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影响作物多倍体育种的因素(多倍体育种的理论依据)

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多倍体育种为什么产量高又结实率低?两者有没有矛盾?

不矛盾。

举例:多倍体西瓜(三倍体西瓜)

三倍体西瓜作为杂交一代商品中已经很久了。其特点就是产量高,而且瓜内无籽,便于食用。

由于植物把能量都供给到作物的果实发育,而不用分摊能量供给种子的发育,因此无籽西瓜的产量会比同等条件下的有籽西瓜要高。

结实率低是指形成种子的比例低,并不是果实的比例低。

单倍体育种和多倍体育种的差别

单倍体育种与多倍体育种

自然界的植物多数是二倍体(2n=2x),即其体细胞(2n)核中包含两个相同的染色体组(x)。但有些物种经过染色体的自然或人工加倍,可形成含有多个染色体组的新物种,我们称之为多倍体。常见多倍体有三、四、五、六和八穆体,2n分别等于3x、4x、5x、6x和8x。如果多倍体的各染色体组来自同一物种,称之为同源多倍体。

小麦、烟草、甘著为异源多倍体,马铃薯、苜蓿则为同源多倍体。在作物中无论是二倍体还是多倍体,其正常配子细胞的染色体数都是体细胞的一半,又称单倍性(n),这种单倍性细胞经人工诱导也可发育成植株,称做单倍体植株。单倍体及其它体细染色体组数为奇数者(如三倍体、五倍体)均表现高度不育,原因在于其无法实现正常的减数分裂。另外一个现象是单倍体植株细弱、矮小,而多倍体植株则往往表现为根、茎、叶、花的巨型性,可使作物产量增加、品质改良、对育种者极具魅力。1937年发现了能使染色体加倍的化学药物秋水仙素,为单倍体、多倍体的应用奠定了基础。

单倍体植株自身是不育的,如能将单倍体植株的染色体加倍,便成了正常可育株,利用这个特点育种,就是单倍体育种。单倍体植株可通过花药培养的方法获得。取Fl代的花药置于特定的培养基上培养,利用细胞的全能性,诱导花粉长成植株,这些单倍体植株再经秋水仙素处理一段时间,便可实现染色体加倍,加倍后的植株不仅正常可育,而且完全纯合。由于Fl代植株所形成的花粉带有其双亲的染色体,类型丰富,所以,由其花药培养出的纯合株也是双亲的重组型,只不过已成纯系而已。这些单株种成的株行都将是整齐一致的,不再分离,好的便可以留作下年测产。看得出这种方法能一次性地培养出纯合体,不仅缩短了育种年限,还有利于隐性基因的表现,排除了杂种优势的干扰。70年代以来我国用花药培养法相继育成烟草、小麦、水稻等作物新品种,奠定了我国在此领域中的世界领先地位。

对多倍体研究发现,五倍体以上的同源多倍体巨型效应.反而减小,生理功能也衰退,所以,同源多倍体育种一般限于二倍体合成四倍体或通过二倍体和四倍体杂交合成三倍体,如无籽西瓜、多倍体甜菜等,都是利用了三倍体的不育性。

同源多倍体在减数分裂时往往多条染色体联合到一起形成多价体,使染色体分离不规则,导致育性下降,结实率低。这也是为什么二倍体植物的单倍体植株加倍后还是得到二倍体而非四倍体、八倍体,因为相比之下二倍体细胞分裂正常最具竞争力,一路领先,成了主体。

多倍体育种是创造新物种的过程,这在异源多倍体研究利用上表现得更加淋漓尽致。一般先要做远缘杂交,而后再给杂种的染色体加倍以合成新物种,此新物种还要通过一系列的改良过程才有可能成为作物。异源多倍体也具有一般多倍体生长旺盛、器官巨大等优点,并且由于染色体组的多样化,具有永久杂合性(又称纯系优势)、遗传上的缓冲性和进化上较强的适应性。

当然,异源多倍体也常因生理上的不协调而造成结实率低、籽粒不饱满,使得所创造出的异源多倍体物种多数无实用价值,但也不乏小黑麦等成功的先例。随着科技水平的提高,可以坚信,多倍体育种的前景是广阔的。

什么是多倍体育种?

选育细胞中具有二组以上染色体组的优良新品种的方法。在36科70属800余种果树中,有20科35属400余种是多倍体或有多倍体类型。果树多倍体大都具有果大、抗性强,少籽或无籽的特点。果树的多倍体育种与农作物相比,具有以下优点:①能利用无性繁殖固定多倍体的优良性状。②能利用少籽或无籽的多倍体。奇倍数多倍体大多高度不育,无籽则恰好是果品的优良经济性状。③能利用各种类型的多倍性周缘嵌合体。对于LⅠ、LⅡ、LⅢ组织发生的多倍性嵌合体芽变,由于LⅡ未变,实生繁殖就不能保持这种变异性状,而果树则可通过无性繁殖长期保持利用。④可利用高倍次的多倍体。农作物中的多倍体,一般多为四倍体类型。而果树生产中都有许多高倍次的多倍体类型。例如欧洲李、柿为六倍体种:经济栽培的草莓都是大果型的八倍体种;树莓中许多果大质优的栽培类型是六倍体、七倍体、八倍体,甚至更高倍。

果树多倍体育种的方法有以下几种:①芽变选种,果树中许多优良多倍体是从芽变中选出,例如,大玫瑰香葡萄是玫瑰香的4x芽变,大鸭梨是鸭梨的4x芽变(见芽变选种)。②有性杂交,多倍体可形成正常减数或未减数的配子,通过多倍体之间或多倍体与二倍体之间的有性杂交可得到各种倍性的多倍体。如三倍体新金冠苹果是用四倍体杜茨与二倍体14-152杂交育成,四倍体葡萄巨峰系品种大多是用四倍体亲本间杂交育成。用三倍体湖北海棠和四倍体红玉杂交,得到五倍体杂种。普通草莓的秋水仙四倍体与八倍体凤梨草莓杂交得到六倍体;八倍体智利草莓与普通二倍体草莓杂交,得到过五、六、九倍体;把上述三个杂种,分别用智利草莓授粉又可得到九、十倍和非整倍体。此外,在二倍体母本自然杂交的种子中选择大粒播种,也可得到多倍体,其频率大致为0.3%。③化学诱变,主要利用秋水仙素诱变,由于秋水仙素可破坏分裂细胞的纺锤丝,使染色体不能移向两级而加倍。用秋水仙素诱变苹果、梨、桃、葡萄、栗、柑橘、菠萝等都得到了多倍体。

秋水仙素处理浓度为0.01~1%,处理时间由几小时到几天,可连续或间断反复处理数次。休眠芽或种子要求使用浓度高,处理时间长;对已催芽或浸种的材料则浓度要低、时间短。也可处理子房和花粉。处理前,对不同试验材料的适宜浓度和时间都要进行预试。并要在适宜的温度下进行。处理方法有以下几种:①浸渍法,浸渍果树种子幼苗或枝。处理部位要遮光,加盖防止蒸发。处理幼苗时,为避免根系受害,可将花盆倒置,把茎端生长点浸入药液中。②涂抹法,秋水仙素乳剂涂抹在芽上或梢端,隔一段时间再将乳剂洗去。③滴液法,每日在芽或生长点上滴一至数次秋水仙素溶液反复数日,用小块脱脂棉包住幼芽,再滴液使棉花湿润为度。④套罩法,保留新梢顶芽,除去芽下数叶,套上一个胶囊,内盛0.60%的琼脂加适量秋水仙素,经24小时即可去掉胶囊。⑤注射法,医用注射器将秋水仙素的溶液徐徐注入芽中。

胚乳培养多倍体育种(见胚乳培育种)。

对通过上述各种方法选育的植株,进行选择和鉴定。首先根据多倍体细胞和器官变大的特征,对气孔、花粉粒、枝叶、花果和种子等初步进行形态鉴定,再进一步进行染色体计数,选出染色体加倍的变异,并注意从部分周缘嵌合体或扇形嵌合体中分离出周缘嵌合体或同质突变体。再从中选择性状优良的植株,育成多倍体新品种。

多倍体育种特点、太空育种特点

太空育种的特点

2.1诱变效率高

太空中的特殊条件对农作物种子具有强烈的诱变作用。可以产生较高的变异率,其变异幅度大、频率高、类型丰富.有利于加速育种进程。水稻自然变异的频率在二十万分之一.化学诱变的变异频率也在千分之几.而经空间处理的水稻变异频率可达百分之几。一般来说,太空育种变异率为5%-10%,最高的诱变率可超出10%以上,其中有益突变率为2%-3%。

2.2变异方向不定。正负方向变异都有

作为一种空间多环境特殊条件下产生的诱变,其诱变方向具有不确定性。一般单株有效穗数、每穗粒数、千粒重、穗长、单株分蘖力等性状呈偏正态分布,以正向变异为主。株高变异偏向增高,结实率偏向降低,但也有许多有利突变体出现。

2.3育种周期短

空间诱变植物一般在第4代可稳定,少数在第3代就可稳定。比常规育种的第6代稳定提前2代,对缩短育种周期极为有利.可以节约许多人力物力。

2.4可出现常规育种不易出现的变异

太空育种不但能出现一些如产量、株高、生育期、品质、抗病性等常规诱变育种的变异,还能出现一些其它理化因素处理较少出现的特殊变异类型,如水稻早熟突变.大穗型变异。大粒变异和籼、粳亚种种性的变异.品质性状的广幅分离;蔬菜大果型变异,不育性突变;花卉花形变异.花色变异等。

多倍体植物的外部形态特点突出表现在根、茎、叶、花、果实等器官上具有巨型性,如叶色变深、叶片增厚变大,茎枝粗壮,花器官显著增大等。

关于多倍体

1.自然界中的多倍体形成的原因:

受环境影响,在减数第一次分裂分裂时期,同源染色体没有分离,

这样形成的配子的染色体数就和原来这种物种的体细胞数一样,就是多配体。

2.多倍体植株的特点:

枝株大多是粗壮,叶片和果实都比较大,所含糖类、蛋白质营养物质都较多。

但生长较慢,成熟比较迟,结实率低。

  • 评论列表:
  •  萌懂辞忧
     发布于 2022-07-24 17:13:12  回复该评论
  • 体生长旺盛、器官巨大等优点,并且由于染色体组的多样化,具有永久杂合性(又称纯系优势)、遗传上的缓冲性和进化上较强的适应性。 当然,异源多倍体也常因生理上的不协调而造成结实率低、籽粒不饱满,使得所创造出的异源多倍体物种多数无实用价值
  •  余安昭浅
     发布于 2022-07-24 18:35:41  回复该评论
  • 异都有作为一种空间多环境特殊条件下产生的诱变,其诱变方向具有不确定性。一般单株有效穗数、每穗粒数、千粒重、穗长、单株分蘖力等性状呈偏正态分布,以正向变异为主。株高变异偏向增高,结实率偏向降低,但也有许多有利突变体出现。2.3育种周期短空间诱变植物一般在第4代可稳定,少数在第3代就可稳定。比常规
  •  痴者珞棠
     发布于 2022-07-24 15:20:18  回复该评论
  • 表现高度不育,原因在于其无法实现正常的减数分裂。另外一个现象是单倍体植株细弱、矮小,而多倍体植株则往往表现为根、茎、叶、花的巨型性,可使作物产量增加、品质改良、对育种者极具魅力。1937年
  •  莣萳傻梦
     发布于 2022-07-24 19:01:42  回复该评论
  • 变,实生繁殖就不能保持这种变异性状,而果树则可通过无性繁殖长期保持利用。④可利用高倍次的多倍体。农作物中的多倍体,一般多为四倍体类型。而果树生产中都有许多高倍次的多倍体类型。例如欧洲李、柿为六倍体种:经济栽培的草莓都是大果型的八倍体种;树莓中许多果大质优的栽培类型是六倍体
  •  只酷贪欢
     发布于 2022-07-24 15:07:47  回复该评论
  • 体不能移向两级而加倍。用秋水仙素诱变苹果、梨、桃、葡萄、栗、柑橘、菠萝等都得到了多倍体。秋水仙素处理浓度为0.01~1%,处理时间由几小时到几天,可连续或间断反复处理数次。休眠芽或种子要求使用浓度高,处理时间长;对已催芽或浸种的材料则浓度要低、时间短。也可处理子房和花粉。处理前,对不同试

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