在培育植物新品种时,常常需要将生物不同品种的优良性状集中在同一生物体。这一过程可能就要通过杂交,然后再连续自交筛选,得到纯合子,即理想基因型作为种子,后代才不会发生性状分离。例如,小麦的高秆抗锈病(AABB)和矮秆易感病(aabb),其中高秆易倒伏,矮秆抗倒伏,人们需要的小麦性状是抗倒伏抗锈病,即aaBB。
这时,首先让两者杂交,得到双显杂合子,即(AABBⅹaabb→AaBb);然后再让其自交,即(AaBbⅹAaBb→9/16A_B_+3/16A_bb+3/16aaB_+1/16aabb);接着,选择性状为aaB_的小麦,连续自交筛选,以获得基因型为aaBB的纯合品种,其自交后代不会发生性状分离。这种育种方法称为杂交育种,不足之处是需要的年限长。
还有一种育种方法,能明显缩短育种年限,那就是单倍体育种。
生物学上的单倍体,是指生物体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体,或者是由配子直接发育成的个体。
获得单倍体……对于二倍体植物,其单倍体含有一个染色体组。例如,玉米是二倍体植物。在玉米地里,偶尔也会有单倍体出现,其特点是植株弱小,高度不育。
单倍体育种法,包括两个步骤 : ①花药离体培养法→获得单倍体;②用秋水仙素处理幼苗,使其染色体数目加倍→可育,得到的种子为纯合子。如此以来,第二年就能获取理想品种,明显缩短育种年限。
再如,小麦的高秆抗锈病(AABB)和矮秆易感病(aabb),采用单倍体育种法,获得矮秆抗锈病(aaBB)的优良品种。
操作步骤 : 得到双显双杂合的种子(AaBb)后,第一步 : 花药离体培养法,获得AB、Ab、aB、ab四种单倍体植株;第二步 : 用秋水仙素处幼苗,获得染色体数目加倍的植株(AABB、AAbb、aaBB、aabb),获取aaBB植株上的种子即可。
以上关于单倍体的特点(植株弱小/高度不育),及单倍体育种的优点(明显缩短育种年限),都是就二倍体生物而言。假如是四倍体生物,其单倍体则含有两个染色体组,可以经过减数分裂形成配子,即其为可育的。其单倍体经秋水仙素处理,染色体数目加倍后,也不一定是纯合子。
如四倍体植株(AAAa),其单倍体是AA或Aa。就单倍体为Aa而言,经秋水仙素处理染色体数目加倍后,成为AAaa,不是纯合子,自交后代依旧会出现性状分离。
有这样一道题目 : 四倍体植物经单倍体育种后,其体细胞中含有几个染色体组?
反复揣测:该四倍体植物的单倍体是可育的,用秋水仙素处理得到的不是纯合子,并不能体现出“明显缩短育种年限”……难道还需考虑同源四倍体和异源四倍体?这不是超出了教材范围吗?出题人的意图究竟是什么?
反复推敲,思来想去,最后竟陷入迷魂阵。同事笑道 : 管那么多干嘛?这道题考察的是单倍体育种的步骤,关键是想让学生知道“花药离体培养法≠单倍体育种法”!
单倍体、二倍体、四倍体……一语惊醒梦中人!原来如此!是“知识越多越反动”?还是“一瓶不响半瓶乱晃”?呵呵!
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