多倍体和单倍体植物
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。
自考 园林植物育种 考前资料
园林育种学名词解释题品种：经人类选择和培育创造的，经济性状和生物学特性符合人类生产和生活需求的，性状相对整齐一致的栽培植物群体。
（P4）临界温度：园林植物能忍受的最低和最高温度。
（P49）单株选择法：从原始群体中选出优良单株，分别收获，分别繁殖，培育新品种的方法。
（P67）遗传增益：选择效应除以原始群体平均表现型值所得的百分率。
（P71）杂种旺势：杂交子代只表现为个体或某些器官的增大，而它的生存和毓能力并没有提高。
空间诱变：利用返回式航天器将植物种子、组织、器官或个体搭载到宇宙窨产生变异，然后在地面培育新品种的方法。
多倍体：含有多于二个以上染色体组的细胞或个体。
（163）植物组织培养：植物原生质体、细胞、组织、器官等在人工条件下进行的离休培养。
（P181）体细胞无性系：由体细胞培养获得的再生植株。
（P192）植物分子育种：以植物基因工程育种和分子标记辅助选择育种为主的一种育种技术。
（P209）种质资源：具有一定遗传基础，表现一定优良性状，并能将特定的遗传信息传递给后代的生物资源总和。
（p31）选择育种：从现有种质资源中挑选符合人们需要的群体或个体，通过提纯、比较、鉴定和繁殖手段培育出新品种的方法。
（P63）选择差：入选群体平均值与原始群体平均值的离差。
（P71）杂种优势：杂种F1在生长势、生活力等多个方面优于亲本的现象。
（P120）一般配合力：一个亲本自交系或品种的杂交后代产量（或其他经济性状）平均表现。
（P132）诱变育种：人工利用理化因素，诱发生物体产生遗传物质突变，培育新品种的途径。
（P144）染色体组：配子中所含大小、形态不同的一组染色体。
单倍体育种：利用单倍体植株，经染色体加倍然后进行选育的育种方法。
植物组织培养：植物原生质体、细胞、组织、器官等在人工条件下进行的离休培养。
（P181）核心种质：以一个物种少量植株的遗传组成来代表该物种大量种质资源的遗传多样性。
（P42）混合选择法：在原始群体中按照一定标准选择优良植株，把选出的优良植株混合种植，混合收获，来年再与原始群体进行比较鉴定的方法。
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。
生物单倍体育种多倍体育种课件
三倍体2）单倍体育种的优点
明显缩短育种的年限
思考：利用纯合易感病矮秆品种（ddrr）和纯合抗 病高秆品种（DDRR）培育抗倒伏（矮秆）又抗病品 种ddRR。（说明：必须是纯合子才能作为一个品种）
杂交育种单倍体育种F单幼P花2FP倍苗1F粉D1体ddRrdrDD、rDr×RRdD×d×、 、RdDdrRDDDR秋花rrrRD水、、药、ddR仙dd离ddRRRDRR素体、、rR处培rrdd理养、rr ddrr将出直性第第选 病来至状F21年年择的2， 后 分中抗植逐 代 离矮倒株代 不 为育间两抗自 再 止伏即植种只年交 出又可株时要， 现选抗 正常纯 不足：育种时间较长
多倍体和单倍体在育种上的应用
1、人工诱导多倍体育种
方法 （1）低温处理作物的分生组织
（2）用秋水仙素处理萌发 的种子或幼苗（最 常用且最有效）
秋水仙素作用或低温处理的原理： 秋水仙素能够抑制纺锤体的形成（细胞分裂前期）
实例分析：无籽西瓜的培育
2、单倍体育种
1）单倍体育种的方法步骤
①花药离体培养，获得单倍体幼苗 ②用秋水仙素处理单倍体幼苗，获得正常 可育的纯合子
单倍体和多倍体的区别单倍体多倍体概念
单倍体和多倍体的区别单倍体多倍体概念
单倍体和多倍体的区别包括多染色体组和植物生理特性。
其中，单倍体含有本物种配子的染色体数，所以染色体组数是一个或多个；而多倍体含有三个以上的染色体组。
植物生理特性来说，单倍体植株较弱小，且高度不育，而多倍体植株则茎秆粗壮，但能结种子。
单倍体和多倍体的区别
区别在于：1、本质方面，单倍体是指体细胞中染色体数目仅为正常体细胞一半的个体，而多倍体是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组数目的个体。
2、产生不同，单倍体的出现是因为单性生殖而造成的，多倍体的出现则是由于外界环境的剧烈变化而造成。
3、人工培育，单倍体主要使用花药离体的方式培养；多倍体一般使用秋水仙素对萌发的种子或幼苗进行处理。
单倍体多倍体概念
单倍体是由配子发育而来。
不论细胞里含有多少条染色体，都叫单倍体。
多倍体是由受精卵发育而来，体细胞含几条染色体就叫几倍体。
单倍体的出现是因为单性生殖而造成的，多倍体的出现则是由于外界环境的剧烈变化而造成。
绝大多数生物为二倍体生物，其单倍体的体细胞中含一个染色体组，如果原物种本身为多倍体，那么它的单倍体的体细胞中含有的染色体组数一定多于一个。
多倍体由受精卵发育而来，并且体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
多倍体在生物界广泛存在，常见于高等植物中，由于染色体组来源不同，可分为同源多倍体和异源多倍体。
最新6多倍体与单倍体育种
B 生物方法
生物学方法主要指体细胞杂交，利用染色体加倍个体与 未加倍个体杂交繁殖多倍体后代，经常与化学与物理方法结 合使用。
异源多倍体一个代表性的例子是人工培育的小黑麦， 它是由小麦（6（6n=42，AABBDD）和黑麦（2（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。
C&C
植物多倍体现象普遍，多为异源多倍体。Grant(1971) 估计，多倍体的频率： 被子植物中占47％，其中双子叶植物占43％，单子叶植 物占57％，禾本科植物大约有2/3是多倍体。 在裸子植物中占38％，在松柏科植物中仅占1.5％，在 蕨类植物中占95％。
动物多倍体少，并多为同源多倍体。例如： 甲壳类中的一种丰年鱼为四倍体； 线形动物中的马蛔虫为同源四倍体(4n=4)； 昆虫（孤雌生殖）：双翅目毛蠓科有三倍体的毛蠓；膜 翅目的叶蜂科有四倍体的雌蜂。
C&C
秋水仙素处理方法
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。 处理方式：秋水仙素一般用水溶液，选择以下处 理方法：浸渍法、涂抹法、棉花球滴渍法、喷雾 法、注射法、药剂培养基法等。
C&C
药剂浓度：不同植物对秋水仙素的敏感性不同 。实践证明，秋水仙素的有效浓度一般在 0.01-0.4%，以0.2%左右的浓度最为常用。 处理时间：一般不少于24小时。浓度高时处理 时间可相应短些。 处理温度：一般在18-25℃之间。
6多倍体与单倍体育种
无籽葡萄 西柚：葡萄柚（无核）枣多倍体 美国多倍体大花萱草
碧桃：桃的多倍体
多倍体扇贝、牡蛎
四倍体巨型草莓 多倍体紫芦笋
多倍体与单倍体育种
用
性状不稳定）
的株系或集团
第八节 单倍体 育种
学习要点： 单倍体的含义 单倍体的获得与倍化
一、单倍体（haploid）的类型与特点
单 通常指未经受精的配子发育成的含有配子染
倍
体 色体数的体细胞或个体。
单倍体 育种
就是通过人工诱导培育单倍体植株，并经 染色体加倍成纯系后，从中选育新品种的 育种方法。
（2）育性差，结实率低 难以形成正常的配子，育性差。同源三倍体高度
不育，三倍体西瓜无籽、三倍体葡萄无籽。 （3）器官巨大，发育迟缓
大多数同源多倍体的叶片大小，花朵大小，茎 粗和叶厚都随染色体数目的增加而递增，而其生长 发育过程则随之减缓。四倍体月见草植株和花都比 二倍体大。
（二） 异 1、定义
源
选符合育种目标的优良无性系繁殖推广 注意：应继续观察是否已是稳定的多倍体， 对仍是扇形嵌合体的，应进行分离纯化。
2、有性繁殖植物多倍体材料的选择利用
同源多倍体
选性状优良，结
性 状
（结实率低）
实率相对较高的
株系作为新品种
品
鉴
系
定
鉴
基
定
础
推
上
异源多倍体
株
广
株选法或集团选
应
选 （结实率高，自交后代 择法，培育稳定
2、处理方法
秋水仙素只能够作用于正在分裂的细胞，所以一般应用 于处理带生长点的部分或材料，如萌动或刚发芽的种子、膨 大的枝芽、生长中的嫩枝、幼苗的顶端分生组织或球根、球 茎的萌芽等。
浸渍法
处
涂抹法
理 方
滴液法
法
套罩法
其他（喷雾、药剂培养基）
（1）浸渍法
单倍体与多倍体生物的研究
创制新种质
利用单倍体和多倍体育种技术， 可以创制新的种质资源，为作物 育种提供更多选择。
拓宽遗传基础
通过单倍体和多倍体的结合应用 ，可以拓宽作物的遗传基础，提 高作物的适应性和产量。
06
单倍体与多倍体在生物进 化中的意义
单倍体在生物进化中的作用
遗传变异
单倍体通过配子融合产生遗传变异，为生物进化 提供原材料。
适应环境
单倍体生物可迅速适应环境变化，如通过无性繁 殖快速扩散到新的生态环境。
基因交流
单倍体生物之间可进行基因交流，促进生物多样 性的形成。
多倍体在生物进化中的作用
基因组复制
多倍体通过基因组复制增加遗传物质，为生物进化提供更多可能 性。
杂交优势
多倍体生物在杂交过程中可产生杂种优势，提高后代的适应性和生 存能力。
应用价值
尽管单倍体在自然界中较为罕见，但其在植物育种和遗传研究中仍具有一定的应用价值。 例如，利用单倍体育种技术可以加速作物育种进程，提高育种效率。此外，单倍体还可用 于基因定位和克隆、突变体筛选等研究。
03
多倍体生物概述
多倍体的定义和特征
定义
多倍体是指具有三个或三个以上染色 体组的生物个体。
特征
04
解决单倍体与多倍体生 物研究中存在的关键科 学问题和技术难题。
02
单倍体生物概述
单倍体的色体数目的个体或细胞，也称为配子 体。在植物中，单倍体通常指由花粉或胚珠直接发育而来的 个体。
特征
单倍体的染色体数目是正常二倍体的一半，因此其遗传物质 也相应减少。这使得单倍体在表型上常表现出与二倍体不同 的特征，如生长缓慢、形态异常、育性降低等。
形态特征和生理生化特性比较
形态特征
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