多倍體與單倍體植物演示文稿

多倍體與單倍體植物演示文稿目前一頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點多倍體與單倍體植物目前二頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點本節(jié)主要內(nèi)容：1.染色體工程2.多倍體植物育種3.單倍體與純合二倍體植物育種目前三頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點§8.1染色體工程概念：按照一定的設計，有計劃地消減、添加或代換同種或異種染色體，從而達到定向改變遺傳性和選育新品種的目的的技術。目前四頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點幾個基本概念1.染色體組（Chromosomeset/Genome）生物體配子的全部染色體稱為一個染色體組。同一物種的染色體數(shù)目是相對穩(wěn)定的。配子染色體為單倍體（Haploid），用n表示，稱為一個染色體組。體細胞為二倍體（Diploid）以2n表示。多數(shù)生物體是二倍體：體細胞中染色體是兩兩成對的。例如，果蠅有4對共8條染色體(如圖)，這4對染色體可以分成兩組，每一組中包括3條常染色體和1條性染色體。目前五頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點2.整倍體（euploid）體細胞內(nèi)含有完整的染色體組的類型為整倍體。以小麥屬為例，普通小麥n=7，6n=42，是六倍體。3.非整倍體（aneuploid）體細胞內(nèi)的染色體數(shù)目不是染色體組的完整倍數(shù)的稱為非整倍體。多或少一個以至若干個染色體，如2n+1。目前六頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點4.染色體變異染色體變異可體現(xiàn)在染色體數(shù)目和結構兩個方面。染色體數(shù)目能以單個染色體或以染色體組為單位的增加或減少。染色體組數(shù)量改變：成倍性增減。染色體結構改變：包括基因刪除、重排、倒位及異染色質(zhì)化。目前七頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點1、定義多倍體（polyploid）：是指個體細胞中含有超過正常染色體組數(shù)的個體。同源多倍體（autopolyploid）：多倍體的染色體來自于同一物種或在原有染色組的基礎上加倍而成。異源多倍體（allopolyploid）：多倍體的染色體來自于不同一物種。自然界中存在的多倍體大多是異源多倍體。常見多倍體有三、四、五、六和八倍體。在被子植物中，至少有1/3的物種是多倍體。例如，普通小麥、棉花、煙草、蘋果、梨、菊、水仙等都是多倍體。馬鈴薯是四倍體，普通小麥是六倍體?！?.2多倍體植物目前八頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點2.多倍體植物特點（1）形態(tài)上的巨大性：表現(xiàn)在果實、種子、莖、葉、氣孔等。（2）育性低：同源多倍體常表現(xiàn)出高度不育（Why?)，可獲無籽，可通過無性繁殖；但異源多倍體是可育的，自交親和，結實率較高。（3）抗逆性強：多倍體新陳代謝旺盛，對逆境的耐抗性方面增強。（4）營養(yǎng)成分高：碳水化合物、蛋白質(zhì)、維生素等含量都會增加。多倍體植物一般光合效率高、生長速度快。但是多倍體動物少，并多為同源多倍體。目前九頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點4倍體葡萄小麥：2倍體與6倍體3倍體無籽西瓜多倍體菊花多倍體人參目前十頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點Chapter8細胞工程Copyright?2011WangWeidong,Allrightsreserved.

煙草2倍體，4倍體和8倍體葉片表皮細胞、氣孔的比較目前十一頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點思考問題：為什么多倍體植株高度不育呢？同源多倍體在減數(shù)分裂聯(lián)會期，同源染色體配紊亂，多數(shù)不能形成正常配子。目前十二頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點以有3個染色體組的三倍體香蕉為例在同源染色體聯(lián)匯時可能有四種取向的排列方式：四種中只有A形成的配子具有完整染色組的單倍體或者二倍體完整染色體的配子。占25%。其余3種組合所形成的配子都是非整倍體染色體的配子，這種配子由于劑量不同，一般不成活。3n(n=3)目前十三頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點2.多倍體植物特點（1）形態(tài)上的巨大性：表現(xiàn)在果實、種子、莖、葉、氣孔等。（2）育性低：同源多倍體常表現(xiàn)出高度不育（Why?)，可獲無籽，可通過無性繁殖；但異源多倍體是可育的，自交親和，結實率較高。（3）抗逆性強：多倍體新陳代謝旺盛，對逆境的耐抗性方面增強。（4）營養(yǎng)成分高：碳水化合物、蛋白質(zhì)、維生素等含量都會增加。多倍體植物一般光合效率高、生長速度快。但是多倍體動物少，并多為同源多倍體。目前十四頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點（1）多倍體產(chǎn)生原理主要是體細胞在有絲分裂的過程中，染色體完成了復制，但是細胞受到外界環(huán)境條件(如溫度驟變)或生物內(nèi)部因素的干擾，紡錘體的形成受到破壞，以致染色體不能被拉向兩極，細胞也不能分裂成兩個子細胞，于是就形成染色體數(shù)目加倍的細胞。3多倍體產(chǎn)生原理與誘導方法目前十五頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點（2）多倍體誘導方法A化學誘導法細胞松弛素B：能抑制肌動蛋白聚合成微絲，從而抑制細胞分裂。秋水仙素：分子式為C22H25O6?12H2O，是從一種百合科秋水仙屬植物器官中提取的一種生物堿。能特異性地與細胞中的微管蛋白質(zhì)分子結合，從而使正在分裂的細胞中的紡錘絲合成受阻，導致復制后的染色體無法向細胞兩極移動，最終形成染色體加倍的核。細胞可以在藥劑去除后恢復正常分裂。秋水仙素是目前誘導植物多倍體應用最為廣泛的誘導劑。目前十六頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點秋水仙素處理方法①處理部位：只有處理正在分裂的細胞才能獲得多倍體。通常以植物莖端分生組織或發(fā)育期的幼胚為材料。②處理方式：秋水仙素一般用0.1-0.5%水溶液，選擇處理方法：浸漬法、涂抹法、噴霧法、注射法、藥劑培養(yǎng)基法等。以前兩種方法最常用，見P76.浸漬法：種子浸泡催芽，胚根露白時，0.1-0.5%秋水仙素處理24h，沖洗，播種。涂抹法：涂抹在芽生長點上，早晚各1次。目前十七頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點③藥劑濃度：不同植物對秋水仙素的敏感性不同。實踐證明，秋水仙素的有效濃度一般在0.01-0.5%，以0.2%左右的濃度最為常用。⑤處理溫度：一般在18-25℃之間。高溫成功率大。④處理時間：一般不少于24h。過于幼嫩、濃度高時處理時間可相應短些。間歇處理比持續(xù)處理效果好。處理時間過長會使分生組織停長死亡。目前十八頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點B生物法雜交法：主要指體細胞，利用染色體加倍個體與未加倍個體雜交繁殖多倍體后代，經(jīng)常與化學和物理方法結合使用。異源多倍體一個代表性的例子是人工培育的小黑麥。胚乳培養(yǎng)法：胚乳培養(yǎng)可獲得三倍體植株，Why?。胚乳=3n（一個染色體組來自雄配子，2個來自雌配子，故加倍后可獲得三倍體。目前十九頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點♀♂八倍體小黑麥培育出的八倍體小黑麥具有許多新的特點：穗子、籽粒顯著大于小麥，增產(chǎn)效果明顯，同時能抗寒冷、干旱、貧瘠等不良條件，營養(yǎng)價值（如蛋白質(zhì)）也有較大改善。目前二十頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點4多倍體植物的鑒定人工誘導處理過的群體可能是由多倍體、二倍體甚至是嵌合體等混合群體，所以需要鑒定、篩選出需要的多倍體。（1）核體積測量法：一般而言，細胞核大小與染色體數(shù)目成比例，為了維持恒定的核質(zhì)比例，隨著細胞核的增大，細胞大小也按比例增加。因此多倍體細胞及細胞核通常要比二倍體大一些。因此，通過體細胞核體積的測定可以鑒定染色體的倍性。缺點是比較費時、準確性不高。間接法：目前二十一頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點（2）染色體計數(shù)法：將細胞固定制片、染色后觀察染色體個數(shù)。由于染色體制片技術比較成熟，因此該方法仍是目前鑒定多倍體倍性的一種直觀、準確的方法，缺點是比較費時。（3）DNA含量測定：可以測定單個細胞的DNA含量，再根據(jù)細胞DNA比較來推斷出細胞的倍性。如果發(fā)現(xiàn)雜種的DNA含量是其親本的一倍半，就可以確定這些雜種是三倍體。DNA含量測定法快速準確，能測出嵌合體，但是缺點是需要專門儀器，如核酸檢測儀。直接鑒定法：目前二十二頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點1、單倍體概念：細胞中含有正常體細胞的一半染色體數(shù)，即具有配子染色體數(shù)目的個體。思考：單倍體是不是就是一倍體？水稻是二倍體,其單倍體是一倍體(n=x=12)普通煙草是異源四倍體，單倍體是二倍體（n=2x=Ts=24）普通小麥是異源六倍體單倍體是三倍體（n=3x=ABD=21）§8.3單倍體與純合二倍體目前二十三頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點Chapter8細胞工程2、單倍體特點單倍體高度不育：減數(shù)分裂聯(lián)會紊亂-沒有配對的同源染色體。由于單倍體只具有一套染色體，染色體上的每個基因都能表現(xiàn)相應的性狀，所以極易發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)生的突變，尤其是隱性突變，所以單倍體是進行染色體遺傳分析的理想實驗材料。由于通過人工方法使單倍體的染色體加倍就可以獲得純合二倍體，可縮短育種年限，因此在育種上具有極高價值。目前二十四頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點Chapter8細胞工程單倍體大大縮短育種周期目前二十五頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點3、單倍體植物的培養(yǎng)途徑：花藥和花粉培養(yǎng)（Antherandpollenculture）指離體培養(yǎng)花藥和花粉（雄配子，n

），形成花粉植株，從中鑒定出單倍體植株，經(jīng)染色體二倍化后獲得的純合二倍體植物。屬于雄核發(fā)育(Androgenesis)或孤雄生殖：卵細胞不受精，卵核消失，或卵細胞受精前失活，由精核在卵細胞內(nèi)單獨發(fā)育成單倍體，因此只含有一套雄配子染色體。這類單倍體的發(fā)生頻率很低。目前二十六頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點Chapter8細胞工程目前二十七頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點Chapter8細胞工程（1）花藥和花粉的制備◆花藥：采集未開放花蕾，消毒，剝?nèi)』ㄋ?，接種?！艋ǚ壑苽洌孩僮匀会尫欧ǎ夯ㄋ幗臃N于聚蔗糖溶液中漂浮培養(yǎng)1-7d，藥壁開裂釋放出花粉，過濾收集，接種培養(yǎng)。②機械分離法：分離：用注射器或磁力攪拌器擠壓花藥（溶解在蔗糖或培養(yǎng)液中），釋放出花粉。過篩：用30-50目篩網(wǎng)過濾釋放出的花粉混合液。清洗：離心2-3次（用蔗糖或培養(yǎng)液懸?。?，收集花粉沉淀，最后用培養(yǎng)液稀釋到適當密度。接種培養(yǎng)。目前二十八頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點Chapter8細胞工程水稻花藥培養(yǎng)程序剝?nèi)テ烊~鞘，取出稻穗10％NaCl10min，無菌水洗5次。70％酒精手洗兩遍培養(yǎng)5天后，花藥變黑褐色，20天花藥裂開，長出淡黃色的花粉愈傷組織，先形成芽，后長出根，形成幼苗。

旗葉鞘用70％酒精擦洗一遍左手持穗，右手用鑷子取出花藥，無菌培養(yǎng)皿中 用接種環(huán)接種到 培養(yǎng)基上目前二十九頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點Chapter8細胞工程◆再生途徑：①器官發(fā)生途徑：由花粉脫分化形成愈傷組織（即分化程序很低的薄壁細胞團），再由愈傷組織再分化出根和芽，最后形成植株。②胚狀體途徑：由花粉分裂直接形成胚狀體（不是由合子發(fā)育成的胚叫胚狀體），或先形成胚性愈傷組織再分化出胚狀體，然后由胚狀體長成植株?！襞囵B(yǎng)方法：直接培養(yǎng)、看護培養(yǎng)等培養(yǎng)基種類：MS、B5、NTH（2）植株再生培養(yǎng)目前三十頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點Chapter8細胞工程目前三十一頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點Chapter8Copyright?2011WangWeidong,Allrightsreserved.目前三十二頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點Chapter8細胞工程

◆培養(yǎng)產(chǎn)物：單倍體、二倍體（藥壁）、多倍體和非整倍體。 ◆篩選方法：

形態(tài)鑒定法：觀察植株形態(tài)，準確性低。結實性鑒定：單、三、非倍體不結實，二倍體結實。

染色體數(shù)目鑒定：壓片法顯微鏡檢查根/莖尖染色體。

生化標記鑒定：單倍體同工酶帶數(shù)1條，雜合體多條。分子標記鑒定：

RFLP、RAPD、SSR、STS、AFLP（3）單倍體的篩選目前三十三頁\總數(shù)三十五頁\編于十七點Chapter8