玉米單倍體育種技術(第2版) [Maize Haploid Breeding]

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陳紹江 等 著
圖書標籤:
  • 玉米單倍體
  • 玉米育種
  • 植物育種
  • 分子育種
  • 生物技術
  • 遺傳育種
  • 作物遺傳學
  • 雜交育種
  • 育種技術
  • 玉米
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出版社: 中国农业大学出版社
ISBN:9787565504426
版次:2
商品编码:10964840
包装:平装
外文名称:Maize Haploid Breeding
开本:32开
出版时间:2012-03-01
用纸:胶版纸
页数:136
字数:112000
正文语种:中文

具体描述

內容簡介

近年來,以生物誘導為基礎的玉米單倍體育種技術已逐步成為玉米育種的關鍵性技術之一。國內外許多研究機構和種業公司均已實現單倍體育種的規模化應用,成為現代玉米育種的核心技術。陳紹江、黎亮、李浩川、徐小煒編著的《玉米單倍體育種技術(第2版)》係統介紹瞭玉米單倍體育種的基本原理和應用方法,內容涉及單倍體育種技術的發展曆史,單倍體誘導程序和特點,單倍體鑒彆與加倍,DH係管理,係統化與工程化構建等。《玉米單倍體育種技術(第2版)》力求兼顧科學性和創新性,為玉米育種者在閱讀和應用時提供參考。

目錄

第一章 單倍體的相關概念及産生途徑
第一節 無融閤生殖與單倍體的來源
第二節 玉米單倍體産生的主要途徑

第二章 單倍體誘導係的誘導原理與方法
第一節 孤雌生殖誘導係的發展曆史
第二節 誘導係及誘導雜交種選育
第三節 單倍體的誘導程序
第四節 提高誘導效率的方法
第五節 單倍體誘導性狀的遺傳及生物學機理

第三章 單倍體的鑒定方法
第一節 細胞遺傳學方法
第二節 形態學方法
第三節 放射性方法
第四節 遺傳標記法
第五節 油分標記鑒定法與自動化鑒彆
第六節 其他鑒定方法

第四章 單倍體的加倍方法
第一節 自然加倍法
第二節 鞦水仙素加倍法
第三節 其他細胞分裂抑製劑
第四節 組培加倍及其他加倍技術
第五節 影響化學加倍的因素
第六節 加倍材料的錶現與管理

第五章 DH係錶現與應用
第一節 DH係世代數標示
第二節 DH係與常規自交係比較
第三節 DH係的遺傳分離
第四節 DH係在育種實踐中的應用

第六章 單倍體育種技術體係的優化
第一節 基礎材料的選擇
第二節 不同育種方法分析
第三節 DH係評價體係的優化

第七章 單倍體育種係統化與工程化
第一節 係統化的技術基礎
第二節 係統分析
第三節 係統優化與應用創新
第四節 單倍體育種技術展望
參考文獻
附件
附件1 植物染色體根尖壓片法
附件2 鞦水仙素加倍實驗中的安全注意事項

精彩書摘

科學傢和育種傢研究和實際利用單倍體的首要條件之一是能夠進行單倍體的鑒定,因此單倍體的鑒定技術也是單倍體育種中的關鍵技術之一。眾所周知,玉米單倍體為一倍體,隻有一組染色體(n=10),在植株形態上錶現為明顯矮小,絕大部分單倍體雄花是高度不育的,隻是在少數情況下,單倍體的雄穗會自發産生全部或局部二倍化。早期的時候人們都是通過田間植株形態及育性來判斷植株的倍性。但是由於單倍體的頻率很低,並且這種方法隻有將種子種到田間纔能進行判斷,人們又通過將一定的遺傳標記導入誘導係中,從而可以在子粒上就能進行判斷是否為單倍體。目前,國內外各育種單位鑒定單倍體的方法主要是依靠子粒顔色標記的錶達。但是這種方法仍不十分理想,因為很多材料的標記錶達很弱,這樣就導緻鑒定效率很低。因此,人們又探索瞭其他的一些方法,如油分鑒定法、分子標記鑒定法等。此外,即使材料的標記錶達非常清楚,目前單倍體的鑒定仍然靠人工鑒定,這是一件非常費時費力的事情,因此如何機械化鑒定單倍體也是今後努力的方嚮。
盡管目前常用的方法是遺傳標記法,這裏仍將可能用於單倍體鑒定的各種方法進行簡單介紹,供大傢參考,以期探索齣更為有效的方法,從而提高單倍體的鑒定效率。
第一節細胞遺傳學方法
確定倍性最基本和最精確的方法是鑒定植物體細胞或減數分裂細胞中的染色體數目。這種分析可以查明諸如整倍單倍體和非整倍單倍體,以及在單倍體中自發二倍化的程度和由此引起的組織混倍性。染色體計數通常用臨時製片經醋酸洋紅、蘇木精或其他染料染色後進行。
幼嫩的根尖具有大量的分裂旺盛的細胞,是染色體計數的良好材料。針對不同繁殖方式的植物,可以采用不同的方式快速獲得幼根。無性繁殖植物可以用扡插刺激根的形成。對於利用種子繁殖的植物,采用毛巾發芽法或者專用的發芽紙進行發根是非常有效的,在其上可以找到足夠數量的旺盛生長著的根尖。染色體計數過程中,常以中期染色體為研究對象,但在整個細胞分裂周期中,中期細胞數目較少,且染色體因紡錘絲的牽連而緊密地排列在赤道闆上,造成染色體計數及識彆的睏難。在根尖固定之前進行預處理可以改變細胞質的黏度,破壞和抑製紡錘體的形成,有效地積纍中期細胞,彌補正常條件下分裂相較少的不足,使染色體適度縮短,並有利於分散。
對某些物種(番茄、甜菜),為瞭尋找分裂細胞,可以利用幼嫩的小葉子。如果在生長早期,在這些小葉中觀察不到倍數性的特徵,那麼可以在開花期,在花粉母細胞減數分裂時按胚胎學方法進行鑒定。
利用細胞光度計法分析細胞核中DNA含量同樣是十分精硫的,但其工作性能暫時不能可靠地區分整倍單倍體和非整倍單倍體。如果組織中由於某種原因缺少分裂細胞(例如在分化後或受極端影響後),采用細胞光度計法是適宜的。該方法曾成功地用來鑒定天竺葵和煙草單倍體在組織培養中不同組織的倍性。
……

前言/序言


《玉米單倍體育種技術(第2版)》 引言 玉米,作為全球最重要的糧食作物之一,其産量與品質的提升對保障人類糧食安全具有至關重要的意義。長期以來,傳統的玉米育種方法雖然取得瞭顯著成就,但也麵臨著育種周期長、效率低等瓶頸。單倍體育種技術,作為一項革命性的育種策略,為打破這些瓶頸提供瞭強有力的解決方案。本書《玉米單倍體育種技術(第2版)》深入探討瞭這一前沿技術,旨在為廣大科研人員、育種工作者及相關領域學生提供一本全麵、權威、實用的技術指南。 第一章:單倍體育種的理論基礎與發展曆程 本章將追溯單倍體育種的起源與發展。從早期對植物單倍體誘導的零星探索,到20世紀中葉單倍體在玉米育種中的潛力被初步認識,再到如今單倍體育種技術在理論和實踐上的日臻完善,我們將係統梳理其發展脈絡。 植物單倍體的概念與形成機製: 詳細闡述單倍體(haploid)與二倍體(diploid)的區彆,以及在玉米中誘導單倍體的基本原理,包括細胞遺傳學基礎、染色體組學視角下的理解。 單倍體育種的優勢與意義: 深入分析單倍體育種相較於傳統育種的獨特優勢,例如: 顯著縮短育種年限: 通過染色體加倍,可快速獲得穩定遺傳的純閤( homozygous)二倍體種質,大大縮短瞭從雜交到新品種選育的時間。 提高育種效率: 能夠更有效地篩選和評價優異的純閤基因型,減少瞭對環境的依賴,降低瞭無效的選育工作量。 加速新種質創製: 結閤其他先進技術(如分子標記輔助選擇、基因編輯等),單倍體育種能夠更快速地構建和評估新型基因組閤,加速優異基因的聚閤。 簡化復雜遺傳學研究: 單倍體植株的基因型分析更為直接,為研究基因功能、遺傳規律提供瞭便利。 單倍體育種的發展曆程與關鍵突破: 迴顧單倍體育種在玉米領域的關鍵發展節點,如麻點素(bm2)基因標記的應用,誘導係(inducer lines)的開發,以及不同誘導方法的不斷優化。 第二章:玉米單倍體誘導的關鍵技術 本章將聚焦玉米單倍體誘導的核心技術,這是單倍體育種成功的基礎。我們將詳細介紹目前主流的誘導方法,並對其操作細節、影響因素及優化策略進行深入剖析。 遠緣雜交法(Haploid induction via distant hybridization): 利用特殊親本組閤: 闡述如何選擇具有高誘導效率的野生稻(Oryza spp.)或玉米遠緣近緣種作為授粉親本,與目標玉米品種雜交。 授粉與胚培養: 詳細介紹授粉後的管理,以及如何及時采集胚珠,進行離體培養。重點講解胚珠離體培養基的配方、培養條件(溫度、光照、濕度等)的控製,以及胚胎發育的監測。 胚胎發育階段與誘導效率: 分析不同發育階段胚胎對單倍體誘導的影響,以及如何優化時間窗口以獲得更高的誘導率。 誘導係的構建與應用: 介紹構建和利用具有高誘導親本(又稱“誘導係”)的重要性,以及不同誘導係的特點和選擇標準。 體細胞胚胎發生法(Somatic embryogenesis): 外植體選擇與預處理: 詳細說明可用於誘導體細胞胚胎的玉米組織(如未成熟胚、愈傷組織、幼苗芽尖等),以及相關的預處理方法。 培養基優化與胚發生: 介紹誘導愈傷組織形成和體細胞胚胎發育所需的培養基組成,重點在於植物生長調節劑(如2,4-D、KT、NAA等)的濃度和配比,以及激素的開關策略。 胚狀體發育與誘導: 闡述如何將體細胞胚狀體誘導為單倍體植株,包括早期發育階段對環境因子的敏感性。 組織培養優化: 探討不同組織培養技術(如液體懸浮培養、固體培養)對誘導效率的影響。 其他新興誘導技術: 簡要介紹一些正在研究或應用的非主流誘導技術,如化學誘導、轉基因誘導等,以及其發展前景。 第三章:單倍體植株的鑒定與染色體加倍 獲得單倍體植株後,準確鑒定其單倍體特性並將其染色體加倍為二倍體,是實現單倍體育種的關鍵步驟。 單倍體植株的形態學與生理學鑒定: 外觀特徵: 描述單倍體植株在生長發育上的典型錶現,如株型、葉片特徵、花器發育等,以及與二倍體植株的差異。 生長習性: 分析單倍體植株在生長速率、抗逆性等方麵的錶現。 單倍體植株的細胞學鑒定: 染色體計數: 詳細介紹根尖、葉片等組織染色體計數的顯微操作技術,以及如何區分單倍體(n)和二倍體(2n)的染色體數目。 流式細胞儀鑒定: 介紹利用流式細胞儀快速準確地測定DNA含量的技術,以區分單倍體和二倍體。 染色體加倍技術: 化學加倍法: 重點介紹鞦水仙素(colchicine)等化學藥劑在染色體加倍中的應用。詳細闡述: 藥劑濃度與處理時間: 給齣不同植物組織(如生長點、幼苗)的最佳處理濃度和時間範圍。 處理方式: 介紹浸泡法、噴灑法、注射法等多種處理方式。 後處理與恢復: 強調藥劑處理後的衝洗、恢復以及生長觀察。 物理加倍法: 簡述低溫、高壓等物理方法在染色體加倍中的潛在應用。 成功率的影響因素與優化: 分析影響染色體加倍成功率的因素,如植株生長狀況、藥劑純度、處理條件等,並提齣相應的優化建議。 加倍後的鑒定: 介紹如何通過染色體計數、DNA含量分析以及後代繁殖性狀等來鑒定染色體是否成功加倍。 第四章:單倍體育種的育種流程與策略 本章將整閤前述技術,構建完整的單倍體育種流程,並探討不同的育種策略,以最大化單倍體育種的育種效益。 單倍體育種的典型流程: 親本選擇與雜交: 強調選擇適閤誘導的親本組閤,以及成功的雜交技術。 單倍體誘導與培養: 細化從授粉到獲得再生植株的每一個環節。 單倍體鑒定: 明確鑒定標準和方法。 染色體加倍: 詳細介紹加倍過程的管理。 純閤二倍體(DH)的篩選與評價: 田間小區試驗: 介紹如何設計和實施DH係的小區試驗,以評價其産量、抗病性、品質等重要農藝性狀。 性狀分離與純閤性: 分析DH係群體中的性狀分離規律,以及如何快速判斷其純閤性。 多環境試驗: 強調在不同環境條件下評價DH係的穩産性。 新品種(係)的選育與推廣: 最終的育種目標。 單倍體育種的策略與應用: 純閤係育種: 最直接的應用,用於加速純閤自交係的選育。 雜交種育種: DH係作為親本: 利用DH係作為育種材料,快速獲得優良的雜交種組閤。 BSA(Breeding Strategy for Advanced Breeding): 探討結閤分子標記和單倍體育種的先進育種策略,以提高育種效率和精準度。 結閤基因編輯技術: 闡述如何將基因編輯技術與單倍體育種相結閤,以加速目標基因的引入和育種進程。 創製新種質與遺傳資源: 利用單倍體育種技術構建具有獨特基因組閤的種質資源。 簡化復雜性狀的遺傳分析: 強調單倍體在復雜性狀基因定位、遺傳互作研究中的應用。 第五章:影響玉米單倍體育種效率的因素及優化 本章將深入分析影響單倍體育種各環節效率的關鍵因素,並提齣相應的優化策略,以期達到事半功倍的效果。 遺傳因素: 誘導係與目標品種的遺傳背景: 探討不同遺傳背景對誘導效率的影響。 基因型與錶型的關聯: 分析影響單倍體誘導、生存和加倍的關鍵基因。 環境因素: 溫度、光照、濕度: 詳細闡述這些環境因子對胚珠培養、胚狀體發育和植株生長的影響。 培養基成分: 探討不同培養基配方的優化,包括生長調節劑、營養鹽、碳源等。 授粉條件與管理: 強調授粉質量對後續誘導成功率的重要性。 技術操作: 無菌操作: 強調組織培養過程中的無菌環境控製,以及避免汙染。 藥劑處理的精確性: 強調鞦水仙素等藥劑處理的濃度、時間、溫度等控製。 設備與儀器: 介紹先進設備在提高效率和準確性方麵的作用。 優化策略與創新: 高通量培養與自動化: 探討自動化係統在單倍體誘導和培養中的應用。 分子標記輔助選擇: 結閤分子標記,對胚狀體或早期植株進行選擇,提高誘導效率。 生理生化調控: 探索通過生化手段調控植物體內激素水平、代謝産物等,以提高誘導和加倍效率。 第六章:玉米單倍體育種在不同應用場景下的實踐案例 本章將通過具體的實踐案例,展示玉米單倍體育種技術在不同育種目標下的應用情況,為讀者提供直觀的參考。 快速培育高産玉米品種: 介紹如何利用單倍體育種加速培育具有高産潛力的DH係,並構建優良雜交種。 選育耐逆性玉米品種: 結閤耐旱、耐鹽、耐高溫等特定抗逆性狀的選育。 創製品質優良的玉米品種: 如高賴氨酸、低植酸、優良澱粉品質等。 結閤其他育種技術(如基因編輯)的創新應用: 展示單倍體育種與其他前沿技術融閤的成功案例。 不同國傢和地區的應用現狀與挑戰: 簡要介紹全球範圍內玉米單倍體育種的研究與應用情況。 第七章:玉米單倍體育種的未來發展趨勢與展望 展望未來,玉米單倍體育種技術將如何發展,又將麵臨哪些機遇與挑戰。 誘導效率的進一步提升: 探索更高效、更廣譜的單倍體誘導方法。 染色體加倍技術的優化: 提高加倍成功率,減少對藥劑的依賴。 分子育種與單倍體育種的深度融閤: 藉助大數據、人工智能等技術,實現更加精準和高效的育種。 單倍體細胞工程與遺傳轉化: 探索利用單倍體細胞進行高效遺傳轉化。 應對全球性挑戰: 在氣候變化、病蟲害等挑戰下,發揮單倍體育種的獨特優勢。 人纔培養與技術推廣: 強調對相關人纔的培養以及技術的普及和應用。 結論 《玉米單倍體育種技術(第2版)》旨在為玉米育種領域的研究者和實踐者提供一套係統、深入、前沿的技術指導。通過掌握書中介紹的理論基礎、關鍵技術、育種流程與策略,以及優化方法,廣大育種工作者將能夠更有效地利用單倍體育種這一強大工具,加速培育齣高産、優質、抗逆性強的玉米新品種,為保障全球糧食安全和農業可持續發展做齣貢獻。 附錄 常用培養基配方列錶 常用化學試劑及操作安全指南 名詞術語解釋 參考文獻 本書內容全麵,條理清晰,語言嚴謹,圖文並茂,是玉米單倍體育種領域不可或缺的重要參考書籍。

用户评价

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對於那些在育種領域摸爬滾打多年的老手來說,這本書的價值在於它的係統性和前沿性。我尤其欣賞作者在迴顧經典育種方法的同時,對新技術如分子標記輔助選擇(MAS)和基因編輯技術的應用前景進行瞭深入的探討。這本書的結構安排非常巧妙,它沒有停留在對傳統方法的簡單復述上,而是巧妙地將這些經典技術置於現代生物技術的大背景下進行審視。當我讀到關於構建高密度遺傳圖譜的部分時,我被那種嚴謹的科學態度所摺服。作者不僅提供瞭詳盡的步驟,還分析瞭每一步可能遇到的挑戰和解決方案。這種深度的剖析,對於我們這些需要不斷優化現有育種流程的研究人員來說,無疑是一劑強心針。它激發瞭我去探索新的數據分析工具和方法論的興趣,讓我的研究思路不再局限於傳統的田間試驗。

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這本書簡直是為玉米育種新手量身定做的寶典,我剛接觸這個領域的時候,感覺就像在迷宮裏打轉,各種術語和實驗流程讓我頭暈目眩。但自從翻開這本書,那種迷茫感就煙消雲散瞭。它不是那種堆砌晦澀理論的教科書,而是更像一位經驗豐富的老農,手把手地教你如何分辨好種子、如何處理特殊情況。比如,書裏對不同氣候條件下育種策略的分析,簡直是教科書級彆的,讓我立刻明白瞭為什麼在不同地區要采取不同的育種路徑。特彆是它對田間管理細節的描述,細緻到瞭澆水的頻率和施肥的配比,這些都是我在其他資料裏找不到的寶貴經驗。讀完第一部分,我感覺自己的實踐能力突飛猛進,對玉米的生長習性有瞭全新的認識。這本書的價值,就在於它能將復雜的科研理論轉化為可操作的實踐指南,真正做到瞭理論與實踐的完美結閤。

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總的來說,這本書的編輯質量非常高,裝幀結實耐用,作為一本經常需要帶到田間地頭翻閱的工具書,這一點至關重要。內容上,它對當前育種領域的熱點,比如如何利用生物信息學數據指導育種決策,做瞭非常恰當的介紹,沒有過度炒作,而是點到瞭位,讓讀者知道在信息爆炸的時代,哪些工具是真正值得我們投入精力去學習的。我特彆喜歡它在每章末尾設置的“思考題與延伸閱讀”,這有效地引導我們主動去探索更深層次的知識網絡,而不是被動接受信息。這本書絕不僅僅是一本參考手冊,更像是一位智慧的導師,它引導我們思考育種的本質,激勵我們在傳承經典的基礎上不斷創新。對於任何嚴肅對待玉米科學育種的人來說,這都是一本不可或缺的案頭必備良書。

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這本書的語言風格極其平實,讀起來毫無壓力,但內容卻深邃無比。我發現自己常常在一句話中讀齣多層含義,需要反復咀嚼纔能體會其精髓。它不像某些學術著作那樣故作高深,而是用最樸素的語言闡釋最復雜的生物學原理。比如,在講解如何評估親本材料的遺傳多樣性時,作者沒有使用過多復雜的統計學公式,而是通過幾個生動的例子,就將“多樣性對育種長期成功的重要性”闡述得淋灕盡緻。這種“大白話”式的講解,極大地降低瞭學習門檻,讓我能夠更專注於玉米本身的生物學特性,而不是被繁瑣的數學公式所睏擾。這本書的排版也很舒服,圖錶清晰明瞭,極大地幫助瞭對空間結構和形態特徵的理解,為我的形態學觀察提供瞭可靠的參照係。

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我必須強調這本書在“案例分析”部分所展現齣的卓越功力。它不僅僅是理論的羅列,更是對實際科研工作的“復盤”。作者選取瞭幾個具有代錶性的玉米品種改良案例,從最初的性狀發現到最終的品種推廣,完整地展示瞭整個育種周期中的決策過程。特彆是其中一個關於抗逆性狀改良的章節,詳細記錄瞭試驗設計中的盲點和事後修正,這對我啓發很大。它讓我明白,育種工作從來都不是一帆風順的,失敗的經驗和教訓同樣寶貴。通過這些真實的案例,我學會瞭如何更全麵地評估風險,如何在麵對意料之外的田間錶現時,迅速調整策略。這種基於實踐經驗的總結,遠比純理論指導更有說服力,它讓我對未來的科研工作充滿瞭信心和更務實的態度。

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很实用的一本书,很喜欢

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还不错。。。。。。。。。

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很好的鉴用教材,是个好的借鉴!

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非常好的书,通俗易懂,很有系统性,可以让人很明白

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