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單倍體育種
單倍體育種 haploid breeding
通過(guò)單體培育形成純系的植物育種方法。即利用花藥培養(yǎng)等方法誘導(dǎo)產(chǎn)生單倍體,并使其單一的染色體各自加倍成對(duì),成為有活力、能正常結(jié)實(shí)的純合體,從而選育出新的品種。
植物體細(xì)胞包含兩套染色體,分別來(lái)自雌雄配子,因而染色體數(shù)是成雙(2n)的。單倍體則是具有配子體染色體組成、只含體細(xì)胞染色體數(shù)的一半(n)的植物體。
有的植物如普通小麥的體細(xì)胞染色體數(shù)為42,是由6個(gè)每組染色體基數(shù)為7的染色體組(6x)組成的。它的染色體倍數(shù)性是六倍體,由其配子誘導(dǎo)產(chǎn)生的植株實(shí)際上是三倍體,但仍習(xí)慣稱(chēng)之為單倍體或多倍單倍體。單倍體植株不能正常結(jié)實(shí)。
1.單倍體的產(chǎn)生
大體有以下兩種途徑:
1.1.體內(nèi)發(fā)生
即從胚囊內(nèi)產(chǎn)生單倍體。這包括:
①自發(fā)產(chǎn)生。與多胚現(xiàn)象常有聯(lián)系,如油菜和亞麻的雙胚苗中經(jīng)常出現(xiàn)單倍體,可能是由溫度驟變或異種、異屬花粉的刺激引起。
②假受精。即雌配子或雌性細(xì)胞經(jīng)花粉或雄核刺激后未受精而產(chǎn)生的單倍體植株。如玉米品種間雜交,馬鈴薯、苜蓿、煙草和楊樹(shù)的種間雜交等都有此現(xiàn)象。
③半受精。雌雄配子都參加胚胎發(fā)生,但不發(fā)生核融合,因而產(chǎn)生具父母本來(lái)源的嵌合植株,這曾在棉花中發(fā)現(xiàn)過(guò)。
④雄核發(fā)育或孤雄生殖。
卵細(xì)胞不受精,卵核消失,或卵細(xì)胞受精前失活,由精核在卵細(xì)胞內(nèi)單獨(dú)發(fā)育成單倍體,因此只含有一套雄配子染色體。這類(lèi)單倍體的發(fā)生頻率很低。
⑤雌核發(fā)育或孤雌生殖。精核進(jìn)入卵細(xì)胞后未與卵核融合而退化,卵核未經(jīng)受精而單獨(dú)發(fā)育成單倍體。
1.2.離體誘導(dǎo)
植物細(xì)胞具有潛在的再生性和全能性,能發(fā)育為完整植株,故應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)對(duì)特定組織進(jìn)行離體培養(yǎng),可誘導(dǎo)產(chǎn)生單倍體。
方法是將一定發(fā)育階段的花藥、子房或幼胚,通過(guò)無(wú)菌操作接種在培養(yǎng)基上,使單倍體細(xì)胞分裂形成胚狀體或愈傷組織,然后由胚狀體發(fā)育成小苗或誘導(dǎo)愈傷組織發(fā)育為植株。
對(duì)大麥、小麥還可利用染色體消失法。即將球莖大麥(Hordeum bulbosum)花粉授予普通人麥或小麥,授粉兩周后將幼胚置于培養(yǎng)基上進(jìn)行離體培養(yǎng)。在胚胎發(fā)育的早期,球莖大麥的染色體消失,從而獲得大麥或小麥單倍體植株。
2.特點(diǎn)
單倍體植株經(jīng)染色體加倍后,在一個(gè)世代中即可出現(xiàn)純合的二倍體,從中選出的優(yōu)良純合系后代不分離,表現(xiàn)整齊一致,可縮短育種年限。
單倍體植株中由隱性基因控制的性狀態(tài),雖經(jīng)染色體加倍,但由于沒(méi)有顯性基因的掩蓋而容易顯現(xiàn)。這樣就能排除顯隱性的干擾,提高選擇的準(zhǔn)確性。這對(duì)誘變育種和突變遺傳研究很有好處。在誘導(dǎo)頻率較高時(shí),單倍體能在植株上較充分
地顯現(xiàn)重組的配子類(lèi)型。
中國(guó)先應(yīng)用單倍體育種法改良作物品種,已育成了一些煙草、水稻、小麥和蔬菜等優(yōu)良品種。單倍體育種如能進(jìn)一步提高誘導(dǎo)頻率并與雜交育種、誘變育種、遠(yuǎn)緣雜交等相結(jié)合應(yīng)用,則在作物品種改良上的作用更顯著。
摘自:《中國(guó)大百科全書(shū)(第2版)》第4冊(cè),中國(guó)大百科全書(shū)出版社,2009年
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