第18章生物技术育种.ppt

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1、第18章生物技术育种现在学习的是第1页，共26页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现在学习的是第2页，共26页第一节 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）。现在学习的是第3页，共26页一、

2、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现在学习的是第4页，共26页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现在学习的是第5页，共26页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

3、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。现在学习的是第6页，共26页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现在学习的是第7页，共26页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

4、产试验繁殖推广现在学习的是第8页，共26页二、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现在学习的是第9页，共26页（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现在学习的是第10页，共26页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、

5、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现在学习的是第11页，共26页（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）双荧光标记选择法现在学习的是第12页，共26页（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）分子标记鉴定现在学习的是第13页，共26页四、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

6、）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。现在学习的是第14页，共26页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。现在学习的是第15页，共26页第二节 园林植物基因工程育种v

7、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。现在学习的是第16页，共26页一、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，提高耐贮性现在学习的是第17页，共26页二、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.表型差异克隆现在学习的是第18页，共26页三、表达载体构建1.基因工程的工具酶（1）限制性内切酶（restriction end

8、onuclease）（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现在学习的是第19页，共26页2.基因工程的载体系统（1）质粒载体（2）噬菌体载体现在学习的是第20页，共26页（3）Ti质粒现在学习的是第21页，共26页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

9、）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。现在学习的是第22页，共26页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现在学习的是第23页，共26页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现在学习的是第24页，共26页四、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.种质系统介导法现在学习的是第25页，共26页五、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现在学习的是第26页，共26页