生物技术育种课件.ppt

关于生物技术育种第1页，此课件共29页哦本章要点花药培养和花粉培养的原理和方法离体条件下花粉的发育途径原生质体培养的原理和方法体细胞杂交的原理和方法人工种子的制作体细胞无性系变异的诱导和筛选基因工程的原理和方法分子标记辅助育种的原理和方法第2页，此课件共29页哦第一节 园林植物细胞工程育种植物细胞工程（plant cell engineering）是应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。理论基础：植物细胞的全能性（cell totipotency）。第3页，此课件共29页哦一、花药和花粉培养1.花药和花粉培养的概念概念：指在培养基上接种植物的花药/花粉，使小孢子改变发育途径，不形成配子，而是像体细胞一样进行分裂、分化，最终发育成完整植株的培养方法。离体条件下花粉分裂增殖方式的类型：营养细胞发育途径。生殖细胞发育途径营养细胞和生殖细胞并进发育途径花粉均等分裂途径第4页，此课件共29页哦2.花粉和花药培养的方法材料的选择培养基预处理接种花药/花粉培养的方法液体浅层培养平板培养看护培养微室悬滴培养试管苗移栽染色体加倍第5页，此课件共29页哦3.花粉植株的鉴定植株形态学鉴定法。单倍体植株瘦弱、短小、叶片窄小、花小柱头长、花粉粒小、不结实。细胞形态学鉴定法。单倍体植株的细胞及细胞核、叶片和气孔、叶绿体、叶片保卫细胞都小于二倍体的细胞，单位面积上的气孔数及保卫细胞中叶绿体的数目也较少。扫描细胞光度仪鉴定（流式细胞仪）。测定叶片单个细胞中DNA的含量确定细胞的倍性。染色体直接计数法。采用染色体压片法，在显微镜下检查根尖、茎尖分生组织的染色体数目。分子标记鉴定。采用生化标记（如同工酶标记）和分子标记（如RFLP、RAPD、AFLP等）进行检测。第6页，此课件共29页哦4.影响花药/花粉培养的因素植物材料花粉发育时期培养基培养条件第7页，此课件共29页哦5.花药/花粉培养与育种母本H1混收得H2花粉植株染色体加倍得H1父本F1H3株系比较H4品比、区试、生产试验繁殖推广第8页，此课件共29页哦二、原生质体培养和体细胞杂交1.原生质体培养（1）材料选择（2）原生质体的分离以适当的密度重悬，用于培养取少量计数重悬于培养基细胞碎片原生质体重悬、离心离心清洗液清洗吸掉酶液灭菌叶片保温第9页，此课件共29页哦（3）原生质体的纯化离心沉淀法。漂浮法。界面法。（4）原生质体的活力鉴定形态学鉴别染色法鉴别（5）原生质体的培养液体浅层培养固体薄层培养双层培养法（6）原生质体的发育和植株再生第10页，此课件共29页哦2、体细胞杂交（1）原生质体融合的方法化学融合法是采用化学试剂诱导两种植物的原生质体发生融合形成杂种细胞的方法，常用的方法有高钙高pH法、聚乙二醇（PEG）法等。物理融合法主要是采用离心、振动、电刺激等措施促进原生质体融合。电融合是最常用的一种物理诱导方法。（2）原生质体融合的方式对称融合非对称融合第11页，此课件共29页哦（3）杂种细胞的鉴定1）互补选择法白化互补选择法营养代谢互补选择法。抗性互补选择法。2）机械法3）双荧光标记选择法第12页，此课件共29页哦（4）杂种植株的鉴定1）形态学鉴定2）细胞学观察3）生化鉴定4）分子标记鉴定第13页，此课件共29页哦四、体细胞无性系变异1.概念：植物的体细胞在离体培养条件下所产生的细胞系或植株，统称为体细胞无性系。2.遗传基础：（1）染色体数目变异（2）染色体结构变异（3）基因突变3 体细胞无性系突变体的筛选：一步筛选法是将培养物接种在含有致死剂量的培养基上，表现出生长的培养物再转移到含有抑制剂的新鲜培养基上。多步筛选法是首先使用半致死剂量对细胞进行筛选，每次继代将上代能生长的细胞系继代到筛选剂浓度提高的新鲜培养基上。第14页，此课件共29页哦4.体细胞无性系变异育种价值：可以在保持品种原有优良种性不变的情况下改进个别观赏性状；在短期内筛选出所需的性状，避免基因重组带来的麻烦；结合物理或化学诱变，可以大大提高育种效率；异后代遗传稳定快，育种年限短；存在细胞质突变，有可能选择到新的细胞质雄性不育系。第15页，此课件共29页哦第二节 园林植物基因工程育种v基因工程育种：是运用分子生物学技术，将目的基因或DNA片段通过载体或直接导入受体细胞，使遗传物质重新组合，经细胞复制增殖，新的基因在受体细胞中表达，最后从转化细胞中筛选有价值的新类型，从而创造新品种的一种定向育种新技术。第16页，此课件共29页哦一、目的基因1.改变花色2.改良花型和株型3.调节花期4.提高抗病虫、抗病毒能力5.提高抗逆性6.延长切花寿命，提高耐贮性第17页，此课件共29页哦二、目的基因的分离1.化学合成2.序列克隆3.功能克隆4.图位克隆5.表型差异克隆第18页，此课件共29页哦三、表达载体构建1.基因工程的工具酶（1）限制性内切酶（restriction endonuclease）（2）DNA连接酶（3）DNA聚合酶（4）末端转移酶（5）反转录酶限制酶EcoR第19页，此课件共29页哦2.基因工程的载体系统（1）质粒载体（2）噬菌体载体第20页，此课件共29页哦（3）Ti质粒第21页，此课件共29页哦3.选择标记基因（1）抗生素类标记基因：此类基因可以使抗生素失活，从而解除抗生素对转化细胞在转录和翻译过程中的抑制作用。例如：新霉素磷酸转移酶（NPTII）基因、链霉素磷酸转移酶（SPT）基因和潮霉素磷酸转移酶（HPT）基因等。（2）抗除草剂类标记基因：其产物能抵抗除草剂的杀灭作用，使转化子从野生背景中富集出来。例如：草丁膦乙酰转移酶，PAT）基因、2,4-D单氧化酶（tfdA）基因和5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶（EPSPS）基因等。第22页，此课件共29页哦4.报告基因（1）-葡萄糖醛酸糖苷酶基因（2）萤光素酶基因（3）氯霉素乙酰转移酶基因第23页，此课件共29页哦5.DNA重组技术（1）限制性内切酶切割（2）目的基因与载体的连接（3）重组DNA分子转入宿主细胞（4）重组子的筛选与鉴定第24页，此课件共29页哦四、外源DNA导入植物细胞的方法1.农杆菌介导法2.基因枪介导法3.PEG诱导法4.脂质体介导法5.电击法6.超声波介导法7.显微注射8.激光微束法9.种质系统介导法第25页，此课件共29页哦五、转基因的受体系统1.愈伤组织再生系统2.直接分化再生系统3.原生质体再生系统4.胚状体再生系统5.生殖细胞再生系统6.转基因植物的鉴定7.转基因植物的安全性第26页，此课件共29页哦第三节 分子标记辅助育种一、常用的DNA分子标记1.第一类是以分子杂交为基础的DNA标记技术，如RFLP；2.第二类是以聚合酶链式反应（polymerase chain reaction，PCR）为基础的各种DNA指纹技术，如RAPD、简单重复序列中间区域标记（inter-simple sequence repeats polymorphisms，ISSR）、AFLP、SSR和序列标签位点（sequence-tagged sites，STS）等。3.第三类是以测序为基础的新型分子标记，如单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）、表达序列标签（expressed sequences tags，EST）。第27页，此课件共29页哦二、质量性状的分子标记辅助选择1.前景选择（foreground selection），即对目标基因的选择，这是标记辅助选择的主要方面；2.背景选择（background selection），即对基因组中除了目标基因之外的其它部分（即遗传背景）的选择；3.基因聚合（gene pyramiding），即将分散在不同品种中的有用基因聚合到同一个基因组中；4.基因转移（gene transfer）或基因渗入（gene transgression）指将供体亲本（一般为地方品种、特异种质或育种中间材料等）中的有用基因（目标基因）转移或渗入到受体亲本（一般为优良品种或杂交品种亲本）的遗传背景中，从而达到改良受体亲本个别性状的目的。第28页，此课件共29页哦07.10.2022感谢大家观看第29页，此课件共29页哦