染色体倍性是指细胞内
同源染色体的数目,其中只有一组的称为“单套”或“单倍体”。需要注意的是,单倍体与
一倍体(
体细胞含一个
染色体组的个体)有区别。有的单倍体生物的体细胞中不只含有一个
染色体组。绝大多数生物为
二倍体生物,其单倍体的体细胞中含一个染色体组,如果原物种本身为
多倍体,那么它的单倍体的体细胞中含有的染色体组数一定多于一个。如四倍体水稻的单倍体含两个染色体组,六倍体小麦的单倍体含三个染色体组,而不是三倍体。
定义
英文名称:Haploid
概念:体细胞染色体组数等于本物种配子
染色体组数的个体。
定义解释
具有
配子染色体的个体。仅由原生物体染色体组一半的染色体组数所构成的个体称为单倍体(D.F.I.Langlet,1927)。相当于原生物体体细胞内染色体数目的半数体。它的基本性状虽然和原生物体相同,但一般比较小,而且比较纤弱,植物的单倍体几乎都不能形成种子。由于单倍体中没有同源的染色体,所以在
减数分裂时仅仅出现一价
染色体,它们分向
二极;不过也有全部一价染色体移向一极仍旧保持完整的
染色体组,这时就能形成有功能的配子,产生种子;但是多数情况下由于子细胞内含有的染色体组不完全,所以也就成为高度不育的原因。
例如:蜜蜂的蜂王和工蜂的体细胞中有32条染色体,而雄蜂的体细胞中只有16条染色体,像雄蜂这样,
体细胞含有本物种
配子染色体数目的个体,叫做单倍体.
但是有的单倍体生物的体细胞中不只含有一个
染色体组.
育种工作者常用
花药离体培养的方法来获得单倍体植株,然后经过人工诱导(在幼芽时向幼芽上滴
秋水仙素)使染色体数目加倍,重新恢复到正常植株的染色体数目.这种方法得到的植株,不仅能够正常生殖,而且每对
染色体上的成对
基因都是纯合的,自交产生后代不会发生
性状分离.
单倍体的产生
单倍体个体通常由未经
受精作用的
卵细胞直接发育而成 (也叫单性生殖)。例如,雄蜂、雄蚁、雌蚜虫在夏天进行的
孤雌生殖;苔藓、藤类植物的配子体。
在
高等植物中,开花传粉后,因低温影响延迟授粉,也可以形成单倍体;
单倍体的特征
单倍体含有本物种
配子染色体数及其全套
染色体组,也就是有生活必需的全套
基因,因此在适宜条件下,能正常生长。但因为所含染色体仅是正常体细胞的一半,一般表现为:
①一般比较矮小纤弱;
②由于细胞核内的染色体为奇数,所以在进行
减数分裂时会发生
联会紊乱,无法产生性细胞,几乎都不能形成种子(
配子),高度不育;(
单倍体中也可能有有
同源染色体)
③染色体一经加倍,即得到纯合的正常植物体。
单倍性的表示
单倍性的概念:有关单倍性的概念在教材中有2种:
(1)凡是
体细胞细胞核中含有一个完整
染色体组的称为单倍体,如蜜蜂的雄蜂,n=16;含有两个染色体组的叫做
二倍体,如人2n=46;有三个染色体组的,就叫做
三倍体,如三倍体西瓜3 n=33,依此类推。体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体叫做
多倍体(polyploid)
(2)
配子染色体数(n)又称
单倍数(haploid number)。是配子中的染色体数目,为体细胞染色数目的一半。用n表示,如玉米雌、雄配子中的
染色体数为n=10,普通小麦是
六倍体,其体细胞中的染色体数2n=6X=42,X=42/6=7。
按照第1种概念,单倍体的染色体数目与
一倍体相等。而按照第2种意见概念:当生物为
二倍体时,其配子体(即单倍体)的染色体数目等同于一倍体;当生物为
多倍体时,其单倍体的染色体数目不能等同于一倍体。
正由于对单倍体概念的分歧,导致了现行教材中出现:有的用3n表达
三倍体,4 n表达四倍体;有的用3X表达三倍体,4X表达四倍体;有的论述中前面用3n表达三倍体,后面又用2n=3X来表达三倍体,出现前后矛盾的现象。要解决这个问题,笔者认为要首先规范单倍体的概念。建议采用大多数人都认同的概念:
生物的配子体称为单倍体,单倍体数是生物配子中的染色体数目,为体细胞染色数目的一半,通常用n表示。并赞同张敏等的意见,用
染色体基数X来表示生物的不同倍性,即n=X(2n=6X即六倍体),n=2X,n=3X。
单倍体育种
利用各种有效方法产生单倍体后,进行染色体人工或自然加倍,使植株恢复正常育性,迅速获得稳定的新品种的育种方法。单倍体是只具有配子体染色体组分的个体、组织或细胞。由这种
细胞分化、生长出来的植株叫单倍体植物,此种植物不能生殖,必须使其染色体组分加倍,才能继续繁殖,获得稳定一致的后代。
通过单倍体形成
纯系的作物育种方法。一般是利用花药、花粉作外殖体进行
组织培养,从
小孢子经
愈伤组织或
胚状体产生植株,或以
孤雌生殖、人工引变等方式产生具有配子体染色全数的植株(单倍体植株),经
染色体加倍后产生纯合
二倍体,再经过田间育种试验,获得优良新品种。单倍体育种可以缩短育种年限,提高选育效果。
自从60年代用曼陀罗的
花粉培养成植株后,单倍体育种首先在烟草上取得成功。70年代以来,通过
花药培养先后诱导出单倍体的蔬菜有结球甘蓝、芥蓝、石刁柏、番茄、茄子、辣椒、甜椒、马铃薯、大白菜等。中国首次育成水稻、烟草、小麦、茄子、甜椒等作物的新品种或品系。
自然界经
孤雌生殖、
孤雄生殖和无
配子生殖产生单倍体植株的频率很低,一般仅千分之几,有的在十万分之一以下。人工诱发可使单倍体发生的频率提高。
组织培养,包括
花药培养、
花粉培养、
子房培养和
花粉母细胞培养等,诱导单倍体植株已在百种植物上获得成功,展示了单倍体育种的前景。其中花药培养应用最为广泛。主要是以小孢子处于单核期的花药为材料接种到诱导培养基上,使小孢子
细胞分化后分裂形成
愈伤组织或
胚状体,再转入分化培养基诱导成苗,然后转至生根培养基诱导生根,形成完整植株,再移栽到田间。移栽前后可进行加倍处理,以获得纯合二倍体植株后代。
单倍体有整倍单倍体和非整倍单倍体。鉴别单倍体植株的重要依据是根尖细胞
染色体数与
配子体染色体数相同。其主要植物学特征是:植株细弱,叶、花、气孔较
二倍体植株小,柱头长,花粉粒小而空瘪,不结实。
单倍体植株
染色体加倍的方式有四种:①核内加倍,即在
核分裂期间染色体增加,末期
染色单体数目加倍,然后在
有丝分裂中配对。②
核内有丝分裂,即有丝分裂缺少
纺锤体,核膜在整个过程中不消失。③
秋水仙素效应的有效分裂。④相邻细胞或双核细胞中核融合。自然加倍一般不易产生畸变,
人工诱变畸变率较高。