植物孤雌生殖的诱导及其在育种中的应用(4)

植物孤雌生殖的诱导及其在育种中的应用

中 国 农 业 科 学 卷

粉管分泌物的作用 能钝化助细胞分泌的抑制物质 从而启动卵细胞分裂 继之 ≥ 和≤ 起加倍作用产生纯合二倍体胚 和≤ 对具有较高频率的孤雌生殖诱导系≥ 诱导产生的衍生系 ≥的成熟花粉细胞观察发现 有 的花粉精核形态异常 这一异常的花粉比例恰好相当于

≥诱导力的 倍 如果两个精核与卵核和极核

的结合是完全随机的过程

那么异常花粉中正常精核与卵核结合形成合子的概率为

该合子由于胚乳未受精而不能发育成正常种子 同样这类精子与极核结合形成 胚乳的概率也为

这类单受精一般可以诱导卵核发育成单倍体胚 这种巧合是属于偶然还是规律 还有待进一步研究 但可以推测 花粉中一个正常精核与一个不正常!可能无授精能力的精核同时存在 是诱导产生单倍体的主要原因

2 4 基因决定

植物的孤雌生殖是由基因决定的 当某一植物获得这一基因 该物种的卵细胞或珠心!珠被细胞就会自发地进行孤雌生殖 并能稳定地遗传下去 近年来 有人在分子水平上研究外源细胞质诱导小麦单倍体的机理 提出小麦孤雌生殖是由显性基因Πτψ操纵 当Πτψ与粘果山羊草细胞质互作时即可产生单倍体 并提出 这种机制受雌配子体基因型影响 只要雌配子体带有Πτψ基因

即有发育成单倍体的潜力 因此认为一个卵细胞能否发育成单倍体取决于它本身是否带有Πτψ基因 这项研究为在分子水平上探寻植物孤雌生殖机理提供了尝试≈

在这 种看法中 第 ! 种强调外来理化因素直接对卵细胞或体细胞的诱导作用

第 种强调通过改变父本花粉的生化特性后再间接地影响卵细胞的孤雌生殖 而第 种则强调物种的遗传特性

另外 还有/自体融合0的说法 认为在第 次减数分裂后 已减数的单倍体核仍停留在 个细胞中 彼此互相融合而形成 个二倍体的/自体融合0的核 这个核就是孤雌生殖的二倍体胚的起源 由它生长成似母本的二倍体植株≈

3 孤雌生殖在育种中的应用

诱导孤雌生殖的纯系 纯度高 遗传性稳定 配合力高 杂种优势强 因此 孤雌生殖在育种上有很大的实用价值和广阔的前景

≈

3 1 获得单倍体和纯合二倍体

单倍体是进行遗传研究的极好材料 但用常规

的方法很难获得

而用诱导孤雌生殖的方法却容易获得 利用这种方法已获得 多个物种的单倍体植株 另外

产生的单倍体!纯合二倍体各株系之间表现的性状是不同的 这就给选育优良新品种提供了广泛的选择机会

而且因为无显性掩盖隐性性状的情况 后者就可以表现出来 3 2 缩短育种周期

加快育种进程从纯合二倍体植株中选择理想单株

即可得到优良而稳定的自交系 省工!省时 将一般常规杂交选育品种的时间由最少 代缩短了 代 显著缩短了

育种周期 而且不需要复杂的仪器设备 操作简便

3 3 快速获得自交系

在玉米等异花授粉作物杂交优势利用中 首先要获得自交系 常规培育需要 年时间 而人工

诱发孤雌生殖育成纯合的自交系仅需 年的时间 在美国已有几个用/玉米原种 0作授粉者 孤雌生殖产生的自交系在生产上广泛应用

3 4 使高度杂合的自交不亲合植物获得纯系

高度杂合的自交不亲合植物 利用传统有性杂交很难得到遗传纯合材料 高建伟等从 年起开展药剂诱导甘薯孤雌生殖的研究并取得初步结果 获得了种子和植株

3 5 克服远缘杂交不亲合性

远缘杂交由于生殖隔离 容易杂交不孕或后代结实率低!疯狂分离 不易稳定 给物种间基因交流带来了困难 近年 有人利用孤雌生殖加以控制 例如 ∏ 发现马铃薯栽培种 孤雌生殖产生的单倍体能正常结实 并能和 的野生种杂交产生杂种 因此 他用马铃薯栽培品种单倍体与抗病野生种杂交

从杂交种中选择符合要求的优良个体使其二倍化

获得了具有抗病性的稳定类型 3 6 结合诱变育种

提高育种效率孤雌生殖单倍体只含有一套染色体 对它辐射产生的突变在当代就能表现出来 易于识别 理想突变体一经选出 经染色体加倍就可将有利性状固定和纯化

3 7 固定杂种优势

杂种优势在有性繁殖中随自交而衰退 生产上迫切需要一种固定杂种优势的途径

而二倍体孤雌生殖就是有效途径之一 在生产上具有很大的育种价值

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