《品种培育》ppt课件

1、 体外单倍体诱导通常是指利用离体培育花药或小体外单倍体诱导通常是指利用离体培育花药或小孢子的方法，诱导构成单倍体植株。花粉植株的孢子的方法，诱导构成单倍体植株。花粉植株的形状发生方式有三种：愈伤组织型；类胚体形状发生方式有三种：愈伤组织型；类胚体型；混合型型；混合型 单倍体育种是指将具有单套染色体的单倍体植物，单倍体育种是指将具有单套染色体的单倍体植物，经人工染色体加倍，使其成为纯和二倍体，从中经人工染色体加倍，使其成为纯和二倍体，从中挑选出优良个体，直接繁育成新种类；或选出具挑选出优良个体，直接繁育成新种类；或选出具有单一优良外形的个体，作为杂交育种的原始资有单一优良外形的个体，作为杂交育种

2、的原始资料。料。 首先，初生造孢细胞经过多次分裂产生小孢子母细胞。 小孢子母细胞发育到成熟的花粉粒的过程可分为三个时期： 第一期，小孢子母细胞经过减数分裂构成四分体; 第二期，四分体别分开后，单个小孢子继续发育; 第三期，小孢子发育成成熟的花粉粒。1、花药培育、花药培育anther culture花药培育比花粉培育快捷，是单倍体培育的主要手花药培育比花粉培育快捷，是单倍体培育的主要手段。段。花药再生植株的产生有两种方式，器官再生和胚状花药再生植株的产生有两种方式，器官再生和胚状体再生。体再生。胚状体再生有两个特点胚状体再生有两个特点 两极性两极性 与外植体的维与外植体的维管束无直接联络管束无直

3、接联络2、 花粉培育花粉培育pollen culture 花粉培育是指把花粉从花药中分别出来，花粉培育是指把花粉从花药中分别出来，以单个花粉粒作为外植体进展离体培育的以单个花粉粒作为外植体进展离体培育的技术。技术。1 裸子植物的花粉培育裸子植物的花粉培育 研讨相对较少，典型的树种有麻黄、银杏、研讨相对较少，典型的树种有麻黄、银杏、紫杉、榧等。紫杉、榧等。2被子植物的花粉培育被子植物的花粉培育 被子植物成熟花粉不容易进展离体培被子植物成熟花粉不容易进展离体培育，通常采用特殊方法，如悬滴培育育，通常采用特殊方法，如悬滴培育Kameya等等 ，1970或看护培育或看护培育sharp等，等， 1972

4、。 水稻和烟草花粉可采用直板培育法进水稻和烟草花粉可采用直板培育法进展培育。展培育。3、小孢子母细胞培育、小孢子母细胞培育小孢子母细胞培育主要用于研讨减数分裂和花粉发小孢子母细胞培育主要用于研讨减数分裂和花粉发育。育。1967 年年Ito和和Stern培育无瓣培育无瓣 延龄草和麝香百合的延龄草和麝香百合的小孢子母细胞获得胜利，得到了四分体小孢子。小孢子母细胞获得胜利，得到了四分体小孢子。Nitcsh等采用变温处置的方法改动小孢子母细胞的等采用变温处置的方法改动小孢子母细胞的发育途径，并诱导出胚状体。发育途径，并诱导出胚状体。对大多数植物来说，小孢子分别系统还没有建立起对大多数植物来说，小孢子分

5、别系统还没有建立起来，目前一种有效的小孢子分别系统曾经运用于来，目前一种有效的小孢子分别系统曾经运用于油菜小孢子培育。油菜小孢子培育。1、资料的选择1 资料的遗传变异首先，不同物种之间花药培育的反响存在跟大差别；此外，同一属内不同种或种类之间也存在诱导性的差别。母本资料的基因型是影响花药培育的关键要素，不同基因型植株的花药对培育的反响不同。花药培育的诱导率也与杂种优势有关，普通情况下杂种比纯种容易诱导。2 母本生理形状的影响母本生理形状的影响母本生理形状直接影响花药培育力母本生理形状直接影响花药培育力母本的氮素营养程度是另一个重要的影响要素母本的氮素营养程度是另一个重要的影响要素3 花粉发育时

6、期花粉发育时期被子植物的花粉发育过程阅历三个阶段，即第一期被子植物的花粉发育过程阅历三个阶段，即第一期四分体时期、第二期单核期小孢子阶段、第四分体时期、第二期单核期小孢子阶段、第三期双核期和三核期雄配子体阶段。单核期三期双核期和三核期雄配子体阶段。单核期又分为单核早期、但和中期、单核晚期。又分为单核早期、但和中期、单核晚期。 对大多数植物来说，单核中期和晚期是诱导花粉胚或花粉对大多数植物来说，单核中期和晚期是诱导花粉胚或花粉愈伤组织的最正确时期，尤其单核靠边期是花粉诱导的关愈伤组织的最正确时期，尤其单核靠边期是花粉诱导的关键时期。键时期。 不同植物的花粉对离体培育有其特定的、最敏感的发育时不同

7、植物的花粉对离体培育有其特定的、最敏感的发育时期，然而，对大多数植物，单核期的花粉比较容易培育。期，然而，对大多数植物，单核期的花粉比较容易培育。 具有无限数目花药的植物，取材比较方便，具有有限数目具有无限数目花药的植物，取材比较方便，具有有限数目花药的植物，按顺序找出小孢子发育时期不同的花药。花药的植物，按顺序找出小孢子发育时期不同的花药。 将镜检结果与花蕾发育形状进展对比，发现花蕾形状与花将镜检结果与花蕾发育形状进展对比，发现花蕾形状与花粉发育时期的对应关系，为进一步取样培育奠定根底。粉发育时期的对应关系，为进一步取样培育奠定根底。 供体植物的遗传背景对单倍体的诱导影响甚大。供体植物的遗传

8、背景对单倍体的诱导影响甚大。2、资料的预处置、资料的预处置1低温处置低温处置 研讨阐明，低温预处置能明显提高花粉胚的诱导率。研讨阐明，低温预处置能明显提高花粉胚的诱导率。 不同资料采用的低温处置温度和时间有一定差别。不同资料采用的低温处置温度和时间有一定差别。 低温处置提高花粉诱导率的作用机制存在两种观念：低温处置提高花粉诱导率的作用机制存在两种观念：Nitsch(1973)和和 Sunderland(1978)分别提出分别提出2高温处置高温处置3离心处置离心处置 离心对二核期花粉无效离心对二核期花粉无效4激光照射激光照射5乙烯利处置乙烯利处置6甘露醇处置甘露醇处置 卫志明等卫志明等1993首

9、先提出，甘露醇预首先提出，甘露醇预培育对小麦游离小孢子培育有促进作用。培育对小麦游离小孢子培育有促进作用。3、培育基、培育基A、根本培育基、根本培育基常用的花粉培育根本培育基有常用的花粉培育根本培育基有MS、Nitsch、B5、BN、BH、MB、N6、H、Miller等多种等多种1碳源：蔗糖是常用的碳源，蔗糖不仅作为碳源，同时碳源：蔗糖是常用的碳源，蔗糖不仅作为碳源，同时也可调理浸透压剂。也可调理浸透压剂。2激素：在脱分化培育基中细胞分裂素和生长素共同作激素：在脱分化培育基中细胞分裂素和生长素共同作用是非常重要的；在分化培育基中，细胞分裂素是主要的用是非常重要的；在分化培育基中，细胞分裂素是主

10、要的诱导激素，普通也配合运用生长素；通常采用生长素单独诱导激素，普通也配合运用生长素；通常采用生长素单独或配合运用诱导生根，适用浓度或配合运用诱导生根，适用浓度0.0253.0mg/L不等。不等。 3附加成分B、条件培育基利用组织培育物产生分泌物进入培育基，使得培育基条件化，成为条件培育基。经过条件化的培育基可以促使培育细胞的分裂和分化。异种花药、子房组织也可使培育基条件化，这提示了植物组织在培育过程中分泌的某些物质对细胞分裂和生长普遍起作用。4 接种与再生植株的培育A、资料的灭菌处置15%10%漂白粉水溶液的上清液浸泡1015分钟；28%10%安替福民浸泡510分钟；30.1%升汞浸泡10分

11、钟。B、培育条件 普通温度控制在2830 比较适宜 不同植物对光照的反响不一C、花粉植株、花粉植株pollen plant的培育的培育花粉植株可以经过花粉胚或花粉愈伤组织诱导产生。花粉植株可以经过花粉胚或花粉愈伤组织诱导产生。在产生花粉胚的情况下，小植株直接从花药囊中长出来。在产生花粉胚的情况下，小植株直接从花药囊中长出来。花粉愈伤组织需求在分化培育基和生根培育基上培育，诱导花粉愈伤组织需求在分化培育基和生根培育基上培育，诱导产生芽和不定根。产生芽和不定根。移栽后花粉能否成活取决于管理措施。移栽后花粉能否成活取决于管理措施。离体花粉培育条件包括温度和光照。离体培育的花粉对温度离体花粉培育条件包

12、括温度和光照。离体培育的花粉对温度比较敏感。比较敏感。D、花粉植株的鉴定、花粉植株的鉴定花粉植株的鉴定方法有：花粉植株的鉴定方法有： 形状鉴定；形状鉴定； 细胞学细胞学鉴定；鉴定； 杂交鉴定法；杂交鉴定法； 分子标志鉴定。分子标志鉴定。E、单倍体植物的染色体加倍、单倍体植物的染色体加倍 对单倍体的染色体加倍，使之成为可育的二倍体，对单倍体的染色体加倍，使之成为可育的二倍体，是育种过程中很重要的一个环节。是育种过程中很重要的一个环节。(1)小苗浸泡法小苗浸泡法(2)生长锥处置法生长锥处置法(3)培育基加倍法培育基加倍法 单倍体植物由于其独特的性质，在育种和单倍体植物由于其独特的性质，在育种和研讨

13、中具有广泛的用途。研讨中具有广泛的用途。 五、马铃薯单倍体育种五、马铃薯单倍体育种 马铃薯普通栽培种为同源四倍体马铃薯普通栽培种为同源四倍体, 遗传遗传分别复杂分别复杂, 出现理想组合的几率小出现理想组合的几率小, 育育种效率较低。经过单倍体培育使其倍种效率较低。经过单倍体培育使其倍性降低性降低, 再人工加倍有望得到相对稳定再人工加倍有望得到相对稳定的纯系的纯系, 这样可省去多代自交这样可省去多代自交, 短期内短期内获得纯合四倍体获得纯合四倍体, 大大提高育种效率。大大提高育种效率。 四倍体马铃薯由于显性基因存在四倍体马铃薯由于显性基因存在, 所需所需的隐性基因不能表达。利用单倍体可的隐性基因

14、不能表达。利用单倍体可使隐性基因得以表达使隐性基因得以表达, 提高选择效率。提高选择效率。 马铃薯单倍体培育的方法马铃薯单倍体培育的方法 1. 孤雌生殖孤雌生殖 2. 小孢子的培育小孢子的培育( 花粉培育花粉培育) 3. 花药培育花药培育 1. 孤雌生殖孤雌生殖 人工诱导孤雌生殖的方法有活体诱导和离体诱导人工诱导孤雌生殖的方法有活体诱导和离体诱导两种。两种。 活体诱导是利用在二倍体中发现的能产生活体诱导是利用在二倍体中发现的能产生2n配子配子花粉的诱导者花粉的诱导者, 经过种间杂交经过种间杂交, 诱导四倍体普通栽诱导四倍体普通栽培种孤雌生殖产生双单倍体。培种孤雌生殖产生双单倍体。 离体诱导孤雌

15、生殖主要是未受精子房培育离体诱导孤雌生殖主要是未受精子房培育, 这对这对于阐明果实的形状发生、生理生化等过程提供了于阐明果实的形状发生、生理生化等过程提供了一个很好的实验系统。一个很好的实验系统。 2. 小孢子的培育小孢子的培育( 花粉培育花粉培育) 该项技术由该项技术由Nitsch 和和Noreel 创建创建, 。由于操作难度大。由于操作难度大, 70 年代这项技术仅在曼陀罗、矮牵牛和烟草等年代这项技术仅在曼陀罗、矮牵牛和烟草等3 种茄科方式植种茄科方式植物上获得胜利。物上获得胜利。 高秀云对马铃薯小孢子的培育发现高秀云对马铃薯小孢子的培育发现, 马铃薯小孢子经均等分马铃薯小孢子经均等分裂构

16、成愈伤组织或胚状体裂构成愈伤组织或胚状体, 分别用分别用MS + KT 1 mgL- 1 + 2, 4- D 0.25 mgL- 1 + 蔗糖蔗糖3%和和MS + KT 0.2 mgL- 1 + NAA 0.2 mgL- 1 + 蔗糖蔗糖3%诱导愈伤和胚状体效果好诱导愈伤和胚状体效果好, 发生发生频率分别为频率分别为3.98%和和0.8%。含有活性炭的培育基。含有活性炭的培育基, 几乎都能几乎都能诱导产生胚状体。初步以为低浓度的激素和生长素有利于马诱导产生胚状体。初步以为低浓度的激素和生长素有利于马铃薯胚状体的诱导。铃薯胚状体的诱导。 左秋仙等左秋仙等16采用液体浅层培育法培育四倍体栽培种花粉

17、仅采用液体浅层培育法培育四倍体栽培种花粉仅得到愈伤组织得到愈伤组织, 未获得再生植株。未获得再生植株。 3. 花药培育花药培育 我国学者在马铃薯花药培育方面进展了广泛的研讨我国学者在马铃薯花药培育方面进展了广泛的研讨, 获得获得了一些重要的实际与实际成果。了一些重要的实际与实际成果。 方法是诱导和培育外植体花药经由胚状体途径方法是诱导和培育外植体花药经由胚状体途径,培育出再培育出再生幼苗。普通选取单核中期到单核后期发育阶段的花药生幼苗。普通选取单核中期到单核后期发育阶段的花药, 经过预处置和资料灭菌经过预处置和资料灭菌, 接种到适宜的培育基上进展诱导接种到适宜的培育基上进展诱导, 34 周后就

18、可以由裂开的花药长出愈伤组织周后就可以由裂开的花药长出愈伤组织,再转移到分再转移到分化培育基上分化出有正常根茎叶的再生植株，移栽于灭菌化培育基上分化出有正常根茎叶的再生植株，移栽于灭菌的土壤中。的土壤中。 戴朝曦等以四倍体普通栽培种为资料戴朝曦等以四倍体普通栽培种为资料, MS附加附加NAA 2 mgL-1、2, 4- D 1 mgL-1、KT 0.5mgL-1、活性炭、活性炭0.3%和马铃薯块茎和马铃薯块茎提取液提取液5%的培育基培育单核期的花药的培育基培育单核期的花药, 在在接种的接种的20720 枚花药中诱导出愈伤组织枚花药中诱导出愈伤组织204 块块, 胚状体胚状体24 个和胚性细胞团

19、个和胚性细胞团3 块块,总诱导总诱导频率达频率达1.11%, 共分化出共分化出61 株绿色小植株株绿色小植株,小植株的诱导率为小植株的诱导率为1.35%。实验中察看到参。实验中察看到参与活性炭与活性炭0.3%和马铃薯块茎提取液和马铃薯块茎提取液5%可明可明显提高诱导效果。显提高诱导效果。一概念 植物染色体工程技术包括植物染色体倍性改造和非整倍体改造。 染色体倍性改造工程是指有目的、有方案的添加或减少一组或几组同源或异源染色体，以发明我们所需的动植物新种类的一项染色体工程技术。 植物染色体的非整倍体改造是按照人们预定的目的,经过有方案的削减、添加和代换同种或异种的一个或假设干条染色体或其一部分，

20、可以在一定程度上到达定向改动植物的遗传性、选育新种类的目的。 二染色体加倍技术 可分为自然加倍和人工诱导加倍两种。 效率较低 包括化学方法和生物学方法 l 化学诱导方法最常用l l 药剂：秋水仙素(colchicine) 、细胞松弛素l B(cytochalasinB,CB、富民农等。l l 实验阐明：普通以0.2%-0.5%的水溶液浓度效果较好。l 处置温度的高低对诱导加倍的胜利率有直接关系。 l 通常，温度低时，那么浓度要大，时间要长；反之l 浓度低，时间要短。处置的部位应是植物细胞分 l 裂旺盛的部位如茎尖和芽的分生组织。l 生物学方法 生物学方法主要是经过杂交方法，尤其是种间或不同属、

21、科间的远缘杂交，也成为染色体组的合并技术chromosome set fusion。远缘杂交技术 两大困难：由于生殖隔离呵斥交配困难；即使交配胜利，但因染色体组受平衡作用而难以经过减数分裂使合并的异源染色体组在后代固定下来。 生殖隔离表现： 花期不遇 花芽发育的生态条件不同 生殖生理反响的差别 抑制方法： 多倍体法 选择适当的亲本及正反杂交法 混合花粉授粉法 反复授粉法 预先无性近和随后相互异花授粉法 利用其他技术eg:生长激素以及蔗糖液处置柱头或花粉体细胞杂交技术somatic hybridization 可以实现超远缘种间、属间甚至科、目间染色体的合并。Eg: 粉蓝烟草2n=24) 和 郎

22、氏烟草2n=18)杂交获得胜利 培育成杂种植株具有双亲的染色体组24+18=42 因此，体细胞杂交是实现异源染色体合并的一个最有效的途径，完全抑制了远缘物种间杂交的生殖隔阂的妨碍。同源多倍体：假设加倍的染色体组来自同一物种或在原有染 色体组的根底上加倍而成这样的个体称为同源 多倍体。与二倍体的比较：形状的宏大性，叶片、花朵、果实、植株 都明显增大；生理上表现为代谢活动增 强，糖类蛋白质及其他产物含量提高。桔梗桔梗下页下页 异源多倍体：指加倍的染色体组来源于不同的物种。 Eg:八倍体小黑麦。 同源&异源多倍体的区别： 异源多倍体的诱发资料是远缘杂种，在诱发前需进展不同植物的远缘杂交，才干获得诱发资料。 异源多倍体的产生实践上包含着两个不可分割的步骤：远缘杂交&杂种的染色体加倍。 如今普遍以为，不论细胞本身含有几个染色体组，只需细胞中含有正常体细胞的一半染色体数即具有配子染色体数的个体叫做单倍