高粱同源四倍体及四倍体杂交种

将二倍体高粱诱变成同源四倍体高粱,一般都表现籽粒增大,蛋白质含量显著提高,但结实率下降。将二倍体高粱三系都诱变成四倍体并配成四倍体杂交种以后,不但籽粒大,蛋白质含量高,而且结实率显著提高,其它农艺性状也有所改善,因此利用三系来改良多倍体在育种上有重要意义。高粱同源四倍体和二倍体相比,减数分裂不够正常,结实率不同的四倍体品系减数分裂过程的异常程度也有所不同。     

植物离体组织染色体加倍诱导同源四倍体

随着生物技术的迅速发展,通过植物离体组织人工诱导多倍体已经成为获得多倍体植株的有效途径。本文就植物离体组织染色体加倍诱导同源四倍体的研究进展做一介绍,详细评述了植物离体组织细胞加倍的途径、影响植物离体组织加倍的因素、利用不同诱导剂进行处理效果比较及离体组织材料的早期倍性鉴定技术等,并展望了植物离体诱导同源四倍体的前景。     

四倍体盾叶薯蓣生物学特性的研究

以离体诱导获得的四倍体盾叶薯蓣（Dioscorea zingiberensis C．H．Wight）为材料,对其进行生物学习性观察、花粉育性鉴定以及人工授粉试验。研究结果表明：四倍体植株试管苗移栽到大田后生长发育基本正常,但四倍体植株相对二倍体植株表现出各生长发育时期滞后的现象;两年生植株分化形成了雌、雄株,花粉活力为41％,与二倍体植株互为父母本的结实率分别为8．2％和6．3％;四倍体雌株与四倍体雄株受精结实的后代经检测为四倍体。表明离体诱导的四倍体盾叶薯蓣具有较低的育性,其多倍体倍性可稳定遗传。     

橡胶树四倍体来源鉴定及不同倍性叶片解剖结构比较

利用25对SSR引物,采用基于PCR的毛细管电泳法鉴定14株人工诱导四倍体的来源,并采用2种切片方法比较橡胶树不同倍性叶片的厚度差异。结果表明,14株四倍体中9株为同一无性系,另有5株为同一无性系或全同胞子代,14株四倍体的同源二倍体的亲本之一为热研73397。橡胶树二、三、四倍体间的叶片、上表皮、栅栏组织、海绵组织的厚度差异极显著(P0.01),且随着倍性的增加而增加。二、三、四倍体鲜叶厚度分别为159.98±16.04μm、188.52±16.29μm、204.21±16.45μm,叶片石蜡切片厚度分别为139.94±13.22μm、169.53±15.07μm、180.84±26.71μm。以鲜叶厚度177.81μm或石蜡切片厚度160.70μm为临界值可以区分人工体细胞诱导四倍体橡胶树获得的二、四倍混合群体中的二倍体和四倍体。不同倍性的叶片结构紧密度和栅海比大小排序均为:三倍体四倍体二倍体,叶片结构疏松度大小排序为:二倍体四倍体三倍体。本研究结果为橡胶树多倍体资源的鉴定和多倍体育种策略选择提供了参考。     

新型四倍体水稻创制及其杂种优势利用研究进展

新型四倍体水稻是本研究团队创制的一类高育性多倍体水稻新种质,携带有多种优异基因。该类材料与同源四倍体水稻杂交获得的杂种F₁产量优势明显,具有应用前景。本文首先概述了同源四倍体水稻的研究进展,并重点阐述了新型四倍体水稻创制过程、主要特点、杂种优势表现及其涉及的分子遗传机理,最后提出未来研究的思路及需要解决的问题,为加快新型四倍体水稻在多倍体水稻育种中的利用提供依据。     

多倍体水稻三系选育初报

普通二倍体（2n)水稻,通过人工诱导染色 体加倍（4n),可形成同源四倍体,与二倍体比 较,形态上一般表现为巨大性：茎秆粗壮、叶色 深而厚,颖花、花粉粒和谷粒都显著增大。但分 孽力减弱,发育延迟,结实率大幅度下降,穗粒 数减少,半饱米增多,米质变劣。因此,四倍体 水稻原种都难以在生产上直接利用。但它普遍 而显著的大粒特性,受到了育种工作者的重视。 一些研究单位,通过四倍体水平上的杂交选育, 对多倍体水稻的一些缺点,在不同程度上得到 了改进。但多倍体育种,也和普通二倍体水稻 一样,对于普遍存在于杂种一代的杂交优势、优 良性状的综合与统一,很难在杂种后代中稳定 地保持下来,这是当前水稻多倍体育种遇到的 主要困难。     

四倍体高粱与约翰逊草间的亲缘关系分析

本研究以四倍体高粱与约翰逊草为材料,利用SSR分子标记和细胞遗传学方法分析了高粱与约翰逊草间的亲缘关系,SSR分析结果表明,高粱与约翰逊草的遗传背景差异较大,SSR差异位点和相似位点在连锁群上的分布具不平衡性;按照差异引物出现频率高低,将连锁群分为两类：高度差异区和低度差异区。细胞学分析结果表明：（1）双亲及杂交种都是不规则的四倍体遗传群体。（2）花粉母细胞减数分裂中期I,双亲及杂交种染色体配对以二价体和四价体为主,杂交种平均每个细胞二价体数为17．00,四倍体高粱为15．23、约翰逊草为15．83,四价体数分别为0．95,2．15和1．60个。但杂交种减数分裂过程中也出现一定数量的单价体,减数分裂会形成一定比例的非整倍配子。SSR检测结果与细胞学分析结果具有一致性,约翰逊草与高粱的染色体组间存在一定程度的同源性。二者杂交不能形成稳定遗传的双二倍体。     

植物同源多倍体育种的几个问题

四倍体变异既来自染色体数量、结构的变异以及基因突变、重组,同时也与核一质之间、合子胚与胚乳之间协调关系的变化有关。其变异率可以预料高于二倍体。纯合的四倍体是一个相对平衡的系统,继续选择是无效的。不同物种四倍体的表型变异有一定差别,经常是既有有利变异,也有不利变异。四倍体育种应取利避害,针对具体情况采用适宜的选择方法。减数分裂四倍体由2x的2n配子和经选择的4x的正常配子融合产生,避免了化学诱变的不良影响,能够较好的实现双亲优良性状的互补,也比较容易稳定。四倍体可以直接育成稳定品种,也可以进行杂种优势的利用。利用多倍体作桥梁种有利于促进种或种群间的基因交流。三倍体可能表现出强的杂种优势,也可能产生无籽果实,但并不是所有物种都能直接利用三倍体品种进行繁育。对四倍体种或二倍体种或人工四倍体种的改良选择,利用双单倍体都具重要意义。利用多倍体选育二倍体品种,进行非倍性诱变育种是多倍体育种的重要组成部分。多倍体和无融合生殖结合利用,利用多倍体创造新种质,进行遗传研究也有重要价值。     

梨多倍体化对离体叶片不定梢再生能力的影响

以源于二倍体梨品种Fertility(Pyrus communis L.)通过秋水仙碱离体诱变体细胞染色体加倍获得的不同同源多倍体无性系为试材,以离体叶片为外植体,观察研究了不同倍性无性系叶片的不定梢再生能力。结果表明,多倍体的不定梢再生率显著低于二倍体的再生率。不同多倍体无性系的不定梢再生能力也存在显著差异。三倍体无性系3x-3和四倍体无性系4x-4不能诱导产生不定梢。表明器官发生能力下降或植物细胞全能性的丧失与细胞染色体多倍体化有关。     

药用植物多倍体育种的研究进展

药用植物多倍体具有营养器官的巨大性、抗逆性强、药用成份含量高等特性,在药用植物多倍体育种中有很重要的作用。本文对植物多倍体育种技术,包括人工诱导染色体加倍的原理和诱导、鉴定方法进行了介绍,总结了药用植物多倍体的应用优势,并提出了在药用植物多倍体育种中存在的问题及发展前景。     

鱼类人工多倍体育种的研究进展

鱼类多倍体育种是鱼类育种最热的领域之一。本文概述了鱼类人工多倍体育种研究的进展情况,包括鱼类人工多倍体育种的方法和人工多倍体鱼类可育性等方面。鱼类人工多倍体育种的方法主要有物理、化学和生物学方法,三倍体鱼预期是不育的,四倍体是可育的,但目前两性可育的四倍体的报道还很少。本文还对人工多倍体鱼的生物学意义作了简单的阐述。本文旨在为对今后进一步开展鱼类人工多倍体育种研究提供参考。     

广藿香毛状根多倍体诱导及其植株再生

为了提高药用植物广藿香的次生物质广藿香醇含量,采用秋水仙素人工诱导染色体加倍技术,进行了广藿香毛状根多倍体诱导及其植株再生、倍性鉴定和挥发油组分广藿香醇含量的测定。结果表明,广藿香毛状根多倍体诱导的最佳条件为0.05%秋水仙素处理36 h,其多倍体诱导率可达40%以上;经秋水仙素加倍的广藿香毛状根在MS+6-BA 0.2 mg/L+NAA 0.1 mg/L培养基中培养60 d后可获得毛状根多倍体再生植株。与对照(二倍体植株)相比,广藿香毛状根多倍体再生植株根系更发达、茎更粗、节间变短、叶片的长度、宽度和厚度均较二倍体明显增大。根尖细胞染色体压片观察证实,所获得的广藿香毛状根多倍体再生植株为四倍体,其根尖细胞染色体数约为128;同时,其叶片的气孔保卫细胞体积及其叶绿体数目均约为对照的两倍;但其气孔密度则随着倍性增加而下降,二倍体植株叶片的气孔密度约为四倍体植株叶片的1.67倍。GC-MS测定结果表明,广藿香毛状根多倍体再生植株的广藿香挥发油组分广藿香醇的含量为4.25 mg/g干重,约为二倍体植株的2.30倍。该结果证实毛状根多倍体化可提高药用植物广藿香的广藿香醇含量。     

芜菁的诱导同源四倍体减数分裂分析

细胞学上芜菁 (Brassicarapa)为正常的二倍体 ,具有 1 1的联会和 1 - 1的染色体分离。它的花粉母细胞 (PMC’s )在小孢子发生过程中的减数分裂前期 (M1 )无“B染色体” ,也无任何次级缔合。用 0 0 2 %的秋水仙碱水溶液处理 6h对多倍体的诱导形成明显。诱导出的同源四倍体构型中无联会基因 ,而成 1或 2次交叉的二价体、三价体和四价体。从多倍体逆转的有趣现象中发现 ,4 6 7%的诱导多倍体后来恢复成二倍体。不平衡的染色体分离普遍存在于诱导出的同源四倍体中 ,这就是导致生存能力不同的异常配子体出现的主要原因。异常配子体的结合 ,在芸苔属 (Brassica)现存种的演化中起到了重要作用     

美洲黑杨×小叶杨杂种多倍体诱导研究

用不同浓度秋水仙素处理美洲黑杨(Populus deltoides)与小叶杨(Populus simonii)杂种后代以诱导产生多倍体,并采用流式细胞术(FCM)对初选的多倍体材料进行DNA含量分析.结果表明:小于0.1%秋水仙素浓度处理对诱导多倍体无作用;0.3%及其以上浓度处理对诱导产生多倍体效果较好,但随处理浓度增加秋水仙素对杨树的毒害作用增大, 0.5%浓度处理可使顶芽死亡率高达71.43%,且在顶芽死亡的植株中未发现多倍体单株.应用气孔性状对388株扦插苗进行多倍体初选后,采用流式细胞术对初选的5株拟多倍体进行DNA含量分析,鉴定到2株四倍体材料.获得的四倍体材料与二倍体植株在株高和叶绿素含量上差异显著,但在SOD和POD活性上无显著性差异.     

彩色马蹄莲品种‘Parfait’多倍体诱导及其生物学特征变化

以彩色马蹄莲品种‘Parfait’（Zantedeschiahybrid‘Parfait’）离体丛生芽块为实验材料,对其多倍体诱导过程中秋水仙素和二甲基亚砜（DMSO）浓度以及浸泡时间进行分析,并比较了多倍体与二倍体植株在叶形指数、气孔特征、叶绿素含量和染色体数的差异,最终通过回归分析确定最佳诱导条件。结果显示：随秋水仙素质量体积分数的提高及浸泡时间的缩短,各处理组的丛生芽存活率逐渐增加且均低于对照,而多倍体诱导率逐渐降低且均显著高于对照。综合考虑丛生芽存活率和多倍体诱导率等因素,根据回归分析确定‘Parfait’多倍体诱导的最佳条件为：丛生芽块在含质量体积分数0.20%秋水仙素和体积分数0.10%DMSO的MS液体培养基中浸泡24h,多倍体诱导率可达50.02%。比较分析结果表明：多倍体植株的叶片长度、厚度和长宽比分别为二倍体植株的1.23、1.19和2.93倍,保卫细胞的长度和宽度以及每气孔叶绿体数分别为二倍体植株的1.90、1.96和2.03倍,叶绿素a和总叶绿素含量分别为二倍体植株的1.28和1.17倍;但多倍体植株的叶宽和气孔密度均较小,分别仅为二倍体植株的42.08%和61.55%。除叶绿素b含量外,多倍体植株的其他生物学特性均与二倍体植株差异显著。染色体计数结果显示：获得的多倍体大多为四倍体,染色体数为2n=64,同时还得到了一些嵌合体和六倍体。研究结果表明：彩色马蹄莲品种‘Parfait’多倍体植株的多数生物学特性优于二倍体植株,且其对环境的适应性更强。     

两个具多倍体减数分裂稳定性的多倍体水稻品系的选育

多倍体化是植物进化的主要途径之一, 主要的粮棉油作物大都是多倍体, 它们在倍性增加的同时, 带来产量成倍增长. 在自然进化启示下, “利用远缘杂交和多倍体双重优势选育超级稻”是一个新途径. 但结实率低是一个制约多倍体水稻育种发展的瓶颈问题. 根据蔡得田等人提出的育种战略, 把研究重点放在类Ph基因材料选育上. 通过几年的籼粳杂交和回交选择与检测, 选育出2个具有多倍体减数分裂稳定性(polyploid meiosis stability, PMeS)的多倍体水稻品系PMeS-1, PMeS-2. 其选育过程包括亲本选择、杂交或复合杂交、连续回交、染色体加倍、多倍体鉴定、结实性选择、自交稳定成品系等7个步骤. 多倍体减数分裂稳定性的特性则通过减数分裂行为观察和高结实性杂交测定来确定. PMeS-1和PMeS-2都为粳型品系. 它们具有3个显著特点: 一是自身结实率较高, 超过65%; 二是与许多籼稻、粳稻多倍体品种杂交产生结实率高(>70%)、优势强的杂交后代; 三是表现出减数分裂稳定性, 即花粉母细胞减数分裂前期主要以二价体和四价体配对, 极少出现高价体、单价体和三价体, 中期很少出现落后染色体, 后期和末期未见微核. 而对照品系Dure-4X花粉母细胞减数分裂表现异常, 前期较高频率出现高价体、单价体和三价 体, 中期高频率出现落后染色体, 后期和末期有微核出现. 本研究建立了一种多倍体水稻选育的基本体系, PMeS品系选育方法与一般二倍体品系比较有三点不同, 即染色体加倍、多倍体检测 和高结实性检验. 利用PMeS品系基本上解决了多倍体水稻结实率低这个长期困扰多倍体水稻育种的难题, 为广大育种学家利用这种基因材料选育多倍体水稻新品种提供了良好的条件.     

园艺植物多倍体诱导研究进展

园艺植物多倍体在育种中具有重要的地位和应用价值,有很大的发展前景。人工诱导方法有物理方法诱导、化学方法诱导和体细胞杂交等,其中以化学诱导方法为主。化学诱导剂普遍应用秋水仙碱。如何达到高效诱导多倍体,缩短育种进程还需对诱导的群体进行鉴定,目前的鉴定方法主要有形态学鉴定法、细胞学鉴定法、染色体数计数法和流式细胞仪分析法等鉴定方法。本概述了园艺植物多倍体的诱导方法、鉴定方法及其优缺点。     

世界首例异源四倍体鲫鲤鱼在湘诞生

湖南师范大学生命科学学院及其协作单位湖南湘阴东湖渔场 ,应用细胞工程与有性杂交相结合的综合技术 ,成功培育出世界首例遗传性状稳定且能自然繁殖的四倍体鱼类种群 ,并以此四倍体鱼同二倍体鱼杂交 ,又成功地培育出不育的三倍体鲫鱼 (湘云鲫 )和三倍体鲤鱼 (湘云鲤 )。 2 0 0 0年 10月 ,以我国著名的遗传育种专家朱作言院士、水生生物专家林浩然院士和细胞生物专家翟中和院士为首的鉴定委员会认为 ,“这一成果标志着我国科学家在鱼类多倍体育种的理论和应用方面均取得了创造性的突破 ,达国际领先水平。”多倍体育种研究是鱼类育种领域中的…     

烟草毛状根多倍体诱导及其植株再生

为了提高烟草的烟碱含量,采用发根农杆菌遗传转化和人工染色体加倍技术,进行了烟草毛状根及其多倍体诱导、植株再生及其烟碱含量测定。结果表明,发根农杆菌ATCC15834感染烟草叶片外植体8 d后产生白色毛状根,15 d后所有叶片外植体产生毛状根。毛状根能在无外源激素的MS固体和液体培养基上自主生长。PCR扩增结果显示发根农杆菌Ri质粒的rol B和rol C基因以及冠瘿碱合成酶基因已在烟草毛状根基因组中整合并得到表达。烟草毛状根多倍体诱导的最适条件为0.1%的秋水仙素溶液处理36 h,其多倍体诱导率为64.71%。经秋水仙素加倍的烟草毛状根多倍体植株再生的最适宜培养基为MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA0.2 mg/L。与对照(二倍体非转化植株)相比,烟草二倍体毛状根再生植株的顶端优势减弱,腋芽增多,叶片变窄;而烟草毛状根多倍体再生植株茎更粗,节间变短,叶色更深,叶片的宽度和厚度均较对照明显增大。根尖细胞染色体压片观察证实,所获得的烟草毛状根多倍体再生植株为四倍体,其根尖细胞染色体数约为4n=96。盆栽实验表明,烟草二倍体毛状根植株和多倍体毛状根再生植株比对照植株延迟约21 d开花。GC-MS检测表明,烟草毛状根多倍体再生植株的烟碱含量比对照及二倍体毛状根再生植株显著提高,分别约为对照及二倍体毛状根再生植株的6.90倍和4.57倍。     

多倍体诱导在蔬菜育种上的应用

对多倍体诱导技术在蔬菜育种上的研究及应用情况进行了论述。着重从蔬菜多倍体的类型、多倍体蔬菜的特征特性、获得途径及鉴定方法等方面出发,回顾了近几十年来蔬菜多倍体育种的发展概况,并对其发展前景作了展望。