八、倍數性育種
在正常環境條件下,自然界同屬不同種的植物染色體的數目是不同的,而同種植物的染色體數目則是相對穩定的。當環境條件異常時,植物的染色體數目則可能發生變化,從而導致植物性狀發生變異。倍數性育種就是通過人工控製染色體數目的變化創造變異類型,通過選擇和培育,獲得新品種的一種育種方法。它是近代作物育種的一種新方法,主要包括多倍體育種和單倍體育種兩類。
(一)多倍體育種
用化學藥劑或物理法在細胞分裂中期處理植物(一般以處理植物分裂旺盛的生長點等分生組織效果較好),使細胞核裏的染色體加倍,形成多倍體植株,經選擇和培育,育成新品種的方法,叫多倍體育種。物理方法主要有溫度激變、機械創傷(摘心)、7射線處理等;化學方法多用秋水仙堿、富民農、甲基乙院磺酸鹽、三氯甲烷等藥劑處理,其中度以秋水仙堿和富民農處理效果較好。
人工育成的多倍體在生產上栽培應用的還不多。目前應用較廣,優點較突出的人工育成的多倍體作物主要有以下幾種:,1.異源多倍體小黑麥
小黑麥作為一種人工合成的新物種,近年來逐漸受到人們重視。目前栽培的小黑麥有兩種,一種是異源六倍體小黑麥(硬粒小麥或波期小麥X黑麥)一種是異源八倍體小黑麥(普通小麥X黑麥)。我國當前栽培的主要是中國農科院育成的“異源八倍體小黑麥”,它具有穗大、粒多、抗病、抗逆性強和品質好的優點,適合在高寒山區種植,已在我國西南和西北高寒山區大麵積推廣應用,逐步取代了當地原來種植的小麥和黑麥。
2.三倍體甜菜
是用二倍體甜菜與四倍體甜菜雜交而產生的。三倍體甜菜由於減數分裂時3乂染色體組產生染色體數不平衡的配子,所以育性很低。但三倍體糖用甜菜的營養生長卻很繁茂,塊根產量高,含糖量也高,因此,三倍體糖用甜菜已被國內外廣泛栽培。例如,我國育成的“雙豐303”、“雙豐304”等三倍體甜菜,比普通二倍體甜菜含糖量高159%左右。
3.三倍體無籽西瓜
生產上種植的普通西瓜為二倍體,如果苗期用0.27。~0.4%的秋水仙堿處理,便可獲得四倍體西瓜;用二倍體西瓜和四倍體西瓜雜交,便可得到三倍體西瓜(30二33)。由於減數分裂時三倍體西瓜的染色體不能正常配對,形成染色體數目不等的無生活力配子,所以三倍體西瓜一般不能結籽,人們把這種不結好西瓜叫“無籽西瓜”。這種三倍體“無籽西瓜”不但吃起來方便,而且水分多,含糖量高,瓜甎嫩爽,深受廣大消費者歡迎。
(二)單倍體育種
1.單倍體植物和單倍體育種的概念
單倍體,是指具有配子體染色體數目的植物體。眾所周知,各種植物體細胞的染色體數目是一定的,如玉米體細胞內含有10對(20條)染色體,水稻含12對(24條)染色體,普通小麥含21對(42條)染色體。當植物生長發育到一定階段就要進行有性生殖,在性細胞產生之前,要進行一次特殊的細胞分裂,叫減數分裂。經過減數分裂之後形成的配子體細胞(胞囊和花粉)的染色體數目都比原來減少一半,這樣的細胞稱之為單倍體細胞。由植物的生殖細胞(精細胞或卵細胞)不經受精結合而發育成的植株,其染色體隻有一套,所以叫單倍體植株。具有配子體染色體數目的植物,統稱為單倍體植物。
在自然界是通過孤雌生殖、孤雄生殖、無配子生殖等方式產生單倍體的;人工誘發單倍體的途徑主要有花藥或花粉培養、遠緣雜交、理化處理、延遲授粉、實生苗的選擇等。