突變體篩選PPT課件

1、植物體細(xì)胞無性系突變體的篩選植物體細(xì)胞無性系突變體的篩選 一、突變體篩選的一般原則一、突變體篩選的一般原則 二、體細(xì)胞無性系突變體篩選的方法二、體細(xì)胞無性系突變體篩選的方法 三、體細(xì)胞無形細(xì)細(xì)突變體篩選的程序三、體細(xì)胞無形細(xì)細(xì)突變體篩選的程序 四、植物細(xì)胞無性系突變體篩選的應(yīng)用四、植物細(xì)胞無性系突變體篩選的應(yīng)用 五、體細(xì)胞無性系突變體篩選的局限性五、體細(xì)胞無性系突變體篩選的局限性第1頁/共27頁 一、多種檢測手段相結(jié)合，初篩與復(fù)篩相結(jié)合一、多種檢測手段相結(jié)合，初篩與復(fù)篩相結(jié)合 二、離體篩選與常規(guī)育種相結(jié)合二、離體篩選與常規(guī)育種相結(jié)合突變體篩選的一般原則突變體篩選的一般原則第2頁/共27頁 從再

2、生植株中直接篩選有用突變株 對離體培養(yǎng)物的篩選 綠島法體細(xì)胞無性系突變體篩選的方法第3頁/共27頁過程外植體離體培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織分化成苗定植于大田或者營養(yǎng)缽中成熟采收種子 次年按照株系種植常規(guī)育種選育從再生植株中直接篩選有用突變株從再生植株中直接篩選有用突變株第4頁/共27頁對離體培養(yǎng)物的篩選 直接篩選法 正選擇法（主要對抗性突變體的篩選） 負(fù)選擇法（主要對營養(yǎng)缺陷型或者溫度敏感型突變體的篩選） 間接篩選法對離體培養(yǎng)物的篩選對離體培養(yǎng)物的篩選第5頁/共27頁直接篩選法直接篩選法 首先確定選擇方向首先確定選擇方向 可采用化學(xué)物質(zhì)（如高濃度鹽類、堿類、除草劑、抗生素、真菌毒素、重金屬和特定代謝物等

3、）和物理條可采用化學(xué)物質(zhì)（如高濃度鹽類、堿類、除草劑、抗生素、真菌毒素、重金屬和特定代謝物等）和物理條件（低溫、高溫等）處理件（低溫、高溫等）處理 篩去正常細(xì)胞，獲得抗性愈傷組織或抗性細(xì)胞系篩去正常細(xì)胞，獲得抗性愈傷組織或抗性細(xì)胞系 再生獲得抗性突變體植株再生獲得抗性突變體植株第6頁/共27頁正選擇法正選擇法直接作用于突變體直接作用于突變體突變體產(chǎn)生后突變體產(chǎn)生后, ,在最適培養(yǎng)基中加入對正常細(xì)胞有害的化學(xué)物質(zhì)在最適培養(yǎng)基中加入對正常細(xì)胞有害的化學(xué)物質(zhì)正常細(xì)胞死亡而突變細(xì)胞可以生長正常細(xì)胞死亡而突變細(xì)胞可以生長抗此物質(zhì)的突變體細(xì)胞繼續(xù)生長抗此物質(zhì)的突變體細(xì)胞繼續(xù)生長, ,從而可將其選擇出來從而

4、可將其選擇出來. . 一步選擇法或者多步選擇法一步選擇法或者多步選擇法【例例】在水稻抗病育種中在水稻抗病育種中, ,用病茵毒素或病茵毒素結(jié)構(gòu)類似物為用病茵毒素或病茵毒素結(jié)構(gòu)類似物為選擇劑選擇劑, ,已篩選出不少抗病植株已篩選出不少抗病植株. .第7頁/共27頁一步選擇法和多步選擇法一步選擇法和多步選擇法 一步選擇法：所用篩選呀可一次性消滅正常細(xì)胞一步選擇法：所用篩選呀可一次性消滅正常細(xì)胞 【對單基因性狀的抗性篩選對單基因性狀的抗性篩選】 多布篩選法：先加入低劑量的選擇劑，是一部分細(xì)胞不能正常生長，再逐步加大劑量，進(jìn)行多布篩選，得多布篩選法：先加入低劑量的選擇劑，是一部分細(xì)胞不能正常生長，再逐步

5、加大劑量，進(jìn)行多布篩選，得到耐受最高選擇的突變細(xì)胞團(tuán)。到耐受最高選擇的突變細(xì)胞團(tuán)。【對多基因控制的抗性篩選對多基因控制的抗性篩選】第8頁/共27頁負(fù)選擇法負(fù)選擇法 使用特定培養(yǎng)基使用特定培養(yǎng)基 讓突變體細(xì)胞受到抑制不分裂呈休眠狀態(tài)而正常細(xì)胞正常生長讓突變體細(xì)胞受到抑制不分裂呈休眠狀態(tài)而正常細(xì)胞正常生長 用一種對休眠態(tài)突變細(xì)胞無害而能毒害正常細(xì)胞的藥物淘汰掉正常型細(xì)胞用一種對休眠態(tài)突變細(xì)胞無害而能毒害正常細(xì)胞的藥物淘汰掉正常型細(xì)胞 最后用正常培養(yǎng)基恢復(fù)突變細(xì)胞的生長最后用正常培養(yǎng)基恢復(fù)突變細(xì)胞的生長-5 5-溴去氧尿苷負(fù)選擇系統(tǒng)溴去氧尿苷負(fù)選擇系統(tǒng) 高氯酸鹽負(fù)選擇系統(tǒng)高氯酸鹽負(fù)選擇系統(tǒng)第9頁/共

6、27頁5-5-溴去氧尿苷負(fù)選擇系統(tǒng)溴去氧尿苷負(fù)選擇系統(tǒng) 突變體產(chǎn)生后突變體產(chǎn)生后, ,在培養(yǎng)基中加入在培養(yǎng)基中加入10mol/L 10mol/L 的的5-5-溴脫氧尿嘧啶，它滲入正常細(xì)胞合成溴脫氧尿嘧啶，它滲入正常細(xì)胞合成DNADNA中的胸腺嘧啶部中的胸腺嘧啶部位位, ,用光照射用光照射, ,正常細(xì)胞死亡正常細(xì)胞死亡, ,突變細(xì)胞因突變細(xì)胞因DNADNA合成停止合成停止,DNA,DNA中無中無5-5-溴脫氧尿嘧啶的滲入溴脫氧尿嘧啶的滲入, ,光照后仍能存活。光照后仍能存活。將存活的突變體細(xì)胞立即轉(zhuǎn)入相應(yīng)的補(bǔ)充培養(yǎng)基中將存活的突變體細(xì)胞立即轉(zhuǎn)入相應(yīng)的補(bǔ)充培養(yǎng)基中, ,就可繼續(xù)生存就可繼續(xù)生存,

7、,該系統(tǒng)殺死的是正常細(xì)胞該系統(tǒng)殺死的是正常細(xì)胞, ,而不是作用于而不是作用于突變細(xì)胞。突變細(xì)胞。第10頁/共27頁間接篩選法間接篩選法 缺乏直接選擇表型指標(biāo)或者直接選擇條件對細(xì)胞不利時 借助與突變表型有關(guān)的形狀作為選擇指示或者篩選壓 如：脯氨酸含量可以用來鑒定抗逆突變體第11頁/共27頁溫度敏感型突變體的篩選溫度敏感型突變體的篩選這方面的工作主要有抗旱、耐低溫突變體的篩選干旱時細(xì)胞內(nèi)這方面的工作主要有抗旱、耐低溫突變體的篩選干旱時細(xì)胞內(nèi)脯氨酸含量急劇上升，苯丙氨酸含量則顯著下降，因此可利用脯氨酸含量急劇上升，苯丙氨酸含量則顯著下降，因此可利用這一指標(biāo)進(jìn)行抗干旱突變體篩選。這一指標(biāo)進(jìn)行抗干旱突變

8、體篩選。耐低溫突變體的篩選主要是以懸浮細(xì)胞培養(yǎng)為實驗材料，在耐低溫突變體的篩選主要是以懸浮細(xì)胞培養(yǎng)為實驗材料，在0-20-2條件下培養(yǎng)條件下培養(yǎng), ,然后從存活的細(xì)胞系中進(jìn)行耐低溫突變體然后從存活的細(xì)胞系中進(jìn)行耐低溫突變體選篩。選篩。HandaHanda等用聚乙二醇為選擇劑，選出了具耐寒特性的番茄等用聚乙二醇為選擇劑，選出了具耐寒特性的番茄細(xì)胞系，但經(jīng)繼代培養(yǎng)后，細(xì)胞的耐旱特性逐漸喪失了。細(xì)胞系，但經(jīng)繼代培養(yǎng)后，細(xì)胞的耐旱特性逐漸喪失了。第12頁/共27頁 也稱為也稱為“原位篩選原位篩選” 許多重要基因在培養(yǎng)細(xì)胞處于無組織、無器官的未分化狀態(tài)并不表達(dá)，無法通過表型進(jìn)行篩選許多重要基因在培養(yǎng)細(xì)胞

9、處于無組織、無器官的未分化狀態(tài)并不表達(dá)，無法通過表型進(jìn)行篩選 適用于抗除草劑和抗病毒突變體的篩選適用于抗除草劑和抗病毒突變體的篩選 一般選用單倍體植株一般選用單倍體植株綠島法綠島法第13頁/共27頁 一般選用單倍體植株一般選用單倍體植株, ,用用500500拉德的拉德的射線照射后噴灑除草劑或接種病毒。敏感細(xì)胞受害壞死射線照射后噴灑除草劑或接種病毒。敏感細(xì)胞受害壞死, ,抗性突變抗性突變細(xì)胞保持原色細(xì)胞保持原色, ,在受害細(xì)胞間形成綠島在受害細(xì)胞間形成綠島, ,取下綠色組織滅茵后進(jìn)行培養(yǎng)取下綠色組織滅茵后進(jìn)行培養(yǎng), ,并誘導(dǎo)其形成愈傷組織和再生植株并誘導(dǎo)其形成愈傷組織和再生植株, ,然后用秋水仙

10、素處理然后用秋水仙素處理, ,使其成為二倍體使其成為二倍體, ,就可獲得具抗性的突變體。就可獲得具抗性的突變體。第14頁/共27頁 外植體（莖段、未成熟胚等）外植體（莖段、未成熟胚等）誘變愈傷組織無性系誘變愈傷組織無性系（誘變劑）（誘變劑） 誘導(dǎo)體細(xì)胞變異誘導(dǎo)體細(xì)胞變異 誘導(dǎo)愈傷組織繼誘導(dǎo)愈傷組織繼代培養(yǎng)代培養(yǎng)篩選抗性細(xì)胞系篩選抗性細(xì)胞系（選擇劑）（選擇劑）誘導(dǎo)抗性細(xì)胞植株再生誘導(dǎo)抗性細(xì)胞植株再生再生植株的抗性鑒定再生植株的抗性鑒定再生植株的田間再生植株的田間種植及抗性鑒定種植及抗性鑒定抗性品種（系）的比較及選育抗性品種（系）的比較及選育體細(xì)胞無形細(xì)細(xì)突變體篩選的程序第15頁/共27頁突變細(xì)胞

11、的遺傳分析和鑒定突變細(xì)胞的遺傳分析和鑒定 細(xì)胞學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)方面細(xì)胞學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)方面 分析：相關(guān)酶活性分析、染色體觀察與核型分析等分析：相關(guān)酶活性分析、染色體觀察與核型分析等 鑒定：離開篩選壓后變異表型持續(xù)穩(wěn)定、變異表型能通過有性繁殖遺傳等鑒定：離開篩選壓后變異表型持續(xù)穩(wěn)定、變異表型能通過有性繁殖遺傳等第16頁/共27頁 在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 篩選高產(chǎn)（如高蛋白、千粒重）、抗性品種（如抗病、抗旱、抗鹽、抗除草劑）篩選高產(chǎn)（如高蛋白、千粒重）、抗性品種（如抗病、抗旱、抗鹽、抗除草劑） 在植物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)生產(chǎn)次生代謝物中的應(yīng)用在植物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)生產(chǎn)次生代謝物中的應(yīng)用 篩選

12、高產(chǎn)細(xì)胞株（如高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)花青素的鐵海棠細(xì)胞株）篩選高產(chǎn)細(xì)胞株（如高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)花青素的鐵海棠細(xì)胞株）植物細(xì)胞無性系突變體篩選的應(yīng)用第17頁/共27頁對玉米耐鹽愈傷組織的篩選對玉米耐鹽愈傷組織的篩選 以玉米雜交種鄭以玉米雜交種鄭22x22x綜綜3 3的幼胚愈傷組織為材料的幼胚愈傷組織為材料 在加有在加有NaClNaCl和羥基脯氨酸和羥基脯氨酸(Hyp)(Hyp)的篩選培養(yǎng)基上，連續(xù)篩選的篩選培養(yǎng)基上，連續(xù)篩選5 5代代 獲得耐獲得耐NaClNaCl和耐和耐HypHyp的愈傷組織變異體。的愈傷組織變異體。 例例第18頁/共27頁第19頁/共27頁第20頁/共27頁第21頁/共27頁第22頁/共27頁 兩種變異體具有較高的脯氨酸含量和較低的滲透勢兩種變異體具有較高的脯氨酸含量和較低的滲透勢; ; 經(jīng)比較排序為經(jīng)比較排序為HypHyp變異體變異體 耐耐NaClNaCl變異體變異體 對照，耐對照，耐HypHyp變異體表現(xiàn)了最強(qiáng)的耐鹽性。變異體表現(xiàn)了最強(qiáng)的耐鹽性。 耐耐HypHyp變異體的高脯氨酸含量特性比耐變異體的高脯氨酸含量特性比耐NaCl NaCl 變異體穩(wěn)定。用變異體穩(wěn)定。用HypHyp篩選耐鹽變異體的的方法較為有效。篩選耐鹽變異體的的方法較為有效。第23頁/共27頁 篩選