备课素材：单倍体育种技术的应用进展-高一下学期生物人教版必修2.docx

单倍体育种技术的应用进展   2019版高中生物学必修二简单介绍了单倍体育种技术：那么，如何利用单倍体育种技术培育新品种？单倍体育种技术已经成为当前植物生物技术领域令人瞩目的技术之一。高等植物的生命周期以孢子体和配子体世代交替为特征，当二倍体细胞减数分裂形成雄性和雌性配子时，出现配子体阶段，这一阶段的细胞染色体数目为孢子体数目的一半 。单倍体是只含有配子染色体数目的植物的广义术语。将仅有母体一半染色体的植物器官、组织或细胞通过诱导或离体培养的方式产生单倍体，再利用各种染色体加倍技术将单倍体加倍形成拥有母体染色体组数目植株的这种育种方式即为单倍体育种。本文结果现有研究，对人工诱导孤雄生殖、人工诱导孤雌生殖、染色体加倍等单倍体培养育种技术的发展现状进行综述，并总结了单倍体育种的应用进展，同时，对其在其他领域的应用进行了展望，为今后其他植物单倍体育种研究提供理论指导。1.单倍体产生途径1.1 自然发生的单倍体  自然界中的天然单倍体植株往往由于花器官受到外界刺激或发育异常引发孤雌生殖或孤雄生殖的现象，从而形成单倍体植株。对绝大多数植物来说，单倍体植株的产生均属于发生概率非常低的偶发性事件，无法满足生产的需要。1.2人工诱导单倍体  人工诱导单倍体是指人类利用各种技术手段，通过诱变、离体培养等方式产生的单倍体。离体培养法是目前可以在短时间内获得大量单倍体的高效实用的人工诱导单倍体的方法。最常用的离体培养技术有体外孤雄生殖技术和体外孤雌生殖技术。2 单倍体育种培养技术2.1人工诱导孤雄生殖技术  离体花药或花粉等雄性组织在含有各种物理和化学刺激下的无菌环境中培养形成单倍体的技术称为人工诱导孤雄生殖技术。孤雄生殖单倍体体外培养的方法主要有花药培养和花粉（小孢子）培养。2.2 人工诱导孤雄生殖技术  与人工诱导孤雄生殖技术相对的是人工诱导孤雌生殖技术，即离体子房、胚珠等雌性组织在含有各种物理和化学刺激下的无菌环境中培养形成单倍体的技术。人工诱导孤雌生殖技术常用的培养材料是未受精的子房和胚珠。由于孤雌生殖技术相对孤雄生殖技术操作繁琐、技术难度高且成功率低，是目前最不易掌握和使用率最低的单倍体培养技术，但是，有些物种在无法通过其他培养方法获得所期望的结果时，离体孤雌生殖方法则是必要而有效的6 。2.3 染色体加倍技术  单倍体育种过程中往往通过采用秋水仙素诱导等方法人工二倍化单倍体形成具有正常染色体组数的植株，从而最终应用到生产实践中。此外，还需采用形态学鉴定、细胞学特征鉴定、生化标记、分子标记等技术进行倍性鉴定。3 应用前景3.1 建立纯合系  通过单倍体育种的方式有利于作物品种改良纯合系的建立，这是快速选育出优质高产作物品种和保持作物品种杂种优势的有效手段。使用传统的近亲繁殖的方法，需要经过世代的连续繁殖，消耗很长的时间才能形成一个纯系品种。近交获得纯系的可能性是非常小的。而通过秋水仙素等方法处理，将离体培养的单倍体进行二倍体化，可以在一代内获得纯合二倍体植株，大大的缩短了纯合系建立的时间。3.2 推进遗传学研究  单倍体植株作为配子样本，可以直接得到基因间的重组值，明确许多经济作物的一些重要遗传性状。在对雄配子体进行体外培养的过程，除了产生单倍体外，还有助于筛选出有新遗传变异的配子体。此外利用单倍体植物也可以研究基因组内或基因组间的染色体同源性。因此，可以有效的促进遗传学的研究进展。3.3 形成新的基因型  在育种研究中，新品种的获得往往通过新基因型的建立实现，而新基因常由基因突变形成。由于大多数突变是隐形的，在二倍体植株中不表达。而只有一组染色体的单倍体植株则可以同时显示显性和隐性特征，便于通过性状选择突变基因。此外，单倍体培养技术结合杂交技术使染色体加倍后，还能获得携带外源染色体的新基因型品种。3.4 培育转基因品种  单倍体培养技术中的小孢子培养属于细胞水平上的离体培养方法，因此，可以利用显微注射技术，将目标基因转移至离体培养的小孢子细胞中，再利用其高度的再分化能力，使成功育成转基因植株成为可能。 例、下列有关单倍体育种的叙述,正确的是( )A.单倍体是具有一个染色体组的生物体B.普通小麦的花粉培养产生的植株是单倍体植株C.花药离体培养得到的植株不能正常结实D.单倍体育种的方法可用来培育新的物种答案：B解析：单倍体是指由配子发育而来的个体,但不一定只含一个染色体组,故A错误、B正确。若花药离体培养得到的单倍体含两个或四个染色体组,则能正常结实,C错误。经单倍体育种方法培育的新品种与原品种染色体组数相同,仍为同一物种,D错误。学科网（北京）股份有限公司