《《多倍体育种》PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《多倍体育种》PPT课件（89页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、PLOIDY BREEDINGPLOIDY BREEDING 倍性育种倍性育种倍性育种倍性育种 染色体是遗传物质的载体，染色体数染色体是遗传物质的载体，染色体数目的变化常导致植物形态、解剖、生理生目的变化常导致植物形态、解剖、生理生化等诸多遗传特性的变异。各种植物的染化等诸多遗传特性的变异。各种植物的染色体数是相对稳定的，但在人工诱导或自色体数是相对稳定的，但在人工诱导或自然条件下也会发生改变。而然条件下也会发生改变。而倍性育种：就倍性育种：就是研究植物染色体倍性变异的规律并利用是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原理及方法的科学。倍性变异选育新品种原理及方法的科学。1 多倍
2、性的来源及意义染色体组（染色体组（Genome）：任何物种的体细胞染色）：任何物种的体细胞染色体数目体数目(2n)都是相当稳定的。一个属内各个种所都是相当稳定的。一个属内各个种所特有的、维持持其生活机能的最低限度数目的一特有的、维持持其生活机能的最低限度数目的一组染色体，叫染色体组。各个染色体组所含有的组染色体，叫染色体组。各个染色体组所含有的染色体数目称染色体基数染色体数目称染色体基数x。多倍体（多倍体（Polyploid）：植物体细胞中含有）：植物体细胞中含有3个个x或以上的染色体叫做多倍体。或以上的染色体叫做多倍体。单倍体（单倍体（Haploid） ：仅含有：仅含有1个个x的叫做单倍体。
3、的叫做单倍体。1.The Concept and Types of Plant Polyploidy 多数植物属内的物种染色体含有共同的基数，如多数植物属内的物种染色体含有共同的基数，如苹果属为苹果属为17，桃属为，桃属为8，百合属为，百合属为12。但有的植物属。但有的植物属内存在几个染色体基数不同的种，如芸薹属有内存在几个染色体基数不同的种，如芸薹属有3个二个二倍体基本种，即倍体基本种，即8对染色体的黑芥对染色体的黑芥(Brassianigra)，9对染色体的甘蓝（对染色体的甘蓝（B.oleracea）和）和10对染色体的普对染色体的普通油菜（通油菜（B.campestris.），它们染色体
4、组的基数分），它们染色体组的基数分别为别为8,9,10；此外，同一科或同一属的植物种或变种；此外，同一科或同一属的植物种或变种在染色体数目上还表现出倍性的变异，如茄属的马在染色体数目上还表现出倍性的变异，如茄属的马铃薯有二倍体（铃薯有二倍体（2x=24），三倍体（），三倍体（3x=36），四倍），四倍体（体（4x=48）与五倍体（）与五倍体（5x=60）等。）等。Types of Polyploids in Plants Euploids Autopolyploids 多倍体的几组染色体全部来自同一物种，或者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。说由同一个物
5、种的染色体组加倍而成。Triploid 3x, Tetraploid 4x, Pentaploid 5x, e.g. Potato (2n=2x, 3x, 4x, 5x x=12); Sweet potato (2n=6x) Watermelon (3x, seedless, 33) AAA Allopolyploid 来自不同种、属的染色体组构成的多倍体或者说来自不同种、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由不同种、属间个体杂交得到的F1F1再经染色体加倍得到的多倍体。再经染色体加倍得到的多倍体。Tetraploid 4x, Hexaploid 6x, Octaploi
6、d 8x, AABB AABBCCAutoallopolyploid Pentaploid 5x, Hexaploid 6x, e.g. Pheum pratense 梯牧草梯牧草 (6x=42, AAAABB) Aneuploids Monosomic (2n-1） Nullisomic (2n-2) Trisomic (2n +1) Tetrasomic (2n+2）* *多倍体的育性差别多倍体的育性差别 同源多倍体同源多倍体由于染色体组来自同一个物种，由于染色体组来自同一个物种，细胞内有两个以上的同源染色体，减数分裂时可细胞内有两个以上的同源染色体，减数分裂时可联会形成多价体，使减数分裂
7、行为出现异常现象，联会形成多价体，使减数分裂行为出现异常现象，同源三倍体同源三倍体会高度不育，会高度不育，同源四倍体同源四倍体部分不育。部分不育。异源多倍体异源多倍体的染色体由两个或两个以上不同物种的染色体由两个或两个以上不同物种的染色体所组成，减数分裂时同源染色体能正常的染色体所组成，减数分裂时同源染色体能正常联会，不出现多价体，使减数分裂行为正常，高联会，不出现多价体，使减数分裂行为正常，高度可育。度可育。示例示例1. 同源四倍体与异源四倍体黄瓜同源四倍体与异源四倍体黄瓜染色体组染色体组HHCC，2n=38染色体组染色体组CCCC，2n=28示例示例2. 异源四倍体与同源四倍体黄瓜异源四倍
8、体与同源四倍体黄瓜异源四倍体，可形成一个新物种；同源四倍体不育（很低）异源四倍体，可形成一个新物种；同源四倍体不育（很低） 天然多倍体中有不少具有经济价值的重要农天然多倍体中有不少具有经济价值的重要农作物是同源多倍体，如马铃薯（作物是同源多倍体，如马铃薯（2n=4x=482n=4x=48）是同）是同源四倍体，甘薯源四倍体，甘薯(2n=6x=90)(2n=6x=90)是同源六倍体，香蕉是同源六倍体，香蕉（2n=3x=332n=3x=33）是同源三倍体。园艺植物中的同源）是同源三倍体。园艺植物中的同源多倍体育性差，因无性繁殖，所以并不影响在生多倍体育性差，因无性繁殖，所以并不影响在生产中的应用，如
9、香蕉、葡萄、苹果、梨、草莓、产中的应用，如香蕉、葡萄、苹果、梨、草莓、马铃薯等。马铃薯等。2. Origin and Evolution of Polyploids 多倍体的起源和进化多倍体的起源和进化 Popularity of Polyploidy in Plant Kindom 50% in angisperm plants, 其中以蓼科、景天科、蔷薇科、其中以蓼科、景天科、蔷薇科、锦葵科、五茄科、禾本科和鸢尾科最多，最常见的是四倍体和六倍锦葵科、五茄科、禾本科和鸢尾科最多，最常见的是四倍体和六倍体。体。 70% in grasses 在植物的进化过程中，染色体的多倍化现象起了重要作在植
10、物的进化过程中，染色体的多倍化现象起了重要作用，同时也参与了许多物种的形成。杂合性是多倍体的基本用，同时也参与了许多物种的形成。杂合性是多倍体的基本特征，多倍体比二倍体具有更多的杂合位点和更多的互作效特征，多倍体比二倍体具有更多的杂合位点和更多的互作效应。应。 现已查明多倍体形成的细胞学机制，是由于细胞分裂现已查明多倍体形成的细胞学机制，是由于细胞分裂时染色体不分离而引起。大体有两种情况：一是减数分裂时染色体不分离而引起。大体有两种情况：一是减数分裂时，全组或部分染色体没有减数，仍停留在一个细胞核里，时，全组或部分染色体没有减数，仍停留在一个细胞核里，从而形成二倍性的生殖细胞，这种未减数的从而
11、形成二倍性的生殖细胞，这种未减数的2n2n雄配子与带雄配子与带有有2n2n的雌配子结合，发育成四倍体；但由于的雌配子结合，发育成四倍体；但由于2n2n雄配子在授雄配子在授粉过程中常竞争不过经减数分裂的雄配子粉过程中常竞争不过经减数分裂的雄配子(n)(n)，因而会出，因而会出现未减数的雌配子与减数的雄配子相结合，形成天然三倍现未减数的雌配子与减数的雄配子相结合，形成天然三倍体植物；体植物；Natural Origination Egg (2n) + Pollen (n) Triploid Tetraploid (unreduced) (reduced) (selfing) 另一种是有丝分裂时，染
12、色体虽然复制了，但细胞另一种是有丝分裂时，染色体虽然复制了，但细胞没有相应地发生分裂，从而使细胞核里包含了比原来多没有相应地发生分裂，从而使细胞核里包含了比原来多一倍的染色体，产生了多倍体。一倍的染色体，产生了多倍体。总之：总之：*多倍体的产生是植物对不利条件的适应，是自然选多倍体的产生是植物对不利条件的适应，是自然选择的结果，从而进化发展成新的变种或物种。择的结果，从而进化发展成新的变种或物种。小 麦 属 物 种 的 进 化芸苔属物种的二倍体与异源四倍体的形成 芸薹属有三个二倍体基本种；芸薹属有三个二倍体基本种； 分别有染色体数目不等的染色体组；分别有染色体数目不等的染色体组； 形成异源多倍
13、体形成异源多倍体黑芥黑芥埃塞俄比亚芥埃塞俄比亚芥芥菜型油菜芥菜型油菜白菜型油菜白菜型油菜甘蓝型油菜甘蓝型油菜甘蓝甘蓝3. General characteristics of polyploid plants and their important in Plant Breeding （1 1）器官相对的巨大性、某些营养成分含量高、可育性低、抗）器官相对的巨大性、某些营养成分含量高、可育性低、抗性强等特点性强等特点( (Giantness; Low fertility; More resistant to stresses) 3x, 4x grape Big fruits, seedless
14、4x Tomato High Vc content 3x watermelon Big fruit, seedless 3x azalea 杜鹃花杜鹃花 Big flower, long period of flowering 三倍体、四倍体葡萄果粒大、味甜，四倍体番茄维生素三倍体、四倍体葡萄果粒大、味甜，四倍体番茄维生素C C的含量高，四倍体萝卜主根粗大，产量高，三倍体杜鹃花期的含量高，四倍体萝卜主根粗大，产量高，三倍体杜鹃花期特别长，三倍体西瓜和香蕉无籽。无性繁殖能固定多倍体的特别长，三倍体西瓜和香蕉无籽。无性繁殖能固定多倍体的优良性状，可避免多倍体的高度不育或性状分离带来的繁殖优良性状，
15、可避免多倍体的高度不育或性状分离带来的繁殖困难，使这些性状可以保持稳定而不出现分离，在无性繁殖困难，使这些性状可以保持稳定而不出现分离，在无性繁殖的植物类型中利用更为有利，可直接用于生产。的植物类型中利用更为有利，可直接用于生产。二倍体与同源多倍体细胞核比较多倍体的生物学效应多倍体的生物学效应 细胞巨型细胞巨型二倍体与同源四倍体4 N 2 N 通常个体巨型、根系发达、叶大、叶色深、花粉通常个体巨型、根系发达、叶大、叶色深、花粉 粒大、花瓣大、果实大粒大、花瓣大、果实大 Comparison of morphological characteristics of flowers and leav
16、es between tetraploid and diploid in S. montevidiensis. (a) Tetraploid plant (left side) and diploid one.(b) Different sizes of a tetraploid flower (left side) and a diploid one.(c) A sample of tetraploid leaves (upper lane) and diploid ones (lower lane).(d) Tetraploid plant growing under field conditions. tetraploid diploidTetraploiddiploidtetraploid diploid玉米的同源多倍体植株矮小，茎粗叶大 高度不育高度不育 尤其是奇数倍多倍体 培育无籽瓜果 2 N4 N 基因剂量大基因剂量大 玉米同源四倍体的籽实蛋白质含量比二倍体原种增玉米同源四倍体的籽实蛋白质含量比二倍体原种增加加43%43%； 大麦同源四倍体的籽实蛋白质含量比二倍体原种提高
