單倍體

單倍體

染色體倍性是指細胞內同源染色體的數目,其中隻有一組的稱為"單套"或"單倍體"。需要註意的是,單倍體與一倍體(體細胞含一個染色體組的個體)有區別。有的單倍體生物的體細胞中不隻含有一個染色體組。絕大多數生物為二倍體生物,其單倍體的體細胞中含一個染色體組,如果原物種本身為多倍體,那麽它的單倍體的體細胞中含有的染色體組數一定多于一個。如四倍體水稻的單倍體含兩個染色體組,六倍體小麥的單倍體含三個染色體組。

  • 中文名稱
    單倍體
  • 外文名稱
    Haploid
  • 定義解釋
    具有配子染色體的細胞或個體
  • 產生
    未經受精作用的卵細胞直接發育
  • 特征
    一般比較矮小纖弱
  • 代表生物
    雄蜂,雄蟻

定義

英文名稱:Haploid

概念:體細胞染色體組數等于本物種配子染色體組數的個體​

單倍體單倍體

定義解釋

具有配子染色體的細胞或個體。僅由原生物體染色體組一半的染色體組數所構成的個體稱為單倍體(D.F.I.Langlet,1927)。相當于原生物體體細胞內染色體數目的半數體。它的基本性狀雖然和原生物體相同,但一般比較小,而且比較纖弱,植物的單倍體幾乎都不能形成種子。由于單倍體中沒有同源的染色體,所以在減數分裂時僅僅出現一價染色體,它們分向二極;不過也有全部一價染色體移向一極仍舊保持完整的染色體組,這時就能形成有功能的配子,產生種子;但是多數情況下由于子細胞內含有的染色體組不完全,所以也就成為高度不育的原因。

例如:蜜蜂的蜂王和工蜂的體細胞中有32條染色體,而雄蜂的體細胞中隻有16條染色體,像雄蜂這樣,體細胞含有本物種配子染色體數目的個體,叫做單倍體.

但是有的單倍體生物的體細胞中不隻含有一個染色體組.

育種工作者常用花葯離體培養的方法來獲得單倍體植株,然後經過人工誘導使染色體數目加倍,重新恢復到正常植株的染色體數目.這種方法得到的植株,不僅能夠正常生殖,而且每對染色體上的成對基因都是純合的,自交產生後代不會發生性狀分離.

產生

單倍體個體通常由未經受精作用的卵細胞直接發育而成 (也叫單性生殖)。例如,雄蜂、雄蟻、蚜蟲在夏天進行的孤雌生殖;苔鮮、藤類植物的配子體。

高等植物中,開花傳粉後,因低溫影響延遲授粉,也可以形成單倍體;

通過花葯離體培養可以獲得單倍體

特征

單倍體含有本物種配子染色體數及其全套染色體組,也就是有生活必需的全套基因,因此在適宜條件下,能正常生長。但因為所含染色體僅是正常體細胞的一半,一般表現為:

①一般比較矮小纖弱;

②由于細胞核內的染色體為奇數,所以在進行減數分裂時會發生聯會紊亂,無法產生性細胞,幾乎都不能形成種子(配子),高度不育;(單倍體中也可能有有同源染色體)

染色體一經加倍,即得到純合的正常植物體。

用例

育種工作者常用花葯離體培養的方法來獲得單倍體植株,然後經過人工誘導(在幼芽時向幼芽上滴秋水仙素)使染色體數目加倍,重新恢復到正常植株的染色體數目。這種方法得到的植株,不僅能夠正常生殖,而且每對染色體上的成對基因都是純合的(即純合子,純種),自交產生後代不會發生性狀分離

自然界案例

1.雄蜂:蜜蜂的蜂王和工蜂的體細胞中有32條染色體,而雄蜂的體細胞中隻有16條染色體。

2.雄蟻。

3.雄蚜蟲。

表示方法

單倍性的概念:有關單倍性的概念在教材中有2種:

(1)凡是體細胞細胞核中含有一個完整染色體組的稱為單倍體,如蜜蜂的雄蜂,n=16;含有兩個染色體組的叫做二倍體,如人2n=46;有三個染色體組的,就叫做三倍體,如三倍體西瓜3 n=33,依此類推。體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體叫做多倍體(polyploid)

(2)配子染色體數(n)又稱單倍數(haploid number)。是配子中的染色體數目,為體細胞染色數目的一半。用n表示,如玉米雌、雄配子中的染色體數為n=10,普通小麥是六倍體,其體細胞中的染色體數2n=6X=42,X=42/6=7。

按照第1種概念,單倍體的染色體數目與一倍體相等。而按照第2種意見概念:當生物為二倍體時,其配子體(即單倍體)的染色體數目等同于一倍體;當生物為多倍體時,其單倍體的染色體數目不能等同于一倍體。正由于對單倍體概念的分歧,導致了現行教材中出現:有的用3n表達三倍體,4 n表達四倍體;有的用3X表達三倍體,4X表達四倍體;有的論述中前面用3n表達三倍體,後面又用2n=3X來表達三倍體,出現前後矛盾的現象。要解決這個問題,筆者認為要首先規範單倍體的概念。建議採用大多數人都認同的概念:生物的配子體稱為單倍體,單倍體數是生物配子中的染色體數目,為體細胞染色數目的一半,通常用n表示。並贊同張敏等的意見,用染色體基數X來表示生物的不同倍性,即n=X,n=2X,n=3X。

育種

利用各種有效方法產生單倍體後,進行染色體人工或自然加倍,使植株恢復正常育性,迅速獲得穩定的新品種的育種方法。單倍體是隻具有配子體染色體組分的個體、組織或細胞。由這種細胞分化、生長出來的植株叫單倍體植物,此種植物不能生殖,必須使其染色體組分加倍,才能繼續繁殖,獲得穩定一致的後代。

通過單倍體形成純系的作物育種方法。一般是利用花葯、花粉作外殖體進行組織培養,從小孢子愈傷組織胚狀體產生植株,或以孤雌生殖、人工引變等方式產生具有配子體染色全數的植株(單倍體植株),經染色體加倍後產生純合二倍體,再經過田間育種試驗,獲得優良新品種。單倍體育種可以縮短育種年限,提高選育效果。

自從60年代用曼陀羅的花粉培養成植株後,單倍體育種首先在煙草上取得成功。70年代以來,通過花葯培養先後誘導出單倍體的蔬菜有結球甘藍、芥藍、石刁柏、番茄、茄子、辣椒、甜椒、馬鈴薯、大白菜等。中國首次育成水稻、煙草、小麥、茄子、甜椒等作物的新品種或品系。

自然界經孤雌生殖、孤雄生殖和無配子生殖產生單倍體植株的頻率很低,一般僅千分之幾,有的在十萬分之一以下。人工誘發可使單倍體發生的頻率提高。組織培養,包括花葯培養、花粉培養、子房培養和花粉母細胞培養等,誘導單倍體植株已在百種植物上獲得成功,展示了單倍體育種的前景。其中花葯培養套用最為廣泛。主要是以小孢子處于單核期的花葯為材料接種到誘導培養基上,使小孢子細胞分化後分裂形成愈傷組織胚狀體,再轉入分化培養基誘導成苗,然後轉至生根培養基誘導生根,形成完整植株,再移栽到田間。移栽前後可進行加倍處理,以獲得純合二倍體植株後代。

單倍體有整倍單倍體和非整倍單倍體。鑒別單倍體植株的重要依據是根尖細胞染色體數與配子體染色體數相同。其主要植物學特征是:植株細弱,葉、花、氣孔較二倍體植株小,柱頭長,花粉粒小而空癟,不結實。

單倍體植株染色體加倍的方式有四種:①核內加倍,即在核分裂期間染色體增加,末期染色單體數目加倍,然後在有絲分裂中配對。②核內有絲分裂,即有絲分裂缺少紡錘體,核膜在整個過程中不消失。③秋水仙素效應的有效分裂。④相鄰細胞或雙核細胞中核融合。自然加倍一般不易產生畸變,人工誘變畸變率較高。

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