关于单倍体育种过程涉及的原理

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教育单倍体育种 |
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考试研究:2015年浙江高考试题,有一填空,单倍体育种过程涉及的原理有基因重组和染色体畸变(各1分)。很多学生只填写染色体畸变,对基因重组这个答案很难理解。同样的问题,按照浙科版教材,诱变育种的原理是基因突变和染色体畸变。要理解这个问题,需要搞清楚以下三个问题。
一、无性生殖和有性生殖的根本区别?
前者不经过两性生殖细胞的结合,由母体直接产生新个体;后者要经过两性生殖细胞的结合,成为合子,由合子发育成新个体。
但是,有性生殖的含义还是外延,某些生物的配子可不经融合而单独发育为新个体,为单性生殖,是特殊的有性生殖,所以花药离体培养也属于有性生殖。广义上来说,发生减数分裂的过程,就是有性生殖的表现。
按照以前的教材,有性生殖包括:配子生殖(同配、异配、卵式生殖);接合生殖;单性生殖(孤雌生殖和孤雄生殖)。
二、单倍体如何产生?
单倍体的产生自1964年A.D.伯格纳在曼陀罗中发现单倍体植株以来,已发现一系列自发产生的单倍体,并有许多人工诱导单倍体植株的方法问世。
1.
(1)自发产生
与多胚现象常有联系,如油菜和亚麻的双胚苗中经常出现单倍体,可能是由温度骤变或异种、异属花粉的刺激引起。
(2)假受精
即雌配子或雌性细胞经花粉或雄核刺激后未受精而产生的单倍体植株。如玉米品种间杂交,马铃薯、苜蓿、烟草和杨树的种间杂交等都有此现象。
(3)半受精
雌雄配子都参加胚胎发生,但不发生核融合,因而产生具父母本来源的嵌合植株,这曾在棉花中发现过。
(4)雄核发育或孤雄生殖
卵细胞不受精,卵核消失,或卵细胞受精前失活,由精核在卵细胞内单独发育成单倍体,因此只含有一套雄配子染色体。这类单倍体的发生频率很低。
(5)雌核发育或孤雌生殖
精核进入卵细胞后未与卵核融合而退化,卵核未经受精而单独发育成单倍体。远缘杂交中有时会出现此种现象。
2.离体诱导植物细胞组织培养
植物细胞具有潜在的再生性和全能性,能发育为完整植株,故应用组织培养技术对特定组织进行离体培养,可诱导产生单倍体。
方法是将一定发育阶段的花药、子房或幼胚,通过无菌操作接种在培养基上,使单倍体细胞(如花粉)分裂形成胚状体或愈伤组织,然后由胚状体发育成小苗或诱导愈伤组织发育为植株。
三、单倍体育种过程?
单倍体育种是植物育种手段之一,即利用植物组织培养技术(如花药离体培养等)诱导产生单倍体植株,再通过某种手段使染色体组加倍(如用秋水仙素处理),从而使植物恢复正常染色体数。
由于采用的花粉是减数分裂产生的,是基因重组的产物。培育出的单倍体植株,再通过某种手段使染色体组加倍,属于染色体畸变。