专业：园林专业 学时：20学时 讲授: 罗凤霞 联系方式：83066971 园林植物育种学 专业：园林专业 学时：20学时 讲授: 罗凤霞 联系方式：83066971

第七章 化学诱变育种 化学诱变育种的特点 化学诱变剂的种类 化学诱变处理的主要方法 诱变后代的选育

一、化学诱变育种的特点 化学诱变育种的概念：利用化学诱变剂诱发植物产生遗传变异、并从中选育新品种的过程。 特点： 1. 操作简便、价格低廉； 1. 操作简便、价格低廉； 2. 专一性强，一种药剂仅对几个碱基有作用； 3. 提高突变频率、扩大突变谱； 4. 多基因点突变，且有迟发效应； 5. 诱变后代的稳定过程较短，可缩短育种年限。

二、化学诱变剂的种类 300多种，有特殊诱变效果的约30多种。 1. 烷化剂：（EMS、EES、MMS、PPS、PMS、DES、NEH、NEU、NTG） 2. 核酸碱基类似物：（5-BU、5-BUdR) 3. 丫啶类(嵌入剂）：溴化乙啶( Br ) 4. 无机类化合物:（H2O2、LiCl 、MnCl2 、 CuSO4 、亚硝酸） 5. 简单有机类化合物 6. 异种DNA 7. 生物碱 (秋水仙碱)

碱基类似物的诱变机制 碱基替换 化学诱变机制 碱基替换、颠换 嵌入剂 移码突变 秋水仙碱 抑制纺锤丝形成，使染色体加倍

三、化学诱变剂处理的主要方法 诱变处理的方法 有浸渍法、涂抹法、滴液法、注入法、熏蒸法、施入培养液法等。通常用诱变剂浸泡种子或枝条、鳞茎、块茎、块根，使诱变剂吸入组织内部，产生诱变作用。

诱变处理的步骤 预处理：诱变处理前，先用水浸泡种子，使其敏感性提高。 药液处理：药液的溶解度、处理的时间、处理时的温度、pH值、诱变材料的组织结构、生长特性等，都会影响诱变效果。 后处理：处理后植物材料应马上漂洗，防止残留药效造成进一步生理损伤。经处理的种子应马上播种，否则应在0-4度下短期贮藏，使细胞代谢处于休止状态，避免损伤增加。

诱变剂量的选择 不同花卉或同一花卉不同品种以及同一品种的不同器官对诱变适宜剂量都不相同（先查已有相关论文）。 诱变剂的浓度与处理的时间成正比，一般高浓度短时间，低浓度长时间，通常用的浓度0.005%-0.05%，处理时间1-24小时。

诱变处理应注意的问题 安全问题：诱变剂都有程度不同的毒性，有的如烷化剂是潜在的致癌剂，因此在处理时避免与皮肤接触或吸入它的气体，一般多在具有通风管密闭超净台上戴乳胶手套进行操作。 处理后要用流水冲洗：时间10-30分钟，防止残存诱变剂损伤。 播种前防止种子风干，以免提高种子诱变浓度，造成损害。

五、诱变后代的选育 对种子繁殖材料应加强后代选育(M3)； 对无性繁殖材料应注意区分损伤和变异(扦插1－2次)

第八章 多倍体育种 多倍体的概念和意义 多倍体的特点 多倍体的种类 人工诱导多倍体的方法 多倍体的鉴定

第一节 多倍体的概念和意义 1. 多倍体是物种飞跃式进化的重要形式； 一、概念： 第一节 多倍体的概念和意义 一、概念： 体细胞中含有3套以上染色体的生物为多倍体。选育细胞核中具有3套以上染色体优良新品种的方法，称为多倍体育种。 二、意义： 1. 多倍体是物种飞跃式进化的重要形式； 2. 人工诱导多倍体是重要的育种手段； 3. 是克服远源杂交不孕性的重要手段；

三、多倍体育种历史与成就 Demol（1923）将正常的风信子的鳞茎，用低温处理而得到三倍体新种。 Belling曾发现在温度剧烈变化下，引起颚花属染色体数目的变异，使芽的染色体加倍，在1925年提出了用高温诱导的意见。 Sax将鸭趾草科的紫万年青放在19度左右的温室中2-3日，再置于36度高温下处理1日，然后再放回普通室温中。检查其花粉也发现一些二倍体花粉粒和少数四倍体花粉粒。

1938年Dermen以同样的材料证明了Sax的实验。他将常温（18-28度）下生长的紫万年青以不同的五种温度处理：低温；高温；先低温后高温；先高温后低温；低温和高温反复交替。发现染色体加倍的巨大花粉粒。 1937年美国布勒克斯里（Blakeslee）与艾乌芮（Avery）应用秋水仙碱处理植物的种子，获得了45%以上的同源多倍体。从此开创了多倍体育种的新时代。 至1980年，世界各地用实验方法获得多倍体植物共达1000多种。在兰、百合、金鱼草、萱草等花卉取得优良成果。

第二节 多倍体的特点 巨大性； 同源多倍体和奇倍数多倍体可孕性低或不孕； 适应性强； 有机合成速率增强； 第二节 多倍体的特点 巨大性； 同源多倍体和奇倍数多倍体可孕性低或不孕； 适应性强； 有机合成速率增强； 可使远缘杂种加倍成异源四倍体、克服远缘杂交的不育性；

巨大性 随着染色体加倍，细胞核和细胞变大，因而组织器官也多 变大，一般茎粗、叶宽厚、色深、花大、色艳、果实大、 种子大而少。 如3X山杨比2X高生长量增加11%，直径粗生长增加10%。但 四倍体树木一般表现差于三倍体甚至是二倍体。 4X百合比2X百合大2/3。 4X萱草比2X花大、花瓣厚、花色鲜艳等。 例外：香雪球、决明多倍体表现矮小。

同源多倍体和奇倍数多倍体可孕性低 奇倍数多倍体的性细胞在减数分裂中，染色体分配不均匀，以致形成非整倍的配子，所以表现无籽或种子皱缩，如无籽香蕉、无籽葡萄、无籽西瓜、无籽柑橘、无球悬铃木等。 例外，风信子三倍体品种表现高度可孕性。

适应性强 由于核体积增大表现耐辐射耐紫外光、耐寒、耐旱等特性。 如：多倍体杜鹃和醉鱼草多分布在我国西南山 区，而二倍体只分布在平原。 14X的报春在极地生长。 8X的画眉草分布在极端干旱的沙漠地带等。

有机合成速率增强 由于多倍体染色体数量增多，有多套基因，新陈代谢旺盛，酶活性加倍，从而提高蛋白质、碳水化合物、维生素、植物碱、丹宁物质等的合成速率。 如：多倍体甜菜，产糖量提高； 四倍体番茄的维生素C含量比二倍体高一倍； 多倍体花卉花大香味浓等，四倍体的紫罗兰、 桂竹香芳香性强，蜜腺多，三倍体的杜鹃花 花期更长。

可克服远缘杂交不育性 如英国的邱园报春系多花报春与轮花报春的杂交种，后代不孕，检查染色体为2n=18。到1950年在一株杂种花枝上结了饱满种子，检查染色体为四倍体4n=36， 恢复了可孕性，并且性状稳定。

第三节 多倍体的来源和种类 一、来源 1、合子染色体数目加倍; 2、分生组织染色体加倍; 3、不减数配子的受精结合; 第三节 多倍体的来源和种类 一、来源 1、合子染色体数目加倍;　 2、分生组织染色体加倍;　 3、不减数配子的受精结合; 4、多精入卵能产生多倍体。 二、种类 1、同源多倍体：细胞中包含的染色体组其来源相同。 2、异源多倍体：细胞中包含的染色体组来源不同。 3、同源异源多倍体 4、节段异源多倍体 5、倍半二倍体等 6、非整倍的异源多倍体

第四节 人工诱导多倍体的方法 一、人工诱导多倍体的方法 物理法 化学法 射线 异常温度 高速离心力 高温处理 秋水仙素（常用） 水合三氯乙醛 第四节 人工诱导多倍体的方法 一、人工诱导多倍体的方法 物理法 射线 异常温度 高速离心力 高温处理 化学法 秋水仙素（常用） 水合三氯乙醛 富民隆、氟乐灵等除草剂

二、 诱导多倍体材料的选择 染色体倍数较低的植物 染色体数目较少的植物 异花授粉植物 通常能利用根、茎或叶进行无性繁殖的植物 从远缘杂交所得的不孕杂种 从不同品种间杂交所得的杂种或杂种后代 雌雄配子

三、秋水仙处理多倍体的方法 1、秋水仙素的浓度 一般有效浓度为0.0006%－1.6%，以0.2－0.4%的水溶液浓度效果较好。 浓度大小随不同植物和同一植物不同组织而异。所以处理时要预先进行试验，找出某种植物或某种组织的最适浓度。

2、处理时间 处理时间的长短，随着植物种类的不同、生长的快慢以及使用的秋水仙素浓度而异。 浓度大而处理时间短的效果大于浓度小而处理时间长的。 一般以不少于24小时或处理细胞分裂1－2个周期为原则。如果处理时间过长，那么染色体增加可能不是一次而是多次。

3、处理的技术 3.1 体细胞活体处理 浸渍法：适合于处理种子、枝条、幼苗的茎端生长点。 滴液法：用滴管将秋水仙素水溶液滴在幼苗顶芽或大苗的 顶芽或侧芽处，或将浸有秋水仙碱水溶液的棉球 放在生长点上。 毛细管法：多用于大植株上芽的处理。 涂抹法：秋水仙素乳剂涂抹在芽上或梢端，隔一段时间再将 乳剂洗去。 套罩法：将新梢顶芽套上一个胶囊，内盛0.6%的琼脂加适 量秋水仙素。 注射法：将秋水仙素溶液注入芽中。 复合处理：

3.2 体细胞离体处理 浸渍法：将愈伤组织、叶、芽、胚状体或整株组培 苗浸泡在灭过菌的秋水仙溶液中。一定时 间后，再次接种培养。 滴液法：用灭菌滴管将灭菌的秋水仙素水溶液滴在 组培幼苗顶芽或侧芽处，一定时间后，再 次接种培养。 棉球法：把浸有秋水仙素水溶液的棉球灭菌，放入 在组培幼苗顶芽或侧芽处，一定时间后取 出。

3.3 性细胞的活体处理（2n配子加倍方法） 大、小孢子减数分裂时期的确定 滴定法（包括棉球滴定法）

级别 蕾长 花药 花丝 花柱 子房 小孢子发育时期 -10 3.7cm黄色，嘴闭 1.6cm黄绿色，药隔绿色 1.4cm白色 单核期 -11 3.4cm黄色，嘴闭 1.3cm黄绿色，药隔绿色 四分体时期 -12 2.7cm黄色，嘴闭 1.5cm黄绿色，药隔绿色 0.9cm白色 0.9cm白绿色 -13 2.2cm黄色，嘴闭 1.4cm黄绿色，药隔绿色 0.8cm白色 0.6cm白绿色 1.1cm白绿色 二分体向四分体过渡时期 -14 2.6cm黄色，嘴闭 1.2cm黄绿色，药隔绿色 二分体时期 -15 2.3cm黄色，嘴微裂 1.3cm淡黄绿色，药隔绿色 -16 1.9cm黄色，嘴微裂 1.0cm淡黄绿色，药隔绿色 0.6cm白色 0.2cm黄绿色 0.5cm白绿色 花粉母细胞时期

郑思乡,云南农业大学学报,2005,20(3):309－312 东方百合2n雌配子诱导及三倍体多样性研究 在单株高20-30 cm时,用0·1%-0·4%的秋水仙素处理二倍体品种的花蕾获得2n雌配子, 用2n配子与正常n配子杂交,待种子成熟时收获种子； 通过种子组织培养、扩繁、稳定、鉴定获得三倍体植株。

肖亚琼等, 云南农业大学学报,2007,24(4):475-479 鹤望兰2n配子诱导研究初报 以开花鹤望兰植株为材料,定期采鹤望兰小花蕾检查其小孢子母细胞减数分裂进度。当多数小孢子母细胞开始进入前期Ⅰ时。采用不同浓度(0·05%, 0·10%, 0·20% )秋水仙素用注射法对鹤望兰幼小花蕾进行诱导,处理时间为早晨8点到9点,下午2点到3点,连续3 d,处理后用无菌水冲洗3次。此后,观察其形态学和细胞学变化。

4、 处理注意事项 幼苗生长点的处理愈早愈好 注意培育、管理 处理期间，在一定限度内，温度愈高，成功的可能性愈大 处理的数量宜适当多些，以便选择有利变异 处理后须用清水冲洗，避免残留药迹 配制和使用时，要注意安全

第五节 多倍体的鉴定 一、鉴定 直接鉴定（通过染色体压片） 间接鉴定（根据多倍体形态和生理特征判断，其中以气孔的大小和花粉粒的体积最为可靠） 第五节 多倍体的鉴定 一、鉴定 直接鉴定（通过染色体压片） 间接鉴定（根据多倍体形态和生理特征判断，其中以气孔的大小和花粉粒的体积最为可靠） 二、 多倍体后代的选育 无性繁殖 有性繁殖

第九章 单倍体育种 单倍体概述 单倍体植物在育种上的意义 用花药、花粉粒诱导单倍体植株的方法 染色体加倍 小植株的移栽与培育

第一节 单倍体概述 一、概念 单倍体：是指具有配子染色体组的个体。 二倍体：是指体细胞中有2个染色体组的植物个体，即具有2 第一节 单倍体概述 一、概念 单倍体：是指具有配子染色体组的个体。 二倍体：是指体细胞中有2个染色体组的植物个体，即具有2 倍配子染色体组的个体。 多倍体：是指体细胞中有3个或3个以上染色体组的植物个 体。 单倍体育种：利用植物仅有一套染色体组的配子体 培育形成纯系的育种技术称单倍体育种。

二、单倍体的特点 有一套完整的染色体，基本性状与二倍体植株相似，只是发育程度较差，株高、叶片、花朵等都比二倍体稍小，生长稍弱，只能开花而不结实。所以单倍体植株不能传播后代。 三、主要来源 孤雄生殖：不经过受精作用，直接从花粉培养成单倍体植 株的过程。 孤雌生殖：使卵细胞不经过受精作用直接分化成单倍体植

第二节 单倍体植物在育种上的意义 利用单倍体植物克服杂种分离，缩短育种年限 快速获得异花授粉植物的自交系 单倍体植物的辐射诱变和化学诱变 克服远缘杂种不孕性与不易稳定的现象 单倍体育种在园林植物上的应用价值

一、利用单倍体植物克服杂种分离，缩短育种年限 常规的杂交育种方法，要花费6-9年的时间，才能育出一个较稳定的新品种。而从杂种后代的花粉培育成单倍体植物再使其加倍成二倍体植物，得到纯合的二倍体，能够很快获得稳定的新品种。一般2-3年就可，大大缩短了育种的年限。

二、快速获得异花授粉植物的自交系 在花卉杂交优势利用中，为了获得自交系，按照常规的自交方法，需要耗费大量时间和人力，进行连续多年的套袋去雄和人工杂交，手续十分繁琐。一般要5-6年时间，才能获得自交系。 如果采用花药培养产生单倍体植物的方法，经过染色体加倍，只要1年时间，就可获得与多代自交效果相同的纯系。

三、单倍体植物的辐射诱变和化学诱变 用人工诱变法培育一个新品种，一般也要3年以上时间。 采用辐射或化学药剂直接处理花粉或单倍体植株当代就可以表现出性状的变异，加速选育过程，没有所谓显性掩盖隐性的问题，好的单倍体突变一经选出，即可加倍处理，变成纯合的二倍体。因此人工诱变和单倍体育种相结合，可快速简便地获得新品种。

四、克服远缘杂种不孕性与不易稳定的现象 远缘杂交，由于亲缘关系较远，后代不易结实。即使结实也极不易获得稳定的后代，分离代数比品种间杂种要长得多。 在远缘杂交的花粉中，有少数花粉具有生活力，如果从这少数花粉中培养出单倍体植株，然后再使染色体加倍，变成二倍体植株，就可以从中选出新类型，并获得稳定的后代。

五、 单倍体育种在园林植物上的应用价值 园林植物中有许多杂交起源的种类，它们的遗传基础十分复杂，种子后代的分离现象突出，一般不能用种子保持其品种特点。只能用扦插、嫁接、分株等方法推广繁殖。 如果把含有丰富遗传内容的花卉花粉，直接培养成单倍体植物，再加倍成纯合的二倍体植物，就可能涌现出丰富多彩的新的花卉类型。同时，用这种方法获得的品种，不但可用营养繁殖而且可用种子繁殖来保持其品种特性。

第三节 用花药、花粉粒诱导单倍体植株的方法 第三节 用花药、花粉粒诱导单倍体植株的方法 一、花药花粉培养的发育途径 植物细胞的全能性有两个方面的含义： 一是植物的每个细胞都有潜在发育成完整植株的能力； 二是植株的每个细胞都含有该物种的全部遗传信息。 花粉虽然是一个配子体，但它含有一套染色体，在一定的离体培养条件下，它会偏离正常发育方向，而转向孢子体发育的途径。

被子植物花药和花粉离体培养的花粉发育过程，大致可以分为两种方式： 花粉粒 －－－ 多细胞的花粉粒 －－－ 胚状体－－－单倍体植株 花粉粒 －－－ 愈伤组织－－－胚状体或不定芽－－－单倍体植株 大部分植物的花药培养都属于后一种类型。

二、用花药诱导单倍体植株的方法 1. 培养材料采集 用单核后期的花粉进行培养，较易取得成功。确定花粉发育时期，一般通过染色压片镜检决定，染色剂不同，染色效果不一样。 找出小孢子发育时期与花药、花蕾外形的相关性，以便选取外植体。接种时应选择多数花粉处于单核期。 恶劣天气如高温低温亦对花药发育带来影响，所以取材时最好选择天气较好时进行。 如接种材料需到外地采集或要经过长途运输，需注意保湿和材料的干净，避免污染，如不能马上接种，应密封存放在4度冰箱中保存，抑制小孢子进一步发育。 花药的预处理（热激、冷藏、饥饿等）

2. 接种材料的消毒 材料在消毒之前，对较小花蕾用石蜡封住花蕾柄断口，防止消毒时酒精渗入杀死。 消毒剂处理时间的长短，可根据材料不同而异，一般为0.1％升汞6－7分钟。 对有些不能很好消毒的花蕾，其花药开始可接种在加入抗菌素的培养基上。

3. 培养基（无机盐、有机成分、蔗糖、激素） 4. 培养条件 在花药培养已成功的树种中，脱分化培养基多用MS培养基和改良MS培养基，农作物多用改良B5和NLN培养基。 4. 培养条件 温度：20-28度 光照：每天10-12小时光照，夜间黑暗， 有黑暗处理的报道。

5.操作技术 花药培养就是通过无菌操作，把花药接种在试管或三角瓶里的人工培养基上，依靠培养基里的各种营养物质，改变原来的分化方向（去分化）并长成新的幼苗（再分化）。 培养基配制－－灭菌－－采集花药－－花药灭菌 接种－－接种后的培养。

三、用花粉粒诱导单倍体植株的方法 1. 小孢子发育时期与花蕾外部形态相关性分析 2. 制作培养基（一般为液体，分装再培育皿内） 3. 小孢子的无菌分离（消毒、破裂花药、离心） 4. 无菌接种 5. 培养 6. 荧光观测 7. 转接培养 8. 染色体数目鉴定

第四节 染色体加倍 在试管内的培养阶段进行 在花粉植株定植后进行 愈伤组织或下胚轴切断繁殖，自然加倍 在培养基中加入一定浓度的秋水仙碱 第四节 染色体加倍 在试管内的培养阶段进行 愈伤组织或下胚轴切断繁殖，自然加倍 在培养基中加入一定浓度的秋水仙碱 在花粉植株定植后进行 自然加倍 多倍体育种中的人工加倍方法 加倍了的单倍体为双单倍体，简称DH(doubled haploid）

第五节 小植株的移栽与培育 要使花粉植株有发育良好的根系 在试管中培育壮苗和练苗 移栽基质 移栽后的温度和湿度管理 病菌防止

培养基成分 改良 B5 NLN-13 KNO3 300. 0 125. 0 MgSO4. 7H2O 500. 0 125 培养基成分 改良 B5 NLN-13 KNO3 300.0 125.0 MgSO4.7H2O 500.0 125.0 Ca(NO3)2.4H2O 500.0 500.0 CaCl2.2H2O 750.0 750.0 KH2PO4 125.0 125.0 NaH2PO4.H2O 150.0 150.0 (NH4)2SO4 134.0 134.0 Fe-EDTA 40.0 40.0 MnSO4 10.0 22.3 H3BO4 3.0 6.2 ZnSO4.7H2O 2.0 8.6 Na2MoO4.2H2O 0.25 0.25 CuSO4.5H2O 0.025 0.025 CoCl2.6H2O 0.025 0.025

KI 0.75 0.75 甘氨酸 2.0 2.0 肌醇 100.0 100.0 烟酸 1.0 5.0 VB1 1.0 0.5 VB6 10.0 0.5 叶酸 0.5 0.5 生物素 0.05 0.05 谷胱甘肽 30.0 30.0 谷氨酰胺 800.0 800.0 丝氨酸 100.0 100.0 蔗糖 130g 130g