遗传育种学课件：多倍体育种

多倍体育种多倍体育种第一节

多倍体育种概述第二节

多倍体诱导的方法与原理第三节

多倍体倍性鉴定第四节

多倍体诱导结果第五节

多倍体生物学特性第六节

多倍体育种的应用第一节

多倍体育种概述多倍体：体细胞含三个或三个以上染色体组的生物个体。同源多倍体：加倍的染色体来自同一物种或在原有染色体组基础上加倍而成；异源多倍体：加倍的染色体来自不同物种天然多倍体植物第一节

多倍体育种概述天然多倍体水产动物鱼类：天然四倍体，鲑科鱼类、茴鱼、胭脂鱼科、泥鳅；花鳉科部分种类为三倍体；银鲫存在三倍体与四倍体2种类型；裂腹鱼等为六倍体贝类：

贻贝（四倍体）甲壳类：盐水丰年虫（四倍体）第一节

多倍体育种概述人工诱发多倍体：Winkler（1916）：植物Fankhauser（1942）：两栖类Swarup（1950s）：三棘刺鱼Stanley（1981）：美洲牡蛎多倍体育种：通过增加染色体组的方法来改造生物的遗传基础，从而培育出符合人们需要的优良品种。第一节

多倍体育种概述我国水产动物多倍体育种：1995年11月

海洋高技术专项优先启动，设立了“海水养殖动物细胞工程育种技术”、“海域地形地貌、地质构造探测技术”、“海洋石油地球物理测井成像技术”项目；1996年4月26日

国家科委上报国务院“关于在八六三计划中增加海洋技术领域的请示”；1996年7月9日

国务院科技领导小组第二次会议批准海洋技术纳入863计划；1996年9月3日

成立“国家科委高技术计划海洋领域办公室”，设在国家科委社会发展科技司；第一节

多倍体育种概述我国水产动物多倍体育种：1996年12月5日

863计划海洋技术领域三个主题专家组成立。1997年5月

国家863计划三个重大项目“海洋环境立体监测系统技术和示范试验”、“海水养殖动物的多倍体育种育苗和性控技术”、“莺琼大气区勘探关键技术”通过专家论证。2000年12月3日

863计划“海水养殖动物多倍体育种育苗和性控技术研究”重大项目通过验收第二节

多倍体诱导的方法与原理1.

多倍体诱导方法2.

三倍体诱导途径3.

四倍体诱导途径1.

多倍体诱导方法物理方法：温度休克（temperature

shock）引起细胞内酶构型的变化，不利于酶促反应，导致形成纺锤体所需的ATP的供应途径受阻，抑制细胞分裂。冷休克：

0-4℃热休克：

30-36

℃处理时间：10～20min1.

多倍体诱导方法物理方法：静水压抑制纺锤体的形成，阻止染色体移动，从而抑制分裂压力大小：200-750kg/cm21.

多倍体诱导方法化学方法：细胞松驰素B(CB)：特异性破坏微丝，0.5-1.0mg/L，溶解在0.1%

DMSO中使用；二甲氨基嘌呤(6-DMAP)：蛋白质磷酸化抑制剂；通过作用于特定的激酶，破坏微管聚合中心，浓度200-600μM；咖啡因:提高细胞内Ca

2+，引起微管二聚体的解聚，浓度5-15mM1.

多倍体诱导方法生物学方法：远缘杂交：草鱼♀×鳙♂→

异源三倍体（Marian，1978）；草鱼♀（2n＝48）×

三角鲂♂（2n＝48）→草鲂三倍体（3n＝72）（刘思阳，1987）1.

多倍体诱导方法生物学方法：核移植和细胞融合：停留在试验阶段，如鲤鱼囊胚细胞与红鲫卵融合，3.5%融合鱼苗，四倍化草鱼培养细胞的核移植至泥鳅的去核卵里，获得了心跳期的存活胚胎四倍体和二倍体交配生产三倍体2.

三倍体诱导途径贝类的配子精子：完成了减数分裂过程；卵子：停留在第一次减数分裂的前期或中期；鱼类的配子精子：完成了减数分裂过程；卵子：停留在第二次减数分裂的中期；2.

三倍体诱导途径抑制受精卵第二极体释放图1.

抑制太平洋牡蛎受精卵第二极体的染色体染色体分离模式图解(从Guo,

1991)。2.

三倍体诱导途径二倍体与四倍体杂交产生100%三倍体4n(雌)X

2n(雄)2n(雌)X4n(雄)3. 四倍体的产生途径从二倍体直接诱导四倍体抑制极体的释放（Pb1，Pb1+Pb2）抑制第一次卵裂细胞融合人工雌核发育3. 四倍体的产生途径从二倍体直接诱导四倍体抑制第一极体释放3. 四倍体的产生途径从二倍体直接诱导四倍体202020

20 202020403. 四倍体的产生途径从二倍体直接诱导四倍体细胞融合2n2n4n融合剂聚乙二醇（PEG）脂质体激光电融合3. 四倍体的产生途径从二倍体直接诱导四倍体人工雌核发育3. 四倍体的产生途径利用三倍体诱导四倍体三倍体的受精卵＋抑制pb1第三节 多倍体倍性检测染色体分析法流式细胞术极体计数法细胞测量法核仁计数法1.

染色体计数检测倍性太平洋牡蛎的染色体（2n=20，3n=30）1.

染色体计数检测倍性2n3n4n长牡蛎203040栉孔扇贝385776皱纹盘鲍365472马氏珠母贝284256贻贝2842562.

流式细胞术原理先制作细胞悬液，然后用与核酸特异性结合的荧光染料对细胞进行染色，流式细胞仪用激光激发结合在核酸的荧光染料，检测每个细胞的核酸的荧光强度，DNA含量不同荧光强度也不同。3.

极体计数法2n3n4n4.

细胞测量法2n3n

=47.2微米，

=55.2微米，3n比2n卵直径增加15%，体积增加54%长牡蛎5.

核仁计数法二倍体1－2个核仁，平均1.81；三倍体2－3个核仁，平均2.59长牡蛎第五节

多倍体诱导结果整倍体（三倍体、四倍体）非整倍体（以长牡蛎为例）目前发现10种类型的非整倍体：2n-1,2n+1,3n-2,3n-1,3n+1,3n+2,3n+3,4n-2,4n-1,

4n+1长牡蛎能耐受5~10%单倍染色体数目的得失第五节

多倍体诱导结果非整倍体（以长牡蛎为例）A.

2n-1=19；B.

2n=20C.

3n-2=28；D.

3n-1=29E.

3n=30；F.

3n+1=31第五节

多倍体诱导结果非整倍体（以长牡蛎为例）A.

2n+1=21;

B.

3n=30;

C.

3n+1=31D.

3n+2=32;

E.

3n+3=33;

F.

4n-2=38G.

4n-1=39;

H.

4n=40;

I.

4n+1=41第五节

多倍体诱导结果非整倍体出现的比率（以长牡蛎为例）表

2-1、对照组、CB

诱导三倍体(3nCB)及杂交三倍体((3nDT)组的倍率组别Group个体数(n)二倍体Diploid三倍体Triploid嵌合体Mosaic非整倍体 平均非整倍Aneuploid

体率(AN%)2n11010(100%)0002n21010(100%)0002n31010(100%)000 03nCB1301(3.3%)28(93.3%)103nCB2302(6.7%)25(83.3%)12(6.7%)3nCB3305(16.7%)24(80.0%)10 2.2%3nDT130026(86.7%)04(13.3%)3nDT230025(83.3%)05(16.7%)3nDT330020(66.7%)19(30.0%) 20%第五节

多（三）倍体的生物学特性存活能力性腺发育及繁殖力生长性比抗逆性风味遗传稳定性1.

三倍体的存活能力幼虫成活率低诱导剂的的毒性作用致死基因的纯合幼贝及成体的成活率正常长牡蛎

：40天~2年（Guo

&

Allen）华贵栉孔扇贝：5月~17月（Wada）马氏珠母贝：0.5~5龄（林岳光等）2.

性腺发育及繁殖力性腺发育程度低3n长牡蛎精巢发育程度为2n的1/2，卵巢为2n的1/4；繁殖力低3n长牡蛎能产生少量成熟生殖细胞（0.9~303万，平均9.7万），繁殖力为2n的2%；子代存活率低2n

X

2n变态时成活率20.6%，3n

X

3n成活率为0.0085%，3n的相对成活率为0.04%；2n

X

3n成活率为0.0007%3.

三倍体的生长三倍体贝类的生长快于相应的二倍体2.5龄的悉尼牡蛎增重41%；19月龄的皱纹盘鲍增重20.1%，足肌增重17.6%；2龄马氏珠母贝增重44%，软体重增加58.4%，壳高增加13%；海湾扇贝闭壳肌增重73%，软体重增加36%；1年的长牡蛎增重25.6~40%（繁殖季节2n软体重下降高达64%）3.

三倍体的生长三倍体快速生长原因杂合度假说三倍体的个体增大现象是其杂合度增高的结果。从理论上讲，三倍体的杂合度都高于二倍体，MI三倍体个体通常大于MII三倍体和二倍体也支持了这一假说3.

三倍体的生长三倍体快速生长原因能量再分配假说三倍体生长快于二倍体是由于三倍体的不育性，从而将配子发育所需的能量转化为生长所致；三倍体长牡蛎在繁殖盛期之后生长快于二倍体（Allen

&

Downing,1986）支持了能量再分配假说。在其他一些研究中，三倍体贝类在繁殖季节生长速度快于二倍体，也倾向于能量再分配假说。但不能解释幼虫期和幼贝期的三倍体生长加快现象。3.

三倍体的生长三倍体快速生长原因多倍体巨态性假说三倍体贝类的个体增大现象可能是多倍体巨态性引起的（Guo

&Allen,

1994）。由于贝类的发育属于“嵌和型”，缺乏细胞数目补偿效应，细胞体积增大而细胞数目并不减少，结果导致三倍体个体的增大。三倍体侏儒蛤（Guo

&

Allen,

1994）、长牡蛎（Guo

etal.,

1996）及马氏珠母贝（姜卫国等，1991）在性成熟之前就表现出明显的生长优势支持了这一假说。4.三倍体的性比大部分贝类三倍体的性比与二倍体差异不显著；三倍体中雌雄同体比例较高；美洲牡蛎12%长牡蛎20%三倍体砂海螂

77%为雌性，16具雌性特征，7%性腺不发育，无雄性个体。5.三倍体的抗逆性饥饿

饥饿130天长牡蛎的存活率低于二倍体病害

感染MSX和Dermo150天，美洲牡蛎二倍体死亡率100%，三倍体97.7%有机农药

三倍体长牡蛎对5种有机磷农药的抗性与二倍体无差异，但对多环芳烃3,4-苯并芘的抗性大于二倍体繁殖季节

三倍体成活率较高生长

优良环境条件下三倍体生长快，在恶劣环境中则慢6.

三倍体的糖原含量变化风味繁殖期间3n太平洋牡蛎的肝糖含量为2n的5倍；2n糖原含量降低72%，3n仅降低8%