水稻单倍体再生苗的人工加倍及其后代遗传学观察1)
水稻基因组和遗传育种的研究进展
水稻基因组和遗传育种的研究进展水稻，作为世界上最为重要的粮食作物之一，一直以来都受到人们的重视。
为了提高水稻的产量和质量，科学家们不断探索水稻的基因组和遗传育种，取得了许多研究进展。
第一部分：水稻基因组的研究进展1.1高质量水稻基因组测序和注释2002年，国际水稻基因组组织(IRGSP)启动了水稻基因组测序工作，历时十年，于2012年公布了高质量水稻基因组序列。
该项目不仅提供了水稻基因组的底图，也为全球的水稻研究工作提供了重要的资源。
除了基因组测序，对基因组的注释也至关重要。
2018年，中国、日本、美国等国的科学家们联合发表了一篇名为“HostPathogen”(Waxman)，通过整合多种表达组学数据，对水稻基因组的注释进行了更新，共发现了14614个新的基因，有效地促进了水稻基因组研究的深入。
1.2水稻基因组结构和功能特点的研究水稻基因组大小为389Mb，包含大约4.29万个基因。
其中，基因密度比拟其他植物要大，基因的组织分布也呈现出显著的区分。
此外，水稻的基因序列中还含有许多支配了基因表达和基因功能的调控因子，如调控元件、非编码RNA等。
这些结构和特点的研究有助于更深层次的解析水稻的遗传机制。
第二部分：水稻遗传育种的研究进展2.1利用基因编辑技术改良水稻水稻主要遗传特征的研究为利用基因编辑技术改良水稻提供了核心思路。
近年来，科学家们通过CRISPR-Cas9等基因编辑技术，针对水稻各个方面的遗传特征进行了深入的研究。
其中具有代表性的成果有：（1）使水稻茎粗略化的“SNU-16”基因的敲除，使其茎干更粗壮，抗风能力更强；（2）针对水稻的“脱粒非白化”基因进行靶向基因编辑，在保持其他基因不变的情况下，成功实现了水稻产量的提升。
2.2水稻病虫害抗性的研究水稻的病虫害是影响水稻丰产的主要因素之一。
研究表明，水稻的病虫害抗性主要由多个基因共同作用而得。
因此，为了实现水稻病虫害抗性的提升，科学家们也探寻了许多新的遗传调控方法。
第十章 单倍体与多倍体育种
②倍性鉴定长成为花粉株后，要检查其染色体数，确定其倍性。 方法：根尖→固定→染色→压片→ 镜检 ③加倍花粉植株未经自然加倍时，一般为单倍体，不能正常结实， 因而需人工加倍（秋水仙素）。 双子叶植物可采用1.5份0.1—0.4%的秋水仙素十1份羊毛脂， 调成糊状乳液，涂株单倍体植株的腋芽或生长点，使生长点加倍 成二倍体。 单子叶植物如小麦、水稻等可将幼苗或新生的分蘖株基部浸在 0.04—0.1%秋水仙溶液中，在20—25℃下1—4天，取出用清水 洗净，栽入土中，可获得染色体加倍植株。 加倍时要注意秋水仙素浓度，植物种类不同，其浓度不同。 ④选择花粉株加倍成活后，要像一般植物管理一样，种子成熟后， 应单株、单穗分别苗种，备作进一步的试验。F1后各代的选育工 作同一般选育工作一样进行试验、鉴定、从中选出优良株系，扩 大繁殖试种，最后用于生产。
四、诱发多倍体的方法： 1、用物理因素诱异多倍：
物理因素有：温度激变，机械创伤，电离射线非电离射线、 离心力等。 物理因素虽可诱导多倍体，但频率较低，在多倍体诱导中成 效不大。
2、用化学因素诱导多倍体：
秋水仙素处理方法：
①秋水仙素介绍 秋水仙素是从百合科秋水仙植物中提炼出来的一种剧毒药剂， 其分了子式为C22H25NO6 H2O。一般秋水仙素是淡黄色粉末， 纯品是针状结晶体，性极毒，对中枢神经有麻醉作用，进入眼 睛，会使其失明，易溶于水、酒精、氯仿和甲醛中，不易溶解 于已醚和苯。
④处理方法：
浸渍法：多用于处理干种子，萌动种子及幼苗。 滴液法：禾本科幼苗，茎基部生长点切一小斜口，使其夹住一 小片滤纸，用吸管滴药液，浓度0.02—0.05%。双子叶植物，用脱 脂棉将顶芽，腋芽包裹住，然后滴液每日一至数次，反复数日 注射法：是用注射针头把秋液注入植株小苗分蘖节的上部。 这种方法适于禾本科谷类作物，尤其对水稻加倍，效果良好。 富民农处理方法 富民农的化学名称：对甲苯磺硫苯胺苯汞，分子式 C19H17H9NSO2，为灰白色粉末，基本不溶于水，溶于丙酮。使 用时应先将纯的药粉1克倒入25ml丙酮中，在热水中（80℃左右） 加热，制成淡黄色溶液，趁热将此液徐徐倒入1000ml原液稀释到 0.01—0.03%即可使用。 还有乙酸（IAA）、氧化亚氨（N2O）等也可加倍染色体数目。
作物育种期末考试总复习----农业大学农学专业
1、作物育种学是研究___选育____和___繁殖_____作物优良品种的理论与方法的科学。
2、从进化角度来看，作物育种实际上就是_作物的人工进化3、作物有性繁殖可分为自花授粉、异花授粉和常异花授粉（棉花）三种常见的方法。
此外，还包括自交不亲和性____和___雄性不育性__两种特殊方式。
4、育种实践中，作物的高产育种主要涉及_矮杆育种、理想株型育种和高光效育种三个方面。
5、种质资源保存方式可分为___种植保存__、_贮藏保存_、__离体保存_和基因文库技术四大类。
6、作物品种自然变异的原因类型主要有__自然异交引起的基因重组__、__自然变异_和新育成的品种群体的变异。
7、杂交育种通过基因重组、基因累加和基因互作三种遗传机制方式来选育新品种。
8、核质互作雄性不育系中，S(rr)代表是不育系，N(rr)代表保持系。
今有水稻雄性不育系甲，用乙品种授粉后，发现乙对甲无恢复力。
现要用甲转育成新不育系乙”，应以甲为母本，乙为父本进行杂交，在F1代用乙为父本给F代授粉回交，回交若干代以后，就可以得到性状与乙相近的不育系，多次回交亲本就是它的保持系。
9、与品种间杂交相比，其远缘杂种分离特点有分离规律不强、分离类型丰富且有向两亲分化的倾向和分离世代长，稳定慢。
10、测定作物的自交系配合力有两种,即顶交法、双列式轮交、侧配结合法。
测试种选用自交系、单交种11、作物辐射育种实践中，通常用致死剂量、半致死剂量或_临界剂量_来表示辐射敏感性。
12、作物杂种优势要在生产上加以利用，必须满足强优势的杂交组合、异交结实率高和繁殖与制种技术简单易行3个基本条件。
13、多倍体诱导的化学方法中，以化学试剂秋水仙碱诱变效果最好。
15、作物群体改良中，选择和重组是群体进化主要助力14、分子标记SSR指一类由1～6个碱基组成的基序串联重复而成的DNA序列、SNP指单个核苷酸的变异引起的DNA序列多态性1、农作物的品种，一般都有3个基本特性，即特异性、一致性和稳定性。
浙江省9+1高中联盟2023-2024学年高三上学期期中联考生物试题含解析
2023学年第一学期浙江省9+1高中联盟高三年级期中考试生物（答案在最后）考生须知：1．本卷满分100分，考试时间90分钟；2．答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场、座位号及准考证号并核对条形码信息；3．所有答案必须写在答题卷上，写在试卷上无效，考试结束后，只需上交答题卷；4．参加联批学校的学生可关注“启望教育”公众号查询个人成绩分析。
一、选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分。
每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）1.生命现象的基础是组成细胞的元素和分子。
下列相关叙述错误的是（）A.酶的特异性都与氨基酸的排列顺序有关B.组成血红蛋白的元素主要有C、H、O、NC.质粒与rRNA组成元素相同但基本单位不同D.淀粉与糖原结构有差异但基本单位相同【答案】A【解析】【分析】生物大分子包括蛋白质、核酸和多糖，其中蛋白质的基本单位是氨基酸，核酸的基本单位是核苷酸，多糖的基本单位是葡萄糖。
【详解】A、酶的化学本质是蛋白质或RNA，所以其基本单位是氨基酸或核糖核苷酸，A错误；B、组成血红蛋白的元素主要有C、H、O、N，除此还有Fe，B正确；C、细菌细胞内的质粒化学本质为DNA，基本单位是4种脱氧核苷酸，tRNA基本单位是4种核糖核苷酸，DNA 和RNA均由C、H、O、N、P组成，C正确；D、动物体内的糖原与植物体内的淀粉均属于多糖，基本单位均为葡萄糖，两者结构有差异，功能不同，D 正确。
故选A。
2.下列关于人类与环境的叙述，错误的是（）A.对垃圾进行分类处理是控制水体污染的主要措施B.为了防治酸雨，采取减少硫氧化物的排放等措施C.为了保护臭氧层，对氟利昂等的使用有相应规定D.经济性物种适度开发利用有利于保护生物多样性【答案】A【解析】【分析】全球气候问题：1、全球气候变化：温室气体CO2等的大量排放→全球气候变暖→冰川融化，海平面上升。
2、水资源短缺。
3、臭氧层破坏：氟利昂的大量排放→破坏臭氧层→紫外线辐射增强。
遗传与进化期末练习一
期末练习一一、单选题1、DNA 复制、转录和翻译后分别形成（ ）A ．DNA 、RNA 、氨基酸B ．DNA 、RNA 、蛋白质C ．RNA 、DNA 、核酸D ．DNA 、DNA 、RNA2．DNA 的复制、转录和蛋白质的合成分别发生在A ．细胞核 细胞质 核糖体B ．细胞核 细胞核 核糖体C ．细胞质 核糖体 细胞核D ．细胞质 细胞核 核糖体3A ．胸腺嘧啶核糖核苷酸B ．胸腺嘧啶脱氧核苷酸C ．腺嘌呤脱氧核苷酸D ．胸腺嘧啶核糖核酸4．右面为DNA 转录过程中一段示意图，此段中共有几种核苷酸 A ．4种 B ．5种C ．6种D ．8种5．DNA 复制所需的基本条件是A ．模板、原料、能量和酶B ．RNA 、DNA 、ATP 和酶C ．模板、温度、能量和酶D ．DNA 、脱氧核糖、能量和酶 6．具有100个碱基对的一个DNA 分子片段，内含60个腺嘌呤，如果连续复制2次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸的个数A. 60B. 80C. 120D. 1807、测得某DNA 片段含有碱基1600个，其中A 占27.5%，问该DNA 复制两次需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸有多少个？（ ）A ．2520个B ．1480个C ．1080个D ．720个8．某蛋白质由65个氨基酸组成，指导合成该蛋白质的基因的碱基数目至少有A. 390个B. 195个C. 65个D. 260个9．下列说法错误的是A ．一种转运RNA 只能转运一种氨基酸B ．一种氨基酸可以有多种密码子C ．一种氨基酸可以由几种转运RNA 来转运D ．一种氨基酸只能由一种转运RNA 来转运T10．最近，科学家在一种生物体内发现了第22种氨基酸——吡酪赖氨酸，并弄清楚了它的密码子，这是一项伟大的成就。
吡酷赖氨酸的密码子是A．基因中的某三个脱氧核苷酸B．转运RNA上的三个碱基C．DNA一条链上相邻的三个碱基D．信使RNA的三个相邻的碱基11．马和豚鼠体细胞具有相同数目的染色体，但性状差异很大，原因是A．生活环境不同B．DNA分子中碱基对排列顺序不同C．DNA分子中碱基配对方式不同D．着丝点数目不同12. 下列关于受精作用的叙述不正确的是A.受精作用使前后代的染色体数目保持稳定 B．受精作用决定了后代的性别C.受精作用使后代染色体数目加倍 D．受精作用对生物的变异具有重要作用13、用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验结果（）A.证明了DNA是遗传物质B.证明了RNA是遗传物质C.证明了蛋白质是遗传物质D.没有具体证明哪一种物质是遗传物质14、下列四种病毒中，遗传信息贮存在DNA分子中的是（）A．引发禽流感的病原体 B．烟草花叶病毒C．T2噬菌体 D．引起AIDS的病原体15、如果用15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的组成结构中，能够找到的放射性元素是（）A．可以在外壳中找到15N和35S B．可以在DNA中找到15N和32PC．可以在外壳中找到15N D．可以在DNA中找到15N、32P、35S 16、下图是用集合的方法，表示各种概念间的关系．其中与图示相符的是（）17．右图表示某动物的一个正在分裂的细胞，请判断下列说法正确的是A．该细胞是次级精母细胞或次级卵母细胞B．该细胞中1与2；3与4是同源染色体C．该细胞中有两对姐妹染色单体，1与2，3与4D．该细胞中，如果1是Y染色体，则2也是Y染色体，3与4是常染色体18. 下列关于受精作用的叙述不正确的是A.受精作用使前后代的染色体数目保持稳定 B．受精作用决定了后代的性别C.受精作用使后代染色体数目加倍 D．受精作用对生物的变异具有重要作用19、有一种绣球花的花色因土壤pH不同而异，pH大于7 时开蓝花，pH小于7时开桃色花，这是因为土壤PH（）A．是一种诱变因素 B．引起染色体畸变C．影响基因表达 D．改变了色素基因20. 单倍体育种与常规的杂交育种相比，主要优点是A．获得纯种显性后代 B.缩短育种年限 C.无需对植物进行栽培 D.产量明显提高21、下列关于人类遗传病的说法正确的是（）A．单基因遗传病是由单个基因控制的遗传病B．先天性愚型是一种染色体异常遗传病C．人类所有的病都是基因病D．多指、并指、苯丙酮尿症都是由显性致病基因引起的遗传病22、下表是四种人类遗传病的亲本组合及优生指导，不正确的是（）23、某tRNA一端三个碱基是GAU，它所转运的是亮氨酸（亮氨酸的密码子是：UUA、UUG、CUU、CUA、CUC、CUG），那决定此氨基酸的密码子是由下列哪个碱基序列转录而来（）A. GATB. GAUC. CUAD. CTA24、母马的体细胞有染色体64条，公驴的体细胞有染色体62条。
花药培养技术在水稻育种上的应用
案例三
总结词
通过花药培养技术，成功改良了水稻的品质特性，提高了稻米的营养价值和口感品质， 满足了消费者对高品质稻米的需求。
详细描述
在实践中，科学家利用花药培养技术，从水稻花药中诱导出单倍体植株，通过遗传转化 和基因编辑等技术手段，成功改良了水稻的品质特性。这些改良品种的稻米在营养成分 、口感、气味等方面表现出更加优良的品质，满足了消费者对高品质稻米的需求。同时
，这些品种的推广和应用，也有效提高了水稻生产的附加值和市场竞争力。
04
花药培养技术在水稻育种中的 前景与展望
未来发展方向与趋势
高效花药培养体系的建立
通过优化培养基组成、激素配比等条件，提 高花药诱导率和小孢子发育成功率，缩短育 种周期。
基因编辑技术的应用
利用基因编辑技术对花药培养获得的水稻材料进行 基因改造，提高抗逆性、产量和品质等性状。
发展阶段
20世纪70年代，花药培养技术在多个 作物上获得成功，并应用于育种实践 。
花药培养技术的优势与局限性
优势
能够快速获得单倍体材料，缩短育种周期；可结合基因工程 技术进行分子标记和基因定位；可提高育种效率和品质改良 。
局限性
技术难度较大，需要较高的实验技能和经验；诱导产生的单 倍体植株染色体数目不整齐，需要加倍后筛选纯合体；受基 因型限制，某些品种可能不适合采用花药培养技术。
特点
具有高效、快速、稳定等优点， 能够快速获得单倍体材料，缩短 育种周期，提高育种效率。
花药培养技术的发展历程
起始阶段
成熟阶段
20世纪50年代，科学家开始探索花药 培养技术，成功诱导花粉形成单倍体 。
21世纪初，随着分子生物学和基因工 程技术的发展，花药培养技术更加成 熟，广泛应用于作物育种领域。
水稻不育系繁殖与杂交制种技术1
4、病虫防治
同常规稻，注意稻粒黑粉病的防治。 通常用20%粉锈宁100克兑水50公斤在破口期、 盛花期、终花期各喷1次。
本节复习思考题
水稻利用质核互作雄性不育系杂交制 种技术。
丁颍幼穗发育8期划分法的形象归纳：
丁颍的8期划分法 1、第一苞分化期（2-3天）
2、一次枝梗原基分化期（4-5天） 3、二次枝梗原基和小穗原基分化期
（6-7天） 4、雌雄蕊形成期（4-5天） 5、花粉母细胞形成期（2-3天） 6、花粉母细胞减数分裂期 （2天左右） 7、花粉内容充实期（7-8天）
8、花粉完成期（3-4天）
1972年BT台中65A（BT-C）引入中国后，由湖南 省农科院罗孝和等转育成BT型黎明A。
辽宁省农科院杨振玉通过籼粳交将籼稻IR8的恢复 基因引入粳稻，于1976年育成C57等C系统恢复系， 从而又实现了粳“三系”配套（黎优57）。
二、水稻利用杂种优势的途径
总论中已提及实现杂种优势利用的途径有三条：
• 花时：一般上午9～10时始花，11～12时盛花，下午2 时终花。一般籼早粳迟，晴早阴迟，温高早温 低迟；不育系迟于保持系、恢复系。一朵花开 颖至闭颖约60～90分钟。
• 顺序：全穗总体是由上往下开。就同一个二次枝梗而 言是顶部小穗先开，以后由下往上 开。
• 条件：最适温度30～35℃，最适湿度70—80%
• 人工去雄
（水稻的花器小，不可能通过人工去雄后配制杂）
质核互作雄性不育系
不育系
• 生物去雄
光（温）敏核雄性不育系
自交不亲和系（水稻发现极少发现）
• 化学去雄
利用质核互作雄性不育系配制杂交稻
• 雄性不育系：雄性器官退化或发育异常，不能产生正
常花粉，自交不结实，而雌性器官正常，接受其它水 稻品种的正常花粉能够受精结实的稳定品系，称为雄 性不育系（A）。
核“芯”2 遗传变异-2024年高三二轮复习生物学(配人教版)
(2)蝗虫的神经干细胞进行的是有丝分裂，在有丝分裂过程中不会出现四分体。 根据图示分析可知，雌蜂为二倍体，其体细胞中含有32条染色体，2个染色体组， 雄蜂为单倍体，其体细胞中含有16条染色体，1个染色体组，据此可知，蜜蜂的 性别是由染色体组数或染色体数目决定的。(3)若要通过一代杂交实验判断基因 (E和e)在性染色体上的具体位置，可分如下几步。 第一步：确定性别决定方式 根据图示可知，蝴蝶为Z－W型性别决定的生物，性染色体组成为ZZ的个体为 雄性，性染色体组成为ZW的个体为雌性。 第二步：明确可用于实验的蝴蝶种类 现有纯合控制产黑卵和产白卵的雌、雄个体多只。
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(3)控制家蚕的体色基因位于10号染色体上，而家蚕的卵色有黑色与白色(黑对白 为显性，由常染色体上的M和m控制)。为探究家蚕体色基因与卵色基因的遗传 关系，让纯种黑体黑卵家蚕与淡赤色白卵家蚕进行杂交获得F1，再让F1中雌雄 蚕相互交配得F2，F2的表型及比例为黑体黑卵家蚕∶淡赤色白卵家蚕＝3∶1。 这表明卵色基因位于__1_0_号__染__色__体__上__，原因是_只__有__A__、__M_基__因__位__于__一__条__染__色___ __体__，__a_、__m__位__于__其__同__源__染__色__体__上__，__才__能__出__现__F_2_的__性__状__比___________________。
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2.(2023·广东深圳市调研)如图是自然界中几种常见的性别决定方式，请根据所 学知识回答下列有关问题：
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(1)果蝇的长翅和残翅受一对等位基因(A、a)控制，灰体和黄体受另外一对等位 基因(B、b)控制。某兴趣小组用一只长翅灰体雌果蝇和一只长翅灰体雄果蝇为 亲本进行杂交，子代的表型及比例为长翅灰体雌∶残翅灰体雌∶长翅灰体雄∶ 残翅灰体雄∶长翅黄体雄∶残翅黄体雄＝6∶2∶3∶1∶3∶1。如果不考虑X、Y 染色体的同源区段，则两亲本的基因型分别是________A_a_X__B_X_b_、__A_a_X__BY_______， 让子代中的残翅灰体雌果蝇与长翅黄体雄果蝇杂交，子二代中残翅黄体雄果蝇 所占的比例是__1_/_2_4___。
【课时讲练通】-高中生物 4.2.2单倍体育种 多倍体育种 转基因技术课件 浙科版必修2
应说明不同花粉中可能存在不同的基因型，从而可以证明基因
的分离定律。 答案：(1)单倍体育种 (2)1/4 (3)秋水仙素 抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍 染色体数目变异
(4)基因的分离
减少多价体形成等方法重点攻克了多倍体水稻结实率低的世界 性难题，培育出一种具有远缘杂交和多倍体双重优势的“超级 稻”。经鉴定，该种水稻所产稻米已达国家一级稻标准，现已 进入育种阶段。
请思考： 1.多倍体植株有哪些特点？
2.多倍体育种的原理是什么？
课 时 目 标 理
解 1.举例说出单倍体育种的过 程和特点 2.举例说出多倍体育种的过 程和特点
也有杂合子。
【拓展延伸】不同生物单倍体育种后纯合子与杂合子比较 (1)一倍体、三倍体等奇数染色体组的生物，不能产生正常配 子，无法进行单倍体育种； (2)二倍体生物产生的配子只有一个染色体组，单倍体育种产
生的个体都是纯合子；
(3)四倍体、六倍体、八倍体等大于两个染色体组的偶数染色 体组数的生物产生的配子含有两个染色体组，其上基因既可能 相同、也可能不同，则单倍体育种后既可能产生纯合子、也可 能产生杂合子。
辨析单倍体育种与花药离体培养的异同 花药离体培养 原 理 过 程 植物细胞全能性 单倍体育种 染色体数目变异 先经花药离体培养获得单倍 体植株，再用秋水仙素处理 获得纯合植株 正常染色体数目的纯合基因 型植株
植物组织培养
结 得到高度不育的单倍 果 体植株
【典题训练】请据图回答下列问题：
(1)过程①③④⑤的育种方法是_______，依据的遗传学原理是
探 究 点
利用组织培养技术实现水稻优质繁殖的方法
利用组织培养技术实现水稻优质繁殖的方法水稻作为人类主要的粮食作物之一，其高产和优质化一直是农业科学家们的关注焦点。
利用现代科技手段对水稻进行优质繁殖，不仅可以提高产量，还可以改善稻米的品质，为解决世界粮食问题贡献一己之力。
其中，组织培养技术是一种重要的手段，它通过离体培养的方式，成功地实现了水稻的无性繁殖，为水稻栽培和改良提供了新思路。
一、组织培养技术的基本原理组织培养技术是利用植物组织的无性生殖能力进行植株繁殖的一种方法。
其基本原理是将植物体的一部分（如组织、细胞、芽等）取出，在人工培养基上培养和增殖，形成新的植株。
在水稻中，主要利用胚乳、茎尖、芽鞘等组织进行培养。
组织培养技术实现水稻优质繁殖的关键在于选择合适的母本。
传统育种过程中，以高产和抗病性为主要选育指标。
而利用组织培养技术，则可以选择更广泛的优良性状，如品质、抗逆性、品种稳定性等。
通过培养和筛选，可以得到适应不同生态条件和生产要求的新品种。
二、利用组织培养技术提高水稻的产量1. 胚乳培养胚乳培养是利用种子胚乳构建离体培养体系的重要方法。
通过胚乳培养，可以扩增优质品种的种子并提高种子质量。
此外，还可以实现异熟胚发育和种子无性繁殖。
通过体外培养和筛选，可以获得适应性强、产量高的新品种。
2. 茎尖培养茎尖培养是指通过组织培养技术利用茎尖组织快速繁殖水稻。
通过茎尖培养，可以获得大量的无性繁殖苗，为水稻生产提供优质的种苗资源。
此外，还可以利用茎尖组织进行基因转化研究，实现转基因水稻的制造。
三、利用组织培养技术改良水稻品质1. 基因工程改良组织培养技术可以用于水稻的基因工程研究，通过嵌合DNA等手段，将外源基因导入水稻细胞中，从而改变其生理性状和生理功能。
例如，在水稻中导入抗病、抗虫基因，从而提高其抗病虫害能力。
同时，还可以通过转基因技术调控水稻的淀粉、蛋白质合成等关键酶的表达，提高水稻的营养价值和食品加工性能。
2. 培养基优化培养基是进行组织培养的基础，其成分和配方的优化对于水稻的优质繁殖至关重要。
中柱鞘不定根原基起始
分类号单位代码UDC研究生学号控制水稻不定根原基形成的关键基因AR丈1的表达及激素调控论文评阅人:郑康乐研究员钱前研究员朱睦元教授寿惠霞教授陶跃之研究员杨玲教授答辩委员会主席:郑康乐研究员答辩委员会成员:曾广文教授蒋德安教授石春海教授吴平教授论文答辩日期:2005..612 heStateKeyLaboratoyrofPlantPhysiology&BiochemistyrCollegeof LiefSeiences,ZhejinagUniversity TheExPressionandPhytohormoneRegulationofARLI ControllingAdventitiousRootFormationinRiceByShouefngWangSuPevrisedbyPro.fPingWuADissertation SubmittedtotheCommitteeofZhejiangUniversity InPartialFulfillmentoftheRequirementofrtheDegreeofDoetorofPhilosoPhyinGenetiesMay,2005控制水稻不定根原基形成的关键基因A君LI的表达及激素调控论文题目控制水稻不定根原基形成的关键基因ARLI的表达及激素调控本研究得到国家自然科学基金与水稻功能基因组专项资助ThisresearehwasufndedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina 困0.30230220),SpeeialProgramofRiceFunctionalGenomicSofChina (2002AAZZ1003)I一乙/论文题目:ARLI的表达及邀崖鱼竺作者姓名指导教师王首锋j支一8巴崖笙授学科(专业)~鱼暨里乞学所在学院_生鱼科学堂监提交日期2005年5月控制水稻不定根原基形成的关键基因月RLI的表达及激素调控周期的标记基因表达的LCM半定量分析.,............,,421.材料与方法............................................,,421.1材料.............,,,,,,..,,,...........,,421.2方法...............................................,,422.结果与讨论,,.......,,,..........................,,432.1.LCM显微捕获的过程................................,,432.2参与中柱鞘不定根原基起始细胞分裂的标一记基因表达分析,,442.3细胞分裂周期标记基因在不定根原基启动初期的表达分析,,45 第三章水稻月五21基因的表达与激素调控......................,,461材料与方法...............................................,,461.1材料.................................................,,461.2方法................................................,,461.2.1水稻培养及各种激素处理方法.......,,,........,,461.2.2RNA提取.........................................,,481.2.3RT一PCR..........................................,,481.2.4GUS染色方法二,..................................,,492结果与讨论.....,,,..................................,,502.la刀I对植物激素的反应及A几1基因表达............,,,,502.1.la厂了I突变体对不同植物激素的反应..............,,,,502.1.Za二1了突变体对NPA和NBD的反应...................,,532.1.3普通切片分析....................................,,552.1.4a厂1了突变体对植物激素与NAP或NDB的组合处理的反应..,55 2.2植物激素对刀几了基因表达的调控.......................,,572.2.IA几了基因对植物激素的反应.,,...................,,572.2.2生长素和乙烯调控ARL了基因的时间曲线.............,,583小结.....................................................,,60第四章月五21基因的增强表达与抑制表达.,,...................,,61l,材料与方法....................,,,...................,,611.1材料.................................................,,611.2方法......................................,,,.,..,,611.2.IA几了超量表达载体构建.,...............,,,....,,611.2.2.RNA干涉载体的构建...............................,,611.2.2水稻转基因方法..,,.............................,,621.2.3水稻材料准备.....................................,,621.2.4RNA的提取和RT一PRC..................,,,.....,,621.2.5序列比较分析...,,,...........................,,621.2.6测序...........,,,..........................,,62/八七尹控制水稻不定根原基形成的关键基因ARLI的表达及激素调控致谢本论文是在导师吴平教授的悉心指导下完成的"论文从选题!方案制定!实施到结果分析和撰写,每一个细节都凝结着导师的心血和智慧"在此,谨向导师表示最诚挚的谢意!导师开阔的眼界!广博的知识!敏锐的思维!严谨求实的治学态度!对事业的执著追求!永不停息的奋斗精神时刻激励着我,值得我永远学习,将使我受益终生"在论文完成过程中,课题组成员刘洪家!余晓波!于杰!倪君等老师和同学给予了大力协助和帮助;易可可老师!寿惠霞老师!吴忠长老师,吴运荣老师!李靖老师!陈汉民老师!莫肖蓉老师!杨玲老师!刘非燕老师的多方帮助和指导,在此致以诚挚的感谢"感谢中科院上海植生所的罗达老师在原位杂交技术上的指导"此外要感谢博士期间姜华武!毛传藻!金维正!陈志雄!张鹰龙!杜黎明!周洁!何晓薇!党磊!焦芳蝉!宋听蔚!朱世华!齐晓朋!王芳!汪明怡!汪少敏!徐敏!樊叶杨等老师同学对我的热心支持和无私帮助"感谢所有关心帮助过我的同学和朋友"感谢我的家人对我的理解和支持!王首锋2005年5月于杭州控制水稻不定根原基形成的关键基因月灵尤1的表达及激素调控目录致谢................................................一.....,,V缩略语表.................,,,............................,,VI摘要.....................................................,,V1工引言.......................................................,,9第一章水稻不定根发育的分子机理研究现状....................,,n第一部分不定根发生发育的细胞形态学研究...................,,n1.根的分类..................,,,....................,,n2.划分茎节部不定根的方法...............................,,n3.不定根的形态结构.,,,,............................,,114.不定根的发育.........................................,,13第二部分植物激素对水稻不定根形成的调控...................,,14第三部分植物根系形成的分子机制研究进展二,.,,,........,,161.基因表达分析与根发育的分子研究方法...................,,162.根发育突变体的筛选和鉴定及分子机制研究进展...........,,17第二章ARLI基因在水稻不定根形成过程中的表达模式............,,20第一部分A几了基因在mRNA水平的表达模式...................,,201.材料与方法............................................,,201.1材料............,,,............................,,201.2试验器材...........................................,,201.3方法...............................................,,202.结果与讨论............................................,,272.IA几1基因在水稻不同组织和器官中的表达..............,,272.2ARLI基因在水稻不定根发育过程中的表达..............,,27第二部分ARL了基因启动子::GUS融合基因的表达模式...........,,311材料与方法.............................................,,311.1材料..........................................,,,,311.2方法..............................................,,311.2.IA几1基因启动子::GUS融合载体构建:..............,,311.2.2水稻转基因方法,,.,...............................,,341.2.3水稻转基因植株GUS染色分析与切片观察............,,372.结果与讨论............................................,,392.IA几1基因启动子::GUS融合基因载体构建!转基因......,,392.2刀几了基因表达模式..................................,,39第三部分在不定根原基起始分化初期,参与原基起始细胞分裂及细胞分裂控制水稻不定根原基形成的关键基因ARLI的表达及激素调控外,还抑制主根的伸长"1刚NAP抑制了不定根原基的启动:而NDB只抑制不定根的生长,并不抑制不定根原基的启动"突变体有与野生型类似的表现,表明刀几了基因只控制不定根原基的启动和发育,并不影响生长素和乙烯的作用路径"5.在正常条件下,A几1基因在野生型中表达较强,而在RNA干涉转基因植株中则表达微弱,ARLI基因的表达量与不定根生长成正向关系,这表明刀RLI基因确实控制不定根的发生"关键词:水稻,A几了基因,不定根厚基,生长素,原基启动.Vlll一控制水稻不定根原基形成的关键基因ARLI的表达及激素调控缩略语表缩写词ABAarZ了ARN6一BAbPeDNACHX中文名称脱落酸不定根缺失突变体不定根数量6一节基氨基嘿吟碱基对互补DNA环己酞亚胺crl了DNAEthePhonGA3GUSIAALC入1LRa一NAANBDNOSNPARNAiRNART一PCR英文名称AbseisieaeidAdveniitiousrootlessl Adveniitiousrootnumber6一benzylaminoPurineBasePairComPlementaryDNA Cyeloheximide,anihnibitorofProtein synthesisCro!vnrootlessl Deoxyribonucleicaeid2一ChlorethnaePhosPhorieaeid Gibberellieaeidp一Glueuronidase3一indolemaeetieaeidLaser一CpatureMicrodisseetion LateralRoota一npahhtaleneaeetieaeid2,5一norborndaiene, NoPalinesynthaseN小npahthylPhthalmaieaeid,anihnibitorof auxintnarsPortRNAitflerefringRibonueleieaeid ReversetranseriPtion一Polymeraseehain reactionSeminalRootLength水稻不定根缺失突变体脱氧核糖核酸乙烯丰赤霉素p一D葡糖醛酸糖营酶叼!睬乙酸激光捕获微量解剖侧根a一蔡乙酸2,5一降冰片二烯月因脂碱合成酶蔡基邻氨甲酞苯甲酸(生长素运输抑制剂)RNA干涉核糖核酸逆转录PCR反应SR工tRNAX一GlueTransefrRibonucleieaeid5一bromo一4一ehloro一3一indolyl一p一Dglueuronide种子根长转运核糖核酸5一澳一4一氯一3一叫垛p一D葡糖醛酸控制水稻不定根原基形成的关键基因ARLI的表达及激素调控摘要不定根在植物固着!养分和水的吸收上起着非常重要的作用,是影响植物生长发育的重要因子,水稻不定根在水稻的生长发育中起着举足轻重的作用"与拟南芥很少形成不定根相比,水稻等单子叶植物能产生许多不定根,这些使水稻成为不定根发育研究的模式材料"然而,关于水稻根系发育的遗传和分子信息非常有限,涉及不定根发生发育的基因及分子机理知之甚少"主要原因在与双子叶植物相比,不定根发育的突变体很少被筛选和鉴定.本文以水稻不定根缺失突变体日刀/为材料,研究了ARll基因的时空表达模式和激素调控,A刀1基因的超量表达和基因的抑制表达(,通过基因的表达研究刀刀1基因的功能"主要结果如下:1.在野生型中,月几1基因主要在不定根原基,穗轴枝梗连接处,分集原基!小穗原基!侧根原基等处表达,这里可看出,A几了基因肯定参与不定根的发生和发育;在a二了了突变体中的表达与野生型类似"但由于不是专一性表达;可推测ALI基因可能通过调控下游基因而起作用"A几了基因在不定根整个发育过程都持续表达"2.ARLI启动子启动的GUs蛋白表达主要集中在水稻不定根原基部位!根的中柱维管组织及侧根原基"侧根横切显示A几了基因在除表皮细胞外的所有细胞中表达"这一结果与ARL了基因转录本在不同组织中的表达情况是一致的"3.通过LCM对中柱鞘不定根原基起始分裂的标一记基因的表达分析,证明突变体中不定根原基启动细胞的平周分裂受阻"4.外源添加1.0刚Q一N从,150刚Ethephon,促进不定根的发生,但并不能恢复日厂了了突变体的不定根生长"侧根的生长都受到程度不同的抑制"1刚NPA完全抑制植株的不定根和侧根的生长,根生长失去向地性而对主根的生长没有抑制,地上部分弯曲"1"此L一,NDB,除了抑制抑制植株的不定根和侧根的生长控制水稻不定根原基形成的关键基因ARLI的表达及激素调控引言不定根在植物固着!养分和水的吸收上起着非常重要的作用,是影响植物生长发育的重要因子"水稻是一种半水生植物,一般来说,能适应淹水环境,最重要的适应是不定根的生长,由于基部根(baaslroot)s处于厌氧生活状态没有足够的呼吸能量供给,所以不再为茎等提供水和矿质营养,不定根就功能性地取代了基部根"因此,水稻不定根在水稻的生长发育中起着举足轻重的作用(MergmeannH.和SauterM,2000)"关于水稻不定根发育形态学和细胞学方面的研究,早在1959年,Kuafman就明确了不定根原基由茎的中柱鞘细胞启动分化而来;Kwata和Hardaa(1975)在组织和细胞水平上对水稻不定根的发育作了细致的研究工作,认为水稻不定根的发育可分为12个连续阶段:其中较为重要的阶段有:第2阶段,几个中柱鞘细胞通过平周分裂形成两层细胞(外层和内层),它们都参与了不定根的发育,外细胞层发育成皮层!内皮层!外皮层和根冠,而内层形成中柱;第3阶段:外层中心的几个细胞进一步平周分裂开始分化为内皮层!外皮层和根冠,而这层的边缘细胞发育成皮层;第6阶段:边缘细胞进一步分裂增加皮层的层数,小柱!根冠已经形成"在这个阶段,不定根原基除了维管系统,其余所有的组织都已分化形成"双子叶植物植物拟南芥由于根结构(只有一层皮层细胞)简单,许多影响根发育的突变体被筛选和鉴定,因此,根发育的遗传和分子机理研究得相当清楚(Casimir"等, 2003:Casson和Lindsey,2003:Sehiefelbein,2003);而水稻等单子叶植物与拟南芥很少形成不定根相比,能产生许多不定根,这些使水稻成为不定根发育研究的好材料"但目前,关于水稻根系发育的遗传和分子信息非常有限,涉及不定根发生发育的基因及分子机制知之甚少"利用水稻不定根发育异常的突变体来研究不定根形成的遗传机制,是目前最行之有效的方法之一"但是不定根的形成除了植物本身的遗传因素外,还易受环境的条件影响"这种对环境因素的敏感性,增加了水稻不定根突变体筛选和单个遗传基因鉴定的难度"目前报道的水稻不定根形成的相关突变体非常少,已经获得的一些突变体多数只是改变不定根的数目,譬如,水稻crll产是不定根缺失突变体(工nukai等2001),还没有相关的突变基因被分离和鉴定"我们实验室从大量的水稻突变体中筛选到一个不定根缺控制水稻不定根原基形成的关键基因ARLI的表达及激素调控失突变体a分了(davent1t1ousrootleSSI)"该突变体完全缺少不定根,呈独根形态,切片分析表明突变体缺少不定根原基"adrl突变体表型清晰!遗传稳定,经遗传分析表明为单基因隐性突变"这就为水稻不定根发育机理研究提供了方便"本文主要研究了A刀了基因的时空表达模式!激素调控!A刀1基因的超量表达和基因的抑制表达"通过基因的表达分析来研究基因的功能"控制水稻不定根原基形成的关键基因月RLI的表达及激素调控Q口O力nj`匕八匕八匕2.结果与讨论2.工刀几了基因的增强表达.ZA几1基因的抑制表达展望...............................,,,...............,,66ABSTARTC ....................................................,,67参考文献....................................................,,69攻读博士学位期间发表的科研论文..,,,.....................,,74控制水稻不定根原基形成的关键基因ARLI的表达及激素调控第一章水稻不定根发育的分子机理研究现状第一部分不定根发生发育的细胞形态学研究1.根的分类与拟南芥不同,单子叶植物水稻的根系属于须根系,由种子根!不定根以及侧根组成,其中不定根是水稻固着!养分和水分吸收的主要器官"由胚根形成的主根(又称种子根)为定根;其它部位发生的均为不定根,主要是从茎节上生出来的根,也包括由于种子播种过深时从胚轴上生长出来的胚轴根(图1.A)"一般来说,节间伸长了的地上部节位是不会长出不定根的,但假如茎节被水淹盖,或茎基部湿度太大,或乙烯处理,有时也能长出不定根"2.划分茎节部不定根的方法一种方法,是以/节0为单位,把节上根和叶鞘!叶片!分粟芽一样按节位来划分和称呼"这种方法易掌握,但目前正被另一种方法所代替,以/节间0为中心,将节间上部的根带即上位根点(及与之紧邻的叶),与节间下部的下位根点(及与之紧邻的的分桑芽)作为一个单元"这种方法较能反映茎内各器官维管束相互联系的情况,用来说明器官的相关关系较方便(图1.B)"3.不定根的形态结构在形态结构上,不定根与主根构造差异不大"从生理功能上可以分为根冠(roote即)!分生区(meristematiezone)!伸长区(elongationzone)和根毛区(roothairzone)"成熟的根由表皮(epidemris)!皮层(eortex)!内皮层(endodermis)!中柱(eentraleylinde约[包括中柱鞘(perieyele)以及由中柱鞘包围的维管组织(vaseulartissue)"这些成熟的组织来源于4种干细胞(或称起始细胞):顶端根冠起始细胞(cpaniiatisl);中柱起始细胞(initialsofeentraleylinder);表皮和侧生根冠起始细胞(epidemrisnadlateral 控制水稻不定根原基形成的关键基因刁RLI的表达及橄素调控rooteapinitial)以及皮层和内皮层起始细胞(iitialsofepidemrisnadeortex)"此外,柱的顶端有非分化的细胞群称为静止中心(quieseentcente)r(图2)(kawaat等1975)在中MeSOCOtylarrOOtBtill6rbUd.1(奋二.!esf,一UPPerroots-浦nternod>-一如nodeLOWerOFOtS自.,二-.图1.根的分类(A)及节位不定根的划分方法(B).Figure.IA,KindsandnamesoftherePeetiverootsroot,0一seeondaryroot,X一tertiaryroot)B,Sehematieillustrationof一the/shoot一unit0fromKawata等,1965)oftherieeplant,(O,X一lateralofagramineousplant(Adapted图2.水稻不定根根冠纵切放大"细胞;SI::中柱起始细胞;E:表皮,CI二不定根根冠起始细胞,T:根冠外周起动区,Sq外皮en:内皮层,P:中柱鞘:M:在中柱尖端的非分化细胞"MXVI工:生木质部导管;I:皮层和外皮层起始细胞,控制水稻不定根原基形成的关键基因ARLI的表达及激素调控4.不定根的发育ItohJ一I,(2005)在总结近几年遗传学和分子生物学研究成果的基础上对Kawata的12个连续阶段做了一些修正,认为水稻不定根的发生发育过程可分为7个连续阶段:1)靠近中柱维管束鞘的基本分生母细胞通过一次或两次平周分裂建立不定根原基的起始细胞产生内外两层细胞(图3A);2)内层起始细胞通过一次垂周分裂和一次平周分裂形成内皮层一外皮层起始细胞和中柱起始细胞,外层起始细胞通过垂周分裂形成根冠起始细胞(图3B);3),由内皮层一外皮层起始细胞开始分化为内皮层和外皮层(图3.C);4)皮层的分化(图3.D);5)根原基基本组织的形成,根冠起始细胞形成根冠,此时,在中柱的中心区域出现后生木质部维管束(图3.E):6)皮层细胞开始空泡化和中柱的伸长(图3.F);7)不定根突出茎的外皮层(图3.G)"Fig.3.CrownrootdeveloPmentinriee.(A)Estbalishmentofinitialeells.(B)EstablishmentofePidemri--esndodemrisnadorotepainitials.(C)DiefferntiationofePidermi--esndodemrisinitialintoePi demrisnadendodermis.(D)Cortexdiefferntiation.(E)EStablishmentofufndamentalogrnaizationoforot Primodrium.(F)onsetofeellvaeuolation(拼owhead)ineortexnadelongation(arrow)instele.(G)Crown orotemergenee.IC,initialeells;PV,PeriPhearleylinderofvaseularbundle:C,roote叩oritsinitial:EE,叩idemri--esndodemrisinitials;S,stele(eentarleylinde)r:EP,ePidemris:EN,endodemris;CO,eortex:COL ,olumella:MXll,lateme-atxylemvesse1.(AdaPtedrfomItohJ一I,(2005),PlnatCellphysiol46:23一47)控制水稻不定根原基形成的关键基因ARLI的表达及激素调控第二部分植物激素对水稻不定根形成的调控植物激素对植物的生长和发育起重要作用"代谢为植物提供能量和物质,而植物激素则调节着植物每一个部分的生长速度!各部分的协调性,也调节着植物的繁殖"这些过程涉及植物激素对基因表达的调节"迄今为止,关于生长素!乙烯参与水稻不定根发育调控的报道较多,其它激素报道较少"生长素能增加乙烯生物合成的速度,而乙烯也会影响生长素的极性运输和敏感性(Suttle,1988)"1.生长素生长素(Auxin)是植物生长发育的重要激素之一,参与控制植物发育的许多生长发育过程,影响植物的关键过程,如胚胎!根!花的发"植物生长激素对许多植物中的不定根生长有促进作用(BlkaeSley等,1991)"生长素是侧根和不定根原基启动的主要促进激素"它诱导中柱鞘(pericycl)e和薄壁细胞(parnechyma)脱分化进入起始细胞分裂"根原基自身的生长不再依赖于生长素"生长素对已经成熟的不定根原基不起作用,生长素处理后的原基少许生长可能是由于生长素诱导乙烯的生物合成造成的,能被NDB(一个乙烯作用抑制剂)阻断"NAP能阻断工AA的极性运输,能抑制工AA诱导的不定根的生长,外源添加NAA能部分恢复不定根的生长Z(ollu等,2003)"IAA能调控乙烯的生物合成这是大家认可的现象(Peck和Kende,1995),用N以(AIA一极性运输抑制剂)处理,不能阻断乙烯诱导的不定根的生长(Lorbi("CkeR和SauteM.,1999)"外源植物生长激素(phytohormoneauxin)对根的发育是非常重要的"尽管诱导侧根和不定根形成的浓度不一样,但外源植物生长激素处理都会诱导侧根和不定根的异常发生(Sehiefelbein等,2003)"2.乙烯乙烯诱导深水稻不定根的生长(suge等,1985:Bleecker等,1957),淹水条件下通过乙烯合成的增加和溶解的减少导致乙烯在植物中的积累,乙烯浓度明显提高,诱导不定根原基的生长(M-truax和Kende:1983;Stunzi和Kende,1989)"外部施加乙烯同样可以诱导不定根原基的生长,而添加生长素,细胞分裂素都不会引起不定根的明显生长(LorbieekeR.和SauterM.,1999)"在乙烯存在的情况下,GA3不能促进不定根的生长(Suge等,1985),只起一个决定根细胞的形状的作用(Barlow等.,1991;Traas等,1995:Tadeo等,x997)"oA3单独处理不能诱导根的生长.(Celenza等一995;neKlerk控制水稻不定根原基形成的关键基因月RLI的表达及激素调控第三部分植物根系形成的分子机制研究进展1.基因表达分析与根发育的分子研究方法目前,根发育的分子研究方法有:1!用GUS报告基因系统和RNA原位杂交等有效方法分离和鉴定在根特意表达的基因"2!分离根发育的突变体"3.不同以往的激素处理方法,在所有影响根发育的外界因素中,最重要的因素是植物激素,外源添加,很难说明内源激素水平,与以前做法相反,利用激素合成酶转基因植株的表达来改变体内的激素水平"其中通过筛选不定根发育异常的突变体,来研究水稻不定根发生发育遗传机制,是目前最有效的方法之一"基因表达分析是研究基因功能的主要途径"基因功能的发挥要通过基因表达来实现"基因的表达有独特时间和空间特点"因此,研究基因功能的途径之一,就是研究基因是如何表达的:在那些细胞!组织和发育阶段;受什么因素的调节;受那些基因的影响;他们的表达影响那些基因;等等"主要方法有:1!基因在正常情况下在不同细胞!组织和发育阶段的时空表达,来推测基因的功能,一般来说,基因在哪个地方表达,基因就在那里起作用"在转录水平上,通过mRNA原位杂交或Northern杂交来检测"在蛋白水平主要通过Westernblot或基因启动子融合GUS基因的转基因材料分析"理论上启动子加GUS转基因材料也并不是该基因在体内真正的表达情况,表达与所扩增的启动子长度和载体在植物染色体中的位置都有关"在目前手段中,原位杂交最能反映真实情况,但在表达调控研究中,该方法又有很多限制"2!基因的超量表达,指通过人为地重组DNA,在细胞中大量地,持续地表达目的基因,其表达量要远远超过内源基因的正常表达水平"目的基因超量表达结果一般是其功能的超常发挥"它有3个优点,第一,转基因一般表现为显性遗传,表型分析比较容易"第二,这种方法可使目的基因在不同的植物中表达"这样的转移会大大加快研究进程,结果明显"第三,有时是研究某些基因功能所必须的"由于进化过程中基因组加倍导致的基因过剩现象,通过基因突变,很难获得明确的结果,而超量表达结果明显"缺点是,由于真核细胞内存在基因沉默机制,基因的超量表达有时会不表达;同时/异位表达0要考虑基因间的相互作用"控制水稻不定根原基形成的关键基因ARLI的表达及激素调控3.与基因的超量表达方法相反,基因的抑制表达通过降低目的基因在细胞的表达水平的方法来研究基因的功能"RNAi(RNA1nterferenc)e是指外源性双链RNA(dSRNA)能抑制细胞内与其序列同源的基因的表达,为我们研究未知功能的基因提供了新的反向遗传学手段"RNAi可以有效地弥补基因敲除与反义RNA抑制的不足"由于RNAi作用比反义RNA技术更有效,更持久;比基因敲除更省时,可在短期内对多个基因进行研究"本文主要研究了刀刀1基因的时空表达模式!激素调控!A刀了基因的超量表达和基因的抑制表达"通过基因的表达来鉴定基因的功能"2.根发育突变体的筛选和鉴定及分子机制研究进展拟南芥是研究双子叶植物根发育最理想的模式植物,由于拟南芥根结构简单(只有一层皮层细胞),许多影响根发育的突变体被筛选和鉴定"如,在拟南芥和烟草分离的几个突变体中,arc突变体为显性突变,茎生长弱,在任何生长素浓度处理下均不能诱导生根,但生长素能诱导韧皮部薄壁细胞和内皮层薄壁细胞的细胞分裂"Lund等(1997)认为,arc突变体通过降低质膜上生长素的结合位点,降低了对生长素的敏感性"说明根诱导的适宜信号要求较高的生长素结合阀值,细胞分裂和根诱导是两类不同的生长素受体的反应结果"HRGPn口了,ia4a/5和hg3基因在烟草茎不定根原基中表达,但i4aa/5和hg3在生长素反应的各类细胞中都表达,HRGpnZt了基因在初生根原基或决定次生根发生的细胞中专一性表达"3个基因启动子对生长素诱导激活的反应表明,只有月火6尹月口在不定根诱导期专一性表达;突变体的月叹G尸nZt了启动子不能被生长素激活,该基因的表达与ar"突变体根器官发生潜能的丧失有关"LR尸了,RML!,RMLZ和脱F4一/ 等参与拟南芥不定根和侧根原基发育调控的基因也相继被报道(Smiht和Feodoroff 199,.5Cheng等,199;5Celenza等,1995),这就为研究拟南芥根发育的遗传机制提供了基础(VnadneBerg等,1998)"因此,拟南芥根发育的遗传和分子机理研究得比较清楚(Casimiro等,2003:Casson和Lindsey,2003;SChiefelbein,2003).与拟南芥很少形成不定根相比,水稻等单子叶植物能产生许多不定根,这些使水稻成为不定根发育研究的模式材料"然而,关于水稻根系发育的遗传和分子信息非常有限,涉及不定根发生发育的基因及分子机理知之甚少"主要原因在与双子叶植物相比,不定根发育的突变体很少被筛选和鉴定(Inukai等,2001夕"控制水稻不定根原基形成的关键基因ARLI的表达及激素调控不定根对环境因素的敏感性,增加了对特异的不定根突变体的筛选和单个遗传基因的鉴定的难度"目前报道的水稻不定根发生发育的相关突变体非常少,已经获得的一些突变体多数只是改变不定根的数目,譬如,水稻cr!l是不定根缺失突变体(Inukai等,。
不同杂交中稻作再生稻栽培的再生能力及产量比较研究
㊀㊀2024年第65卷第4期749收稿日期:2023-03-16基金项目:国家重点研发计划课题:再生稻周年温光水肥资源高效利用关键技术研究与应用(2022YFD2301002);长江中下游稻-油周年绿色丰产优质高效生产技术集成示范(2022YFD2301405-3)作者简介:杨森(1989 ),男,安徽亳州人,农艺师,硕士,从事粮食生产技术推广工作,E-mail:578145266@㊂通信作者:孔令娟(1976 ),女,安徽蚌埠人,高级农艺师,硕士,从事粮食生产技术推广工作,E-mail:314082688@㊂文献著录格式:杨森,孔令娟,张琦,等.不同杂交中稻作再生稻栽培的再生能力及产量比较研究[J].浙江农业科学,2024,65(4):749-755.DOI:10.16178/j.issn.0528-9017.20230261不同杂交中稻作再生稻栽培的再生能力及产量比较研究杨森1,孔令娟1∗,张琦2,王青3,骆忠明4,张晓红5,金四九6,袁功平7(1.安徽省农业技术推广总站,安徽合肥㊀230001;2.望江县种植业技术推广中心,安徽望江㊀246200;3.宣城市宣州区种植业局,安徽宣城㊀242074;4.东至县农业农村综合技术服务中心,安徽东至㊀247200;5.庐江县农业技术推广中心,安徽庐江㊀231500;6.桐城市种植业管理中心,安徽桐城㊀231400;7.怀宁县种植业技术推广中心,安徽怀宁㊀246100)㊀㊀摘㊀要:当前各级政府紧抓粮食安全,不断出台鼓励政策,以促进提高产量㊂再生稻作为一种提高产量的生产措施,正在得到政府和种植主体的重视㊂文章通过对7个杂交中稻做再生稻的再生能力及产量进行比较,筛选出适宜安徽沿江江南地区的再生稻品种,促进提高当地水稻产量㊂结果表明,新两优611和六两优香11再生能力强㊁产量高,综合表现最好;鑫两优香128㊁友两优2152㊁荃优1606高节位再生能力强,再生季产量表现高于对照;旱优116㊁旱优73头季稻产量较高,再生能力一般㊁再生季产量较低㊂对比品种再生能力及产量表现,选择再生稻品种时,头季稻每hm 2穗数高的品种,两季产量高㊂关键词:杂交中稻;再生稻;再生能力;产量中图分类号:S511㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:0528-9017(2024)04-0749-07Comparative study on regeneration ability and yield of ratooningrice cultivation with different hybrid medium riceYANG Sen 1,KONG Lingjuan 1∗,ZHANG Qi 2,WANG Qing 3,LUO Zhongming 4,ZHANG Xiaohong 5,JIN Sijiu 6,YUAN Gongping 7(1.Anhui Agricultural Technology Extension Station,Hefei 230001,Anhui;2.Wangjiang County Planting TechnologyPromotion Center,Wangjiang 246200,Anhui;3.Xuanzhou District Planting Bureau,Xuancheng 242074,Anhui;4.Dongzhi County Agricultural and Rural Comprehensive Technical Service Center,Dongzhi 247200,Anhui;5.Lujiang County Agricultural Technology Extension Center,Lujiang 231500,Anhui;6.Tongcheng Planting ManagementCenter,Tongcheng 231400,Anhui;7.Huaining County Planting Technology Promotion Center,Huaining 246100,Anhui)㊀㊀Abstract :At present,governments at all levels are closely monitoring food security and continuously introducingincentive policies to promote increased production.Regenerated rice,as a production measure to increase yield,is receiving attention from the government and planting entities.This article compares the regeneration ability and yield of seven hybrid medium rice varieties as regenerative rice,selects suitable varieties of regenerative rice for the Jiangnan regionalong the Yangtze River in Anhui,and promotes the improvement of local rice yield.The results showed that Xinliangyou611and Liuliangyou Xiang11had strong regeneration ability,high yield,and the best overall performance;Xinliangyouxiang 128,Youliangyou 2152and Quanyou 1606have strong high node regeneration ability,and their yieldperformance during the regeneration season is higher than that of the control;The first season rice of Hanyou 116andHanyou 73has higher yield,average regeneration ability,and lower yield in the regeneration paring the750㊀㊀2024年第65卷第4期regeneration ability and yield performance of different rice varieties,when selecting regenerated rice varieties,the varieties with higher panicles per hectare in the first season will have higher yields in the two seasons. Keywords:medium hybrid rice;ratooning rice;regenerative capacity;yield㊀㊀再生稻作为一种资源节约型㊁高效型的稻作制度,在种植面积不增的前提下,增加一季水稻产量㊁两季水稻秸秆有效还田㊁且头季和再生季均可以有效避开病虫高发期的危害,实现绿色高效生产,有利于提高稻田的综合生产能力㊂安徽省位于江淮之间丘陵单㊁双季稻过渡区即全国双季稻北缘地区,江淮及其以南地区,温光资源丰富,雨热同季,都是发展再生稻的适宜区[1]㊂再生稻作为 一种两收吨粮田 高产高效栽培技术模式,正得到政府部门越来越多的重视和大力推广,2020年至2022年在安徽省农业农村厅专项政策的推动下,联合科研院所在全省开展多点攻关㊁示范,多措并举,积极宣传引导和示范推广㊂在平台建设㊁品种筛选㊁栽培技术创新和产业扶持等方面均取得一定的发展和突破,2021年再生稻种植面积达到8万hm2[2],2022年预计推广面积约10万hm2,真正实现了 一种两收 ,开拓新型稻作制度发展新模式,也是稳定粮食生产和提质增效的重要举措㊂我国南方再生稻推广潜力巨大,湖北㊁湖南㊁福建等对于再生稻品种选育已有大量研究[3-6],安徽相关研究表明当前再生季存在安全齐穗的隐患和二季均衡高产栽培等问题,考虑到再生稻生产专用品种应主要从早稻及中稻中选择,且中稻种植品种类型以杂交稻为主[7-9],本文以7个杂交中稻为研究对象,以再生能力及产量等因子做主要衡量标准,以期确定适宜安徽省沿江江南地区作再生稻的杂交中稻品种,也可为长江中下游双季稻北缘地区杂交中稻作再生稻品种选择提供参考㊂1㊀材料与方法1.1㊀试验材料㊀㊀为了鉴定高产杂交中稻新品种作再生稻在生产上的应用价值,研究其配套栽培技术,以近3年审定品种为主,选择7个水稻品种开展试验,具体品种信息见表1㊂1.2㊀试验设计1.2.1㊀试验地点㊀㊀位于安徽省沿江江南地区的庐江县㊁桐城市㊁怀宁县㊁望江县㊁宣城市宣州区和东至县㊂其中生育期选择在望江县,头季稻茎蘖动态和再生季再生㊀㊀表1㊀参试品种信息Table1㊀Tested variety information编号品种审定号品种类型CK丰两优香1号国审稻2007017籼型两系杂交稻ZS1旱优116国审稻20200313籼型三系杂交稻ZS2旱优73皖稻2014024籼型三系杂交节水抗旱稻ZS3六两优香11国审稻20196107籼型两系杂交稻ZS4荃优1606国审稻20206016籼型三系杂交水稻ZS5新两优611国审稻20226116晚籼两系杂交稻ZS6鑫两优香128皖审稻20222016籼型两系杂交节水抗旱稻ZS7友两优2152 两系籼粳交杂交稻㊀㊀注: 表示无此栏㊂能力调查选择在望江县㊁宣城市宣州区和东至县,在6个县(区)均开展头季及再生季产量调查㊂1.2.2㊀小区布置㊀㊀试验小区每品种200m2,同一县内不设重复,品种间做好标记,小区四周设置1.8m宽的保护行,保护行和小区间操作行40cm㊂试验区田地平坦,试验田块较规整,交通㊁水利条件较好,试验田土壤肥力中等,田间肥力均衡㊂1.2.3㊀田管措施㊀㊀实行工厂化基质育和机插秧,使用咪鲜胺浸种,经 暗化 出苗后旱摆旱育秧,机插前3d施用尿素60kg㊃hm-2作为送嫁肥,送嫁药施用福戈㊁爱苗,栽插规格为25cmˑ18cm,约22.2万穴㊃hm-2㊂收获前3d施用尿素225kg㊃hm-2作促芽肥,收割留桩高度35cm,后期增施尿素和叶面肥㊂1.3㊀项目测定与方法1.3.1㊀测产与考种㊀㊀每小区选取能代表小区平均水平的区域10m2收割后用网袋装好,进行人工脱粒,除杂晾晒,水分达标后称重㊂1.3.2㊀再生能力调查㊀㊀头季稻收获后,每个处理选取3个有代表性的点,每点10丛用来测定再生芽萌发成苗成穗动态和不同节位再生能力㊂待萌发生长的芽出鞘2~ 3cm时,为再生稻出苗,10%活桩出苗的日期为出苗始期,50%活桩出苗的日期为出苗期,80%活桩出苗的日期为齐苗期[10-11]㊂发苗率=(当前苗数/有效母茎数)ˑ100%;腋芽再生率=(该节位平均每穴再生穗数/头季稻平均每穴有效穗数)ˑ100%㊂1.4㊀数据处理。
水稻遗传育种的研究现状及其未来展望
水稻遗传育种的研究现状及其未来展望水稻是我国的主要粮食作物之一，也是全世界最重要的粮食作物之一。
在全球人口不断增长的情况下，如何提高粮食产量已经成为全球关注的问题。
水稻遗传育种正成为解决该问题的重要途径。
一、水稻遗传育种的研究现状1. 高产优质水稻品种的培育自20世纪70年代起，我国在遗传育种领域积极探索，先后培育了“云南农1号”、“华中农2号”、“苏优7号”等一批优良水稻品种。
这些品种均展现了优异的性状和高产性特点，在全国各地得到广泛应用。
目前，我国正在以“超级稻”为代表，推动遗传育种的深入发展和水稻产业的升级。
2. 全基因组序列技术在水稻遗传育种中的应用全基因组测序作为一种现代的分子生物学技术，在水稻遗传育种领域中发挥了重要作用。
通过对水稻基因组进行测序分析，可以深入了解水稻的遗传信息，为遗传育种提供更加准确和可靠的理论依据。
此外，全基因组测序技术还能促进新品种的快速研发和产业化推广，具有广泛的应用前景。
二、水稻遗传育种的未来展望1. 基于遗传信息的精准育种通过深度学习和机器学习等人工智能技术，可以挖掘水稻基因组中的遗传信息，并将其应用于高效、精准的育种环节，从而实现一定程度上的“人工选择”。
这种精准育种方法能够大大提高我们的遗传育种效率和水稻品种的稳定性。
2. 基于基因编辑技术的高效遗传育种在基因编辑技术不断发展的今天，基于CRISPR/Cas9等现代基因编辑技术的水稻遗传育种上也取得了一系列重要的进展。
该技术能够实现对水稻基因组的精准修饰和修改，为我们提供了一种高效的遗传育种方法。
相较于传统的杂交育种和人工选择方法，基因编辑技术能够在更短的时间内及更有效地促进新品种的快速研发和产业化推广。
3. 遗传育种与数字农业的融合随着数字化技术的不断发展，数字化农业已经开始对传统的水稻遗传育种模式产生了积极的影响。
例如，利用各种数字化技术可以实现对水稻各种性状和生长状态的实时监测和评估，从而为遗传育种研究提供更多的数据支持和分析。
高中生物必修2第6章第1节《杂交育种与诱变育种》训练案及答案
高一生物必修2《遗传与进化》训练案一、选择题：1、育种专家用高杆抗锈病水稻与矮杆不抗锈病水稻杂交，培育出了矮杆抗锈病水稻，这种育种的原理是（ B ）A．基因突变 B．基因重组 C．染色体变异 D．环境条件的改变2、杂交育种依据的主要遗传学原理是（C ）A．染色体变异B．基因连锁互换C．基因自由组合D．基因突变3、两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传。
要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是（D ）A．人工诱变育种B．细胞工程育种C．单倍体育种D．杂交育种4．在杂交育种工作中，选择通常从哪一代开始（ C ）A．F1基因出现重组B．F1性状开始分离C．F2性状开始分离D．P 基因开始分离5．对下列有关实例形成原理的解释,正确的是( C )A．无籽番茄的获得是利用了多倍体育种原理B．培育无籽西瓜是利用了单位体育种原理C．培育青霉素高产苗株是利用了基因突变原理D．“多莉”羊获得是利用了杂交育种原理6．既要提高农作物的变异频率，又要使后代变异性状较快稳定，可采用（ B ）A．杂交育种法B．诱变育种法C．单倍体育种法D．多倍体育法7．小麦高秆(D)对矮秆(d)为显性，抗病(T)对易染病(t)为显性，两对基因可自由组合。
现用DDTT与ddtt两个品系作亲本，在F2中选育矮秆抗病类型，其中最合乎理想的基因型在F2中所占比例（ A ）A．1/16 B．2/16 C．3/16 D．4/168．用纯种的高杆(D)抗锈病(T)小麦与矮杆(d)易染锈病(t)小麦培育矮杆抗锈病小麦新品种的方法如下：下列有关此种育种方法的叙述中，正确的是( C )A．这种育种方法叫杂交育种B．过程④必须使用生长素处理C．这种方法的最大优点是缩短育种年限D．过程③必须经过受精作用9．下列关于单倍体、二倍体、多倍体的叙述不正确的是( D )A．由合子发育成的生物体细胞中有几个染色体组就叫几倍体B．由配子发育成的生物体，细胞中无论有几个染色体组也只能叫单倍体C．单倍体一般高度不育，多倍体一般茎秆粗壮，果实、种子较大D．单倍体都是纯种，多倍体等位基因至少有三个10．用秋水仙素处理幼苗，所不能引起的变化是( C )①提高突变频率②获得无籽果实③大幅度改良某些性状④抑制细胞有丝分裂中纺缍体的形成⑤获得单倍体植株A．①②③B．②④⑤C．②⑤D．①③11．在农作物的育种上，采用的方法有：杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种，它们的理论依据依次是( A )①基因突变②基因互换③基因重组④染色体变异A．③①④④B．④①②④C．④④①③D．④③①④12．下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是（B）①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻②我国科学家将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育太空椒④我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛A．①B．①②C．①③D．③④13．下列实例与所用的原理中，正确的是()A．无子番茄——多倍体育种B．无子西瓜——单倍体育种C．青霉素高产菌株——基因突变D．克隆羊“多利”的培育——基因重组14．诱变育种是创造新品种的重要方法，这是因为诱变育种（C）A．使生物进行对人有利的突变B．按计划定向改良，有利变异稳定C．短时间内可以获得更多的变异类型D．含A、B、C三项15．通过改变原有基因结构从而创造出新品种的育种方法是（A）A．诱变育种B．杂交育种C．多倍体育种D．单倍体育种16．不属于基因工程方法生产的药物是（ C ）A．干扰素B．白细胞介素C．青霉素D．乙肝疫苗17．质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是（ C ）①能自主复制②不能自主复制③结构很小④成分为蛋白质⑤环状RNA ⑥环状DNA ⑦能“友好”地“借居”A．①③⑤⑦B．②④⑥C．①③⑥⑦D．②③⑥⑦18．1993年，我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因抗虫棉，其抗虫基因来源于（ D ）①②③④高秆抗病×矮秆易染病 F 1 雄配子幼苗选出符合要求的品种A．普通棉花的基因突变B．棉铃虫变异形成的致死基因C．寄生在棉铃虫体内的线虫D．苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因19．用紫外线照射红色细菌的培养液，几天后出现了一个白色菌落，把这个白色菌转移培养，长出的菌落全是白色的，这是（ C ）A．染色体变异B．自然突变C．诱变育种D．基因重组20．下列关于诱变育种的叙述中，哪一项是错误的（ C ）A．可能使一部分个体产生突变B．大大加速育种进程，提高变异效率C．诱变产生的突变，对人都有利D．可大幅度地改良生物性状21．以下属于诱变育种的是（ D ）A．色盲B．血友病C．短腿安康羊D．青霉素高产菌株22．下列说法正确的是（ D ）A．DNA连接酶最初是从人体细胞中发现的B．限制酶的切口一定是GAA TTC碱基序列C．质粒是基因工程中惟一用作运载目的基因的运载体D．利用运载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为“克隆”23．下列有关基因工程技术的叙述，正确的是（ C ）A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C．选用细菌为重组质粒受体细胞是因为质粒易进入细菌细胞且繁殖快D．只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达24．利用生物工程改造生物特性，从而生产人类所需要的产品。
细胞工程育种技术
细胞工程育种技术第一节单倍体育种在高等植物中，单倍体可自发产生或通过人工诱导产生，但由于自发产生单倍体的概率很低，难以在实践中应用。
单倍体的人工诱导方法主要有花药培养、小孢子培养、子房培养、胚培养、远缘杂交、染色体消除法等。
单倍体无论在基础研究还是在育种实践中均有重要的应用价值，其最重要的优点是可以快速获得杂交后代的纯系材料，因而可以缩短育种时间并提高育种效率。
自1964 年印度学者Guha 和Maheshwar 通过花药培养获得曼陀罗的再生植株以来，单倍体人工诱导技术得到广泛而深入的研究，迄今为止已经在250多个物种中获得成功。
在一些重要的农作物如小麦、水稻、油菜、大麦中，国内外应用单倍体育种技术创制出一批具有重要应用价值的种质资源材料，并培育出一批性状优良的新品种得以推广应用。
据不完全统计，利用单倍体育种技术已育成100 多个水稻品种、100 多个大麦品种、50 多个小麦品种、50多个油菜品种以及100多个玉米、橡胶、柑橘、苹果等新品种（系）等。
在加拿大，利用该技术育成的25 个小麦新品种的推广种植面积达小麦种植总面积的1/3，其中Lillian 与AC Andrew 为该国种植面积最大的小麦品种。
在罗马尼亚，利用该技术育成的小麦品种Glossa 在5 年内种植面积就达到小麦种植总面积的16%。
在欧洲，约有一半的大麦品种是采用单倍体育种技术所育成的（Germanà，2011）。
在我国，利用花药培养技术育成的中花系列品种（中花8-14）、花育系列（花育1-3 号、花育13、花育560）、龙粳系列等水稻品种累计推广超过3000 万亩；选育出的“京花1 号”“京花3 号”“花培764”等小麦花培品种均累计推广种植超过1000 万亩；利用小孢子培养技术育成的油菜品种“中双9号”推广面积超过3000万亩，连续9年成为我国推广面积最大的优质常规油菜，并作为优异的育种亲本材料育成9 个优质抗病油菜新品种；应用花药培养育种技术培育的17 个甜（辣）椒系列品种或杂交种种植面积超过百万亩，增产1.9亿千克。
育种的方法应用
育种的方法和应用生物育种是一门很复杂的技术，针对不同的生物应采用不同的育种方式，要对各种育种方式进行比较，选择简易、可操作的方式。
同一种育种方式应用于不同的生物也会有不尽相同的育种过程，所以我们无论在生产实践中还是有关习题训练中都应灵活应用。
一、几种育种的方法的比较在高中阶段所介绍的育种方法主要有：诱变育种、杂交育种、多倍体育种、单倍体育种、细胞工程育种（组织培养育种）、基因工程育种（转基因育种）、植物激素育种等。
1、杂交育种(1)原理：基因重组。
(2)方法：连续自交，不断选种。
（不同个体间杂交产生后代，然后连续自交，筛选所需纯合子）(3)发生时期：有性生殖的减数分裂第一次分裂后期或四分体时期，(4)优点：使同种生物的不同优良性状集中于同一个个体，具有预见性。
’(5)缺点：育种年限长，需连续自交才能选育出需要的优良性状。
(6)举例：矮茎抗锈病小麦等。
2、诱变育种(1)原理：基因突变。
(2)方法：用物理因素(如x射线、1射线等)、化学因素(如亚硝酸、秋水仙素等各种化学药剂)、生物因素或空间诱变育种(用宇宙强辐射、微重力等条件)来处理生物。
(3)发生时期：有丝分裂间期或减数分裂第一次分裂间期(DNA分子复制的时候)。
(4)优点：能提高变异频率，加速育种进程，可大幅度改良某些性状，创造人类需要的变异类型，从中选择培育出优良的生物品种；变异范围广。
(5)缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制；改良数量性状效果较差，具有盲目性。
(6)举例：青霉素高产菌株、太空椒、高产小麦、“彩色小麦”等。
3、多倍体育种(1)原理：染色体变异。
(2)方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗(秋水仙素能抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成)。
(3)优点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。
(4)缺点：结实率低，发育延迟。
(5)举例：三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦。
4、单倍体育种(1)原理：染色体变异。
2022届高三生物一轮复习重点题型研析7变异原理在育种中的应用(含解析)苏教版
重点题型研析7——变异原理在育种中的应用典例剖析水稻(2n＝24，自然状态下为纯合子)是一种重要的粮食作物，如图是与之有关的一些遗传育种途径。
请回答下列问题：(1)A→B过程中，用60Co来处理，更易得到突变体。
(2)为培育矮秆抗病(ddRR)的新品种，应以基因型为的植株作亲本，F2矮秆抗病类型中能稳定遗传的个体的比例是，为提高该类型的纯合度可进行和筛选，直至不再发生性状分离。
(3)若要在较短时间内获得上述新品种水稻，可利用图中 (用字母和箭头表示)途径所用的方法，其中的G途径是指。
(4)科学工作者若要通过C、D途径获取抗虫水稻，则转移基因后可通过技术检测目的基因是否插入到了转基因生物染色体的DNA上。
经鉴定发现，2个相同的抗虫基因分别插入到了一对同源染色体中两条染色体的不同位置上，则其与非转基因水稻杂交后代中抗虫植株所占比例为。
解析(1)基因突变最容易发生在细胞分裂间期(DNA复制时)，因此应该选择分裂旺盛的材料来进行诱变处理。
(2)选择亲本时要注意：一要包含所需优良基因，二要避免把“目标品系”选作亲本。
ddrr×DDRR→DdRr→D R ∶D rr∶ddR∶ddrr＝9∶3∶3∶1，注意“矮秆抗病类型”有ddRR(1/16)、ddRr(2/16)两种类型，其中纯合子占该类型的1/3；连续自交是生产实践中提高纯合度的一种有效方法。
(3)单倍体育种如图中E→F→G途径所示，其最大的优点就是能明显缩短育种年限，具体过程包含两个主要环节：一是花药离体培养获得单倍体，二是人工诱导染色体加倍获得纯合个体。
(4)若一对同源染色体的两条染色体上都有转移的目的基因，则可将其视为“AA”类纯合子，而非转基因水稻可理解为“aa”类个体，两者杂交产生的后代均为Aa，一定抗虫。
答案(1)萌发的种子或幼苗(2)ddrr和DDRR 1/3 连续自交(3)E→F→G人工诱导染色体加倍(4)DNA分子杂交100%技法点拨1．选亲本要求：亲本的表现型不能出现要培育品种的表现型例：培育绿色圆粒豌豆，亲本(纯合子)只能选黄圆×绿皱；若要培育黄圆品种，则亲本(纯合子)只能选黄皱×绿圆。
一种水稻的繁殖方法
一种水稻的繁殖方法
水稻的繁殖方法主要有两种：有性繁殖和无性繁殖。
一、有性繁殖：
1. 杂交育种：选择不同的亲本，通过人工授粉或自交等方式进行杂交，获得优良的杂种后代。
2. 自交系育种：通过长期连续自交产生自交系，用于杂交育种或选种。
3. 多基因与单基因选择：根据杂种后代的表现，选择具有优良性状的个体，逐代累积这些优良性状。
二、无性繁殖：
1. 纯种繁殖：通过籼稻或粳稻的无性繁殖方式，如种子繁殖、分株繁殖等，保持和扩繁品种的纯度。
2. 缩头复壮：在生育过程中，将稻穗切去一部分，保留下部分稻粒。
此时，新穗将从剩余的部分稻粒中再生长出来，实现水稻的复壮。
需要注意的是，水稻的繁殖方法根据不同的需求和育种目标有所不同，选择适合的方法能够提高水稻的产量和品质。
双胚苗水稻中特异单倍体及其杂交后代基因组DNA甲基化研究的开题报告
双胚苗水稻中特异单倍体及其杂交后代基因组DNA甲基化研究的开题报告一、研究背景与意义随着基因工程的快速发展，植物基因组学也在不断进步，相关研究越来越深入。
稻米作为全球最重要的粮食作物之一，其育种工作一直是农业领域的关注焦点。
在稻米的育种工作中，特异单倍体是一个非常有潜力的研究方向，特异单倍体是指由自交或自交亲和诱导产生而具有不同于普通单倍体的染色体数量和形态结构的单倍体。
特异单倍体可以为育种工作提供有关育种的新材料和新方法。
DNA甲基化是一种细胞遗传学和表观遗传学中的重要调节机制，它可以调节基因表达和细胞分化。
过去的研究表明，DNA甲基化在特异单倍体的产生中起着重要作用。
然而，稻米特异单倍体的基因组DNA甲基化研究尚不完整，特异单倍体中DNA甲基化模式的分布、影响因素、遗传影响等等都需要进一步研究。
二、研究内容与方法本研究将从双胚苗水稻杂交中筛选出特异单倍体，并利用ISEL技术进行DNA甲基化测定。
通过测定特异单倍体中DNA甲基化模式的分布、影响因素、遗传影响等等，探究影响特异单倍体生成和稳定的机制。
同时，借助单倍型标记技术和比较基因组学方法，系统地探究特异单倍体的遗传基础。
三、研究预期成果本研究的预期成果主要包括：1. 筛选出可稳定产生稻米特异单倍体的双胚苗材料，建立特异单倍体产生的鉴定方法。
2. 揭示稻米特异单倍体中DNA甲基化模式的分布，探究甲基化在特异单倍体的生成和表达中的作用机制。
3. 建立特异单倍体的遗传基础，并探究DNA甲基化在特异单倍体遗传稳定性的调节中的作用。
四、研究进度及计划本研究计划分三年完成，第一年主要完成双胚苗水稻中特异单倍体选育和DNA甲基化测定方法的建立；第二年主要进行DNA甲基化模式的分布、影响因素、遗传影响等等的研究；第三年主要进行特异单倍体的遗传基础及DNA甲基化在特异单倍体遗传稳定性的调节中的研究。
具体进展如下：第一年：1. 筛选出可稳定产生稻米特异单倍体的双胚苗材料，并确定筛选方案。
水稻不育系、保持系和恢复系
水稻不育系、保持系和恢复系早在1926年J· W·琼期就报道了水稻的杂种优势现象。
但是由于水稻是自花授粉作物，花器小且雌雄同花，靠人工去雄生产大量的杂交种是不可能的。
难怪有人曾一度认定，即使水稻有了强优势的亲本组合，也没有办法大量生产杂交种。
20年代未有人发现了水稻雄性不育现象，后经多年的研究，人们了解了水稻雄性不育的某些规律。
从50年代末到60 年代末，日本学者先后培育出了水稻的细胞质与细胞核互作所导致的不育类型，继而实现了水稻不育系、保持系和恢复系的“三系”配套，为水稻杂交种的生产开创了一条道路。
1958年日本学者胜尾清用中国的野生稻为母本与日本粳稻藤坂5号杂交，结果发现野生稻的细胞质可使杂种的雄花败育(花粉没有授精能力)，为了获得纯合稳定的不育材料，他让野生稻与藤坂5号的杂种后代始终接受藤坂5号的花粉——这种杂种与其亲本之一的杂交称做回交。
如此回交几代之后，杂种除了细胞质来自原母本野生稻(杂种的细胞质由母本提供)，其细胞核基因几乎都来自藤坂5号，遗传特性也几乎完全象藤坂5号，只是由于其细胞质来自野生稻，花粉不能正常发育，这便育成了藤坂5号雄性不育系。
与此同时藤坂5号便是该不育系的保持系，因为它与该不育系的杂交后代可以保持雄花不育性。
与之相反，另外一些品种与此不育系杂交的Fl代其雄花可能“恢复”可育，并可以自交结实，我们称这些品种为该不育系的恢复系。
如果不育系与恢复系匹配合适，便可以生产出具有强大优势的F1代杂种用于农业生产。
所遗憾的是，日本尽管在60年代末就实现了粳稻三系配套，但终因杂种优势不明显而未能应用于生产。
1964年我国湖南的袁隆平在洞庭早籼等品种中发现了一批天然不育材料，并提出了通过选育“三系”利用水稻杂种优势的设想，当时只是苦于找不到理想的保持系。
197O年他的合作者李必湖在海南省的野生稻群落中发观了一雄花败育株(简称野败)，为水稻三系法制种提供了宝贵的种质资源。
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丛数 １７ ９８
１ ９ ９７
总
结 实 丛加倍 总 丛数 结 实 丛加倍 丛 数 率（ 丛 数 率（ｐ Ｌ） ｒ ％）
４ 任
‘ ；
４２ ８ ５ ０１
０． ８ ０． ８
９３ ２ ４６８
２． ４０
加倍效果以丛为单位，根据结实与否进行
从表 ２ 可以看出，秋水仙素处理的加倍效
Ｌ Ｃ ａｃｎ Ｄ ｕ ｌ ｇ Ｓｅ ｌ ｇ Ｒｇｎｒｔ ｎ ｍ ｉ ｏａ ： ｂｉ ｏ ｅｄｉ ｓ ｅｅ ｉ ｆ ｈ ｏ ｎ ｆ ｎ ｅ ａｏ ｒ ｏ Ｈａ ｌ ｄ ａｔ ａ ｄ ｅ ｅ ｃ ｂｅｖｔ ｎ Ｔｈｉ ｐｏ Ｐ ｎｓ Ｇ ｎｔ Ｏ ｓｒａ ｏ ｏ ｉ ｌ ｎ ｉ ｉ ｆ ｅ ｒ Ｐｏ ｅｉ ｉ Ｒｃ ｒｇｎｅ ｎ ｅ ｓ ｉ
处理时间 小时） （
图 ３ 不 同处 理时间 的丛加倍效 率 —
２ ０ ５ ０ １ ０ ５ ０ ０ ０ ２ ０ ００
四优 ２号辐射后代
－－Ｒ ４ 叶稻 －Ｉ ２ Ｘ 卷
秋水仙素浓度 （Ｐ ） ＰＩ － 图 １ 不同 处理浓度的加倍效果（ 浸根处理 ２ 小时） ４
— 卷叶白 Ｘ竹莲 矮 － Ｉ ３ Ｘ红 ４０ 一 Ｒ０ １
７
段对某些育种目标进行预见和取舍。因此，本 试验采用的单倍体再生苗秋水仙素浸根处理法 具有如下优点：（） １准确性高， 避免了苗期加倍 中其它倍性的千扰；（）可对单倍体植株进行 ２ 相对初选，特别是通过对叶稻瘟抗性的取舍而 择优加倍， 既减少了加倍工作量， 又提高了后代 方法简便， 一次可大批量处理，比较经济有效。 由此看来，这种加倍方法在现阶段还是比较切
从距离地面约 １ 寸左右处Ａ去未结实的单倍体
合计
ｉ ｓ
５ 夕
２３ ５ ，２
植株，让其再生。 待再生苗长至 １－２ 厘米 ５ ０
时， 挖起洗掉泥土， 剪去老根， 留下新根约 １ 厘
米左右， 并剥成单本。一般每个处理８－１０ ０ ０根
以上， 先混合后随机分组。 秋水仙素浓度 ２ ０ ， ０ｐ ５－２０ ｐｍ，加或不加 ０ １ －２０ ． ．多二甲亚矾。 采用浸根处理 （ ５ 浸至分 Ｍ节）处理时间 ６ ８ ， －４ 小时。并设置浸清水为 对照。 处理时室温 ２ －３０。 处理后经流水 ２ ０Ｃ 冲洗 ６ ２ －１ 小时，然后采用单本插移人大田定
行不同处理时间的比较试验。结果两份材料均
１００ ，０
６７ ９
１ Ｉ２Ｘ ） ４ 卷叶稻， Ｒ 浸根处理 ４ 小时０ ８
以处理 ２ 小时的丛加倍效率最高 （ ） ４ 图３。而
１７ 年， ９９ 采用卷叶白Ｘ 竹莲矮等２ 个组合的单 同一处理时间，间歇处理比连续处理的丛加倍 倍体再生苗进行验证， 结果再次表明，以 １０ 效果略有提高。 ，０ ０ ＰＭ秋水仙素的加倍效果最好（ １０ Ｐ 图 ）
结实
穗数
３ ５ ５ ４
％
５． ３ ７． ７
平 均单株 结实 种子数
２． ５０ ４ ０ ４．
左图：卷叶白Ｘ 竹莲矮（ 浸根处理 ２ 小时） ４ ； 右图：Ｉ２Ｘ卷叶白 浸根处理 ４ 小时） Ｒ ４ （ ８ ） ｏ
３秋水仙素处 理时 间 比较 ．
采 用 ５０ ０
２． ２２
２７ ４ ．
ＰＭ 秋 水仙素溶液附加 １－２ Ｐ ． 外二甲亚飒进 ５
分结果列于表 ５ ０
从表， 可以看出， ， Ｄ 代籽粒类似单倍体颖 花的（ 千粒重 １７ ７ 克）到Ｄ代都恢复正 ２ －１． ， ， ． １
常，而 Ｄ 代则基本稳定不变。 Ｄ 代籽粒正常 ， ，
大小的 （ 千粒重２． ３ 克） Ｄ 及Ｄ 代千 ０ －２． ， ， ３ ８ ４
（） （） （ ） Ｉ ２ ３ 图 ４ １ （）单 倍休稻 穗 ； （） 自然 加倍结实稻穗 ； ２ （） 秋水 仙素加倍 结实稻穗。 ３
讨
论
目前水稻单倍体植株的染色体加倍，大多 采用秋水仙素溶液浸泡生长点、刘伤、注射处 理法或将秋水仙素直接加人分化培养基中；也 有采用ｘ茬再生延长营养 生长，使其 自然加 １ ｌ 倍“， ，１ ２。然而， ３ 在我们的试验中， 观察到单倍体 植株ｘ茬再生、 １ 离０分株的自然加倍率甚低， 平 均丛加倍率仅为 ０ 多，远远未能满 足单倍体 ． ２
育 种实践的要求。最近 ，又有采用单倍体幼嫩
组织离体培养获得二倍体植株的报道［１但其 ［， ４ ， ５
图， （）正 １ 常结实； （）枝梗结实； （）单粒结实； ２ ３
（ 左箭头示 颖壳加倍 ， 勺 右箭 头示颖壳未 加倍。 表 ５ 加 倍结实 Ｄ 组 合 和 Ｄ３ Ｄ： 代千粒孟 比较
加倍程序较为复杂。此外，水稻花粉植株群体 中常有单倍体、 二倍体、 多倍体、嵌合体和非整 倍体等不同倍性现象【。 由于釉稻花粉植株诱 ‘ ， 导率偏低， 加上其根尖细胞很小， 难以逐株进行 幼苗染色体观察； 因此， 苗期秋水仙素处理既难
卷叶稻Ｘ什晚 Ｖ１ ４ＡＸ菲改 １２ ２ 龙紫 １ Ａ Ｒ ４ 号 ＸＩ２
１ ８ ３．
２０． ８
｛； ； 一 ｛｛ ｛ ：
１ １ ７．
２ ５ ２． ２３． ３ ２６． ０ ２４。 ３ ３ ３ １．
２ （ ３． ２ ｆ ２． ２ ９ ４． ２ ９ 斗． ３ ２ ０．
最近 ， 郑祖玲「 ７ １ 指出， 水稻单倍体与二倍体 植株存在着某些性状相关，特别是单倍体与二 倍体对叶稻瘟的抗性是一致的，可在单倍体阶
参 考 文 献
两年的试验结果表明，对于水稻单倍体再
生苗的浸根处理， 秋水仙素浓度以１ ０ｐｍ为 ， ０ｐ ０
好， 处理时间以 ２ 习 时为宜，其中以间歇处理 ４、
加倍效果更好。值得指出的是，在秋水仙素溶
液中加人 １ －２ 二甲亚枫， ． 务 ５ 加倍效果显著提
［ ］ 中国科学院北京植物所、 １ 黑龙江省农科院： １７０ 植 ９７ 物单倍体育种， 科学出 版社。 ［ 〕 金章等： １７ 花药培养学术讨论会文集， ２ ９８ ， 科学出版 社， ７ 页。 ２６ ［ ］ 胡忠等：１７。植物生理学报，５２； １ ４， ３ ９９ （） １ －１１ ３ ［ ］ 孙立华等： １８。 水稻花培育种研究，农业出 ４ ９３ 版社，
低，仅 ６ 外， ． 二者相差 １ 倍之多。 多数材料 ３ ０
的丛加倍率一般为 ２－３ 外。 ０ ０ １秋水仙素处理浓 度比 较 ． 在 １７ 年 ９８ 的试验中曾初步看出， ， ｏｐ １ ０ｐｍ秋水仙素处理 ０
比５ｐ ０ｐ 理 借 果 ０ ｍ处 加 效 更好， 特别是穗加
倍率和平均单株结实种子数明显增加 （ ３０ 表 ）
年度 处理 愈伤 组织 组 合数 无性 系
１ ３ ５ ３６ ２１
总丛 数
９５ ２
结实 丛加倍 丛 数 率（ ％）
５ ０ ５
材 料 和 方 法
供试材料 为 Ｉ２ Ｘ 卷叶稻 等 ２ 个 组合 Ｒ ４ ６
１７ ９８
１７ ９９
０５ ．
０ ０． ２
１４０ ，０
６个愈伤组织无性系的单倍体植株。 抽穗后， ９
溶液中加人 １ －２ 二甲亚飒，２个组合 ６ ． 始 ５ 组 处理的加倍率均显著提高，增效幅度为 １． ２－ ５ ９．并， ０ ９ 多数处理的加倍率提高 ３－４ 多。 ０ ０
５０ ４０ （次 ）苍 率 具 习 １０ ０ ０ ５ ２０ Ｓｏ １０ ｏ ００ ２０ ００
５ ０ ０ １０ ００
５０ 犯 ３０ ２０ １０ ２０ 加
实可行的。
力， 并使之更加活跃“。综上所述， 叮 二甲亚矾可 作为秋水仙素处理的增效剂，值得加以应用。 对加倍植株及其后代千粒重和结实率的遗 传学观察结果表明： Ｄ 代大多数加倍植株表 ， 现结实率低、籽粒小；但 Ｄ 代即可恢复正常， ： Ｄ 代则基本稳定不变。因此， ， 对加倍植株千粒
中选机率；（） ３ 死苗较少，较为安全可靠；４ 重和结实率 的选择应在 Ｄ： （） 代进行。
统计。 １７ 年按单株调查了一些组合的加倍 ９８
结实率和千粒重。 １７－１８ ９ ９ ９０年采用大 田单 本插， 成熟时随机取样进行单株考种， 观察人工 加倍植株一代、二代及三代千粒重和结实率的
１ ）陈炳焕、 陈仰文、 尤静珠同志参加部分试验工作，木文 照片由郑文钻同志拍摄， 特此致谢。
５ ．
果是肯定的。 供试 ２ 个愈伤组织无性系都有 １ 加倍， 平均丛加倍率达 ２． ６ 外， ４ －２． ０ ８ 比对照提 高 ２－３．倍。 但不同愈伤组织无性系之 间 ９ ２５ 差异很大， ４Ａ 菲改 １２ 如Ｖ １ Ｘ ２ 加倍率最高， 达 ６．多；而溪选 ４ ３ ９ 号不育株 Ｘ ２ 加倍 率最 Ｉ ４ Ｒ
遗传
Ｈ Ｒ ＤＴ Ｓ ｅｉ ） （ ） ５ ８ ８ Ｅ Ｅ ＩＡ （ ｉｎ Ｂ ｊｇ ７ ＂ ３ － １ ５ ９
水 倍体再生 人工 稻单 苗的 加倍及其后代遗传学观察 ”
李 朝 灿
（ 福建省农业科学院稻麦研究所， 福州）
几年来的花培实践表明，水稻花粉植株中 遗传情况。 单倍体比例一般占３－５ 外。 ０ ０ 随着花药培养技 实 验 结 果 术的不断发展，单倍体植株的人工加倍已日益 成为单倍体育种研究的重要内容之一。由于釉 （ 一）刘桂再生、 离典分株的加倍效果 稻花粉植株诱导频率较低 ，加上单倍体植株娇 据 １７－１７ 两年， Ｉ２ Ｘ卷叶稻等 ９８ ９９ 对 Ｒ４ 嫩细弱， 目前尚缺乏高效而又安全的加倍方法。 １ 个组合 ５ 个愈伤组织无性系２ ２ 丛单倍 ８ ７ ，５ ３ 此外，有关人工加倍后代的遗传学观察并不多 体植株Ｘ茬再生、 １ Ｉ 离莫分株加倍效果的调查， 只 见。为了探索水稻单倍体高效安全、简便经济 有 ４ 个组合收到５ 丛结实种子，平均丛加倍率 的加倍方法， 我们自 １７ 年以来进行水稻单倍 仅为 ０ ％ （ １０ ９８ ． ２ 表 ） 体再生苗人工加倍及其后代遗传学 观察研 究， 衰 １ 水租单倍体植株刘往再生的加倍效果 现将结果报告如下。