多倍體育種

多倍體育種（polyploid breeding）是指 利用人工誘變或自然變異等，通過細胞染色體組加倍獲得多倍體育種材料，用以選育符合人們需要的優良品種。多倍體（polyploid）是指由受精卵發育而來並且體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體。

基本介紹

• 中文名：多倍體育種
• 外文名：polyploid
• 對象：受精卵發育
• 對應：有三個或三個以上染色體組的個體

簡介

最常用、最有效的多倍體育種方法是用秋水仙素或低溫誘導來處理萌發的種子或幼苗。秋水仙素能抑制細胞有絲分裂時形成紡錘體，但不影響染色體的複製，使細胞不能形成兩個子細胞，而染色數目加倍。屬於染色體組工程的研究範疇。

多倍體產生機制：通過卵細胞第二極體的保留或受精卵早期有絲分裂的抑制而實現。

簡史

1916年溫克勒（H.Winkler）在番茄與龍葵的嫁接試驗中發現，在愈傷組織長成的枝條中有番茄的四倍體。自1937年布萊克斯利（A.F.B.lakes lee）和埃弗里（A.G.Avery）利用秋水仙素誘發曼陀羅四倍體獲得成功以後，各國相繼展開人工誘發多倍體的試驗研究。1947年，木原均、西山市三發表《利用三倍體無子西瓜之研究》，報導了三倍體無子西瓜選育成功。1959年，西貞夫等利用四倍體結球甘藍和四倍體白菜雜交，成功地育成雙二倍體新種——“白藍”。目前，已有1000多種植的獲得了多倍體。中國於20世紀50年代開始多倍體育種的研究。70年代以來，蔬菜多倍體育種取得許多重要進展，已培育出三倍體、四倍體西瓜，四倍體甜瓜以及蘿蔔、番茄、茄子、蘆筍、辣椒和黃瓜等蔬菜多倍體材料。

多倍體育種

多倍化後，多個等位基因互作產生了更多的組合和更多樣的功能變化，從而比二倍體親本擁有更高的雜合性和更迅速的環境適應力，表現為抗逆性增強及克服遠緣雜交的不育性等特點而倍受園藝育種學家的青睞。

多倍化導致植物基因組發生部分或全部的重複，其後伴隨著DNA排除、DNA同質化、基因沉默和染色體重排等，從而改變了二倍體祖先基因組中基因連鎖關係、遺傳平衡及遺傳修飾式樣賦予多倍體基因組新的細胞遺傳學特性,使之在細胞形態、核型特徵以及基因表達等方面表現出極大的生物學多樣性，從而加速物種的進化。

經典理論認為，植物天然多倍體基因組主要起源於體細胞有絲分裂異常、未減數分裂配子融合和種間雜交三個途徑。

2003年擬南芥全基因組測序完成之後，多倍體的認識有了新的概念，像擬南芥這種典型的二倍體植物，基因組極小，但卻是一個典型的內多倍體（endopolyploid），在生長過程中存在普遍的基因組多倍化事件，科學家研究認為是基因組的表達需要而使得擬南芥在生長過程中基因組不斷的複製自我，因此，自身的基因型以及內源加倍在目前也被認為是多倍體產生的一個重要途徑。

誘變方法

人工誘變染色體加倍的方法很多，可分為物理誘變法、化學誘變法和生物誘變法。

物理法包括：機械損傷、高低溫和射線照射等

生物學誘導途徑包括：不同倍性材料間雜交育種，胚乳培養，細胞雜交等

化學誘變。主要利用化學誘變劑與細胞發生一系列生化反應阻止有絲分裂的正常進行，使分裂後期的染色體全部進入一個子代細胞中而產生多倍體。化學藥劑包括秋水仙素、萘乙烷、異生長素、N-亞硝基-N-二甲脲、吲哚乙酸、氨磺靈、戊炔草胺、六氯化苯、三氯乙醛、氯化亞汞、富民隆等微管抑制劑。

多倍體特點

1、巨大性：莖稈粗壯，葉片果實種比較大

2、不育性：奇數倍的多倍體在減數分裂時，同源染色體間配對不正常，因而表現出不育性

3、抗逆性：多倍體新陳代謝旺盛，適應環境能力強

4、高營養：碳水化合物、維生素、蛋白質、植物鹼等含量偏高

5、生理特性改變：生長緩慢、發育延遲、呼吸和蒸騰作用減弱、抗性增強等

6、遺傳變異性：遺傳性比較豐富、遺傳變異的範圍比較廣泛

7、可孕性：異源多倍體是高度可育的，因其在減數分裂時通常染色體正常配對，不出現多倍體，表現出自交親和、結實率高