倍性育种

• 如陆地棉和海岛棉，双二倍体的油菜，异源六倍体的普 通小麦
• 异源多倍体是生物进化、新物种形成的重要因素之一
• ◆被子植物纲中
30-35％
– ◆禾本科植物
70％
– ◆许多农作物：
– 小麦、燕麦、甘蔗、烟草、甘蓝型油菜、棉花、草莓、苹果、 梨
– ◆菊花、水仙、郁金香
• 一般是由不同种、属间的杂交种染色体加倍形成的。
– 例如小麦属 x=7
– 一粒小麦：2n=14, n=x=7
– 二粒小麦：2n=28, n=2n=14, x=7
– 普通小麦：2n=42, n=3x=21, x=7
• 不同属往往具有独特的染色体基数；
– 例如，大麦属 x = 7， 葱属 x = 8，
–
芸薹属 x = 9， 高梁属 x = 10，
–
烟草属 x = 12，稻属 x = 12，
第二节 多倍体育种
• 一、材料的选择 • 二、获得多倍体的途径与方法 • 三、多倍体的鉴定 • 四、多倍体材料的加工和选育利用
一、材料的选择
• (1)选用主要经济性状优良的品种。 • (2)选用染色体组数较少的种类 • (3)最好选择能单性结实的品种 • (4)选用多个品种进行处理
同源多倍体的特点
（１）器官的巨型性：同源多倍体植物染色 体的加倍表现在外部形态上一般均比二倍 体的要大，如植株高，叶片大而肥厚，花 粉、皮孔以及花果实大等，细胞内含物(如 维生素、生物碱、蛋白质、脂肪、酶等)也 明显增加
葡萄二倍体(左)和四倍体(右)的比较
不同倍数甜菜叶片气孔大小的比较
(2)抗逆性强：同源多倍体由于巨型性和生理上的 活跃性，一般对不良环境条件的抵抗力如抗寒性、 抗旱性、抗病虫危害能力等均明显增强。
种间杂种
(2n=3x=ABD=21=21 I)
加倍
双二倍体 (2n=6x=AABBDD
=42=21 II)
演化
普通小麦 (2n=6x=AABBDD
=42=21 II)
普通小麦
(T. aestivum)
的染色体
三、多倍体育种的意义
• （1）器官的巨型性：同源多倍体植物染色体的加倍表现在外部 形态上一般均比二倍体的要大，选育收获营养体的植物具有较好 的效果。
• （2)抗逆性强：同源多倍体由于巨型性和生理上的活跃性，一般 对不良环境条件的抵抗力如抗寒性、抗旱性、抗病虫危害能力等 均明显增强。可以选育抗逆性强的作物新
• （3）育性低，结实率低，选育无籽或少籽水果。 • (4)基因型种类多：同源多倍体的基因型种类比二倍体多。
八倍体小黑麦的人工合成
六倍体小黑麦的人工合成与应用
一粒小麦 (2n=2x=AA=14=7 II)
拟斯卑尔脱山羊草 (2n=2x=BB=14=7 II)
种间杂种 (2n=2x=AB=14=14 I)
加倍
双二倍体 (2n=4x=AABB=28=14 II)
方穗山羊草 (2n=2x=DD=14=7 II)
演化
双二倍体 (2n=4x=AABB
=28=14 II)
倍性育种
第一节 植物的多倍性
• 倍性育种:研究植物染色体倍性变异的规律 并利用倍性变异选育新品种的方法。
一、多倍体的概念和种类
• 染色体组(genome)：一个属内各个种所特有的、维持其生活机能的 最低限度数目的一组染色体
• 多数植物属内的物种染色体含有共同的基数，通常用“x”表示一个染 色体组。一般来说，x所包含的染色体数就是一个属的染色体的基数。
• 特殊表型变异：基因剂量效应和基因互作基因间平 衡与相互作用关系破坏而表现一些异常的性状表现
– ◆西葫芦的果形变异：二倍体(梨形)四倍体(扁圆)； – ◆菠菜的性别决定：XY型性别决定，四倍体水平只要具
有Y染色体（XXXY、XXYY、XYYY、YYYY）就为雄性 植株。
同源三倍体联会与分离
同源四倍体联会与分离
2x
3x
AA
AAA 三显式
Aa
AAa 复显式
aa
Aaa 单显式
aaa 显式零
4x AAAA 四显式 AAAa 三显式
AAaa 复显式 Aaaa 单显式 aaaa 显式零
• 由于基因剂量效应，同源多倍体的生化反 应与代谢活动加强；许多性状的表现更强。
• ◆大麦同源四倍体籽粒蛋白质含量比二倍 体原种增加10-12％；
• 玉米4x小孢子：
• 333个中，n=20为143个，占 42.16%。
•
其它 n=21~24
•
n=14~19
• 玉米4x 与2x 正反交：
• n多于和小于20也可以参加受精
• 子代：2n=40 : 60%;
•
2n=20~39，41~47：40%
• 育性下降5~10%
2、异源多倍体
• 来自不同种、属的染色体组构成的多倍体或者说由不同 种、属间个体杂交得到的F1再经染色体加倍得到的多倍 体。
染色体加倍
染色体加倍
同源四倍体 AAAA (2n=4x)
异源四倍体 AABB (2n=4x)
拟茸毛烟草 (2n=2x=TT=24 =12II)
美花烟草 (2n=2x=SS=24 =12II)
种间杂种 (2n=2x=TS=24 =24I)
加倍
双二倍体 (2n=4x=TTSS =48=24II)
演化 普通烟草 (2n=4x=TTSS =48=24II)
• 异源多倍体在细胞遗传学上的特点是：细 胞内的染色体组成对存在，在减数分裂时 能正常联合，不会出现多价体，染色体配 对正常，自交亲和性强，结实率较高。
二、多倍体的由来与进化
二倍体
二倍体
AA
BB
(2n=2x) (2n=2x)
同源三倍体
染色体加倍 同源异源八倍体
AAA
AAAABBB
(2n=3x)
(2n=8x)
–
棉属 x = 13 玉米属x = 10
– 菊属为9，天门冬属为10，苹果属为17，桃属为8，百合属为12。
1、同源多倍体
• 多倍体：体细胞染色体组在两个(2X)以上的 个体。
• 同源多倍体：多倍体的几组染色体全部来 自同一物种，或者说由同一个物种的染色 体组加倍而成，如四倍体小麦(RRRRR)
• 一般是由二倍体的染色43％。
• 大麦4x白化基因a7，四显式植株矮小，结 实率低
• 同源多倍体改变了二倍体固有的基因平衡 关系，不同基因反应有差异
（３）育性低，结实率低
生殖特征
– 在减数分裂过程中染色体联会与分离的不规则性，产生 正常配子的概率降低；配子育性降低甚至完全不育。