01教案 知識模塊一 園林植物遺傳育種基本知識

1、 主講 肖運成Tel：“檀溪園林(園藝)論壇園林植物遺傳育種輔助教學論壇 襄樊職業(yè)技術學院生物工程系2007610園林植物遺傳育種肖運成 編著教材與參考書教材：園林植物遺傳育種學(21世紀高職高專教材) 張明菊編著 農(nóng)業(yè)出版社參考書目：1、?遺傳學? 王亞馥編著 高等教育出版社2、園林植物遺傳學普通高等教育十五國家級規(guī)劃教材高等院校園林專業(yè)通用教材 戴思蘭 編著 林業(yè)出版社 3、園林植物遺傳育種學-風景園林與欣賞園藝系列叢書 楊曉紅主編 氣象出版社4、園林植物遺傳育種 高等職業(yè)教育園林類系列教材 李淑芹主編 重慶大學出版社5、園林植物遺傳育種學(面向21世紀課程教材) 程金水編著 林業(yè)出版社

2、教學目的和要求本課程以園林植物性狀的遺傳現(xiàn)象及其變異等根本特征為主線，要求學生掌握園林植物的遺傳根本規(guī)律，并能正確解釋生產(chǎn)實踐中的有關園林植物的遺傳與變異現(xiàn)象，提出合理的利用途徑和方法；掌握園林植物新品種選育的根本技術和方法，把握園林植物育種技術開展的趨勢，能針對園林植物的不同特性確定具體的育種目標、育種技術路線和選擇手段；了解國內(nèi)外園林植物育種新成就，具有推廣、繁育良種必備的知識和技能。園林植物遺傳育種 總目錄知識模塊一 園林植物遺傳育種根本知識知識模塊二 遺傳的根本規(guī)律知識模塊三 遺傳物質(zhì)的變異技能模塊一 園林植物種質(zhì)資源與引種馴化技術技能模塊二 選擇育種技術技能模塊三 雜交育種技術技能模

3、塊四 誘變和倍性育種技術技能模塊五 現(xiàn)代生物技術育種分子育種技能模塊六 新品種的審定與良種推廣繁育技術技能模塊七草本及木本花卉育種技術知識模塊一 園林植物遺傳育種根底知識知識點1、概述知識點2、遺傳的物質(zhì)根底細胞與染色體形態(tài)與結構根底知識點3、遺傳的物質(zhì)根底分子根底實驗一、植物花粉母細胞減數(shù)分裂制片與觀察教學目的襄知識點概述主要講述遺傳育種的開展簡史及本課程的學習方法，使學生對園林植物遺傳育種的全貌有一個初步的了解，要求掌握遺傳、變異等根本概念，以及新品種選育的三大因素遺傳、變異和選擇的關系；把握園林植物育種技術的開展趨勢；激發(fā)起學生對本課程的學習興趣。教學內(nèi)容襄知識點1、概述一、園林植物遺傳

4、育種的概念二、園林植物遺傳育種的任務三、遺傳學的開展四、我國園林植物育種的歷史和現(xiàn)狀五、目前國內(nèi)外園林植物育種工作的開展動態(tài)六、園林植物育種目標七、園林植物遺傳育種課程的學習方法重點和難點襄重點品種的概念及其特點、優(yōu)良品種在園林事業(yè)中的作用、園林植物育種目標及其確定、國內(nèi)外園林植物育種工作動態(tài)難點品種和良種在園林植物育種中的重要性；園林植物的育種目標教學設計1.導課通過“種瓜得瓜，種豆得豆這一自然生物現(xiàn)象，引導學生了解生物依靠這種不斷自我繁殖的過程不僅繁衍了種族，同時將自身的特征特性傳遞下去，產(chǎn)生和自己相似的后代。我們今天所看到的生物就是昨天的生物的復制品這一遺傳規(guī)律。 2分鐘2. 應用多媒體

5、課件教學3.其它教學環(huán)節(jié)討論：1.園林植物遺傳育種的開展如何推動園林園藝行業(yè)的進步和開展？2.從諾貝爾獎看遺傳學的重要地位。一、園林植物遺傳育種的概念和任務園林植物：是指具有一定欣賞價值，使用于室內(nèi)外布置以美化環(huán)境并豐富人們生活的植物，它是欣賞植物的泛稱，并簡稱或統(tǒng)稱為花卉。遺傳：同一物種在世代親子間表現(xiàn)的相似性現(xiàn)象?；蚩v向轉(zhuǎn)遞 有性繁殖、無性繁殖 保持物種穩(wěn)定 基因橫向轉(zhuǎn)遞 轉(zhuǎn)基因 變異：同一物種在個體與世代親子間表現(xiàn)的差異性現(xiàn)象。選擇：某一物種的不同性狀個體間因自然或人為因素而使其生存或繁衍能力發(fā)生差異性改變的現(xiàn)象。自然因素造成的稱自然選擇，人為因素造成的稱人工選擇。性狀：生物體所表現(xiàn)的

6、形態(tài)特征和生理特性。遺傳和變異這對矛盾的不斷運動，經(jīng)過自然選擇，便形成各種各樣的物種；通過人工選擇，可培育成符合人類需要的各種品種。因此，遺傳、變異和選擇是生物進化和新品種選育的三大要素。二、園林植物遺傳育種的任務園林植物遺傳育種是根據(jù)園林植物遺傳變異的規(guī)律，研究園林植物良種選育的原理、方法和技術，采用有效的育種手段，從而改進現(xiàn)有園林植物的品種或創(chuàng)造新品種的一門科學。它主要包括三大局部即遺傳學、育種學和良種繁育。品種：經(jīng)過人工選育的、具有一定的經(jīng)濟價值，能適應一定的自然及栽培條件,遺傳性狀穩(wěn)定一致，在產(chǎn)量和品質(zhì)上符合人類要求的栽培植物群體。優(yōu)良品種簡稱良種在園林事業(yè)中的作用1提高單位面積的產(chǎn)量

7、2改進品質(zhì)3提高抗病蟲害能力，減少農(nóng)藥污染4增強適應性和抗逆性、節(jié)約能源5延長產(chǎn)品的供給和利用時期6適應集約化管理、節(jié)約勞力三、遺傳學的開展襄1797年英國的奈特Knight，T 豌豆雜交實驗： P 灰色白色 F1 灰色 F2 灰色 白色 但未統(tǒng)計分析，只發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。奧地利的布隆Brunn基督教修道院的修士格里高孟德爾根據(jù)他8年植物雜交實驗的結果，1865年2月8日在當?shù)氐目茖W協(xié)會上宣讀了一篇題為“植物雜交實驗的論文，1866年正式發(fā)表在該協(xié)會的會刊上。孟德爾提出了遺傳因子假說，認為生物性狀受細胞內(nèi)顆粒狀的遺傳因子heredity factor控制，遺傳因子在生物世代間傳遞遵循別離和獨立分

8、配兩個根本規(guī)律。這兩個遺傳根本規(guī)律是近代遺傳學最主要的、不可動搖的根底。遺傳學的開展的四個時期第一個時期：初創(chuàng)時期19001910第二時期:全面開展時期19101952第三時期:分子遺傳學時期 (19531985)第四時期: 基因組和蛋白質(zhì)組時期(1986 至今)初創(chuàng)時期19001910孟德爾定律的二次發(fā)現(xiàn)荷蘭阿姆斯特丹大學的教授狄.弗里斯de Vries德國土賓根大學的教授科倫斯Correns,C.E奧地利維也納農(nóng)業(yè)大學的講師切爾邁克Tschermak1900年分別同時發(fā)現(xiàn)了孟德爾的業(yè)績。 狄.弗里斯：進行了見月草雜交試驗，發(fā)現(xiàn)F2的別離比為3:1。 1900年3月26日其論文“ 雜種別離法

9、那么 發(fā)表在?德國植物學會雜志?(18)83-90;和法國科學院的?紀事錄?(130)845-847。狄.弗里斯曾從L.H拜萊的?植物育種?中查到孟德爾的工作。他在德文版中提到了孟德爾的工作，但在法文版中卻只字未提。稍后狄.弗里斯發(fā)表了“突變學說柯倫斯于1900,4,21日閱讀狄夫瑞斯法文版的論文，發(fā)現(xiàn)其結論和自己的實驗結果相同，盡管文中未提到孟德爾，但柯倫斯已從老師未格里處知道了孟德爾的工作，于是他撰寫了“ 雜種后代表現(xiàn)方式的孟德爾法那么 一文，1900,4,24日發(fā)表在?德國植物學會雜志?(18)158-168。這對重新發(fā)現(xiàn)孟德爾法那么起了重要的作用。柴馬克也作了豌豆雜交試驗，發(fā)現(xiàn)了別離現(xiàn)

10、象，撰寫了“ 關于豌豆的人工雜交的講師就職論文，清樣出來后他讀到了狄夫瑞和斯科倫斯的論文，于是急忙投寄論文摘要，于1900，6,24日也發(fā)表在?德國植物學會雜志?(18)232-239.三個人的工作都發(fā)表在?德國植物學會雜志?，都證實了孟德爾法那么，這就是遺傳學開展史上著名的孟德爾法那么的重新發(fā)現(xiàn)。孟德爾法那么的發(fā)現(xiàn)在學說界皆引起了一場劇烈的論戰(zhàn).1903年Sutton和Booeri分別提出染色體遺傳理論：認為遺傳因子位于細胞核內(nèi)染色體上，從而將孟德爾遺傳規(guī)律與細胞學研究結合起來劍橋大學遺傳學教授貝特森(Bateson)先后創(chuàng)用: 遺傳學Genetics 等位基因allele 純合體homoz

11、ygous 雜合體heterozygous 上位基因epistatic genes1909年丹麥的科學家約翰遜Johannsen發(fā)表“純系學說,并提出“gene的概念,以代替孟德爾所謂的“遺傳因子。創(chuàng)用了基因型genotype表型phenotype全面開展時期191019531910-1940年形成了近代遺傳學的主要內(nèi)容和研究領域細胞遺傳學/經(jīng)典遺傳學，也是本課程的主要內(nèi)容摩爾根的連鎖規(guī)律發(fā)現(xiàn)襄 1910年 摩爾根Morgan ,T.H及其弟子 斯特蒂文特Sturtevant布里吉斯Bridges繆勒Muller創(chuàng)立了連鎖定律，建立基因在染色體上的關系。 襄1920年費希爾：數(shù)理統(tǒng)計方法在遺傳

12、分析中的應用數(shù)量遺傳學和群體遺傳學的根底 1927年 穆勒 Muller X-射線誘發(fā)突變 1937年布萊克斯里等：植物多倍體誘導雜種優(yōu)勢的遺傳理論 1941 年比德爾Beadle和 Totum 提出一基因一個酶學說襄1944年阿委瑞Avery的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化證明DNA是遺傳物質(zhì)。1951年Watson和Crick的DNA構型。 1951 McClintock B. 發(fā)現(xiàn)跳躍基因或稱轉(zhuǎn)座1952年赫爾歇和蔡斯：噬菌體重組1940-1953年微生物遺傳學及生化遺傳學此期基因是一個抽象的遺傳因子，既是功能單位，又是重組單位和突變單位薛丁諤Sehrdinger,E襄1945: 薛丁諤Sehrding

13、er,E?生命是什么? (WHAT IS LIFE ? Cambridge Univ )“ 基因是活細胞的關鍵組成局部，要懂得什么是生命就必須知道基因是如何發(fā)揮作用的。分子遺傳時期 (19531985)襄1953年沃森J.Watson 和 克里克F.Crick 提出了DNA雙螺旋double helix結構模型，用來說明基因論的核心問題既遺傳物質(zhì)的自體復制，從而開創(chuàng)了分子遺傳學這一新的科學領域，是分子遺傳學及以其為核心的分子生物建立的標志襄二十世紀六十年代,遺傳密碼的破譯、蛋白質(zhì)和核酸的人工合成、中心法那么的提出、斷裂基因的發(fā)現(xiàn)、基因調(diào)控機理的說明以及突變的分子根底的揭示等，都極大地推進了人們

14、對基因的結構與功能的認識,使遺傳學的開展走在了生命科學的前面.70年代以后逐步完善的DNA序列分析技術和DNA體外連接技術與人工合成基因技術，使人類可以利用細胞融合、轉(zhuǎn)化、遺傳工程等新技術，朝著定向地改造生物的遺傳結構的新水平邁進。1958 Kornberg 發(fā)現(xiàn) DNA合成酶在此期遺傳的根本單位是順反子Cistrons 1961年Crick遺傳密碼的發(fā)現(xiàn)。 1961: Jacob 和Monod建立乳糖操縱子模型1962 ，1968 Arber， 1978 Smith 發(fā)現(xiàn)限制性酶1964，1965：Nirenberg，Khorana破譯遺傳密碼1972 Berg建立重組技術1975 Temi

15、n發(fā)現(xiàn)反轉(zhuǎn)錄酶1977 Sanger & Gilbert 建立測序方法1977 Sharp 和 Roberts 發(fā)現(xiàn)內(nèi)含子 1980 Shapiro發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)座子1981 Cech和Altman 發(fā)現(xiàn)核酶1985 Mullis,K. 建立了PCR體外擴增技術。此期基因的概念是一段可以轉(zhuǎn)錄為功能性RNA的DNA，它可以重迭、斷裂的形式存在，并可轉(zhuǎn)座。基因組和蛋白質(zhì)組時期 (1986 至今)一個細胞或病毒所攜帶的全部遺傳信息或整套基因，稱為基因組genome 1986 美 Dulbecco首次提出了“ 人類基因組工程1990 4 美國宣布人類基因組測序工作的5年方案。1991 Stepken Fodo

16、r 把基因芯片的設想第一次變成了現(xiàn)實.1992 10月美Vollrath D.等分別完成人類Y染色體染色體的物理圖譜.1993 10月 美國公布了19931995年的人類基 因組測序工作方案，并預計2005年完成整個的測序工作。1995 Smith,H.O等第一個細菌基因組流感嗜血桿菌(H.influenzae)全基因組序列發(fā)表。1995 12月美、法科學家公布了有15000個標記的人類基因組的物理圖譜。1996 Dietrich W.F等繪制了小鼠基因組的完整遺傳圖譜。1996 10月Goffeau等完成了酵母基因組的測序1996 DNA芯片進入商業(yè)化1997 Wilmut 完成了體細胞克隆

17、1998 12月，第一個多細胞真核生物線蟲的基因組在Science上發(fā)表。 1999 Cate J.H第一次繪制出完整核糖體的晶體結構，揭示了其中的很多細節(jié)。1999 國際人類基因組方案聯(lián)合研究小組完成了人類 第22號染色體測序工作。2000 3月塞萊拉公司宣布完成了果蠅的基因組測序。 2000 完成了人類第21號染色體的測序2000 6 26 人類基因組草圖發(fā)表2000 12 14 英美等國科學家宣布繪出擬南芥基因組的完整圖譜2001 1 12 中、美、日、德、法、英等國科學家 (Nature,15日) 和美國塞萊拉公司 (Science,16日) 各自公布人類基因組圖譜和初步分析結果。約3

18、萬基因。2002 中國科學家獨立完成了水稻基因組測序工作在根底遺傳學飛速開展的今天，園林植物遺傳學研究也在日益向縱深開展。園林植物遺傳學的任務就是在上述遺傳學研究的根底上，對園林植物主要欣賞性狀的遺傳變異規(guī)律進行研究。掌握遺傳學的根本理論和研究方法，了解遺傳物質(zhì)對欣賞性狀的控制表達的機理，對于開展園林植物的品種培育具有重要的意義。四、我國園林植物育種的歷史和現(xiàn)狀我國園林植物栽培歷史悠久，種質(zhì)資源極其豐富。古代勞動人民從挑選最滿意的或奇特的類型留種，開始了原始育種工作。幾千年甚至更古老的年代以來，積累了豐富的經(jīng)驗，也創(chuàng)造了大量的優(yōu)良園林植物品種。建國以后，園林育種工作得到了極大開展：1在選擇育種

19、方面2在雜交育種方面3在輻射育種方面4多倍體育種5生物技術應用方面6在引種馴化方面，我國進行了許多珍稀植物的引種馴化。五、目前國內(nèi)外園林植物育種工作的開展動態(tài)一重視種質(zhì)資源的收集和研究二突出抗性育種和適應商品生產(chǎn)的育種三改革名花走出新路四育種和良種繁育的種苗業(yè)規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化五加強對野生花卉資源的利用六探索育種新途徑、新技術六、園林植物育種目標園林植物育種目標就是對所要育成的新品種的要求，也就是在一定的自然、生產(chǎn)及經(jīng)濟條件下的地區(qū)栽培時，要求培育的品種應該具有哪些優(yōu)良的性狀指標，制定育種目標時，應因時、因地而異，防止以下三方面常犯的弊端的出現(xiàn)：1要求過寬而又齊頭并進，希望一次解決全部問題，結果事與愿違，導致局部或全部失??；2主次不分或主次顛倒，最后可能次要目標到達了，而主要目標未到達；3雖已突出主攻方向，卻因過分無視次要目標，或未對之明確最低要求，以致主要目標雖已到達，卻因其