生物技术在作物育种中的利用-细胞工程与作物育种概要.pptVIP

第十三章 生物技术在植物育种中的应用 教学的基本要求: （1）了解细胞工程与作物育种的原理和基本方法； （2）了解作物的转基因技术的原理和基本方法； （3）了解分子标记的主要类型和分子标记辅助选择育种的原理和基本方法。 ----细胞工程与作物育种 母本 × 父本 ↓ F1→ 花药培养 ↓ ↓ F2 花粉植株 ↓ ↓ ↓ 加倍 ↓ ↓ 品系比较试验 ← 选择鉴定 ↓ 区域试验?图 杂交育种与单倍体育种的周期比较 2.提高选择效率 如果某一性状受一对基因控制，在AA×aa F2中，纯合AA个体只有1/4。如F1采用花药或花粉培养，产生的后代中AA个体占1/2，比常规杂交育种提高一倍。 3.排除杂种优势对后代选择的干扰 对于杂交育种来讲，由于低世代很多基因位点尚处于杂合状态，会有不同程度的杂种优势表现，对个体的选择会造成一定误差。采用DH群体进行选择育种，由于各基因位点在理论上均处于纯合状态，选择到的变异能更大程度上代表真实变异。 4.遗传研究的良好材料 单倍体是基因互作检测、遗传变异估计、连锁群构建、QTL估计及定位等数量遗传学的良好材料。尤其是近代分子生物学的发展，DH系成为分子标记作图的良好群体，它在一定程度上成为一种永久BC或F2群体。 5.突变体的筛选 由于单倍体的各基因均处于纯合状态，突变体很容易表现出来，从而大大提高了抗性或其它突变体的筛选效率。 （二）离体培养条件下的小孢子发育 小孢子母细胞经减数分裂形成四分体小孢子，然后经单核早期、单核靠边期、双核期（一个营养核和一个生殖核），最后到达三核期而成为成熟花粉粒。在离体培养条件下，花粉的正常发育途径受到抑制。 （三）影响花药培养的因素1.供体植株的生长条件 供体植株的生长条件对培养效果有重要影响，有时只有在控温、一定光周期和光强的条件下，其花药才能有反应。环境条件对于不同的植物种有很大不同，所以没有一个固定的环境控制模式。2.供体植株的年龄 供体植株对培养效果也有一定影响，一般讲，开花初期植株的花蕾易于培养。 3.花粉发育时期 用于培养的花蕾，其花药内小孢子发育时期对培养效果有较大影响，但因物种而异。在烟草中，处于第一次有丝分裂期的花粉效果最好，而在禾本科和芸苔属中，单核早期最好。 4.花蕾和花药的预处理 对于有些物种，培养前对花药和花蕾进行预处理，能显著提高培养效果。如大麦花药，4℃处理28d，或7℃处理14d，能收到最好效果。5.培养基 究竟使用固体或液体培养基应根据培养材料的要求定。多数情况下，MS、N6及马铃薯提取液培养基在禾谷类作物中用的较多。6.培养条件 ：温度、光照、接种花药的外植体置向、培养密度等。 （四）花粉（小孢子）培养 花粉培养是指把花粉从花药中分离出来，以单个花粉粒作为外植体进行离体培养的技术。其优点在于花粉已是单倍体细胞，诱发后经愈伤组织或胚状体发育成的小植株都是单倍体植株或双单倍体，不含药壁、花丝、药隔等体细胞组织的干扰而形成的体细胞植株，但它的培养难度大。 （五）单倍体诱导中存在的问题能形成有活力胚的花药百分率很低。通常花药或花粉离体培养时没有生长和发育迹象，或刚开始生长便导致胚败育；在产生单倍体的同时产生二倍体或四倍体，在混倍性的材料中很难分离出单倍体，因为单倍体细胞的生长很易被生长旺盛的多倍体细胞所掩盖。 培养中我们需要小孢子分裂，而二倍体组织不分裂，但这种情况往往难以办到；白化苗难以避免，尤其是在禾本科作物中； （六）单倍体细胞培养与植物育种 单倍体是高度不育的，需要进行加倍处理才能应用。秋水仙素是常用的染色体加倍药剂，可以用1%的秋水仙素对正处于对数生长期的悬浮细胞进行处理，一般24h左右。也可在固体培养基中加适当浓度的秋水仙素。 花粉植株在培养过程中可以自然加倍，但频率很低。将单倍体植株的组织或器官用作外植体，重新诱导愈伤组织，让培养细胞在培养过程中自然加倍也是一种方法。 A品种 × B品种