什么是人工诱导单倍体育种?优点是什么?
什么是人工诱导单倍体育种?优点是什么?
什么是人工诱导单倍体育种?优点是什么?
什么是人工诱导单倍体育种?优点是什么?
植物育种手段之一.即利用花药培养等方法诱导产生单倍体,并使其单一的染色体各自加倍成对,成为有活力、能正常结实的纯合体,从而选育出新的品种.植物体细胞包含两套染色体,分别来自雌雄配子,因而染色体数是成双(2n)的.单倍体则是具有配子体染色体组成、只含体细胞染色体数的一半 (n)的植物体.有的植物如普通小麦的体细胞染色体数为42,是由6个每组染色体基数为 7的染色体组(6x)组成的.它的染色体倍数性是六倍体,由其配子诱导产生的植株实际上是三倍体,但在育种上仍习惯称之为“单倍体”或“多倍单倍体”.单倍体植株不能正常结实.
单倍体的产生 自1921年A.D.伯格纳在曼陀罗(Datura stramonium)中发现单倍体植株以来,已发现一系列自发产生的单倍体,并有许多人工诱导单倍体植株的方法问世.单倍体的产生,大体有以下两方面的途径：
体内发生 即从胚囊内产生单倍体.这包括：①自发产生.与多胚现象常有联系,如油菜和亚麻的双胚苗中经常出现单倍体,可能是由温度骤变或异种、异属花粉的刺激引起.②假受精.即雌配子或雌性细胞经花粉或雄核刺激后未受精而产生的单倍体植株.如玉米品种间杂交,马铃薯、苜蓿、烟草和杨树的种间杂交等都有此现象.③半受精.雌雄配子都参加胚胎发生,但不发生核融合,因而产生具父母本来源的嵌合植株,这曾在棉花中发现过.④雄核发育或孤雄生殖.卵细胞不受精,卵核消失,或卵细胞受精前失活,由精核在卵细胞内单独发育成单倍体,因此只含有一套雄配子染色体.这类单倍体的发生频率很低.⑤雌核发育或孤雌生殖.精核进入卵细胞后未与卵核融合而退化,卵核未经受精而单独发育成单倍体.远缘杂交中有时会出现此种现象.
离体诱导 植物细胞具有潜在的再生性和全能性,能发育为完整植株,故应用组织培养技术对特定组织进行离体培养,可诱导产生单倍体.方法是将一定发育阶段的花药、子房或幼胚,通过无菌操作接种在培养基上,使单倍体细胞分裂形成胚状体或愈伤组织,然后由胚状体发育成小苗或诱导愈伤组织发育为植株.
此外对大麦、小麦还可利用染色体消失法.即将球茎大麦（Hordeum bulbosum）花粉授予普通大麦或小麦,授粉两周后将幼胚置于培养基上进行离体培养.在胚胎发育的早期,球茎大麦的染色体消失,从而获得大麦或小麦单倍体植株.
离体培养用的人工培养基,除含无机盐、蔗糖、维生素和水等外,还需加入植物激素和其他有机物作诱导物质.诱导出的愈伤组织或胚状体要转移到含量减少或无诱导物质、蔗糖浓度降低的分化培养基上,才能分化出根、芽以至长成小苗.以上过程都在试管内进行.再生单倍体植株的培养则须将小苗从试管取出移栽到小盆中.培养基的成分、培养的方法和条件（如温度、光照等）、供体的基因型和生理状态以及大、小孢子的发育时期等,是影响诱导频率的主要因素.植株经用秋水仙碱溶液处理等方法,使染色体数加倍后,即成为能结实的纯合二倍体(见倍数性育种).在离体培养过程中,也会自交产生一些二倍体,但数量很少.
单倍体育种的意义 单倍体植株经染色体加倍后,在一个世代中即可出现纯合的二倍体,从中选出的优良纯合系后代不分离,表现整齐一致,可缩短育种年限.单倍体植株中由隐性基因控制的性状,虽经染色体加倍,但由于没有显性基因的掩盖而容易显现.这对诱变育种和突变遗传研究很有好处.在诱导频率较高时,单倍体能在植株上较充分地显现重组的配子类型,可提供新的遗传资源和选择材料.中国首先应用单倍体育种法改良作物品种,已育成了一些烟草、水稻、小麦等优良品种.单倍体育种如能进一步提高诱导频率并与杂交育种、诱变育种、远缘杂交等相结合应用,则在作物品种改良上的作用将更显著.
利用人工诱变或自然变异等,通过细胞染色体组加倍获得多倍体育种材料,用以选育花卉新品种的技术.
最常用、最有效的多倍体育种方法是用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗.秋水仙素能抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体,但不影响染色体的复制,使细胞不能形成两个子细胞,而染色数目加倍.属于染色体变异