第十五章生物技術(shù)在植物育種上的應(yīng)用-PowerPoint

1、第十五章第十五章 生物技術(shù)在植物育種中的應(yīng)用生物技術(shù)在植物育種中的應(yīng)用一一 細(xì)胞和組織培養(yǎng)在植物育種中的應(yīng)用細(xì)胞和組織培養(yǎng)在植物育種中的應(yīng)用1 體細(xì)胞變異體和突變體的篩選體細(xì)胞變異體和突變體的篩選無(wú)性系變異無(wú)性系變異（somaclonal variation）：植物體細(xì)胞在：植物體細(xì)胞在離體條件下，以及在離體培養(yǎng)之前，會(huì)發(fā)生各種離體條件下，以及在離體培養(yǎng)之前，會(huì)發(fā)生各種遺傳和不遺傳的變異，把遺傳的變異稱為無(wú)性系遺傳和不遺傳的變異，把遺傳的變異稱為無(wú)性系變異。變異。變異體變異體（varient）：不加任何選擇壓力而篩選出的變：不加任何選擇壓力而篩選出的變 異個(gè)體。異個(gè)體。突變體突變體（mutan

2、t）：經(jīng)過(guò)施加某種選擇壓力所篩選出：經(jīng)過(guò)施加某種選擇壓力所篩選出 的無(wú)性系變異。的無(wú)性系變異。（1）通過(guò)組織培養(yǎng)獲得變異體或突變體的方式）通過(guò)組織培養(yǎng)獲得變異體或突變體的方式 方法方法 a 組培之前的變異及選擇組培之前的變異及選擇 例：煙草抗除草劑變異體的篩選例：煙草抗除草劑變異體的篩選 （滅草松、甲二威靈）（滅草松、甲二威靈） b 組培期間的變異及選擇：正向選擇組培期間的變異及選擇：正向選擇例：例：玉米抗小斑病玉米抗小斑病T T小種小種 未成熟胚未成熟胚 愈傷組織愈傷組織 加加T T小種毒素小種毒素 抗性愈傷組織抗性愈傷組織 移栽移栽 再生植株再生植株高粱胚性愈傷組織高粱胚性愈傷組織c 組培

3、后的選擇和鑒定組培后的選擇和鑒定 培養(yǎng)基不包含特定的選擇因素，但包含誘培養(yǎng)基不包含特定的選擇因素，但包含誘變劑。變劑。 這種選擇多局限于形態(tài)性狀，如株型、葉這種選擇多局限于形態(tài)性狀，如株型、葉色以及其他可見(jiàn)的性狀。色以及其他可見(jiàn)的性狀。（2）體細(xì)胞無(wú)性系選擇工作中的幾個(gè)問(wèn)題）體細(xì)胞無(wú)性系選擇工作中的幾個(gè)問(wèn)題 a 選擇目標(biāo)的確定選擇目標(biāo)的確定 b 外植體的選擇外植體的選擇 c 培養(yǎng)系統(tǒng)的選擇培養(yǎng)系統(tǒng)的選擇 包括包括器官發(fā)生系統(tǒng)器官發(fā)生系統(tǒng)和和胚胎發(fā)生系統(tǒng)胚胎發(fā)生系統(tǒng) d 無(wú)性系變異的選擇無(wú)性系變異的選擇2 離體培養(yǎng)技術(shù)在植物育種中的應(yīng)用離體培養(yǎng)技術(shù)在植物育種中的應(yīng)用（1）胚珠或子房培養(yǎng)與試管授精

4、）胚珠或子房培養(yǎng)與試管授精（2）離體胚的培養(yǎng)在育種中的應(yīng)用）離體胚的培養(yǎng)在育種中的應(yīng)用 a 使遠(yuǎn)緣雜種的胚發(fā)育成植株使遠(yuǎn)緣雜種的胚發(fā)育成植株 b 促進(jìn)核果類植物胚的后熟作用促進(jìn)核果類植物胚的后熟作用 c 打破種子的休眠期打破種子的休眠期3 細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)的其他利用途徑細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)的其他利用途徑（1）快速繁殖）快速繁殖 大多數(shù)果樹(shù)、觀賞植物是雜合的，若要保持大多數(shù)果樹(shù)、觀賞植物是雜合的，若要保持原種特性，需利用莖尖培養(yǎng)快速繁殖。原種特性，需利用莖尖培養(yǎng)快速繁殖。（2）種質(zhì)保存）種質(zhì)保存 有些植物種質(zhì)的保存正式采用組培的方法。有些植物種質(zhì)的保存正式采用組培的方法。傳統(tǒng)的種質(zhì)保存方式是種子

5、繁殖和保存，但種傳統(tǒng)的種質(zhì)保存方式是種子繁殖和保存，但種子生命力下降，易受病蟲(chóng)害侵襲。細(xì)胞培養(yǎng)和子生命力下降，易受病蟲(chóng)害侵襲。細(xì)胞培養(yǎng)和莖尖培養(yǎng)再生植株技術(shù)為種質(zhì)保存提供了條件。莖尖培養(yǎng)再生植株技術(shù)為種質(zhì)保存提供了條件。（3）產(chǎn)生無(wú)病毒植物材料）產(chǎn)生無(wú)病毒植物材料 通過(guò)組織培養(yǎng)可以淘汰病毒，還可能淘汰某通過(guò)組織培養(yǎng)可以淘汰病毒，還可能淘汰某些細(xì)菌，通過(guò)此法進(jìn)行脫毒，如馬鈴薯。些細(xì)菌，通過(guò)此法進(jìn)行脫毒，如馬鈴薯。馬鈴薯脫毒種薯快速繁殖馬鈴薯脫毒種薯快速繁殖二二 植物原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細(xì)胞雜植物原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交交1 基本概念及意義基本概念及意義l原生質(zhì)體原生質(zhì)體：指用特殊方法脫去細(xì)胞壁的、裸

6、：指用特殊方法脫去細(xì)胞壁的、裸露的、有生活力的原生質(zhì)團(tuán)。露的、有生活力的原生質(zhì)團(tuán)。l體細(xì)胞雜交體細(xì)胞雜交（somatic hybridization）：又稱：又稱原生質(zhì)體融合（原生質(zhì)體融合（protoplast fussion） ，是指，是指兩種原生質(zhì)體間的雜交。兩種原生質(zhì)體間的雜交。2 原生質(zhì)體的分離和培養(yǎng)原生質(zhì)體的分離和培養(yǎng)（1）先進(jìn)行細(xì)胞或組織培養(yǎng)）先進(jìn)行細(xì)胞或組織培養(yǎng)（2）利用胚性細(xì)胞系游離原生質(zhì)體）利用胚性細(xì)胞系游離原生質(zhì)體（3）選用合適的培養(yǎng)基和方法）選用合適的培養(yǎng)基和方法（4）選擇合適的酶制劑）選擇合適的酶制劑3 原生質(zhì)體的融合原生質(zhì)體的融合 關(guān)鍵是融合劑的選用。關(guān)鍵是融合劑的選

7、用。 早期用早期用0.25mol/L的的NaNO3和高和高Ca2+;后來(lái)后來(lái)用用PEG和和Ca2+、高、高PH溶液；最近用電融合技溶液；最近用電融合技術(shù)。術(shù)。4 雜種細(xì)胞的鑒定和選擇雜種細(xì)胞的鑒定和選擇（1）用選擇性培養(yǎng)基培養(yǎng)）用選擇性培養(yǎng)基培養(yǎng)（2）互補(bǔ)選擇法）互補(bǔ)選擇法（3）異核體機(jī)械分離和雜種細(xì)胞的核型分析）異核體機(jī)械分離和雜種細(xì)胞的核型分析（4）體細(xì)胞雜種和胞質(zhì)雜種的鑒別）體細(xì)胞雜種和胞質(zhì)雜種的鑒別三三 重組重組DNA技術(shù)在植物育種中的技術(shù)在植物育種中的應(yīng)用應(yīng)用1 目的基因的獲得目的基因的獲得（1）根據(jù)基因表達(dá)的產(chǎn)物）根據(jù)基因表達(dá)的產(chǎn)物蛋白進(jìn)行基因克隆蛋白進(jìn)行基因克隆l 分離和純化控制

8、目的性狀的蛋白質(zhì)或多態(tài)，進(jìn)行氨基分離和純化控制目的性狀的蛋白質(zhì)或多態(tài)，進(jìn)行氨基酸酸 序列分析序列分析l 根據(jù)所的氨基酸序列推導(dǎo)相應(yīng)的核苷酸序列根據(jù)所的氨基酸序列推導(dǎo)相應(yīng)的核苷酸序列; ;l 采用化學(xué)合成的方法合成該基因采用化學(xué)合成的方法合成該基因; ;l 通過(guò)相應(yīng)的功能鑒定來(lái)確定所推導(dǎo)的序列是否為目的通過(guò)相應(yīng)的功能鑒定來(lái)確定所推導(dǎo)的序列是否為目的 基因?；颉＃?）從基因組）從基因組DNA或或mRNA序列克隆基因序列克隆基因 同源序列法和表達(dá)序列標(biāo)簽法同源序列法和表達(dá)序列標(biāo)簽法u同源序列法是根據(jù)基因家族成員所編碼的蛋白同源序列法是根據(jù)基因家族成員所編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中具有保守氨基酸序列的特點(diǎn)發(fā)展

9、的一質(zhì)結(jié)構(gòu)中具有保守氨基酸序列的特點(diǎn)發(fā)展的一條快捷克隆即因家族未知成員的新途徑，即基條快捷克隆即因家族未知成員的新途徑，即基于同源序列的候選基因法。于同源序列的候選基因法。u表達(dá)序列標(biāo)簽是指能夠特異性標(biāo)記某個(gè)基因的表達(dá)序列標(biāo)簽是指能夠特異性標(biāo)記某個(gè)基因的部分序列，通常包含了該基因足夠的信息區(qū)，部分序列，通常包含了該基因足夠的信息區(qū)，因而可以和其他基因相區(qū)分。目前，表達(dá)序列因而可以和其他基因相區(qū)分。目前，表達(dá)序列標(biāo)簽主要是通過(guò)標(biāo)簽主要是通過(guò)cDNAcDNA的途徑獲得。的途徑獲得。 2 目的基因重組質(zhì)粒的構(gòu)建目的基因重組質(zhì)粒的構(gòu)建 質(zhì)粒重組的基本步驟：質(zhì)粒重組的基本步驟：v從原核生物中獲取目的基因

10、的載體并從原核生物中獲取目的基因的載體并進(jìn)行改造；進(jìn)行改造；v利用限制性內(nèi)切核酸酶將載體切開(kāi)，利用限制性內(nèi)切核酸酶將載體切開(kāi)，并用連接酶把目的基因連接到載體上，并用連接酶把目的基因連接到載體上，獲得獲得DNADNA重組體。重組體。3 受體材料的選擇受體材料的選擇 良好的植物基因轉(zhuǎn)化系統(tǒng)應(yīng)具有的條件：良好的植物基因轉(zhuǎn)化系統(tǒng)應(yīng)具有的條件：高效穩(wěn)定的再生能力；高效穩(wěn)定的再生能力；受體材料要有較高的遺傳能力；受體材料要有較高的遺傳能力；具有穩(wěn)定的外植體來(lái)源；具有穩(wěn)定的外植體來(lái)源；對(duì)篩選劑敏感。對(duì)篩選劑敏感。（1）愈傷組織再生系統(tǒng)）愈傷組織再生系統(tǒng)（2）直接分化再生系統(tǒng)）直接分化再生系統(tǒng)（3）原生質(zhì)體再

11、生系統(tǒng)）原生質(zhì)體再生系統(tǒng)（4）胚狀體再生系統(tǒng)）胚狀體再生系統(tǒng)（5）生殖細(xì)胞受體系統(tǒng)）生殖細(xì)胞受體系統(tǒng)4 轉(zhuǎn)基因方法的確定和外源基因的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)基因方法的確定和外源基因的轉(zhuǎn)化（1）載體介導(dǎo)轉(zhuǎn)移系統(tǒng)）載體介導(dǎo)轉(zhuǎn)移系統(tǒng) 主要方法有：主要方法有：葉盤(pán)法葉盤(pán)法真空滲入法真空滲入法原生質(zhì)體共培養(yǎng)法原生質(zhì)體共培養(yǎng)法（2）外源基因直接導(dǎo)入法）外源基因直接導(dǎo)入法 這是一種不需要借助載體介導(dǎo)，直接利用這是一種不需要借助載體介導(dǎo)，直接利用理化因素進(jìn)行外源遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移的方法。理化因素進(jìn)行外源遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移的方法。 a 化學(xué)刺激法化學(xué)刺激法 b 基因槍轟擊法基因槍轟擊法 c 電擊法電擊法 d 微注射法微注射法5 轉(zhuǎn)化體的篩選和鑒定轉(zhuǎn)化體的篩選和鑒定（1）轉(zhuǎn)化體的篩選）轉(zhuǎn)化體的篩選（2）轉(zhuǎn)化體的鑒定）轉(zhuǎn)化體的鑒定 a DNAa DNA水平的鑒定水平的鑒定SouthernSouthern雜交雜交 b b 轉(zhuǎn)錄水平的鑒定轉(zhuǎn)錄水平的鑒定 NorthernNorthern雜交和檢測(cè)雜交和檢測(cè) 翻譯水平的鑒定翻譯水平的鑒定四四 轉(zhuǎn)基因作物品種的選育轉(zhuǎn)基因作物品種的選育1 1 轉(zhuǎn)基因作