植物遺傳測(cè)定

第五章遺傳測(cè)定第一節(jié)遺傳測(cè)定的概念、意義和任務(wù)在良種的選育中，根據(jù)子代性狀評(píng)價(jià)親本有重要意義，近年來國內(nèi)外的選種實(shí)踐不斷證明了這點(diǎn)。例如，中國林科院近年來對(duì)杉木優(yōu)樹作過多次子代測(cè)定，直接采自優(yōu)樹的種子，育苗造林5年?9年，不同家系間生長差異明顯表現(xiàn)為最優(yōu)家系較最次家系的樹高高出24%?40%，直徑粗34%?55%。而來自種子園的自由授粉子代間在4年?6年生時(shí)也表現(xiàn)出明顯差異：其最優(yōu)家系比最次家系樹高高出15%?36%，直徑粗24%?46%，差異幅度較直接來自優(yōu)樹的子代為小。從上述數(shù)據(jù)可看出：種子園子代的增產(chǎn)效果，較直接來自優(yōu)樹的子代為大。在觀賞樹木一抽松中也發(fā)現(xiàn)優(yōu)樹自由授粉子代間存在明顯差異，遼寧興城油松種子園用于建園的51個(gè)優(yōu)樹嫁接植株，8年生時(shí)，生長差別顯著，變動(dòng)于4.18m—2.50m之間。國外在遺傳測(cè)定方面也做了許多研究工作，如E.RSluder對(duì)佐治亞州選出的濕地松優(yōu)良樹種進(jìn)行自由授粉子代測(cè)定結(jié)果表明：10齡時(shí)有1/4的優(yōu)樹子代不如對(duì)照。又如R.EGoddard等對(duì)442株濕地松優(yōu)良樹種進(jìn)行自由授粉子代作測(cè)定：5年生時(shí)有362個(gè)家系即82%的家系比對(duì)照生長快。在抗病育種中，表現(xiàn)型測(cè)定則尤為重要，R.TBznghan于1968年?1969年對(duì)西部白松作了抗枯萎病的選擇并作了子代測(cè)定，試驗(yàn)結(jié)果表明，由不同雜交組合中所得抗病植株的百分率差別很大，由一般樹木采集的自由授粉種子子代中，抗病植株占5%。優(yōu)樹自由授粉子代中，抗病植株占9%；優(yōu)樹間雜交的家系中，抗病植株平均為18%。遺傳測(cè)定的主要任務(wù)是：通過測(cè)定植物的育種值并據(jù)此決定其取舍，估算各種變量組分和遺傳力以采取最有效的育種方法，經(jīng)過區(qū)間對(duì)比試驗(yàn)，評(píng)定遺傳增益。第二節(jié)表現(xiàn)型遺傳測(cè)定方法在進(jìn)行表現(xiàn)型遺傳測(cè)定前，應(yīng)首先根據(jù)育種目標(biāo)確定測(cè)定內(nèi)容，就觀賞植物而言，在兼顧其生育適應(yīng)的條件下應(yīng)盡可能實(shí)現(xiàn)其特有的觀賞價(jià)值。如用于觀賞的草坪草測(cè)定的主要內(nèi)容包括生物量、建植速度、密度、彈性、抗病性、耐踐踏性、綠度等；對(duì)一些花卉而言，其測(cè)定內(nèi)容包括：花形、葉形、葉色、株型、花香等；園林樹木類測(cè)定的主要性狀有樹形、樹干的通直程度、紋理的通直性、抗性等。當(dāng)然，上述各測(cè)定內(nèi)容可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)增刪，測(cè)定進(jìn)行時(shí)應(yīng)滿足下述要求：一、測(cè)定材料要有代表性即供測(cè)定用的種子或穗木必須代表將來能在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用的材料。二、供測(cè)定苗木的挖取、包裝、貯運(yùn)等操作盡可能在同一時(shí)間進(jìn)行三、測(cè)定中的對(duì)照子代測(cè)定應(yīng)選用當(dāng)?shù)氐囊话闵a(chǎn)種子；無性系測(cè)定應(yīng)選用當(dāng)?shù)爻Ｓ玫臒o性系作對(duì)照。四、測(cè)定要求應(yīng)滿足可靠評(píng)定待測(cè)性狀的要求。五、試驗(yàn)觀測(cè)期限以能正確評(píng)定所需性狀為度。在此期間，各項(xiàng)試驗(yàn)、培育管理措施以及觀測(cè)數(shù)據(jù)都應(yīng)及時(shí)詳細(xì)記錄，以備日后分析研究時(shí)用。六、試驗(yàn)總結(jié)試驗(yàn)期間，應(yīng)作階段總結(jié)，到試驗(yàn)結(jié)束時(shí)寫總結(jié)報(bào)告，總結(jié)報(bào)告中應(yīng)包括下述內(nèi)容：（一）試驗(yàn)材料來源：若為無性系測(cè)定，說明采穗方式及其來源；若為子代測(cè)定應(yīng)指出親本，制種方式，種子處理、貯藏過程。（二）對(duì)照材料的來源（三）測(cè)定期限及在測(cè)定過程中與對(duì)照相比，供定材料的生長發(fā)育狀況并作出數(shù)據(jù)分析（四）根據(jù)分析結(jié)果，提出適宜推廣的地區(qū)在觀測(cè)過程中還需有如下的技術(shù)：取樣：通常進(jìn)行全面觀測(cè)，若觀測(cè)量大可進(jìn)行隨機(jī)取樣或者通過全面觀測(cè)取最大和最小的平均值，在生長量的調(diào)查中，可以取觀測(cè)小區(qū)中的最大的一個(gè)植株，或者以若十個(gè)最高的（相對(duì)而盲）植株的平均值來表示。為了使結(jié)果精確，獲得較多的信息應(yīng)盡量采用定量分析，采用單個(gè)因子的不同配合以提供更多的信息。組織工作：觀測(cè)時(shí)一人測(cè)量，一人記錄，為提高測(cè)量精度，一次測(cè)量最好只測(cè)一個(gè)指標(biāo)。要有適當(dāng)?shù)臏y(cè)量精度。第三節(jié)子代測(cè)定對(duì)于大多數(shù)的觀賞植物一草坪草、花卉及園林樹木來說主要是通過種子繁殖的，所以子代測(cè)定是遺傳測(cè)定的主要內(nèi)容。所謂子代測(cè)定就是研究親本通過子代的表現(xiàn)以評(píng)定其遺傳品質(zhì)，并估算親本主要性狀的遺傳力和遺傳相關(guān)，為提高選種效果和進(jìn)一步開展多世代育種提供有用的資料，并為今后世代選育提供有用群體。在園林植物育種方式中，當(dāng)進(jìn)行有性繁殖時(shí)，存在一個(gè)親本的選配問題，即這一株或這些應(yīng)與哪一株或哪一些配置在一起，相互授粉，才能產(chǎn)生遺傳品質(zhì)優(yōu)良的子代，獲得最好的效果。對(duì)于已建立的種子園，應(yīng)該淘汰哪些無性系或家系，保留哪些，才能提高種子園的遺傳增益。對(duì)將要建立的新種子園，應(yīng)該選用哪些無性系才能取得最大的效益。觀賞植物所能體現(xiàn)的生態(tài)、社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益，這些問題的解決只有通過子代測(cè)定才能提供確切的答案。子代測(cè)定主要是對(duì)親本的配合力加以測(cè)定，為此，下面特對(duì)配合力的有關(guān)知識(shí)作一介紹。配合力可以分為兩種，即一般配合力和特殊配合力。所謂一般配合力(GCA)是指在一個(gè)交配群體中某個(gè)親本的若干交配組合所得于代平均值與子代總平均值的離差，而特殊配合力(SCA)是指在一個(gè)交配群體中某個(gè)特定交配組合子代平均值與子代總平均值及雙親一般配合力的離差，為了便于更確切地理解配合力這一概念，下面以6株油松間授粉，各交配組合子代在25年生時(shí)的樹高平均值為例加以說明。表5—16株油松之間交配組合25年生時(shí)的平均樹高(m)123Xi414142016510121412612488Xij121014文.=12由上述定義：親本Pi的一般配合力為gi=Xi.—X..親本Pj的一般配合力gj=X.j-X.。親本pij的特殊配合力Sij=Xij-X..-gi-gjo以1號(hào)親本為例：1號(hào)的平均樹高為X.1=(14+10+12)/3=12(m)其他號(hào)親本依次為2.8(m)，各組合的總平均值X..=(12+10+14)/3=(16+12+8)/3=12(m)親本1號(hào)的一般配合力為：g1=12-12=0親本2號(hào)的一般配合力為：g2=10-12=-2親本4號(hào)的一般配合力為：g4=16-12=4其余3、5、6號(hào)親本的一般配合力依次為2、0、-4。各交配組合的特殊配合力如下：S14=X14-x..-g1-g4=14-12-0-4=-2S15=X15-x..-gl-g5=l0-12-0-0=-2S26=X26-X..電-g6=4-12-(-2)-(-4)=-2S35=X35-X—-g3-g5=14-12-2-0=0依此類推，可得各交配組合的特殊配合力，現(xiàn)將各親本的一般配合力和各交配組合的特殊配合力列于下表：若一般配合力為正值，表明該植物產(chǎn)生的子代高于群體平均值；若為負(fù)值，則表明低于群體平均值。表5-26株油松的一般配合力和特殊配合力SCASCASCAGCA4-20245-220064-2-2-4GCA0-22通常來說，一般配合力是由基因的加性效應(yīng)引起的，所謂基因的加性效應(yīng)就是說沒有顯性和上位作用，基因的作用可以累加起來，能夠固定遺傳，而特殊配合力是基因非加性效應(yīng)，即顯性和上位作用的結(jié)果，非加性效應(yīng)沒有累加作用，只有當(dāng)特定的基因組合在一起時(shí)才能表現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)來。育種值是育種工作中的重要參數(shù)，它等于一般配合力值的兩倍，加倍的原因是由于每個(gè)親本只能為其子代提供半數(shù)基因，由于特殊配合力僅反映特定交配組合中父本與母本的互作效應(yīng)，所以特殊配合力的大小本身不能說明親本時(shí)，還需考慮一般配合力的大小。第四節(jié)交配組合的設(shè)計(jì)交配設(shè)計(jì)即是為了鑒定待測(cè)觀賞植物的遺傳品質(zhì)，對(duì)親本進(jìn)行一定的交配組合設(shè)計(jì)的方式很多，側(cè)重面各不相同，或測(cè)定一般配合力，或測(cè)定特殊配合力，或兩者兼顧，各種交配設(shè)計(jì)都各有其優(yōu)缺點(diǎn)和特定的用途，如為種子園挑選無性系，可著重考慮測(cè)定一般配合力，一般配合力高的，一般來說特殊配合力也較高，現(xiàn)將常用的交配設(shè)計(jì)方法介紹如下：一、自由授粉所謂自由授粉就是從選擇的優(yōu)良品種或從種子園的嫁接植株上直接采收自由授粉種子，按單株或無性系脫粒，育苗，然后對(duì)各種性狀加以鑒定，這種交配設(shè)計(jì)中，母本是已知的，而父本是未知的，這樣交配組合后的子代屬于譜系不完全清楚子代，通常把自由授粉種子測(cè)定稱為半同胞測(cè)定或單親測(cè)定，嚴(yán)格說來，這是不確切的說法。因?yàn)椋胪麘?yīng)指具有共同一個(gè)親本的子代，而在自由授粉于代中，不僅含半同胞的子代，而且還含有自交子代和全同胞子代即具有共同雙親的子代。這和交配設(shè)計(jì)不需人工控制授粉，工作量小，如從優(yōu)良品種上直接采種，可于選擇當(dāng)年或翌年就進(jìn)行采種試驗(yàn)，這樣可以盡早得到一般配合力的質(zhì)量及早的得結(jié)果。迄今多采用這種交配方式進(jìn)行子代測(cè)定。但是，由于這種自由授粉子代的父本是未知的，特別地，當(dāng)從優(yōu)良母本上直接采種時(shí)，若所接受的花粉的遺傳品質(zhì)有較大差別時(shí)，則從這類子代評(píng)定中得出的一般配合力估量會(huì)產(chǎn)生偏畸，同時(shí).自由授粉花粉組成，會(huì)因在植株上所處方位的不同而異，也會(huì)因年份不同而有差別，由此，因采種部位或采種年份不同，子代間也常出現(xiàn)差異。為了可靠地評(píng)定自由授粉子代，需要在時(shí)間，空間上作多次重復(fù)，這樣費(fèi)時(shí)又費(fèi)工。此外，若從同一種子園中取得的自由授粉種子，因有親緣關(guān)系，不宜作進(jìn)一步選育。二、多系授粉多系授粉又稱混合授粉，就是用本系以外的許多無性系與待測(cè)的每個(gè)無性系進(jìn)行混合授粉，由隨機(jī)排列的無性系種子園生產(chǎn)的種子，相當(dāng)于這種方式產(chǎn)生的種子。這種測(cè)定方式，工作較方便，而且，測(cè)定的結(jié)果較自由授粉更符合于篩選無性系的實(shí)際需要，遺傳增益也較高。由于多系授粉法具備上述優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)中應(yīng)用較廣，但是，這種交配方式也有其缺點(diǎn)。首先，混合授粉產(chǎn)生的子代，并不能判斷其父本，用混合的花粉比例不能表示其生物學(xué)特性，在實(shí)際中也很難測(cè)定混合花粉的組成?；旌鲜诜郛a(chǎn)生的子代中，有相當(dāng)一部分具有共同的父本，這樣，產(chǎn)生的子代不宜作進(jìn)一步選育；其次，混合授粉需要等待植株開花，若花期不一致，還得注意考慮花粉的收集、催花、花粉貯藏等問題。這樣給測(cè)定工作會(huì)帶來諸多不便，在實(shí)際測(cè)定中，若需要測(cè)定的數(shù)量很大，可以將待測(cè)親本分成若干個(gè)組，分別進(jìn)行測(cè)定，分組的情況也會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響。具體地講，如果組大，則組間抽樣誤差小，這樣各組的基因型就接近于總體的平均值。反之，若組相當(dāng)小，則容易產(chǎn)生顯著的遺傳抽樣誤差，在這種情況下，如果繼續(xù)在組內(nèi)根據(jù)各無性系的一般配合力進(jìn)行篩選，就很可能導(dǎo)致錯(cuò)誤，使評(píng)選不客觀，一般來說，在進(jìn)行分組時(shí)，每個(gè)組內(nèi)應(yīng)包括20~30個(gè)五性系，每組可作為一個(gè)獨(dú)立的育種單位進(jìn)行子代測(cè)定。三、雙列雜交雙列雜交又稱互交，包括一組親本間所有可能的雜交和自交組合，如有P個(gè)無性系，則可能提供P2個(gè)雜交和自交組合，這P2個(gè)組合可以分成如下三組P個(gè)親本的自交組合，組臺(tái)數(shù)為PP個(gè)親本的正交組合，組合數(shù)為1/2P(P-1)P個(gè)親本的反交組合，組合數(shù)為1/2P(P-1)三組的組合數(shù)之和為P+2X1/2P(P-1)=P2。B.Griffing根據(jù)設(shè)計(jì)中所含上列各類組合，把雙列雜交分為以下四種：第一種：包括正交，反交和自交，共有P2個(gè)組合。第二種：包括自交和正交(或反交)，共有P+1/2P(P-1)=1/2P(P+1)個(gè)組合。第三種：包括正交和反交，但不含自交，共有2X1/2P(P-1)=P(P-1)個(gè)組合。第四種：僅包括正交(或反交)，不包括自交，共有1/2P(P-1)個(gè)組合。上述四種設(shè)計(jì)的共同點(diǎn)是：能夠提供一般配合力和特殊配合力數(shù)據(jù)；能夠提供較多沒有親緣關(guān)系的子代，但這種設(shè)計(jì)所需工作量大，即使以其中工作量最小的第四種設(shè)計(jì)為例，30個(gè)親本的交配組合數(shù)就有435個(gè)，要完成如此大量的控制授粉工作有一定難度，因此，生產(chǎn)上很少應(yīng)用。但是，利用第一、三種設(shè)計(jì)，可以得到正交和反交效應(yīng)的數(shù)據(jù)，這對(duì)于有效地利用選擇親本是極為有用的。因此，在科研中仍被采用，只是在每個(gè)交配系統(tǒng)中親本數(shù)一般不超過10株。四、部分雙列雜交這是對(duì)半雙列雜交測(cè)定法的改進(jìn)方案，這種設(shè)計(jì)方案可以對(duì)親本的一般配合力作出測(cè)量，并可提供部分特殊配合力的數(shù)據(jù)及沒有親緣關(guān)系的子代。此外，工作量較小，可以根據(jù)情況適當(dāng)加以調(diào)節(jié)，但其缺點(diǎn)是對(duì)個(gè)別無性系交配次數(shù)不等。五、不連續(xù)的半雙列雜交這是改進(jìn)雙列雜交的方法之一，具體方法就是把全部無性系分屬幾組，每組通常包括6個(gè)親本，雜交只在各個(gè)組內(nèi)進(jìn)行。這樣，總的雜交組合數(shù)可以顯著減少，但卻可以提供大量沒有親緣關(guān)系的子代。這是美國北卡羅來納州樹木改良協(xié)作組推薦應(yīng)用于改良子代的育種方法。交配圖式如下：六、測(cè)交系六、測(cè)交系又稱析同交配設(shè)計(jì)，測(cè)交系是用來與待測(cè)無性系交配的少數(shù)無性系。其中，測(cè)交系可用作父本，也可作母本，但多作父本。測(cè)定設(shè)計(jì)的一般圖式為:測(cè)交系的選定，理論上應(yīng)先經(jīng)過遺傳學(xué)鑒定，但對(duì)觀賞植物而言，由于其世代長，在實(shí)際工作中做到這一點(diǎn)有一定的困難，所以，多數(shù)情況下是采用隨機(jī)選出測(cè)交系的辦法，隨機(jī)選出的測(cè)交系的育種值如果低于平均值，則測(cè)定結(jié)果偏低，偏離同樣會(huì)影響觀測(cè)結(jié)果，為了較準(zhǔn)確地估量一般配合力，并盡量避免個(gè)別特殊配合力對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，實(shí)際工作中，隨機(jī)選出的測(cè)交系數(shù)目以較多為好。目前一般規(guī)定測(cè)交系為4?6個(gè)，這種設(shè)計(jì)方法，可以提供親本一般配合力和特殊配合力兩方面的估量，同時(shí)，設(shè)計(jì)簡單。但是，這一設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的子代中，沒有親緣的雜交數(shù)目不會(huì)多于所利用的測(cè)交系數(shù)目；再者，如測(cè)定的無性系多，工作量也大。如有20個(gè)待測(cè)無性系，用4--6個(gè)測(cè)交系測(cè)定，則需80—120個(gè)交配組合。為克服上述缺點(diǎn)，可將待測(cè)定的無性系劃分成幾組，然后在組內(nèi)進(jìn)行測(cè)交，這種交配方式稱為不連續(xù)的測(cè)交。但是由于各組中測(cè)交系不同，得到的一般配合力估量可能會(huì)出現(xiàn)偏差。七、單交單交即在一育種群體中，一個(gè)親本只和另一個(gè)親本交配，不再和第三個(gè)親本交配。利用這種交配方式進(jìn)行的子代測(cè)定，雙親都是已知的。單交只雜交一次，無需如多系交配那樣要從許多植株上采集花粉進(jìn)行授粉，簡單易行，操作方便，時(shí)間經(jīng)濟(jì)。由于每兩個(gè)親本只作一次交配，雜交和后代群體的規(guī)模也相對(duì)較小，但是沒有親緣關(guān)系的子代的數(shù)量卻多了。而且兩個(gè)親本的優(yōu)缺點(diǎn)能互補(bǔ)，性狀總體上符合育種目標(biāo)，這是單交的最大優(yōu)點(diǎn)，采用單交進(jìn)行育種，對(duì)改良子代育種十分重要。單交的最大缺點(diǎn)是只能提供特殊配合力的估量，不能提供一般配合力的估量，因此，由于偶然組合的機(jī)會(huì)，可能會(huì)喪失優(yōu)良的無性系，如美國在研究松干梭形銹病中發(fā)現(xiàn)，無性系10?8不論與什么親本交配，都產(chǎn)生感染的子代。而無性系10?5和其他無性系雜交，通常產(chǎn)生抗性較強(qiáng)的子代，其中與無性系10?25交配產(chǎn)生的子代抗性非常突出，但是，當(dāng)無性系10?8和10?25雜交時(shí)，產(chǎn)生了極易感染的子代，可見，如果在單交中偶然把無性系10?8和10?25交配，則很可能會(huì)把無性系10?25淘汰掉，從而損失一個(gè)非常有用的基因型。由于單交存在這一缺點(diǎn)，不適宜單獨(dú)作為測(cè)定子代的方法。比較理想的做法是，先作親本一般配合力的測(cè)定，并對(duì)一般配合力高的植株再作特殊配合力測(cè)定，這樣做，評(píng)定時(shí)間增加了一個(gè)世代，工作量小，育種工作者可以根據(jù)具體情況作出選擇。上述七種子代測(cè)定方法中，都涉及到了雜交組合，下面就有關(guān)雜交技術(shù)作些詳細(xì)說明，以便觀賞植物育種工作的順利進(jìn)行。第五節(jié)無性系測(cè)定無性系測(cè)定與前面所講的子代測(cè)定的內(nèi)容和要求基本相同，但是這種測(cè)定方式不需要通過交配，它只是將優(yōu)良雜種繁殖成的無性系，在相同的立地條件下，按田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行栽培對(duì)比試驗(yàn)，以了解待測(cè)材料在營養(yǎng)繁殖條件下的遺傳的品質(zhì)，無性系測(cè)定為無性系的選擇提供依據(jù)，所謂無性系選擇是指從雜種群體中挑選的優(yōu)良單株，繁殖成無性系，然后對(duì)無性系進(jìn)行選擇。由此可見無性系選擇是無性系測(cè)定的結(jié)果。一、無性系測(cè)定的方法無性系測(cè)定的方法較簡單，其測(cè)定過程如下：（一）從雜種后代中挑選優(yōu)良單株。嚴(yán)格掌握入選標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)待測(cè)無性系的來源，立地條件，生物學(xué)特性應(yīng)作詳細(xì)調(diào)查和登記，這些對(duì)測(cè)定結(jié)果的分析，提高測(cè)定效果是至關(guān)重要的。（二）從入選的優(yōu)良單株或雜種苗木上，剪取植條，繁殖無性系苗木達(dá)到所需數(shù)量。（三）按田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般要求，作無性系對(duì)比試驗(yàn)，由于同一無性系的植株間變動(dòng)幅度較小，所以各個(gè)無性系栽種的植株可少些。對(duì)觀賞樹木而言，若為了觀察干形和分枝習(xí)性，株行距要寬些，測(cè)定時(shí)間，因樹種而異。如速生的楊樹可在10年上下。在此期間，通過對(duì)生長量和某些性狀的系統(tǒng)觀測(cè)，可以評(píng)定和篩選比較好的無性系。（四）在評(píng)定的基礎(chǔ)上，進(jìn)行優(yōu)良無性系的中間試驗(yàn)或生產(chǎn)性試驗(yàn)，為了加速育種進(jìn)程，常常對(duì)有希望的無性系在評(píng)定過程中作上述工作。評(píng)定和選擇，多次進(jìn)行，才能減小試驗(yàn)規(guī)模，縮短育種過程，而且還不致太多地漏選優(yōu)良的無性系。二、無性系測(cè)定中應(yīng)注意的問題無性系測(cè)定中，必須注意無性系繁殖的以下幾個(gè)特點(diǎn)：（一）無性系測(cè)定只能了解植株在無性繁殖下的遺傳穩(wěn)定性，不能用它進(jìn)行確切地推斷有性繁殖下的遺傳傳遞表現(xiàn)，特別是對(duì)數(shù)量性狀更是如此，在無性系測(cè)定中性狀表現(xiàn)優(yōu)良的，它的子代不一定是好的。我們知道，用有性方式繁殖時(shí)，由于雙親發(fā)生基因分離和重組，其子代不可能表現(xiàn)出親本那樣的優(yōu)越性，而其植株的優(yōu)勢(shì)是由顯性和超顯性作用產(chǎn)生的，所以，對(duì)由雜種起源的無性系，用無性系測(cè)定來推斷子代的性狀表現(xiàn)，參考價(jià)值較小。（二）在無性系測(cè)定中，接穗或插穗在植株上所處的部位，會(huì)于繁殖后的幾年內(nèi)對(duì)無性系植株產(chǎn)生非遺傳性質(zhì)的影響，即產(chǎn)生所謂的位置效應(yīng)，這種效應(yīng)在不同的觀賞樹木有程度不同的表現(xiàn)。位置效應(yīng)在不少樹種存在，如從松樹樹冠上部采取接穗，結(jié)實(shí)要比下部的早，檜柏是針葉和鱗葉混生的，鱗葉隨樹齡而遞增，插穗如取自長針葉的枝條，則長成的植株針葉占優(yōu)勢(shì)。據(jù)Wright.J.w報(bào)道：皂英樹冠外部生長旺盛的枝沒有刺，內(nèi)部生長弱的枝有刺，用無刺的枝作接穗，嫁接8年后仍不長刺，而有刺接穗則長刺，對(duì)這一效應(yīng)影響測(cè)定的樹種，應(yīng)注意采穗部位，盡可能減小其影響。此外，種條的粗細(xì)也會(huì)影響植株幾年內(nèi)的生長狀況，如泡桐根插時(shí)，為消除這種差異，對(duì)選出的優(yōu)系，先要育成苗，然后再用一年生苗的根系作無性系測(cè)定。（三）在進(jìn)行嫁接時(shí)，由于砧木的遺傳基礎(chǔ)不同，生長不同，愈合狀況不同，都會(huì)對(duì)接穗的生長產(chǎn)生影響，妨礙對(duì)無性系的正確評(píng)定。在無性系測(cè)定中，砧木和接穗應(yīng)同屬一個(gè)種，砧木的年齡應(yīng)一致，砧木的生長狀況亦應(yīng)相仿，有不少材料證明，作砧木用的實(shí)生苗雖常有不少差別，但如用同一個(gè)無性系去嫁接，嫁接苗表現(xiàn)出來的性狀基本上是一致的，因此，在實(shí)生苗上進(jìn)行個(gè)別性狀的測(cè)定是可靠的。當(dāng)然，對(duì)嫁接技術(shù)亦應(yīng)講究，應(yīng)盡可能避免由這些因素造成的差異。三、無性系測(cè)定的應(yīng)用無性系測(cè)定的目的有下述三方面：（一）確定優(yōu)良植株的優(yōu)良性狀能否在無性系植株中重現(xiàn)，并鑒別各無性系間在生長、品質(zhì)等方面的差別，進(jìn)而去劣存優(yōu)。（二）提供制定栽培管理將要推廣的優(yōu)良無性系措施的依據(jù)。（三）提供估算廣義遺傳力的數(shù)據(jù)及一般配合力的參考數(shù)值。無性系測(cè)定的結(jié)果，對(duì)易于扦插的樹種，以及能夠用嫁接方法大量繁殖的樹種，可為不同無性系提供生產(chǎn)率、適應(yīng)性、冠形及抗性等方面的數(shù)據(jù)，以及適應(yīng)推廣的立地條件和不同的栽培管理措施，如配置、修剪疏花、施肥、灌溉技術(shù)等。對(duì)不能用無性方式大量繁殖的觀賞樹種，也可利用無性系測(cè)定的方法，因?yàn)闊o性系測(cè)定無需等待開花結(jié)實(shí)，選出優(yōu)樹后就可進(jìn)行測(cè)定，這樣測(cè)定結(jié)果比子代測(cè)定來得早，對(duì)有性繁殖有較大的參考價(jià)值。因此，無性系測(cè)定的結(jié)果，可及早淘汰不良親本，減少子代測(cè)定工作規(guī)模的依據(jù)，對(duì)扦插困難的樹種，可以采用嫁接的方法，目前在針葉樹種中多用嫁接方法測(cè)定。無性系測(cè)定，不僅可應(yīng)用于鑒定選擇優(yōu)良觀賞植物品種，而且在雜交育種，誘變育種中也廣為應(yīng)用，它是提高無性系選擇效果的不可缺少的環(huán)節(jié)。第八章倍性育種在植物界，有許多種或變種是多倍體，它們的體細(xì)胞染色體組在兩個(gè)以上。同一種或同一屬的植物種或變種往往在染色體數(shù)目上存在著倍數(shù)性關(guān)系。在一屬植物中，以染色體數(shù)目最少的二倍體種的配子染色體為準(zhǔn)，作為全屬植物的染色體基數(shù)，包括這一基數(shù)的染色體稱為一個(gè)組(用x表示)，具有一個(gè)染色體組的植物稱為單倍體，有兩個(gè)染色體組的植物稱為二倍體。而具三個(gè)以上染色體組的植物則統(tǒng)稱為多倍體。在一屬植物內(nèi)常存在有一連串不同倍性的物，從而排成一個(gè)由少至多的“多倍體系列”。如薔薇屬(Rosa)植物的x=7其屬內(nèi)的月季(R.chinensis)與玫瑰(R.rugosa)為二倍體(2x=14)，部分法國薔薇(R.gallica)為三倍體(3x=21)，香水玫瑰(R.clmascona)多為四倍體(4x=28)，歐洲野薔薇(R.canina)多為五倍體(5x=35)，莫氏薔薇(R.raoyesxt)為六倍體(6x=42)，部分針刺薔薇(R.acicwaris)則為八倍體(8x=56)。在其他屬植物中，這樣情況也很普遍。此外，在一屬植物中也有不止一個(gè)基數(shù)的，而是包括兩套以上多倍體系列的。如罌粟(paparer)中便有x=6，x=7，x=11等三套多倍體系列：在報(bào)春屬(primula)中則有x=8，x=9，x=10，x=11，x=12，x=13等六套多倍體系列。第一節(jié)多倍體育種―、多倍的種類多倍體育種是指利用天然或人工制造的多倍體植物進(jìn)行選育，獲得新品種的方法。多倍體因其染色體組的來源不同可分為兩大類，即同源多倍體與異源多倍體。如果多倍體所包含的染色體組來源相同，則稱為同源多倍體?？捎肁AA(同源三倍體)，AAAA(同源四倍體)等符號(hào)表示，其中每個(gè)A代表一組染色體。如美國己育成的金魚草、麝香百合等四倍體以及近年來培育成功的三倍體無籽西瓜便是屬于這種類型。如果染色體的加倍以遠(yuǎn)緣雜種為對(duì)象，那么多倍體所包含的染色體組來源就不相同，這種多倍體稱為異源多倍體。異源多倍體中包含了父本和母本兩個(gè)來源的染色體組。如：四倍體邱園報(bào)春(p.rerticillata2n=2x=18)的雜交種(AB，2n=2x=18)，經(jīng)染色體加倍后所形成。用符號(hào)AABB表示，其中A代表一個(gè)親本染色體組，B代表另一親本的染色體組。因異源四倍體似二倍體遠(yuǎn)緣種的復(fù)合物，故也稱為“雙二倍體”。在異源多倍體中，有些具有高度多倍性的物種，實(shí)際上是同源多倍體與異源多倍體的綜合物，或?yàn)檫B續(xù)的異源多倍體。如大麗花(DahliapinnataCav.)就可能是先由一些原產(chǎn)于墨西哥祖代二倍體(2n=2x=16)雜交產(chǎn)生了若干雜種二倍體(2n=2x=16)，許多雜種二倍體又經(jīng)過染色體加倍和性狀分離，形成了兩組雜種雙二倍體，這兩組雙二倍體之間的成員再經(jīng)雜交和染色體加倍，就獲得了花色、花形均千變?nèi)f化的異源八倍體——大麗花。此外，還有異數(shù)多倍體（或稱非整數(shù)多倍體），它們是染色體數(shù)目有零頭的多倍體。如栽培菊花（chrysanthemummorifolium）大多為六倍體（2n=6x=54），但其染色體常因品種有很大變化，最少的品種有47個(gè)染色體（即5x+2），最多的品種曾觀察到71個(gè)染色體（即8x+1），其中不少都是異數(shù)多倍體。二、多倍體的起源與作用在植物界里，多倍體很普遍，從低等植物到高等植物都有多倍體類型。在高等植物中被子植物的多倍體比例比裸子植物要大得多，據(jù)統(tǒng)計(jì)，被子植物有一半以上的種是多倍體，其中又以單于葉植物的比例最大，雙子葉植物次之（見表8-1）。從這現(xiàn)象說明一個(gè)趨向，即植物的自然演化地位越高，多倍體物種的比例越大。一般認(rèn)為在一屬植物中，二倍體植物種是原始種，多倍體植物是衍生種，因此，多倍體是高等植物進(jìn)化的一個(gè)重要途徑。自然界中多倍體起源方式有體細(xì)胞染色體加倍與細(xì)胞學(xué)上未減數(shù)配子的有性功能兩種。體細(xì)胞染色體加倍又包括有合子的染色體加倍而產(chǎn)生多倍體植株和頂端分生組織的加倍而產(chǎn)生的多倍體嵌合體兩種情況，但這兩種情況在自然界的自發(fā)染色體加倍中都是罕見的。自然界中多倍體產(chǎn)生的方式主要是通過細(xì)胞學(xué)上未減數(shù)配子的形成及其有性功能，其過程是未減數(shù)的二倍體（2x）雌配子與單倍體（x）雄配子受精，產(chǎn)生三倍體（3x），三倍體接著再生產(chǎn)細(xì)胞學(xué)上末減數(shù)的三倍體雌配子，三倍體雌配子與單倍體雄配子受精，從而產(chǎn)生四倍體（4x）后代。而以來減數(shù)的二倍體雄配子與未減數(shù)的二倍體雌配子受精，直接產(chǎn)生四倍體的情形極為罕見。表8-1顯花植物中多倍體物種所占的比重植物類別屬數(shù)二倍體物種數(shù)（百分?jǐn)?shù)）多倍體物種數(shù)（百分?jǐn)?shù)）物種數(shù)裸子植物44120(87.0%)18(13.0%)138雙子葉植物19545942(57.2%)4227(42.8%)10169單子葉植物7251535(31.4%)3351(68.6%)4886總數(shù)27237597759615193多倍體植物的廣泛存在，并不是一個(gè)偶然現(xiàn)象。由于冰川的侵入，一些古老的二倍體物種被冰川消滅了，而在冰川侵入的邊緣地帶，由于溫度的驟然變化常使細(xì)胞的正常分裂受阻，使生殖細(xì)胞的染色體數(shù)未能減半，從而創(chuàng)造了一批新類型植物一一多倍體植物，一旦冰川退走，這些多倍體新種就以更適應(yīng)環(huán)境，更頑強(qiáng)的生命力占領(lǐng)了荒涼的冰川地區(qū)。如北美東都的冰川地區(qū)、阿爾卑斯山脈冰川地區(qū)，多倍體植物占多數(shù)，有些植物種甚至只有多倍體，而沒有一個(gè)二倍體種，那些古老的二倍體種只有在冰川沒有到過的、狹小的地帶才能找到。多情體植物多分布在氣候嚴(yán)峻或生態(tài)條件變化劇烈之處（如北極、抄漠、雪地和高山等地帶），它們有較強(qiáng)的適應(yīng)不良環(huán)境的能力。如：報(bào)春花屬植物原產(chǎn)溫帶，我國云南很多，原始種為二倍體種，在分布區(qū)只發(fā)現(xiàn)一種同源四倍體。而異源四倍體則分布在二倍體區(qū)域內(nèi)的高山上，六倍體與八倍體分布在更北或更南的地區(qū)，十四倍體則分布在極地。又如，非洲西北部沙漠中有一種畫眉草屬植物，它有三個(gè)種，一年生二倍體種分布在多水的湖區(qū)邊緣；多年生四倍體種分布在較干燥的地區(qū)和極端干旱的沙丘地帶。我國西南部山區(qū)是世界上植物區(qū)系最豐富、最復(fù)雜的地方。那里由于山區(qū)氣候變化大，許多種類的植物產(chǎn)生了不少多倍體類型。再則山區(qū)紫外線的輻射較強(qiáng)，使植物體內(nèi)形成豐富的花青素，因此，那里的樹木花草種類繁多，開放的花朵也特別艷麗，組成了一幅山花爛漫的特有景象。多倍體在品種的人工進(jìn)化過程中也起了很大的作用。由于多倍體具有花朵碩大，花色鮮艷，葉片增厚，適應(yīng)性增強(qiáng)等特點(diǎn)，人們常在無意識(shí)之中選育出不少多倍體品種來，如郁金香的一個(gè)三倍體品種夏季美(zomerschoon)就是這樣選出來的，并經(jīng)受了400年的考驗(yàn)，仍出類拔萃。又如豐富多彩的近代月季品種也多是通過天然雜交而后被人們選育出來的三倍體或四倍體。比較典型的例子是風(fēng)信子育種。風(fēng)信子原產(chǎn)希臘、敘利亞至小亞細(xì)亞一帶，歐洲自由栽培，根據(jù)達(dá)林頓等(Darlingtonetal)對(duì)風(fēng)信子世界栽培歷史的詳盡調(diào)查，現(xiàn)已清楚證實(shí)風(fēng)信子在1550年?1950年的400年間，品種的多倍性有了不斷的增加。例如大眉翠(Grandmaitre)，藍(lán)中之王(KingoftheBlues)等品種均為三倍體(2n=32)此外，還有一些異數(shù)三倍體和異數(shù)四倍體品種。風(fēng)信子多于28個(gè)染色體的新品種都是在1900年以后開始出現(xiàn)的，并有不斷增加的趨勢(shì)，這是由于荷蘭在進(jìn)行風(fēng)信于的選育過程中，凡是染色體數(shù)目多的類型大半生長勢(shì)較強(qiáng)，表現(xiàn)良好，同時(shí)中選的比例也逐漸的增大。自1937年秋水仙素處理法發(fā)現(xiàn)以來，人工創(chuàng)造的多倍體己在園林植物中取得了顯著的成績。特別是一二年生草花，在本世紀(jì)的50年代初期，就已由美國和日本等國培育出豐富多采的多倍體品種，如金魚草、石竹、福祿考、三色堇、百日草、矮牽牛、波斯菊、萬壽菊、金盞花、風(fēng)仙花、飛燕草、一串虹、霞草、半支蓮、美女櫻、桂竹香、蛇目菊、麥稈菊、雛菊、櫻草類，罌粟類、紫羅蘭等，在多年生草本植物中有菊花、百合類等。這些多倍體花卉都具有大花性、重瓣性及花色、芳香等方面的優(yōu)良性質(zhì)，在園林生產(chǎn)中發(fā)揮了很大作用。此外，多倍體也是克服遠(yuǎn)緣雜交當(dāng)代不孕和遠(yuǎn)緣雜種不結(jié)實(shí)的一個(gè)重要方法。三、多倍體特點(diǎn)多倍體在遺傳表現(xiàn)上通常有以下幾個(gè)共同特點(diǎn)：巨大性及其他共同的形態(tài)、生理性狀多倍體一般在體型和細(xì)胞上都表現(xiàn)了明顯的巨大性。多倍體的植株不一定都很高大，但多半粗大茁壯，表面粗糙，臃腫；通常多倍體莖粗、枝少、葉少，但色深、葉片寬而厚；花果器官較大，花瓣較多，花色濃艷，種子較大而粒數(shù)少。多倍體花形的大小常與染色體數(shù)目的多少表現(xiàn)明顯的正相關(guān)，如，鳶尾屬植物(Iris)、菊屬植物(chrysanthemum)的花形大小就與染色體的多倍性密切相關(guān)，因此，在按花徑大小進(jìn)行選擇時(shí)，能把天然產(chǎn)生的多倍體選拔出來。但也有相反的情況，即多倍體植物花的大小與二倍體的大小相似甚至更小，如，香雪球(Lobularia)、決明(CassiaL.)等屬中便有這種表現(xiàn)。多倍體形態(tài)上的巨大性又表現(xiàn)在氣孔與花粉的增大，并且這種增大可用作鑒定多倍體的初步指標(biāo)。但一些植物由于基部葉片與頂端葉片的氣孔大小常不相同和同朵花中自初開至花謝花粉粒的大小也有很大變化，因此，在使用這些指標(biāo)時(shí)，一定要使互相比較的兩個(gè)個(gè)體處在同一部位或同一時(shí)期，結(jié)果才能可靠。在生理特性方面，不少多倍體主要表現(xiàn)為生長緩慢，發(fā)育延遲，呼吸和蒸騰作用減弱，水分增加，輸導(dǎo)作用較差?？剐苑矫?，四倍體生理平衡的改變往往導(dǎo)致了對(duì)不良條件的不同反應(yīng)，并且，又常因種類而有差異。但是，通常多倍體大多產(chǎn)生了新的生態(tài)要求，從而在適應(yīng)性分布區(qū)域上有了變化。（二）遺傳變異性絕大多數(shù)的多倍體遺傳性都較豐富，分離現(xiàn)象的幅度加大，遺傳變異的范圍比較廣泛。這些特點(diǎn)對(duì)于園林植物育種工作來說，常常成為有利因素。但是，這種特性也常因原來二倍體種類的不同而有差異，尤其在異源多倍體方面更是如此。例如，大麗花（異源八倍體）表現(xiàn)了極大的遺傳變異性，可是邱園報(bào)春（異源四倍體）的性狀卻相當(dāng)穩(wěn)定。這是因?yàn)榇篼惢ǖ亩M親本原為異源二倍體（4x），來源相當(dāng)復(fù)雜，而邱園報(bào)春的親本一一多花報(bào)春和輪花報(bào)春卻都比較純。此外，同源四倍體保持雜種優(yōu)勢(shì)的時(shí)間較二倍體為長，而與近親繁殖相聯(lián)系的退化現(xiàn)象，在異花授粉植物中，同源四倍體也比相應(yīng)的二倍體品種出現(xiàn)得少。（三）育性在一般情況下，同源多倍體大多結(jié)實(shí)率降低，表現(xiàn)了相當(dāng)程度的不孕性。尤其三倍體植物更常表現(xiàn)出高度的不孕性，如無籽西瓜、中國矮香蕉以及蓬蒿菊、梅花、櫻花、卷丹等三倍體種（品種）即是。這主要是因?yàn)橥炊啾扼w在減數(shù)分裂中染色體不能正常配對(duì)或分離，從而使形成的生殖細(xì)胞大量死亡所至。但是，也有少數(shù)例外，如風(fēng)信子三倍體品種（2n=3x=24）就是高度可孕的，而其于代則具有16~31（或32）個(gè)染色體，即成為二倍體、三倍體、四倍體以及一系列的異數(shù)多倍體。根據(jù)達(dá)林頓等（1951年）的研究已知在風(fēng)信子的每一套染色體組成（x=8）中8條染色體只包括5種形態(tài)類型，而同類的染色體可以互相配對(duì)，這就可以保證減數(shù)分裂中產(chǎn)生正常的雌雄配子，從而使三倍體風(fēng)信子高度可孕。此外，異數(shù)多倍體通常也具有一定程度的不孕性，如在菊花的若干品種中就有這種情況。至于異源多倍體，則多與遠(yuǎn)緣雜種不孕相反，而具有高度的可孕性。例如，邱園報(bào)春就是一個(gè)典型的例子。異源四倍體的可孕性，是由于來自父母本的染色體都加了一倍，故可為分別自行配對(duì)創(chuàng)造了條件，從而導(dǎo)致了正常的減數(shù)分裂。四、人工誘導(dǎo)多倍體的方法人工誘導(dǎo)多倍體的方法有物理與化學(xué)兩類。物理方法主要是效法自然界，用溫度驟變、機(jī)械創(chuàng)傷（如摘心、反復(fù)斷頂?shù)龋?、電離射線與非電離射線處理方法促使染色體數(shù)目加倍。但溫度驟變與機(jī)械創(chuàng)傷使染色體加倍的頻率很低。而射線在使染色體加倍的同時(shí)，又能引起基因的突變，所以，用物理方法誘導(dǎo)多倍體是不理想的?；瘜W(xué)方法誘導(dǎo)多倍體的藥劑有秋水仙素、萘嵌戊烷、富民農(nóng)，但秋水仙素效果為最佳，應(yīng)用也最多。因此，本節(jié)對(duì)秋水仙素的誘導(dǎo)方法作一介紹。（一）秋水仙素的作用秋水仙素是從百合科植物秋水仙（Colchicumautumnale）的根、莖、種子等器官中提煉出來的一種藥劑，分子式為C22H25NO6-3/2H2O。秋水仙素是淡黃色的粉末，純品是針狀結(jié)晶體，性劇毒，易溶于水、酒精、氯仿和甲醛中，不易溶解于乙醚、苯。秋水仙素主要是抑制細(xì)胞分裂時(shí)紡錘絲的形成，使已正常分離的染色體不能拉向兩極，同時(shí)秋水仙素又抑制細(xì)胞板的形成，從而造成染色體數(shù)目加倍而成為多倍體。處理過后，如用清水洗凈秋水仙素的殘液，細(xì)胞分裂仍可恢復(fù)正常。配制秋水仙素水溶液時(shí)，可直接溶于冷水中，也可以少量酒精為溶媒，然后再加冷水。溶液宜盛在有色玻璃瓶內(nèi)，不要受陽光直射，最好置于暗處，蓋子蓋緊，減少與空氣接觸，這樣可較長期地保存，同時(shí)也不致減少藥效。（二）秋水仙素誘發(fā)多倍體時(shí)需考慮的幾個(gè)問題.誘導(dǎo)材料的選擇人工誘發(fā)多倍體能否成功與選用的被誘導(dǎo)材料有密切關(guān)系。如果原來已是多倍體的植物，要想誘導(dǎo)染色體再加倍就較困難。而染色體倍數(shù)較低或數(shù)目較少的植物，誘導(dǎo)多倍體就較易成功。通常，最有希望被誘導(dǎo)成多倍體的是下列一些植物：染色體倍數(shù)較低的植物、染色體數(shù)目極少的植物、異花授粉植物、已能利用營養(yǎng)器官進(jìn)行無性繁殖的植物，雜種后代。.處理植物材料的適宣時(shí)期秋水仙素溶液只是影響正在分裂的細(xì)胞，對(duì)處在間期狀態(tài)的細(xì)胞不發(fā)生作用。所以，通常對(duì)植物材料處理的適宜部位是種子（干種子或萌動(dòng)種子）、幼苗、幼根與莖的生長點(diǎn)，球莖與球根的萌動(dòng)芽等。但處理的時(shí)間在植物發(fā)育階段的幼期較適宜。發(fā)育階段越早，整個(gè)植株誘變成多倍體的可能性就越大；反之，發(fā)育階段越晚，被誘導(dǎo)植株就會(huì)出現(xiàn)嵌合體。因此，要想獲得成功的多倍體植株，以處理種子、子葉生長點(diǎn)更為適宜。秋水仙素的濃度與處理的持續(xù)時(shí)間秋水仙素的有效濃度與處理時(shí)間是誘發(fā)多倍體的關(guān)鍵。通常秋水仙素的有效濃度為0.01?1%，比較適宜的濃度為0.2%?0.4%，但不同植物、不同器官或組織在一定條件下對(duì)秋水仙素的反應(yīng)不同.有的敏感，有的遲鈍，因此，需根據(jù)不同情況來掌握處理的濃度和時(shí)間，如實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，處理鳳仙種子的適宜濃度為0.2%?0.5%，而處理矮牽牛種子的適宜濃度為0.01%?0.1%（又以0.05%為最佳）。處理前最好能搞清有關(guān)組織細(xì)胞分裂周期的長短，一般情況是細(xì)胞分裂快的濃度宜低，處理時(shí)間宜短；反之，濃度宜高些，時(shí)間可長些。在不同器官方面，處理種子的濃度可稍高些，持續(xù)的時(shí)間可適當(dāng)縮短；植物幼根比較敏感，易受損害，因此，對(duì)根處理的時(shí)間以采用秋水仙素與水交替間歇的方法為宣。處理時(shí)的溫度處理期間的溫度是否適宜，對(duì)處理的成功率影響很大。一般溫度過高常使植物受藥害，而溫度過低時(shí)由于細(xì)胞分裂減緩而使藥物不起作用，因此，在處理時(shí)一定要注意選擇適宜的溫度。通常處理時(shí)的最適宜溫度應(yīng)是植物生長時(shí)的最適宜溫度（20°C左右）。（三）秋水仙素處理的方法秋水仙素處理的方法很多，但經(jīng)常使用的方法有以下幾種：.種子浸漬法種子浸漬法是一種簡便方法。它是在培養(yǎng)器中放入一定濃度的秋水仙素溶液，其量為淹沒種子的2/3為宜。然后，將干種子或開始萌動(dòng)的種子浸入其中，蓋上蓋子，放人黑暗處。處理的時(shí)間為1天?6天不等，但通常多為24小時(shí)，時(shí)間太長容易使幼根變肥大而根毛的發(fā)生受到阻礙，從而影響幼苗的生長，最好是在發(fā)根以前處理完畢。處理完畢應(yīng)用清水洗凈再播種于土中?！鳇c(diǎn)滴法（滴定法）用滴管將秋水仙素水溶液滴在子葉、幼苗的生長點(diǎn)上。一般6小時(shí)?8小時(shí)滴一次，若氣候干燥，蒸發(fā)快，中間可加滴蒸餾水一次，如此反復(fù)處理數(shù)日，使溶液透過表皮滲入組織內(nèi)起作用。若水滴難在生長點(diǎn)處存留，可在其上置一小棉球，然后，滴下。處理時(shí)應(yīng)將幼苗置于暗處，并保持室內(nèi)溫度。此法可使根系免于藥害，藥液也比較節(jié)省。.毛細(xì)管法將植株的頂芽、腋芽用脫脂棉或紗布包裹后，將脫脂棉與紗布的另一端浸在盛有秋水仙素溶液的小瓶中，小瓶置于植株近旁。利用毛細(xì)管吸水作用逐漸把芽浸透，此法一般多用于大植株上芽的處理。4.羊毛脂法用羊毛脂與一定濃度的秋水仙素（濃度可比水溶液處理略高）混合成膏狀，將軟膏涂于苗的生長點(diǎn)即可。另外，也可用瓊脂替羊毛脂，使用時(shí)稍加溫后涂于植物的生長點(diǎn)處，作為瓊脂被膜，其效果與羊毛脂相同。5.球根處理球根類花卉，因生長點(diǎn)在球根的內(nèi)部，故處理不便，雖可用注射法處理，但應(yīng)用較少。百合類因用鱗片繁殖，可將鱗片漫于0.05%?0.1%的秋水仙素水溶液中，經(jīng)1小時(shí)?3小時(shí)后進(jìn)行扦插，可得到四倍體球芽。唐菖蒲的實(shí)生小球也可用浸漬法來促使染色體加倍。6.復(fù)合處理據(jù)小川邦夫（1973年）報(bào)道，將好望角苣苔屬（streptocarpus，苦苣苔科）中的一些種用秋水仙素處理11天，又照射0.04Gy?0.05Gy的x射線可增加染色體加倍株的出現(xiàn)率。在單獨(dú)用秋水仙素處理時(shí)為30%，而兼用x射線照射時(shí)則提高到60%，并且在取得的多倍體植株中發(fā)現(xiàn)有兩株變成八倍體。為什么復(fù)合處理容易得到加倍植株?他們的解釋是由于秋水仙素的處理，使多倍體混雜在二倍性細(xì)胞群中，而其中二倍性細(xì)胞由于先開始分裂，所以就被X射線淘汰了。這種方法不僅可以應(yīng)用于植物的多倍化，還可應(yīng)用于單倍體的二倍化。此外，還用注射法、噴霧法、培養(yǎng)基法等幾種處理方法，不一一介紹了。五、多倍體的鑒定與后代選育（一）植物多倍體的鑒定秋水仙素處理的結(jié)果，通常能誘發(fā)產(chǎn)生10%?30%的多倍體植株，有時(shí)也可達(dá)到50%以上。但在加倍的植株中還有完全加倍和部分加倍成嵌合體的。因此，植株經(jīng)處理后，一定要進(jìn)行鑒定，才能去偽存真。鑒定的方法有直接和間接鑒定兩種。直接鑒定就是檢查花粉母細(xì)胞根尖細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目是否已經(jīng)加倍。這是最可靠的鑒定方法。但是，有時(shí)被處理的材料很多，如將母株都進(jìn)行染色體檢查很費(fèi)時(shí)間，最好是先根據(jù)多倍體的形態(tài)與生理特征進(jìn)行間接鑒定，以淘汰形態(tài)上明顯的二倍體植株，待后期植株較少時(shí)進(jìn)行直接鑒定。間接鑒定一般以花粉的大小，氣孔的大小，結(jié)實(shí)率的多少，以及形態(tài)上的其他巨大性等特點(diǎn)來判斷，并需要用一般的二倍體幼苗與它進(jìn)行比較觀察。直接鑒定時(shí)如有嵌合體存在，還必須進(jìn)行后代的觀察。（二）多倍體后代的選育人工誘變多倍體只是育種工作的開始，因?yàn)槿魏我粋€(gè)新誘變成功的多倍體都是未經(jīng)篩選的育種原始材料，必須對(duì)其選育、加工，才能培育出符合育種目標(biāo)的多倍體新品種。進(jìn)行多倍體育種時(shí)，誘變的多倍體群體要大，使之含有豐富的基因型，在這樣的群體內(nèi)才能進(jìn)行有效的選擇。不能設(shè)想從一、二株多倍體中就能選育出優(yōu)良品種。同源多倍體有結(jié)實(shí)率低的特性和多倍體后代也存在分離的現(xiàn)象。但很多觀賞植物可用無性繁殖，因此，一旦選出優(yōu)異的多倍體植株就可直接采用無性繁殖加以利用和推廣。而對(duì)于只能用種子繁殖的1年?2年生草花，要想克服結(jié)實(shí)率低和后代分離的現(xiàn)象，則必須通過嚴(yán)格的選擇方法，不斷地選優(yōu)去劣，以逐步克服以上缺點(diǎn)，選擇的方法此處不再另敘。多倍體在進(jìn)行有性繁殖時(shí)，其母本必須是真正的多倍體，父本的花粉也須進(jìn)行鑒定。有自交不親和性的種類，還必須保留較多的多倍體親本，否則容易失去其后代。一般多倍體的種子粒大而圓，結(jié)實(shí)率較低。多倍體植物在進(jìn)行無性繁殖時(shí)，必須利用主枝，如果利用側(cè)枝時(shí)，因有嵌合體的存在，必須經(jīng)過精密的鑒別才能進(jìn)行，否則多倍體的系統(tǒng)就難以保持。此外，多倍體類型需要較多的營養(yǎng)物質(zhì)和較好的環(huán)境條件，栽培時(shí)應(yīng)適當(dāng)稀植，使其性狀得到充分發(fā)育，并要注意加強(qiáng)培育管理。第二節(jié)單倍體育種所謂單倍體育種就是指用誘發(fā)單性生殖（如花藥培養(yǎng)）的方法，使雜交后代的異質(zhì)配子長成單倍體植株，經(jīng)染色體加倍成為純系，然后進(jìn)行選育的一種育種方法。一、單倍體植物的特點(diǎn)及其產(chǎn)生途徑細(xì)胞內(nèi)只含有一個(gè)染色體組的植物是單倍體植物。它可以在自然界中自然產(chǎn)生。單倍體植物與二倍體植物的形態(tài)基本相似，只是單倍體植物的生活力較弱、植株矮小、葉片較薄、花器較小。由于單倍體植物只含有一個(gè)染色體組，因此減數(shù)分裂時(shí)不能進(jìn)行正常聯(lián)會(huì)，從而造成單倍體植物的高度不孕性。但是，如果將單倍體植物的染色體加倍，使其成為純合二倍體，就能恢復(fù)正常的結(jié)實(shí)能力。而這些純合的植物是快速培育優(yōu)良品種的極好材料。因此，很早就有人提出過在育種工作中利用單倍體植物的設(shè)想，但是由于自然界中單倍體植物出現(xiàn)的頻率太低，當(dāng)時(shí)還沒有找到一種大量獲得單倍體植株的方法，以致這種設(shè)想無法實(shí)現(xiàn)。自1964年Guha和Maheshwari用毛葉曼陀羅（DaturainnoxiaMill.）的花藥進(jìn)行人工離體培養(yǎng)并獲得單倍體植株，從而使多年來的設(shè)想得以實(shí)現(xiàn)以后，利用花藥進(jìn)行的研究工作發(fā)展十分迅速，很多國家相繼在煙草、矮牽牛、水稻、小麥、辣椒、油萊、楊樹、三葉橡膠、茶樹等幾十種植物中分別誘導(dǎo)出單倍體植株，有的單倍體植株又通過進(jìn)一步培育己育成新品種，如水稻。我國花藥離體培養(yǎng)工作開始于1970年，但目前在單倍體的研究和利用方面已達(dá)到世界先進(jìn)水平。如在近十幾年內(nèi)，木本植物獲得的26種的花粉植株中有23種是我國首先獲得成功的，在農(nóng)作物方面我國首次誘導(dǎo)出的單倍體植株也在世界上居第一位。自人工誘導(dǎo)單倍體以來，單倍體的含義與前面所講的單倍體含義有所不同。前面提到的單倍體是狹義的概念，是指一屬植物中的二倍體植物的配子染色體數(shù)（用x表示）；而花藥培養(yǎng)中的單倍體是廣義的概念，是指不管植物的倍性如何，只要具有該植物配子染色體數(shù)的植物均稱單倍體（用n表示）。如果該植物為二倍體，則n=x；如果該植物是多倍體，則n不等于x。如牡丹（：PaeoniasuffruticosaAndr）是二倍體，2n=2x=10由牡丹花粉長成的單倍體植株只有一組染色體n=x=5，而栽培菊花（chrysanthemummoriforium）從系統(tǒng)起源上說是六倍體，其染色體基數(shù)是9,倍數(shù)為6,2n=6x=9X6=54條染色體，是一個(gè)三倍體，或稱“多倍單倍體”，但習(xí)慣上仍稱其為單倍體。由此可見，人工誘導(dǎo)的單倍體其含義實(shí)際是單倍性，即其染色體為原來植物的一半。獲得單倍體植物的途徑有三種。第一為孤雌生殖，即由植物胚囊中的卵細(xì)胞與極核不經(jīng)受精單性發(fā)育而獲得植株；第二為無配子生殖，即胚囊中的反足細(xì)胞與助細(xì)胞不經(jīng)受精單性發(fā)育成植株；第三為孤雄生殖，即花粉離體人工培養(yǎng)，使其單性發(fā)育成植株。以上三種均稱為無融合生殖。植物的無融合生殖在自然界是存在的，如柑桔類植物的種子內(nèi)往往有多胚，其中有一些是未經(jīng)受精的胚囊卵細(xì)胞發(fā)育成的，玉米中也有頻率極低的單倍體植株發(fā)生。用人工方法也能誘導(dǎo)胚囊卵細(xì)胞單性發(fā)育產(chǎn)生單倍體.如進(jìn)行遠(yuǎn)緣的異屬花粉授粉，可以刺激柱頭，引起胚囊卵細(xì)胞發(fā)育成種子，另外弱化花粉授粉，即將花粉人工貯藏?cái)?shù)小時(shí)到幾天后，用以授粉，這種花粉萌發(fā)能力微弱，不能完成正常受精作用，但能引起胚囊卵細(xì)胞發(fā)育成種子；還有用藥物，如2,4-D，赤霉素，秋水仙素等處理柱頭，或用異常溫度刺激花朵，用經(jīng)高劑量射線照射的花粉授粉，機(jī)械刺激子房等，也能使少數(shù)胚囊卵細(xì)胞單性發(fā)育獲得單倍體。但用誘導(dǎo)孤雌生殖的辦法獲得單倍體的頻率太低。因此，在育種和生產(chǎn)實(shí)踐上目前主要是應(yīng)用花粉（花藥）離體培養(yǎng)方法來獲得單倍體植株。二、單倍體利用在育種上的意義用花粉（花藥）培養(yǎng)獲得單倍體進(jìn)行育種是植物育種技術(shù)上的一項(xiàng)重大改革，它可以與目前所采用的雜交育種，人工誘變育種，遠(yuǎn)緣雜交和異花植物自交系選育等方法相結(jié)合，用以克服這些育種方法中的一些缺點(diǎn)和困難；也可直接用此法創(chuàng)造新的類型，其作用與意義主要有以下幾個(gè)方面：（一）克服雜種分離，縮短育種年限在雜交育種時(shí)，由于雜種后代的不斷分離要得到一個(gè)穩(wěn)定的品系，一般要經(jīng)過4代?6代的時(shí)間。這樣對(duì)于一年生植物來說，要想育成一個(gè)新品種，大致要用8年?10年的時(shí)間，而對(duì)多年生植物就需要更長的時(shí)間，其中大部分時(shí)間是用于克服雜種分離和選育性狀穩(wěn)定的個(gè)體或株系。如果采用單倍體育種法，將雜種一代（鳥）或二代（F2）的花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)，誘導(dǎo)其中的花粉發(fā)育成單倍體植株，經(jīng)染色體的加倍以后就可以得到純合二倍體，這種二倍體在遺傳上是穩(wěn)定的.不會(huì)發(fā)生性狀分離，相當(dāng)于同質(zhì)配子配合的純系。這樣從雜交到獲得不分離的品系，只需要兩個(gè)世代的時(shí)間，從而大大縮短了育種年限。（二）提高選擇的正確性和效率正確的選擇，對(duì)一個(gè)品種（或類型）的形成具有創(chuàng)造性的作用。對(duì)于育種材料、雜種后代、輻射處理材料的選擇，是根據(jù)育種目標(biāo)、生產(chǎn)要求和性狀的遺傳傳遞規(guī)律而進(jìn)行的。但人們?cè)谶x擇過程中由于顯隱性和雜種優(yōu)勢(shì)的干擾往往很難做到正確。加之為增加選擇幾率而群體過大，使工作量相對(duì)增大等原因，造成在選擇時(shí)常常會(huì)產(chǎn)生誤選或漏選的情況。如用花粉（花藥）培養(yǎng)，所得的花粉植株，其遺傳性相對(duì)穩(wěn)定，性狀一致，且基因之間不存在顯隱性關(guān)系，從而可以排除上述十?dāng)_，使選擇的正確性和效率大大提高。其次，由于花粉培養(yǎng)不再有不同遺傳的雌雄配子的結(jié)合，因此，其不發(fā)生遺傳性重組，從而遺傳性的多樣性程度就少得多。對(duì)花粉植株的選擇，相當(dāng)于對(duì)花粉細(xì)胞的選擇，從而使選擇的范圍（群體）大為縮小。花粉培養(yǎng)單倍體與誘變育種相結(jié)合時(shí)，也是可以大大提高選擇的效率。通常輻射育種和化學(xué)藥劑誘變育種都是處理種子，然后，再種植在田間進(jìn)行有用變異類型的選擇。但由于遺傳性狀顯隱性的干擾和“回復(fù)突變”，的存在，通常只能得到百分率極低的變異個(gè)體，約為萬分之一到二。因?yàn)榻?jīng)輻射或化學(xué)藥物處理引起的變異多數(shù)為隱性性狀的變異，在處理當(dāng)中選不出來，即使處理后引起變異，也發(fā)現(xiàn)不了，使許多有用的變異被淘汰掉。而所謂的“回復(fù)突變”是指種子經(jīng)輻射或化學(xué)藥物處理后常常在生長點(diǎn)的某一部分發(fā)生變異，隨著生長發(fā)育，變異部分會(huì)被正常部分逐步排除而代替，最后只留下沒有發(fā)生變異的正常部分。如果用花藥作材料進(jìn)行輻射或化學(xué)藥物處理，再把這種花藥人工離體培養(yǎng)成花粉植株，由于花粉是單倍體，又是單個(gè)細(xì)胞，所以一經(jīng)處理引變后，就可不受顯隱性遺傳干擾，也不存在所謂“回復(fù)突變”從而能很容易地選出這種變異。（三）節(jié)省田間試驗(yàn)的土地與勞力雜交育種的主要工作是田間試驗(yàn)，每個(gè)雜交組合從雜種二代^2）起，田間試驗(yàn)種植面積是逐代擴(kuò)大.而且需要種植、觀察、比較和連續(xù)選擇4代?6代，才能得到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的株系，這個(gè)過程不僅時(shí)間長，而且工作量和占用土地的總數(shù)也很大，如果采用雜種一代的花粉，進(jìn)行人工離體培養(yǎng)，獲得的花粉植株經(jīng)染色體加倍恢復(fù)成正常植株，這樣培養(yǎng)一次就能培育出性狀相對(duì)穩(wěn)定的株系，并且培養(yǎng)工作是在室內(nèi)進(jìn)行，從而代替了從雜種二代起到獲得穩(wěn)定的株系為止所需要的全部田間試驗(yàn)、種植、管理、選擇等所用的土地和勞力。（四）克服遠(yuǎn)緣雜交不育性與分離的困難通過花粉培養(yǎng)，可以克服遠(yuǎn)緣雜種的不育性和遠(yuǎn)緣雜種后代呈現(xiàn)的分離。因?yàn)檫h(yuǎn)緣雜種雖然存在著不育性，但不是遠(yuǎn)緣雜種的花粉全部不育，一般都有少數(shù)或極少數(shù)的花粉是有生活力的。這樣就可以通過花粉的人工培養(yǎng)，獲得花粉植株，再經(jīng)染色體加倍構(gòu)成純合二倍體植株，從而克服了遠(yuǎn)緣雜種不育和分離的困難。（五）快速地培育異花植物的自交系雜種優(yōu)勢(shì)現(xiàn)在已廣泛地被生產(chǎn)所利用，但要想獲得優(yōu)異的雜種優(yōu)勢(shì)，必須要有一批優(yōu)異的自交系。而自交系的獲得，所花費(fèi)的人力、物力很大，年限很長，手續(xù)也十分繁雜。如用花粉培養(yǎng)單倍體植株，經(jīng)染色體加倍，就能得到遺傳性統(tǒng)一的株系，如生產(chǎn)性能好就與自交系相類似。此外，單倍體育種法在遺傳學(xué)及其他生物科學(xué)發(fā)展上都有深刻意義。如單倍體植物在獲得單倍體植物上的應(yīng)用和單倍體植物在研究物種形成中的作用等。單倍體育種法在植物育種上雖然極有價(jià)值，但目前尚存在著一定的技術(shù)難關(guān)。有待進(jìn)一步研究、解決和改進(jìn)。如改進(jìn)培養(yǎng)技術(shù)，簡化培養(yǎng)方法，提高培養(yǎng)的成功率等。尤其是有的花卉植物的單倍體培養(yǎng)，目前尚未成功，需加速研究突破。三、利用花藥培養(yǎng)獲得單倍體的一般過程（一）花粉單性發(fā)育成植株的生物學(xué)原理為什么植物的花粉細(xì)胞能單性發(fā)育繁殖后代，這是因?yàn)橹参锝绱嬖谥旅娴幕镜纳飳W(xué)特征。.世代交替植物界生命活動(dòng)主要現(xiàn)象之一是存在著世代交替，其一世代是單倍的（即單倍體）也叫有性世代；另一世代是二倍的（即二倍體），也叫無性世代，在生命周期中出現(xiàn)了高等植物和低等植物的差別，因而它們世代交替的形式也發(fā)生了變化。在低等植物中，它的整個(gè)生活史有一個(gè)獨(dú)立生活的單倍體世代；即到了高等植物階段，它們的有性世代（單倍體時(shí)期）則成了高度極化的生殖細(xì)胞，即雄配子體（花粉）和雌配子體（胚囊卵細(xì)胞），但它們?nèi)允蔷哂屑?xì)胞分裂和分化能力的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)。因此，從植物進(jìn)行發(fā)展的歷史來看，花粉在人工培養(yǎng)下所能發(fā)育成獨(dú)立生活的單倍體植株，乃是植物界固有的特征。.植物具有再生的特征植物的任何一部分一一根、莖、葉、細(xì)胞，都有再生完整植物有機(jī)體的能力，這叫再生作用。如用一片秋海棠的葉片放在濕潤的砂上，不久就能在葉緣上長出小植株來；落地生根的葉肉細(xì)胞就能發(fā)展生成小植株。這種由營養(yǎng)器官或細(xì)胞再生完整植株的過程，主要依賴于它內(nèi)部生長激素的調(diào)整和變化。有些植物在通常情況下，營養(yǎng)器官或細(xì)胞不能進(jìn)行再生（繁殖），主要是它內(nèi)部生長激素調(diào)整困難，緩慢或不完全的關(guān)系。但也正因?yàn)橹参锞哂性偕奶匦?，所以在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基和適當(dāng)?shù)纳L激素情況下，就可以把花粉培養(yǎng)成植株。.植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全能性有兩個(gè)方面的含義，一是植物的每個(gè)細(xì)胞都有潛在發(fā)育成完整植株的能力；二是植株的每個(gè)細(xì)胞都具有該物種的全部遺傳的可能性。從上面所說的植物營養(yǎng)繁殖的能力，就可以看出植物的任何一部分（根、莖、葉、細(xì)胞）都有發(fā)展成完整植株的潛在全能性。到了50年代，由于Steward等人首次用胡蘿卜根韌皮部的細(xì)胞培養(yǎng)成完整的能正常開花結(jié)實(shí)的胡蘿卜，從而證實(shí)植物任何一個(gè)細(xì)胞是全能性的?；ǚ垡彩羌?xì)胞，同樣具有全能性，所以在適當(dāng)?shù)臈l件下，一樣能進(jìn)行細(xì)胞分裂增殖，最后形成完整植株。（二）花藥培養(yǎng)的程序1.培養(yǎng)材料的選擇花藥培養(yǎng)的材料（親本）選擇與誘導(dǎo)的難易和誘導(dǎo)后代類型的表現(xiàn)是有密切聯(lián)系的，是關(guān)系到單倍體育種法能否選出新的材料或新的品種的關(guān)鍵性問題。一般采用優(yōu)良的雜種一代植株的花藥或雜種二代中選擇出的優(yōu)良植株的花藥進(jìn)行誘導(dǎo)培養(yǎng)，所以選擇親本材料的原則與雜交育種親本選配原則基本一致。此外，還應(yīng)注意選用易于誘導(dǎo)的材料為親本。如果選取的材料是優(yōu)良雜交組合的后代，但就是誘導(dǎo)不出愈傷組織或苗，則可以采取與容易誘導(dǎo)的材料進(jìn)行雜交，然后，再取其后代材料進(jìn)行培養(yǎng)，有可能誘導(dǎo)出花粉愈傷組織?；ㄋ幍碾x體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)按其發(fā)育過程大致可以分為兩種方式。一種方式是花粉粒進(jìn)行多次細(xì)胞內(nèi)分裂后，形成多細(xì)胞的花粉粒，然后，花粉粒破裂形成類似胚胎發(fā)育的“胚狀體”，胚狀體再分化成根和芽。另一種方式是花粉先形成愈傷組織，再從愈傷組織誘導(dǎo)成單倍體植株。大部分植物的花粉培養(yǎng)都屬后一種類型。由愈傷組織誘導(dǎo)單倍體植株的過程又包括去分化、再分化兩個(gè)方面。（1）去分化過程花粉在不斷的細(xì)胞分裂，逐漸喪失原來的分化狀態(tài)形成愈傷組織的過程稱“去分化”過程或稱誘導(dǎo)愈傷組織過程。通常花粉的正常發(fā)育是花粉經(jīng)過一次分裂形成一個(gè)營養(yǎng)細(xì)胞（大細(xì)胞）和一個(gè)生殖細(xì)胞（小細(xì)胞），然后生殖細(xì)胞再經(jīng)一次分裂形成兩個(gè)雄配子（精子）。而離體培養(yǎng)的花粉由于適當(dāng)培養(yǎng)基和激素的調(diào)節(jié)脫離離子正常的生殖細(xì)胞的分裂，而是營養(yǎng)細(xì)胞不斷地分裂增殖，最后形成多細(xì)胞的一團(tuán)沒有細(xì)胞分化的薄壁細(xì)胞團(tuán)塊“愈傷組織”。離體培養(yǎng)花粉的異常發(fā)育（去分化）又有A類型——“非均等分裂”類型與B類型——“均等分裂”類型兩種。而這兩種類犁的發(fā)生又常與花藥接種時(shí)小孢子的發(fā)育時(shí)期有關(guān)。如B類型多發(fā)生在小孢子的發(fā)育第二期（即四分體分離開，單個(gè)小孢子繼續(xù)發(fā)育的時(shí)期）的花藥接種時(shí)；而A類型則在第二期或第三期（小孢子進(jìn)行第一次分裂，并形成生殖細(xì)胞與營養(yǎng)細(xì)胞)早期的花粉接種時(shí)均能發(fā)生，但以第三期接種的發(fā)生居多。去分化過程中需注意下列幾個(gè)問題:第一，接種的花粉一定要發(fā)育時(shí)期適當(dāng)，才能有利于誘導(dǎo)的成功。一般是以單核靠邊期的花粉接種為適宜，但也有的植物是以單核中期花粉接種為好。第二，不同植物要求不同的培養(yǎng)基。因此，一定要根據(jù)不同植物的要求選擇好培養(yǎng)基，尤其是要選擇適宜的激動(dòng)素、生長素以及它們最合適的比例。第三，接種的花藥一定要放在適宜的環(huán)境條件下進(jìn)行培養(yǎng)。通常接種花藥是放置在暗處培養(yǎng)，其適宜的培養(yǎng)溫度大部分植物為25°C左右，溫度不宜高過28C，否則不利于誘導(dǎo)。再分化過程愈傷組織在一定條件下培養(yǎng)后，又能像胚胎發(fā)育過程一樣進(jìn)行根、莖、葉的分化過程稱再分化過程，這一過程的工作就是將愈傷組織轉(zhuǎn)換到新的培養(yǎng)基上繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)，促使其分化成苗。再分化過程需注意下面幾個(gè)問題：第一，必須選擇適宜分化的愈傷組織進(jìn)行培養(yǎng)才有利于分化出芽。愈傷組織通常有兩種類型，一種是乳白色或乳黃色緊密型的愈傷組織，另一種是褐色疏松型愈傷組織。前一種愈傷組織轉(zhuǎn)移后一般能分化出苗，后一種愈傷組織一般不能再進(jìn)行分化。第二，再分化(分化培養(yǎng)基)與去分化(接種培養(yǎng)基)所要求的培養(yǎng)基和生長素、激素種類、濃度以及其比例能有所不同，所以，一定經(jīng)選擇適宜分化的培養(yǎng)基和適宜的激動(dòng)素、生長素比例。通常誘導(dǎo)出芽時(shí)激動(dòng)素的濃度大于生長素的濃度，而誘導(dǎo)出根時(shí)則正相反。并注意在培養(yǎng)時(shí)，應(yīng)先誘導(dǎo)出芽而后再誘導(dǎo)生根，否則根先生長，就不容易再生芽了。第三，再分化時(shí)所需的溫度、光照也與去分化時(shí)不同，以楊樹花藥培養(yǎng)為例，接種培養(yǎng)時(shí)的溫度需24C?25C，黑暗培養(yǎng)；而分化培養(yǎng)時(shí)的溫度則需20C?22C，光照10小時(shí)?12小時(shí)為宜，尤其是溫度高達(dá)25C則不易于分化。當(dāng)然，不同植物要求是不同的，因此培養(yǎng)時(shí)應(yīng)找出它們各自最適宜的條件?；ǚ壑仓甑囊圃援?dāng)分化的幼苗生長到一定高度，并根系發(fā)達(dá)，植株健壯時(shí)就可以從容器中取出，并移栽到營養(yǎng)土中。但花粉植株比較細(xì)弱，從容器中取出，對(duì)外界條件適應(yīng)能力弱，對(duì)光、溫度、水分等條件的要求高，因此，移植時(shí)需精心管理，否則容易死亡。通常移植前2天?3天將容器蓋子打開，使幼苗逐漸適應(yīng)自然的溫度與光照條件，然后，將幼苗移植到小花盆中，在移植時(shí)需將根部培養(yǎng)基洗去，以免有害微生物的感染，盆中營養(yǎng)土最好消毒。為保持溫度，在移植開始的幾天需用玻璃罩將幼苗罩著，3天?4天后逐漸將罩移去。移植后的小苗應(yīng)放在溫度適宜、通風(fēng)良好的溫室中培養(yǎng)，待幼苗成活，正常生長成大苗后，再根據(jù)具體情況將苗移人試驗(yàn)圃地。單倍體鑒定花藥培養(yǎng)不同于花粉培養(yǎng)，花粉培養(yǎng)長出的植株肯定是單倍體，而花藥內(nèi)除花粉是單倍細(xì)胞外，其他部分如花藥壁、氈絨層等都是二倍的體細(xì)胞，它們也可通過誘導(dǎo)長成植株。因此，對(duì)花藥培養(yǎng)誘導(dǎo)出的植株必需進(jìn)行單倍體鑒定。鑒定的方法有直接與間接兩種方法。直接的方法就是對(duì)愈傷組織幼苗根尖進(jìn)行染色體檢查，這是最可靠的鑒定方法。由于單倍體植株常容易自然加倍恢復(fù)為二倍體，所以染色體檢查越早越好。由于單倍體植株矮小，花、葉等器官和氣孔、花粉等也都比二倍體少，所以可用這些形態(tài)特征作為單倍體植株間接鑒定的標(biāo)志之一。此外，單倍體植物的花粉有95%?99%是敗育的；而二倍體植株的花粉只有3%?7%敗育，因此，檢查花粉質(zhì)量情況也是間接鑒定單倍體植株的可靠標(biāo)志。如果是未減數(shù)花粉誘導(dǎo)出的植株，雖然染色體檢查為二倍體，但它不同于體細(xì)胞誘導(dǎo)出的二倍體植株，即它們?nèi)匀皇腔ǚ壑仓辏暮蟠苌贂?huì)發(fā)生分離?；ǚ壑仓耆旧w加倍由花粉培養(yǎng)成的單倍體植株，由于植株矮小、纖弱又不能正常結(jié)實(shí)。因此在生產(chǎn)上不能直接利用，必須進(jìn)行染色體加倍，使其恢復(fù)成純合二倍體植株，方有利用價(jià)值。染色體加倍有自然加倍與人工加倍兩種，很多植物自然加倍頻率較高，如楊樹花粉植株經(jīng)一定時(shí)間栽植后，自然加倍頻率可達(dá)90%以上，有的種甚至可達(dá)100%。人工加倍以用秋水仙素的效果最好，其具體處理方法與多倍體處理相同，此外，也有用扦插繁殖促使花粉植株加倍，以及用組織培養(yǎng)方法系列促使花粉植株加倍的，但這些技術(shù)尚在實(shí)驗(yàn)階段?；ǚ壑仓旰蟠倪x育：從雜交后或后誘導(dǎo)出來的花粉植株第一代，由于是從基因型不同的花粉中誘導(dǎo)出來的，所以分離廣泛，株間差異較大，且由于是單倍的，又沒有顯隱性問題，因此一經(jīng)染色體加倍，這些不同的性狀就可以分別被穩(wěn)定下來。但由于加倍及栽培過程中所受的影響不同，一般還不宜在第一代進(jìn)行選株，而是在第二代才開始選擇。又因?yàn)槿脒x單株，經(jīng)過染色體加倍后已處于純合狀態(tài)，為避免造成人為的機(jī)械混雜，只能采用一次單株選擇法而不能采用混合選擇法。花粉植株第一代已是純合二倍體，故每一花粉植株的第二代便應(yīng)成為穩(wěn)定的株系。但由于加倍過程中可能產(chǎn)生少量混倍體和花粉植株也會(huì)出現(xiàn)一些突變現(xiàn)象等原因，所以第二代株系內(nèi)個(gè)體間的性狀只是基本一致的，在收獲種子時(shí)應(yīng)慎重，不要輕易混收。從第三代起，即可進(jìn)行株系鑒定，區(qū)域?qū)嶒?yàn)。好的品系就可進(jìn)行繁殖、推廣?；ㄋ幣囵B(yǎng)的基本操作技術(shù)花藥培養(yǎng)需要無菌操作，必須具備無菌操作室和超凈工作臺(tái)或無菌操作的接種箱?；ǚ叟囵B(yǎng)之前，培養(yǎng)工作中使用的藥品、用具及玻璃器皿應(yīng)作好必要的準(zhǔn)備。并按下列程序進(jìn)行工作。1.玻璃器皿的洗滌與棉花塞的制備：花粉培養(yǎng)工作中，所用的一切玻璃器量必須清洗干凈，不能沾有對(duì)培養(yǎng)物有毒害的物質(zhì)，如金屬離子酸、堿等。器皿內(nèi)外光潔透亮不沾水珠，說明已洗刷干凈。如器皿有不易被肥皂水洗凈的污垢，可將器皿在洗液中浸泡2小時(shí)左右，然后再用清水沖洗干凈。最后再用蒸餾水沖洗2次?3次，晾干或烘干備用。培養(yǎng)用的試管或三角瓶口需用棉花塞塞緊。棉塞用包有紗布的棉花團(tuán)做成，為起到濾菌作用，棉花塞切忌用脫脂棉制作。由于花粉培養(yǎng)往往需要幾個(gè)月的時(shí)間，因此，有可能所用棉花塞發(fā)霉而污染培養(yǎng)基。因此，可將制作好的棉花塞預(yù)先放人烘箱中，經(jīng)140°C烘2小時(shí)或高壓滅菌鍋中預(yù)先消毒滅菌。2.培養(yǎng)基及配制方法：不同植物要求不同的培養(yǎng)基。目前，有許多培養(yǎng)基，如MS、H、懷特米勒、尼許、N6培養(yǎng)基等物可作為基本培養(yǎng)基(圖8-2,1~6)，但以MS培養(yǎng)基的適應(yīng)范圍最廣。但不管哪一種培養(yǎng)基，都是由水、大量元素、微量元素、維生素、植物激素、蔗糖、瓊脂組成。由于培養(yǎng)物的特殊需要，有時(shí)外加一些有機(jī)物，如氨基酸，水鮮乳蛋白，椰子汁、酵母提取液、番茄汁等。進(jìn)行花藥培養(yǎng)，最好用蒸餾水或去離子水，如無條件重餾，采用一般市售蒸餾水也可。大量元素包括碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鎂、鈣、硫等元素，它們是植物細(xì)胞中構(gòu)成核酸、蛋白質(zhì)、酶系、葉綠體以及生物膜所必需的元素。微量元素是指植物需用量極微，而且過量有毒，但缺乏又會(huì)產(chǎn)生代謝障礙的一些元素，一般培養(yǎng)基中僅需添加低于10-5md?10-7md即能滿足需要。微量元素包括鐵、鉬、鋅、錳、鉆等。植物培養(yǎng)素自身具有合成維生素的能力，但還不能滿足快速生長的需要。因此，培養(yǎng)基中添加維生素對(duì)培養(yǎng)植物的生長起著重要作用。培養(yǎng)基中添加維生素濃度約在0.1mg/L?10mg/L之間，添加的維生素種類有毗哆醛、煙酸、硫胺素、生物素及泛酸鈣等。肌醇本身沒有促進(jìn)生長的作用，但有助于活性物質(zhì)發(fā)揮作用的效果。如果在培養(yǎng)基中加入lmg/L的肌醇，就可以影響硫胺素(維生素鳥)的效應(yīng)，通常肌醇用量為50mg/L?100mg/L。氨基酸能促進(jìn)離體根的生長，胚狀體形成不定芽分化。常用的氨基酸有甘氨酸，其有利于離體根的生長，用量為2mg/L?3mg/L。此外，水解酪蛋白(CH)和水解乳蛋白(LH)是多種氨基酸的混合物，有利于離體培養(yǎng)物的不定胚、不定芽的分化，其用量為300mg/L?2000mg/L。鐵鹽：7.45gNa2-EDTA和乙二胺四乙酸鈉5.57gFeSO4?7H20溶于1升水，每升培養(yǎng)基取此液5mL植物激素對(duì)于培養(yǎng)物的形態(tài)建成，即不定芽、不定胚、不定根、花芽等的分化，起著重要而明顯的作用。其中影響最顯著的是生長素(包括2,4-D、萘乙酸、吲噪乙酸等)和細(xì)胞激動(dòng)素(又稱細(xì)胞分裂素，包括激動(dòng)素、6-芐基腺嘌吟、玉米素等)。通常認(rèn)為生長素細(xì)胞激動(dòng)素比值大時(shí)，有利于根的形成；比值小時(shí)，有利于芽的形成。低濃度2,4-D有利于胚狀體分化，但妨礙胚狀體進(jìn)一步發(fā)育；萘乙酸有利于單子葉植物的分化；吲噪丁酸誘導(dǎo)生根效果最佳。因此，應(yīng)根據(jù)不同植物的種、品種以及不同的培養(yǎng)目標(biāo)，采用不同種類的植物激素和不同配比。糖類是植物培養(yǎng)物不可缺少的碳源和能源；其中蔗糖是最好的碳源和能源。在培養(yǎng)基中加入一定濃度的蔗糖，即可作碳源，又可維持一定的滲透壓。因植物種類、培養(yǎng)物的不同，蔗糖的最適濃度不一樣，離體根用量為1.5%?2%，愈傷組織與

不定芽分化用量為3%,花藥離體培養(yǎng)用量為3%?12%等。表8-2幾種常用培養(yǎng)基(1)MS培養(yǎng)基(Murashige和Skoog,1962年)化合物濃度(mg/L)化合物濃度(mg/L)CaCl2?2H2O440CuSQ..5』。0.025KNO」1900Coe，6"0.025MgSO4?7H2O370甘氨酸2NH4NO31650鹽酸硫胺素0.4KqPO；170鹽酸毗哆素0.5鐵鹽5(mL)煙酸0.5MnSO4?4H2O22.3肌醇100ZnSO4?7H2O8.6蔗糖30000Wq6.2瓊脂000~10000KI0.83PH值5.8NaMoO4?2H2O0.25(2)米勒培養(yǎng)基(Miller,1963年)化合物濃度(mg/L)化合物濃度(mg/L)kno31000WQ1.6NH4NO31000KI0.8Ca(NO3)2?4H2O347甘氨酸2KH：PO」300鹽酸硫胺素0.1HCl65鹽酸毗哆素0.1MgSO4?7H2O35煙酸0.5Na-Fe-EDTA32蔗糖30000MnSO4?4H2O4.4瓊脂6000~10000ZnSO4?7H2O1.5PH值6.0⑶尼許培養(yǎng)基(Nitsch,1969年)化合物濃度(mg/L)化合物濃度(mg/L)kno3950肌醇100NH4NO3720甘氨酸2MgSO4.7H2O185煙酸5CaCl2~166毗哆醇0.5KH2PO468硫胺素0.5MgSO4?4H2O25葉酸0.5WQ-10生物素0.5ZnSO4?7H2O10蔗糖20000Na2MoO4?2H2O0.25瓊脂6000~10000CuSO4?5H2O0.025IAA0.1鐵鹽—同MS

(4)H培養(yǎng)基化合物濃度(mg/L)化合物濃度(mg/L)KNO3950肌醇100NH4NO3720煙酸5MgSO4?7H2O185甘氨酸2kh"68鹽酸硫胺素0.5CaCl2?2H2O166鹽酸毗哆素0.5MgSO4?4H2O25葉酸0.5ZnSO4?7H2O10生物素0.5日叫10蔗糖20000Na2MoO4?2H2O0.25瓊脂6000~10000CaSO4?5H2O0.025HH值5.5鐵鹽一同MS(5)改良White培養(yǎng)基(懷特)化合物濃度(mg/L)化合物濃度(mg/L)KNO380CuSO4.?5H2O0.001Ca(NO3)2?4H2O300MoO30.0001MgSO4.7H2O720甘氨酸3Na,SO」200鹽酸硫胺素0.1KCl65鹽酸毗哆素0.1.NaH2PO4?H2O16.5煙酸0.3Fe」SO』)；2.5肌醇100MnSO4?4H2O7蔗糖20000ZnSO4.7H2O3瓊脂6000~10000H"1.5PH值5.6(6)N6培養(yǎng)基(米至清等，1974年)化合物濃度(mg/L)化合物濃度(mg/L)kno32830KI0.8(N"SO』463煙酸0.5MgSO4?7H2O185鹽酸硫胺素1.0KH2PO4400鹽酸毗哆素0.5CaCl2?2H2O166甘氨酸2.0MnSO4?4H2O4.4蔗糖50000ZnSO4?7H2O1.5瓊脂6000~100001.6PH值5.8瓊脂是從海藻中提出來的一種凝膠性物質(zhì)，它并不為植物所利用，但由于它具有無毒害，可塑性，遇熱液化，冷卻后凝固，并可使各種可溶性的物質(zhì)均勻地?cái)U(kuò)散分布等特性，因此，其是一種理想的固體支撐物。一般用量為0.6%?1.0%。培養(yǎng)基pH值偏酸時(shí)，用量可酌情增加。加熱時(shí)間過長，溫度過高會(huì)影響瓊脂固化。經(jīng)常使用的基本培養(yǎng)基可把各部分先配成10倍?1000倍的母液，放在冰箱或低溫下保存，用時(shí)按需要移液稀釋。通常將植物激素配制成0.5mg/mL母液為宜。這樣的濃度即便于計(jì)算所需量，也可避免冷藏時(shí)結(jié)晶的析出。吲噪乙酸等生長素配制時(shí)先用數(shù)滴1NNaOH溶液使之溶解，待完全溶解后，再加蒸餾水。細(xì)胞激動(dòng)素配制時(shí)，則先用1NHCI溶液溶解，再加蒸餾水。蔗糖、瓊脂則隨用隨稱。培養(yǎng)基配制后，加瓊脂加熱，使其溶解，再加入蔗糖，否則容易糊底。待瓊脂溶解后，進(jìn)行pH值測(cè)定及調(diào)整，然后趁熱分裝到玻璃容器中，裝入量約為1/4?1/5,待冷卻后含有瓊脂的培養(yǎng)基便成為半固體狀態(tài)，容器口用制作好的棉塞等物包扎好，放人高壓滅菌鍋中，在0.8kg/cm2?1.0kg/cm2的壓力下經(jīng)15min?20min滅菌。滅菌時(shí)，壓力不宜太大，時(shí)間不宜過長.否則對(duì)培養(yǎng)基中的各種成分有不利影響。時(shí)間太短又會(huì)影響滅菌效果。經(jīng)滅菌后的培養(yǎng)基，放在培養(yǎng)室或與培養(yǎng)室溫度相近的地方冷卻，否則容易因溫度相差過大，使含有培養(yǎng)基的容器中凝成過多的水珠?；ㄋ幍慕臃N與培養(yǎng)：培養(yǎng)花藥是在無菌條件下進(jìn)行的，所用的工具必須消毒滅菌，接種前應(yīng)檢查花粉細(xì)胞發(fā)育時(shí)期，當(dāng)花粉細(xì)胞發(fā)育進(jìn)人單核時(shí)期接種較好。接種前應(yīng)將花藥先在70%酒精中浸一浸，初步殺死外部所帶的微生物、細(xì)菌等，然后?放在10%的漂白粉飽和液中浸泡20min?30min或在0.1%的升汞（HgCI2）水中浸泡幾分鐘（依不同植物決定浸泡時(shí)間，時(shí)間過長易使材料致死），再用無菌水（經(jīng)高壓消毒的蒸餾水）沖洗2次?3次，使之可接種。注意消毒是在無菌操作室或接種箱中進(jìn)行，從消毒水中取出后就應(yīng)處于無菌的狀態(tài)。為防止污染，進(jìn)行接種操作的工作人員應(yīng)用肥皂擦洗手，換好工作服、拖鞋，戴上口罩、帽子進(jìn)入無菌室，室內(nèi)應(yīng)盡量減少走動(dòng)，無菌室應(yīng)預(yù)先用紫外線照射消毒。直接種花藥或愈傷組織時(shí)，手經(jīng)常用70%的酒精棉消毒，使用的器具和鑷子、剪刀、接種針等每接種一次都要用70%酒精棉花消毒，并在酒精燈火焰上過一下，燒去酒精。接種后，把容器口包扎嚴(yán)密，放人溫度適宜的條件下進(jìn)行培養(yǎng)。所謂適宜溫度就是培養(yǎng)物原來生長所需要的最適宜溫度，如25°C±2°C的溫度適合于大多數(shù)植物的培養(yǎng)；而熱帶植物適合于27C高溫培養(yǎng)；也有的植物只適合于20C左右的低溫培養(yǎng)，低于15C會(huì)使培養(yǎng)物生長停頓，但通常高于25C則對(duì)生長不利，也有的植物如楊樹，接種花藥時(shí)需要25C左右的溫度培養(yǎng)，但分化不定芽時(shí)溫度需降至20C左右培養(yǎng)，高于22C不利分化。花粉愈傷組織的誘導(dǎo)與分化培養(yǎng)：接種花藥在條件適宜的情況下，大約30d左右或更長一點(diǎn)的時(shí)間便陸續(xù)長出乳黃色或乳白色的愈傷組織，這種愈傷組織生長較慢，可明顯地看出是從裂開的花粉囊內(nèi)長出來的，并且結(jié)構(gòu)比較緊密，較易分化成苗，而由花藥壁等體細(xì)胞長出的愈傷組織，一般在接種后一星期左右便長出，呈透明或半透明狀，結(jié)構(gòu)疏松，生長速度較快，衰老較快，轉(zhuǎn)移培養(yǎng)后