是玉米单倍体诱导的主要方法之一。
其中Stock6是当前首个选育形成的良好玉米单倍体系统，有着极为广泛的应用。
科研人员以Stock6为杂交父本与诱导植物进行杂交，其后代中孤雌生殖单倍体出现率通常为1.5%至2.5%。
提高《植物细胞工程》教学效果的探讨
１ 讲 好 绪 论 课
对 一门课 程来说 ， 绪论课 是课 程中很重要的一环 ， 它对 以后 的教学将 起到 画龙点 睛的 意义 ， 对调动学 生学 习这 门课 的积极 性则起着举足轻重的作用． 因此 ， 在讲授绪论课 时要做到居 高临下 ， 一览众 山． 把本课 程在 专业学 习 中的地 位 和意义 ， 程 内容 课 的重要知识点和有关领域的发展 ， 课程 中所渗透的科学精神和科学方法 ， 以致 主要参 考书 的索引 和特 色等 ， 将其精辟地勾 画 ， 画 龙点睛 ， 引人人胜 ， 激发起学习本课程 的兴趣 ， 兴趣是最好 的老师 ” 在绪论课上 ， 而“ ． 一定要突 出下面几点 ： 兴趣性 强 、 知识 面广 、
迎的一门课程． 植 物细胞下工程是我校生物科学专业开设 的专业选修课 ， 理论 ３ ２学时 ， 实验 ｌ 时． ６学 该课程 是一 门发展 中的学科 ， 同时又 是以实验 技术 为基 础的学科 ， 怎样 在有限的课时 内使学生能掌握基本理论 ， 了解学科前 沿 ， 并掌握基本 实验技 能 ， 是每 个从事该 课程 教学的老师需要思考并解决 的难题 ． 本文拟就提高植物细胞工程课程的教学效果提 出以下 几点探讨．
育种学复习题
《育种学》复习题一、名词解释1、品种更换：参考答案：用新选育出的优良品种，替换生产上表现不良的另一品种。
2、引种：参考答案：所谓引种就是从外地或外国引入优良品种或有价值的品种资源，经过试验成功后直接应用于生产，或作为选育新品种的原始材料。
3、诱变育种：参考答案：是指用物理或化学因素诱发染色体畸变、基因突变、细胞质突变等改良品种。
4、一般配合力：参考答案：指一个被测自交系和其他自交系组配的一系列杂交组合的产量 ( 或其他数量性状 ) 的平均表现5、自交不亲和性：参考答案：同一植株上机能正常的雌、雄两性器官和配子 , 不能进行正常交配的特性 , 称为自交不亲和性。
6、单倍体育种：参考答案：用杂种F1或F2花药培育出单倍培体植株，再经染色体加倍而选育作物新品种的方法7、水平抗病性：参考答案：寄主品种对各小种的抗病性反应性大体上接近同一水平8、品种参考答案：是指在一定的生态和经济条件下，人类根据自己的需要所创造的某种作物的一种群体，该群体具有相对稳定性和特定的遗传性，相对稳定一致的生物学和经济学性状。
在一定的地区和一定栽培条件下，在产量、品质、抗性、生育期和适应性等方面符合人类生活和生产发展的需要，并通过简单的繁殖手段保持具群体的恒定性。
9、垂直抗性参考答案：又称小种特异性抗病性或专化性抗病性。
指同一寄主品种对同一病菌的不同生理小种具有特异反应或专化反应。
如果将具有这类抗病性的品种对某一病原菌不同生理小种的抗性反应绘成柱形图时，可以看到各助顶端的高低相差悬殊，所以称为垂直抗病性。
10、种质资源参考答案：指可用于育种或栽培的栽培作物类型，品种，近缘野生植物及人工创造的各种植物遗传材料的总称。
11、杂种优势参考答案：一般是指杂种在生长势、生活力、抗逆性、繁殖力、适应性、产量、品质等方面优于其亲本品种(系)的现象。
12、转基因育种参考答案：根据育种目标，从供体生物中分离目的基因，经DNA重组与遗传转化或直接运载进入受体作物，经过筛选获得稳定表达的遗传工程体，在经过田间试验与大田选择育成转基因新品种或种质资源。
细胞工程复习题及答案
细胞工程复习题一、名词解释1.细胞工程：以生物细胞、组织或器官为研究对象，运用工程学原理，按照预定目标，改变生物性状,生产生物产品，为人类生产或生活服务的科学。
2.外植体：指用于离体培养的活的植物组织、器官等材料3.植物组织培养：将植物的器官、组织或细胞，在无菌条件下接种于人工配置的培养基上，使其细胞分裂、增值、分化、发育，甚至形成完整植株的方法。
4.愈伤组织：在离体培养过程中形成的具有分生能力的一团不规则细胞，多在外植体切面上产生。
5．离体无性繁殖:简称离体繁殖，是指利用组织培养方法进行植物离体培养，在短期内获得大量遗传性一致个体的方法。
6．继代培养：更换新鲜培养基来繁殖同种类型的材料（愈伤组织.芽等）。
7.体细胞杂交：（原生质体融合）指在人工控制条件下不经过有性过程，两种体细胞原生质体相互融合产生杂种的方法。
8 细胞分化：即由于细胞的分工而导致的细胞结构和功能的改变，或发育方式改变的过程。
9 细胞脱分化：培养条件下使一个已分化的细胞回复到原始无分化状态或分生细胞状态的过程就是细胞脱分化。
10 细胞再分化：即脱分化后的分生细胞在特定的条件下，重新恢复细胞分化能力，并经历器官发生形成单极性的芽或根，或经历胚胎发生形成双极性的胚状体，进一步发育成完整植物体，这一过程成为细胞再分化。
11 人工种子：指植物离体培养中产生的胚状体或不定芽包裹在含有养分和保护功能的人工胚乳和人工种皮中所形成的能发芽出苗的颗粒体。
12 植物细胞全能性：指植物体的每一个活细胞都具有该植物的全套遗传信息，具备发育完整植株的潜在能力。
13 胚状体：在离体培养过程中产生一种形似胚（具有明显的根端和芽端），功能与胚相同的结构。
14 单倍体植物：单倍体是指具有配子体染色体数的孢子体(植物个体)。
具有单套染色体的细胞在人工离体条件下培养，使其单性发育成植物体。
这种具有单套染色体的植物称为单倍体植物。
15 离体受精：（离体授粉）在无菌条件下培养未受精脂肪或胚珠和花粉，使花粉萌发进入胚珠，完成受精作用。
作物育种期末考试总复习----农业大学农学专业
1、作物育种学是研究___选育____和___繁殖_____作物优良品种的理论与方法的科学。
2、从进化角度来看，作物育种实际上就是_作物的人工进化3、作物有性繁殖可分为自花授粉、异花授粉和常异花授粉（棉花）三种常见的方法。
此外，还包括自交不亲和性____和___雄性不育性__两种特殊方式。
4、育种实践中，作物的高产育种主要涉及_矮杆育种、理想株型育种和高光效育种三个方面。
5、种质资源保存方式可分为___种植保存__、_贮藏保存_、__离体保存_和基因文库技术四大类。
6、作物品种自然变异的原因类型主要有__自然异交引起的基因重组__、__自然变异_和新育成的品种群体的变异。
7、杂交育种通过基因重组、基因累加和基因互作三种遗传机制方式来选育新品种。
8、核质互作雄性不育系中，S(rr)代表是不育系，N(rr)代表保持系。
今有水稻雄性不育系甲，用乙品种授粉后，发现乙对甲无恢复力。
现要用甲转育成新不育系乙”，应以甲为母本，乙为父本进行杂交，在F1代用乙为父本给F代授粉回交，回交若干代以后，就可以得到性状与乙相近的不育系，多次回交亲本就是它的保持系。
9、与品种间杂交相比，其远缘杂种分离特点有分离规律不强、分离类型丰富且有向两亲分化的倾向和分离世代长，稳定慢。
10、测定作物的自交系配合力有两种,即顶交法、双列式轮交、侧配结合法。
测试种选用自交系、单交种11、作物辐射育种实践中，通常用致死剂量、半致死剂量或_临界剂量_来表示辐射敏感性。
12、作物杂种优势要在生产上加以利用，必须满足强优势的杂交组合、异交结实率高和繁殖与制种技术简单易行3个基本条件。
13、多倍体诱导的化学方法中，以化学试剂秋水仙碱诱变效果最好。
15、作物群体改良中，选择和重组是群体进化主要助力14、分子标记SSR指一类由1～6个碱基组成的基序串联重复而成的DNA序列、SNP指单个核苷酸的变异引起的DNA序列多态性1、农作物的品种，一般都有3个基本特性，即特异性、一致性和稳定性。
杂交,诱变与单倍体育种
杂交，诱变与单倍体育种
一．杂交育种：将两个或多个品种的优良性状（是同种品种的性状）通过交配集中在一起在经过选择和培育获得新品种的方法。
1.杂交育种的原理是：基因重组
2.杂交育种的过程：杂交→自交→选优→自交→再选优
3.只能用于进行有性生殖的生物
二．诱变育种：在人为的条件下，利用物理、化学，生物（病毒）等因素，诱发生物体产生突变，从中选择，培育成动植物和微生物的新品种。
1.诱变育种的原理：基因突变
2.诱变育种的方法：使用各种外界因素改变基因种类
3.可以用于所有生物，提高变异的频率加快育种进程，但具有不定向性，且需处理大量实验材料
三．单倍体育种：利用植物组织培养技术(如花药离体培养等)诱导产生单倍体植株，再通过某种手段使染色体组加倍(如用秋水仙素处理)，
从而使植物恢复正常染色体数。
1.单倍体育种的原理：染色体变异
2.单倍体育种的方法：花药离体培养获得单倍体植株，再人工诱导（秋水仙素）
染色体数目加倍。
3.花药离体培养的方法：一般是离体培养花粉处于单核时期（小孢子）的花药。
通过培养使它离开正常的发育途径（即形成成熟花粉最
后产生精子的途径）而分化成为单倍体植株，这是目前
获得单倍体植株的主要方法。
大体上要经过制备培养
基、接种花药和培养三步骤。
4.秋水仙素怎样使染色体数目加倍：使细胞在有丝分裂时的纺锤丝断裂染色体不
能移向两极细胞不能分化，就使染色体数目
加倍了。
5.用于植物的有性生殖，时间短，但技术复杂。
利用花药培养诱导苜蓿单倍体的研究
利用花药培养诱导苜蓿单倍体的研究利用花粉培养诱导苜蓿单倍体的研究摘要：苜蓿作为重要的牧草和蜜源植物，其繁殖方式多样，但自然界发生的单倍体非常罕见。
利用花粉培养诱导苜蓿单倍体，可以为苜蓿基因改良和种质创新提供可靠的途径。
本研究通过对苜蓿雄蕊的处理，包括花束切除、预培养和子培养等步骤，成功获得了苜蓿的单倍体植株。
通过光学显微镜观察和染色体计数结果显示，这些植株的细胞核数和染色体数目与二倍体苜蓿植株明显不同。
本研究为进一步研究苜蓿的基因功能和繁殖机制提供了有力的工具。
关键词：花粉培养；单倍体；苜蓿；繁殖机制；基因功能引言：苜蓿（Medicago sativa L.）是一种常见的牧草和蜜源植物，具有极高的经济和生态价值。
传统的苜蓿繁殖方式包括种子繁殖和无性繁殖。
然而，在自然界中发生的苜蓿单倍体现象极其罕见。
苜蓿的单倍体植物具有重要的研究和应用价值，比如可以通过杂交培育高产优质的苜蓿新品种。
因此，研究如何利用花粉培养诱导苜蓿单倍体成为了目前研究的关注焦点。
材料与方法：实验材料为种植于温室的苜蓿植株。
通过花束切除法收集苜蓿的花粉，经过一系列的预处理和处理，包括花束切除、预培养和子培养，以诱导花粉发育成单倍体植株。
在预培养过程中使用了含有多种激素的培养基，以促进花粉的萌发和幼胚的发育。
在子培养阶段，采用了适宜的培养基和光周期条件，以促进植株的生长和发育。
最后，采用光学显微镜观察和染色体计数方法确认所获得的植株的细胞核数和染色体数目。
结果与讨论：经过花束切除和预培养处理，苜蓿的花粉开始发芽并形成幼胚。
这些幼胚通过子培养进一步生长和发育，最终形成了单倍体的苜蓿植株。
通过光学显微镜观察和染色体计数，发现这些植株的细胞核数和染色体数目与二倍体苜蓿明显不同。
对比分析结果表明，所获得的植株为苜蓿的单倍体。
结论：本研究成功利用花粉培养诱导了苜蓿的单倍体植株，并证实了这些植株的细胞核数和染色体数目与二倍体苜蓿明显不同。
这为进一步研究苜蓿的基因功能和繁殖机制提供了新的途径。
作物遗传与育种学复习题 答案
作物遗传与育种学原始题一、名词解释1、作物品种是人类在一定的生态条件和经济条件下，根据人类的需要所选育的某种作物的某种群体；这种群体在相应地区和耕作条件下种植，在产量、抗性、品质等方面都能符合生产发展的需要。
2、育种目标就是对所要育成品种的要求，也就是在一定地区的自然、耕作栽培及经济条件下所要育成的新品种应具备的一系列优良性状的指标。
确定育种。
3、自花授粉作物通过自花授粉方式繁殖后代的作物是自花授粉作物。
4、无融合生殖：植物性细胞的雌雄配子，不经过正常受精、两性配子的融合过程而形成种子以繁衍后代的方式，称之为无融合生殖。
5、雄性不育性：植株的花粉败育、不能产生有功能的雄配子的特性称为雄性不育性。
6、品种资源：是指可用于育种或栽培的作物类型、品种、近缘野生植物及人工创造的各种植物遗传材料的名称。
7、本地种资源：包括古老的地方品种和当前推广的改良品种。
是改良现有品种的基础材料。
8、引种驯化：是指通过搜集、引进种质资源，在人类的选择培育下，使野生植物成为栽培植物；使外地的作物和品种成为本地的作物和品种的措施和过程。
9、作物生态类型：一种作物对一定地区的生态环境具有相应的遗传适应性，具有相似遗传适应性的一个品种类群称为作物生态类型。
10、选择育种：直接利用自然变异，即不需要人工创造新变异而从中进行选择并通过比较试验的育种途径为选择育种。
11、混合选择：是从群体中选择目标性状基本上相似的个体并加以混合繁殖，使群体得到改良。
12、异地鉴定：可以将试验材料送到这种灾害常年严重发生地区进行鉴定其抗耐性就是异地鉴定。
13、集团混合选择育种：就是当原始品种群体中有几种基本上尚符合育种要求而分别具有优点的不同类型时，为了鉴定类型间在生产应用上的潜力，则需要按类型分别混合选择脱粒，即分别组成集团，然后各集团之间及其与原始品种之间进行比较试验，从而选择其中最优的集团进行繁殖，作为一种新品种加以推广。
14、系统育种：是通过个体选择、株行（系）试验和品系比较试验到新品种育成的一系列过程。
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第十四章人工诱发单倍体及其应用
第一节植物单倍体概念及人工诱发单倍体的应用
一、植物单倍体与人工诱导单倍体概念
①具有单套染色体的植物体称为单倍体植物。
②人工诱导单倍体是指单倍体细胞在人工离体条件下培养，使其单性发育成植物体。
二、植物单倍体在植物育种中的应用
①可以控制杂种分离，缩短育种年限。
②排除显隐性基因的干扰，提高选择效率。
③加速自交系育成。
④单倍体是诱变育种的良好材料。
⑤单倍体是远缘杂交的优良方法。
⑥利用单倍体对栽培品种进行纯化复壮。
第二节花药培养
利用花药培养的方法诱导花粉形成单倍体植株的工作始于1964年（Gu Ha，et al，1964）。
单倍体植物的主要特点是孢子体细胞染色体数目和配子体细胞染色体数目相同，因此可以从其“表型”观察“基因型”。
花药培养和获得单倍体植株基本培养过程见图14.1。
图14.1 花药培养与单倍体植株再生示意图
第三节花药培养应注意的问题
一、材料选择
（1）基因型
研究表明，供体植株的遗传背景对花药培养影响很大，如水稻中粳稻比籼稻易于培养。
（2）生理状态
花药供体植株的生理状态直接影响花粉愈伤组织的诱导率。
如大田植株比温室植株、主茎穗比分蘖穗花粉愈伤组织的诱导率都明显高。
（3）花粉发育时期
早期研究表明，并不是任何发育时期的花粉都可在离体培养时期接受诱导产生愈伤组织或胚状体，只有那些发育到特定时期的花粉对离体刺激才最敏感。
烟草和水稻的花粉从单核中期至双核早期都可接受离体诱导产生愈伤组织。
小麦的花粉处于单核中期时培养效果最好。
二、预处理
在花药培养前进行低温冷藏可以提高培养效果，但不同材料所要求的温度和处理时间不同。
如烟草为7︒C～9︒C处理7～14天；水稻为7︒C～10︒C处理10～15天；黑麦为1︒C～3︒C处理7～14天；大麦为3︒C～7︒C处理7～14天。
三、材料灭菌
用于花药培养的材料一般用0.1%氯化汞浸泡10 min，再用无菌水反复冲洗多次。
四、花粉植株诱导
以禾本科花粉植株的诱导为例，将花药接种在含2，4-D 1～2 mg/L诱导培养基上，诱导花粉细胞非正常发育的细胞分裂，形成愈伤组织。
10～15天后花粉愈伤组织生长到直径约1.5～2.0 mm时，及时转移到分化培养基上（用NAA和kT取代2，4-D）（孙敬三，1995）。
提示：为了提高花粉植株的移栽成活率，有时将花粉植株从分化培养基上移至壮苗培养基上。
壮苗培养基中除加入低浓度的NAA外，还要加入一定浓度的多效唑，对促进生根和抑制茎叶的徒长有明显效果。
第四节花粉培养
花粉培养即小孢子培养，是将花粉从花药中分离出来成为分散或游离状态，通过培养使花粉启动脱分化，进而发育成完整植株的一种技术。
花粉培养对研究高等植物遗传变异和作物育种具有重要意义。
花粉培养具有单细胞、单倍性和较高同步性的优点，可以排除花丝和药壁等体细胞干扰，解决花药培养中再生植株倍性混乱的缺点，而且一个花药中花粉数量很多，可以提高单位培养基诱导率，节省人力与物力（见图9.2）。
图9.2 花粉培养与花药培养示意图
第五节花粉培养应注意的问题单倍体植株的鉴定和二倍化的方法
一、材料预处理
人们在研究中发现，对用于花粉培养的材料进行预处理，可以促进细胞脱分化，提高愈伤组织或体细胞胚诱导率。
预处理的方法主要有黑暗处理、光质处理、高渗处理、药物处理和温度处理（低温或高温处理）等。
二、花粉的分离
花粉分离的方法一般包括机械分离法和花药漂浮培养自然释放法。
每种分离方法操作程序和步骤完全不同，要求注意的问题也各异。
前一种方法操作起来比较繁杂。
后一种方法操作比较简单，是将花药直接接种在液体培养基上，经过1～7天的花药漂浮培养，花药壁自然裂开，花粉自然释放出来。
注意要及时将花药壁从培养基中取出来，留下花粉继续培养。
具体选用哪种花粉分离方法，还要根据试验的具体要求而定。
三、严格控制操作过程，杜绝污染源，提高花粉培养效率。
四、单倍体植株的鉴定和二倍化的方法
1、形态学鉴定和染色体分析
2、单倍体植株的二倍化
（1）、继代加倍
（2）、创伤法加倍
（3）、秋水仙素处理加倍。