体外单倍体诱导与单倍体育种.ppt

植物单倍体诱导途径:
花药培养、花粉培养
胚珠或子房培养（未受精）
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植物花药/花粉培养历史
Guha和Maheshwari （1964） 曼陀罗花药培养
Nitsch 和 Norreel (1973) 烟草花粉培养（游离小孢子培养） Chu（1973）小麦花粉培养
（早期花药培养主要依靠小孢子的自然胚胎发生产生单倍体，能自发形成胚胎发生的基因频率较低，效率极低）
80年代后期到90年代期间，花培技术迅速发展。许多作物小孢子培养已经成功。十字花科、麦类、水稻、玉米等。
90年代，一些先前被认为是不易进行小孢子培养的基因型也相继成功Konzak (1999) 。
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花药培养:将花粉发育至一定阶段的花药培养在人工培养基上，诱导其花粉粒改变发育进程，形成花粉胚或愈伤组织，进而分化成苗的过程。（器官培养）
花粉培养(小孢子培养)：将发育至一定阶段花粉从花药中分离出来成为分散或游离状态，花粉脱分化后再生成苗。（细胞培养）
1. 花药和花粉培养的概念：
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花药和花粉培养：指在合成培养基上，改变花粉的发育途径，使其不形成配子，而像体细胞一样进行分裂、分化、最终发育成完整植株。该发育途径被称为“花粉孢子体发育途径”或“雄核发育”。
两者的异同点
培养目的相同，均获得小孢子植株。
花药培养属于器官培养；而花粉培养属于细胞培养。
花粉培养没有药壁组织干扰；可计数小孢子产胚率；可观察雄核发育的全过程；单倍体产量高。但技术更复杂。
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2. 花药或花粉培养的意义：
供体植株小孢子（n）
花培
花粉植株（n）
雄核发育
自然加倍
人工加倍
纯合植株DH（2n）
一年内获得纯系
作物育种
（1）缩短育种周期：常规育种需4-6年获得纯系，而小孢子培养仅需一年。
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例子：
二倍体供体植株基因型为AaBb，若要从后代中选择基因为AAbb的纯合单株
常规方法： AAbb出现的概率为1/16，并且不能将AAbb与Aabb、aAbb区分开。
（2）提高了目标基因型的选择效率
AB aB Ab ab
AB AABB AaBB AABb AaBb
aB aABB aaBB aABb aaBb
Ab AabB AabB AAbb Aabb
ab aAbB aabB aAbb aabb
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例子：
二倍体供体植株基因型为AaBb，若要从后代中选择基因为AAbb的纯合单株
单倍体方法： AAbb出现的概率为1/4。
（2）提高了目标基因型的选择效率
单倍体 二倍体
AB------ --------------------> AABB
aB----------------------------> aaBB
Ab----------------------------> AAbb
ab-- --------------------------> aabb
供体亲本AaBb
花培
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植株不受显隐性的影响，在诱变育种中能在当代及时获得突变个体，加倍后成为稳定的纯系。
（3）诱变育种中的作用
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物种进化研究 可探索亲本染色体组的构成。分析单倍体植物减数分裂时，形成二价体的数目和形状，能确定染色体组内是否存在同源染色体。
遗传分析 单倍体植株中基因不受显隐性的影响，每一个基因的作用均能表现出来。能用来研究基因的性质及其作用。还可用于基因的剂量效应分析。
构建连锁图谱 双单倍体（DH）群体是永久性群体，能有效地用于遗传图谱的构建
用于遗传转化 能直接表达外源基因，不受显隐性影响。
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单倍体：具有配子体染色体数的孢子体。
单倍体植物3个明显特点：
1、体细胞染色体数减半
2、生长发育弱，体形小
3、雌雄配子严重不育
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