第五章多倍体育种0226.pptVIP

第五章　多倍体育种 Chapter 5 Ployploid Breeding 鱼类多倍体与多倍体育种 多倍体：体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。 多倍体在高等植物中是相当普遍的，例如显花植物中大约有一千种以上是多倍体，栽培植物中更为常见，禾本植物可达75%。但动物界中的多倍体却少得多，脊椎动物则更少。但在鱼类，多倍体比较普遍，如鲑科、胭脂鱼科、银鲫、花鳉科等。 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，达到人类利用的目的。属细胞工程中的染色体组工程。 多倍体的种类 根据产生方法，分为天然多倍体和人工多倍体； 根据染色体组来源，分为同源多倍体和异源多倍体； 根据染色体组数目，分为三倍体、四倍体、六倍体、八倍体等。 同源多倍体和异源多倍体 同源多倍体：由相同来源染色体组形成的多倍体，即同源多倍体的染色体组来自同一物种。染色体已经复制，而细胞质不分裂。 异源多倍体：由不同来源染色体组形成的多倍体，即异源染色体的染色体组来自不同物种。两个不同的物种杂交，它们的杂种再经过染色体加倍形成异源多倍体。 多倍体产生的机制 多倍体是由于细胞内染色体加倍而形成的，染色体加倍则通过卵子第二极体的保留或受精卵早期有丝分裂的抑制而实现。 鱼类精子入卵在第二次成熟分裂的中期，受精后放出第二极体。卵子受精后因受各种理化因子刺激而不排出第二极体，即没有经过减数分裂而形成二倍体卵核，然后与单倍体精核结合形成三倍体受精卵。 受精卵的第一次有丝分裂受到抑制，则产生四倍体。 国外鱼类多倍体研究概况 人工诱导鱼类多倍体，最早记载 1943 日本将鲤鱼受精卵低温处理，产生二倍体卵核。 1945，冷水处理白鲑受精卵、大西洋鲑与褐鳟杂种卵，得到三倍体囊胚。 1956-1959，低温诱导三棘刺鱼获得三倍体，且饲养至性成熟，真正诱导成功鱼类三倍体。 1972，人工诱导鲽与川鲽杂种三倍体获得成功。 先后已在三棘刺鱼、鲽、川鲽、大菱鲆、菱鲆、鲤鱼、奥利亚罗非鱼、尼罗罗非鱼、莫桑比克罗非鱼、虹鳟、大西洋鲑、泥鳅、美洲红点鲑、斑点叉尾鯝、草鱼和鳙等30多种鱼类成功诱导多倍体，有的应用于生产，产生明显经济效益。 国内鱼类多倍体研究概况 我国鱼类多倍体育种研究起始于20世纪70年代中期，水生所1976、1979首次报道理化方法诱导草鱼♀×团头鲂♂杂种及草鱼三倍体和四倍体获得成功。 接着，在鲤鱼、鲢、虹鳟、鳙、水晶彩鲫和白鲫等近20种淡水鱼类获得三倍体和四倍体试验鱼。海水鱼类只有牙鲆、黑鲷和真鲷等。 我国鱼类多倍体研究进展较快，进入实用性阶段。 诱导多倍体鱼类的方法 生物学方法：远缘杂交、核移植、细胞融合； 物理学方法：温度处理、静水压处理、电休克 化学方法：细胞松弛素B、秋水仙素、聚乙二醇、4,6-二甲基氨基嘌呤。 生物学方法 1、远缘杂交 鲤科鱼不同亚科间的杂交往往可产生多倍体。1978年发现草鱼♀×鳙♂的杂种是三倍体，1982年又发现其杂种同时出现二倍体和三倍体。1981年兴国红鲤♀×草鱼♂获得异源四倍体杂种，1987年草鱼♀×三角鲂♂是异源三倍体。 全雌雌核发育二倍体花鳉与黑花鳉雄鱼受精获得不育三倍体杂种。 生物学方法 2、核移植 用四倍化的草鱼培养细胞作供体移植到泥鳅去核卵内，获得到心跳期的四倍体胚胎。 可能是诱导四倍体的有效途径。 3、细胞融合 诱导鱼类囊胚细胞之间、囊胚细胞与未受精卵、囊胚细胞与受精卵或受精卵之间细胞融合，理论上应该产生三倍体或四倍体，但由于染色体重排，得到各种不同数量染色体的细胞群。如草鱼囊胚细胞与团头鲂受精卵的电融合，98个卵中，73个发育到原肠胚，65个到心跳期，49个到仔鱼。染色体数目56-88，为嵌合体。 用来研究外源染色体对发育的影响，探讨改良品种的可能性。 物理学方法 1、温度处理 温度休克 包括热休克和冷休克。温度处理必须确定处理的开始时间、持续时间及温度高低。 温度休克的敏感性差异与遗传背景和卵子成熟度有关。为了加强刺激强度，冷水性鱼类 如鲑科鱼 宜用热休克，温度范围28-36；温水性鱼类 如鲤科鱼 宜用冷休克，温度范围0度左右，不能超过致死温度。 温度处理简便，无需专门设备，效果较好。 物理学方法 2、静水压处理 需用专门的水压机，处理的最佳条件易于掌握，处理程序易于标准化，对胚胎的损伤小于温度休克，是鱼类染色体操作的有效方法。 最初用静水压与乙醚结合产生二倍体雌核发育斑马鱼，上水大用于诱导三倍体虹鳟，水生所用静水压处理获得批量三倍体和少数四倍体水晶彩鲫，日本用静水压处理成功诱导出批量四倍体牙鲆。 物理学方法 3、电休克 用热休克与电休克相结合诱导银大麻哈鱼三倍体获得成功。 将受精后40分钟的卵置于26度，并给以10分钟交流电休克。 化学方法 用过的化学物：细胞松弛素B