作物育种12细胞工程育种(2学时)
细胞工程育种
(2)突变诱发
在植物细胞培养中自然突变的频率为10-5 — 10-8,使用诱变剂可使诱变频率提高到10-3 。 A、物理诱变剂。紫外线及各种射线, 可省去洗涤诱变剂的步骤。 B、化学诱变剂。处理后必须将诱变剂洗涤 去除。
(3)突变体的选择 A、正选择法 也称直接选择,原理是把大量 的细胞置于有选择剂培养基上,使正常细 胞不能生长,而各种抗选择条件的突变体 细胞能生长。如抗盐、除草剂突变体。 B、负选择法 也称富集法,采用某一非允许 条件培养基,使突变的细胞不能生长,而 野生型能生长,然后加入负选择剂,杀死 生长的细胞,不能生长的细胞保留下来。
(4)突变体的鉴定 诱变的细胞从选择培养基上转到非选择培 养基上后快速生长,然后转到分化培养基 上再生植株,可在再生植株上检查突变体 的表达,也可在后代的组织培养物上检测。
三、花药花粉培养 花药培养指将一定发育时期的花药接种 到人工培养基上,再给于特殊的培养条件 而产生植株的过程。分化来源于花药中未 成熟的花粉,常称为花粉植株,把花药培 养与花粉培养相提并论。但是花粉培养和 花药培养不完全相同,花药是植物体上的 器官,属器官培养,花粉是单细胞,属细 胞培养。
2、材料的预处理 目的是提高原生质体产量和代谢活力;逐步 降低植物细胞的水势;增强原生质体对高 渗透压的适应;使游离的原生质体更能适 应新的培养条件。 预处理方法: 预培养法、暗处理法、药物及添加物处理 法、萎蔫处理法、更新培养基法等。
3、原生质体的分离 A、机械分离法 B、酶分离法 在酶的作用下分解细胞壁,获得原生质体 的方法。目前,一般采用酶分离法。 常用的酶类有纤维素酶、半纤维素酶及果 胶酶。
C、聚乙二醇法 目前普遍采用的方法,在培养物中加入聚 乙二醇,以促使原生质体融合的方法; D、电融合法 用改变电场的方法诱导原生质体融合的方 法。
作物育种专题教学大纲
作物育种专题Crop Breeding Special Subject一、教学目的通过本课程的学习,使学生在已经掌握作物育种的一般原理及方法的基础上,进一步扩大视野,了解稻米品质育种、特种玉米育种、生物技术育种及遗传育种热点领域的发展概况,从而加深对遗传育种领域的专门问题与热点问题的理解,为进一步学习和从事与本专业有关的工作夯实基础。
二、教学内容、教学目标及学时分配第一章稻米品质改良(讲授6学时)通过本章学习,使学生了解稻米品质改良的意义及相关研究进展,稻米品质性状的评价标准与遗传规律,品质改良的生理与遗传基础,掌握作物品质遗传改良方法,重点掌握稻米品质性状的范畴及其主要测定方法。
1.稻米品质改良的意义:稻米品质的概念与范围;稻米品质改良的意义;稻米品质的评价标准;稻米品质的测定。
2.稻米品质性状改良的生理与遗传基础:加工品质;外观品质;营养品质;食味。
3.稻米品质育种的程序与方法:优良品质资源;稻米品质育种方法;育种程序。
4.稻米品质性状与产量性状的协调。
第二章杂交稻育种(讲授6学时)通过本章的学习,使学生进一步掌握杂交水稻育种方法,通过对相关问题的讨论激发学生对该领域的兴趣,锻炼学生创造性思维能力,培养学生理论联系实际的能力。
1.杂交稻育种的历史、现状与展望:杂交稻育种的重要意义;杂交稻的过去、现在与未来。
2.杂交稻生产原理:质核互作雄性不育与三系杂交稻;核不育与两系杂交稻。
3.杂交稻的选育:亲本选育;杂交组合的选育。
4.杂交稻亲本与杂交种的繁育:三系杂交稻;两系杂交稻。
第三章特用玉米育种(讲授12学时)通过本章内容的学习,使学生了解特用玉米的分类、用途、育种意义及研究进展,了解玉米籽粒的营养成分及化学组成,了解特用玉米的品种资源,掌握糯质玉米、甜质玉米、优质蛋白玉米、高油玉米、爆裂玉米的育种原理及方法,重点掌握糯质玉米、甜质玉米、优质蛋白玉米、高油玉米、爆裂玉米的育种目标。
1.特用玉米的分类:玉米籽粒的营养成分及化学组成;特用玉米的分类及其用途;特用玉米的育种意义。
生物育种技术知识点总结
生物育种技术知识点总结一、概述生物育种是利用生物学原理和育种方法改良植物和动物的遗传性状的过程。
通过人工选择、杂交配制、基因工程等手段,以达到改善植物和动物的生长性状、抗逆性、品质和产量的目的。
二、生物育种的种类1. 传统育种:包括选择育种和杂交育种,是人们在长期生产实践中总结出的一套传统育种方法,主要借助于自然界中自身遗传变异和杂交变异产生的新种质。
2. 分子育种:是利用分子生物学和基因工程技术,选择和改良植物和动物遗传的目标性状。
3. 细胞工程育种:采用细胞生物学的理论和技术,直接调整生物体细胞和基因的组合。
三、生物育种技术知识点1. 杂交育种杂交育种是指将两个不同亲本的组合相结合,从而利用它们的互补优势和杂种优势,以改良植物和动物的遗传性状。
杂交育种主要包括选择亲本、配制杂交组合、杂交和选择后代等步骤。
杂交育种有利于提高生物的抗逆性、生长速度、产量和品质等性状。
例如,将两个高产的水稻品种杂交可能产生杂种优势,使产量比亲本高出30%以上。
2. 基因工程基因工程是指通过创造和改变生物体的遗传物质,来改良植物和动物的特性。
基因工程主要包括了基因克隆、基因转移和转基因等技术。
基因工程可以使植物和动物具有抗病、耐旱、耐盐、抗虫能力等特性。
例如,利用基因工程技术插入一定的基因到植物体内,可使植物对特定害虫具有抗性,能够减少农业投入和农药使用量,降低环境污染。
3. 组织培养组织培养是指利用植物细胞、组织和器官在含有适当营养盐的培养基上生长和分化的过程。
组织培养主要包括了植物愈伤组织培养、芽切培养和离体受精等技术。
组织培养可用于植物的无性繁殖、解决生物体某些特殊性状的难以遗传和纯合分离、缩短育种周期和提高育种效率等方面。
例如,将优良植株的组织培养成愈伤组织,并进行诱导增殖和再生,可以快速繁殖大批量无病害的优良植株。
克隆育种是指利用植物和动物体细胞的无性繁殖性质,直接产生与母本完全一样的后代。
主要包括植物的愈伤组织培养、组织培养再生和移植、动物的体细胞核移植等技术。
细胞工程育种的原理
细胞工程育种的原理
细胞工程育种是一种通过改变植物或动物的基因来实现育种的
技术,它的原理主要是利用细胞和分子生物学的方法来改变目标生物的遗传特征。
细胞工程育种的关键步骤是基因编辑,通常使用基因剪切技术来删除、插入或替换目标基因。
这种技术可以通过使用不同的酶来进行,例如CRISPR-Cas9,TALEN和ZFN等。
一旦目标基因被编辑,就需要对其进行筛选和评估。
这通常涉及到对转基因生物进行多种测试,例如生长速度、营养含量、耐旱性和抗病性等等。
通过评估转基因生物的各种特征,可以确定哪些特征被成功编辑,哪些需要进一步优化。
细胞工程育种技术已经被广泛应用于许多领域,例如农业、医学和工业生产等。
它不仅可以提高农作物的产量和品质,还可以开发新型疫苗和药物,并提高工业生产的效率。
然而,尽管细胞工程育种有很多潜在的优势,但也存在着一些风险和争议。
例如,一些人认为转基因生物可能对环境和人类健康造成潜在的风险,因此需要更多的研究来评估这些风险。
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作物育种各论题库
作物育种各论题库水稻部分一、名词解释:名词解释: (1) 雄性不育系:具有雄性不育特性(花粉败育)的品系或者自交系——S(rr)。
(2) 保持系:其花粉给不育系授粉,后代具有保持其雄性不育特性的品系或者自交系——N(rr)。
(3) 恢复系:其花粉给不育系授粉后代正常的品系或者自交系——N(RR)、S(RR)。
(4) 二系水稻:由光温敏核不育水稻不育系和恢复系杂交育成的杂交水稻,此法实现了一系二用,省去了保持系。
(5) 三系水稻:由三系的不育系和保持系制备的不育系和恢复系杂交制成杂交种水稻。
(6) 太空育种:利用航天工具搭载种子进入太空,利用其高真空、微重力、强的宇宙射线使种子发生诱变从而育种作物新品种的方法。
(7) 光温敏核不育水稻:由光照和温度主导其育性的转换,在其低温短日条件下可育高温长日条件下核不育的水稻。
(8) 孢子体不育:是指花粉育性的表现受孢子体(母体植株)的基因控制与花粉(配子体)身的基因无关。
(9) 配子体不育:是指不育系的花粉败育发生在配子体形成阶段,花粉的育性受配子体身基因型控制。
因此配子体基因为不育时花粉表现不育,配子体基因为可育时花粉表现正常。
(10) 诱变育种:是利用理化生的方法诱导作物发生变异,再经过人为选择育成作物新品种的方法。
(11) 变异体:没有经过人为施加压力使作物自然发生变异经过选择形成的变异个体。
(12) 突变体:经过人为的施加压力使作物发生变异筛选出的无性系变异。
(13) 原生质体:是指没有细胞壁的、裸露的、具有生命力的原生质团。
(14) 胞质杂种:是指在原生质体融合的前提条件下,是其中之一的细胞核有目的消失形成的细胞质杂交的种。
(15) 广亲和性基因:是指一些中间型水稻与籼稻和粳稻都能杂交成功,这种水稻称广亲和性水稻,这种水稻所具有的基因称为广亲和性基因。
(16) 垩白大小:垩白的投影面积占整个米粒投影面积的百分比。
(17) 垩白率:具有垩白米粒占整个供试验米粒的百分数。
细胞工程育种的原理及应用
细胞工程育种的原理及应用1. 前言细胞工程育种是一种现代的育种方法,它基于细胞和分子生物学的原理,通过对植物或动物细胞进行基因改造和繁殖,实现对遗传特性的精确调控。
本文将介绍细胞工程育种的原理和应用。
2. 原理2.1 细胞培养技术•细胞培养是细胞工程育种的关键步骤之一。
•细胞培养技术可以将植物或动物的细胞从体内分离出来,在适宜的培养基中培养和繁殖。
•细胞培养技术可以提供无限的原料,为后续的基因改造提供了重要的基础。
2.2 基因改造•基因改造是细胞工程育种的核心技术。
•基因改造通过将外源基因导入目标细胞中,实现对遗传特性的改变。
•基因改造可以通过基因转染、基因敲除或基因编辑等方法实现。
2.3 细胞再生与植株繁殖•细胞再生是指将经过基因改造的细胞培养至成熟植株的过程。
•细胞再生通常通过植物的不定芽或组织培养技术实现。
•细胞再生成功后,可以通过植株繁殖的方式大规模培育带有目标基因的植株。
3. 应用3.1 农业育种•细胞工程育种在农业领域具有广阔的应用前景。
•通过基因改造,可以使植物具备耐盐碱、耐病虫害、提高产量等特性。
•细胞工程育种还可以提高作物的抗逆性,使作物更适应气候变化等恶劣环境。
3.2 动物育种•细胞工程育种不仅可以应用于植物育种,还可以应用于动物育种。
•通过基因改造,可以提高动物的生长速度、抗病能力和产品质量。
•细胞工程育种还可以培育出具有特殊功能的动物,如高效草食动物、抗疾病动物等。
3.3 药物研发•细胞工程育种也在药物研发领域得到了广泛应用。
•通过基因改造,可以使植物或动物细胞表达特定蛋白质,并用于药物生产。
•细胞工程育种可以大幅提高药物的产量和纯度,降低药物研发成本。
4. 优势与挑战4.1 优势•细胞工程育种可以精确调控遗传特性,提高育种效率。
•细胞工程育种可以培育出具有特殊功能的植物或动物。
•细胞工程育种可以应对气候变化、病虫害等挑战。
4.2 挑战•细胞工程育种可能引发的安全性问题仍需进一步研究和探索。
细胞工程育种技术的原理和应用
细胞工程育种技术的原理和应用1. 引言细胞工程育种技术是一种利用细胞和分子生物学方法进行育种的新兴技术。
它结合了细胞培养、基因编辑和遗传改良等技术,可以通过调控细胞的遗传信息和功能来改良植物和动物的性状,从而实现对生物体的精细控制和育种。
2. 细胞工程育种技术的原理细胞工程育种技术的原理基于对细胞的遗传信息和功能的调控。
它主要包括以下几个步骤:2.1 细胞培养细胞培养是细胞工程育种技术的基础。
通过将目标动植物的细胞分离培养在含有营养物质和生长因子的培养基中,可以促进细胞的生长和分裂。
细胞培养可以提供大量的细胞材料,为后续的基因编辑和遗传改良提供了基础。
2.2 基因编辑基因编辑是细胞工程育种技术的关键一步。
通过利用CRISPR/Cas9等基因编辑工具,可以精确地修改细胞中的基因序列。
基因编辑可以实现对目标性状相关基因的敲除、添加或修饰,从而改变生物的性状。
基因编辑技术的出现极大地提高了育种的效率和精度。
2.3 遗传改良遗传改良是细胞工程育种技术的核心目标。
通过对细胞的遗传信息和功能的调控,可以实现对目标性状的改良。
遗传改良的方法包括基因敲除、基因添加、基因修饰等。
细胞工程育种技术的优势在于可以针对特定性状进行选择,提高育种的效率和准确性。
3. 细胞工程育种技术的应用细胞工程育种技术在农业、医学和环境保护等领域都有广泛的应用。
3.1 农业领域在农业领域,细胞工程育种技术可以用于改良作物的抗病性、逆境适应性、产量和品质等性状。
通过基因编辑和遗传改良,可以实现对作物中有害基因的敲除、抗虫、抗草等基因的添加,从而提高作物的产量和品质。
3.2 医学领域在医学领域,细胞工程育种技术可以用于基因治疗、干细胞治疗和组织工程等领域。
通过基因编辑和遗传改良,可以修复人体细胞中存在的疾病相关基因,实现对疾病的治疗和预防。
此外,细胞工程育种技术还可以用于干细胞的培养和定向分化,以及组织工程的构建和器官的再生。
3.3 环境保护领域在环境保护领域,细胞工程育种技术可以用于改良生物体对环境污染的敏感性。
作物育种学各章主要知识点(杨存义)
《植物育种学》(杨存义)绪论一、名词解释1. 作物品种:是人类在一定的生态条件和经济条件下,在产量、抗性、品质等方面都能符合生产发展的需要,根据人类的需要所选育的某种作物遗传特性稳定、性状一致、特性明显的一定群体。
2.优良品种是指在一定地区和耕作栽培条件下符合生产发展要求,并具有较高经济价值的品种。
二、填空题1.每个作物品种一般都有其所适应的地区范围和耕作栽培条件,而且都只在一定历史时期起作用,所以优良品种一般都是具有地区性和时间性。
2.作物品种可分为纯系品种、杂种品种、综合品种、五性系品种。
3. 作物进化决定于3个基本因素:变异、遗传、选择。
三、简答题1.优良品种在发展农艺生产中的作用主要有:1)提高单位面积产量2)改进产品品质3)保持稳产性和产品品质4)扩大作物种质面积5)有利于耕作制度的改良、复种指数的提高、农业机械化的发展及劳动生产率的提高。
2.作物育种学的基本任务是什么?1)研究和掌握作物性状遗传变异规律的基础上,发掘、研究和利用各有关作物资源;2)并根据各地区的育种目标和原有品种基础,采用适当的育种途径和方法,选育适于该地区生产发展的高产、稳产、优质、抗(耐)病虫害及环境胁迫、生育期适当、适应性较广的优良品种或杂种以及新作物;3)在其繁殖、推广过程中,保持和提高其种性,提供数量多、质量好、成本低的生产用种,促进高产、优质、高效农业的发展。
3.作物育种学的主要内容:1)育种目标的制订及实现目标的相应策略;2)种质资源的搜集、保存、研究评价、利用及创新;3)选择的理论与方法;4)人工创造变异的途径、方法和技术;5)杂种优势利用的途径和方法;6)目标性状的遗传、鉴定及选育方法;7)作物育种各阶段的田间实验技术;8)新品种的审定、推广和种子生产。
4.现代作物育种的发展动向主要表现在以下几方面:1)育种目标要求要高。
现代农业对新品种不仅要求进一步提高单产潜力,增强对多种病虫害及环境胁迫的抗耐性,广泛的适应性;而且还要求具有优良的产品品质和适应机械操作的特性等。
几种育种的方法比较
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。
育种课件第12章 植物细胞工程与育种
植物细胞工程(plant cell engineering)是以 植物组织和细胞培养技术为基础发展起来的一门学科。 它以细胞为基本单位,在体外(in vitro)条件下进行 培养、繁殖或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意 愿生产某种物质的过程。
Control of in vitro culture
(4)花蕾和花药的预处理 对于有些物种,培养前对 花药和花蕾进行预处理,能显著提高培养效果。
Vegetative Generative
3 to 5°C
Microspore
Similar nuclei
3 to 5°C
Tobacco
10 5
5°C for 72 h Control
0 0 3 7 12 Days in Culture
2.7 单倍体细胞培养与植物育种 单倍体是高度不育的,需要进行加倍处
理才能应用。秋水仙素是常用的染色体加倍 药剂,可以用1%的秋水仙素对正处于对数 生长期的悬浮细胞进行处理,一般24h左右。 也可在固体培养基中加适当浓度的秋水仙素。
A品种 × B品种
↓
F1杂交种 ↓
小孢子培养或花药培养
单倍体培养
- less competition among microspores - no diploid anther walls - greater potential haploid plant production
Anther/Microspore Culture
2.2 单倍体育种的优点
(1)后代的快速纯合 在异花授粉作物中, 可用单倍体产生加倍单倍体(DH系),从中 筛选纯合自交系用于杂交制种。 (2)提高选择效率 如某一性状受一对基因 控制,F1采用花药或花粉培养,产生的后代 中AA个体占1/2,比常规杂交育种提高一倍。
细胞工程技术在作物育种中的应用
细胞工程技术在作物育种中的应用
细胞工程技术是一种基于分子生物学和细胞生物学的技术,可用于改良作物的遗传物质和基因表达。
在作物育种中,细胞工程技术可以通过基因转化和基因编辑等手段,实现快速产生新品种、改良品质和提高产量等目标。
基因转化是指将外源基因导入到植物的染色体中,使其在细胞内表达。
这种技术可以让作物具备抗虫、抗病、耐盐碱等性状,同时也可以提高作物的营养价值和产量。
例如,通过外源基因转化,水稻可以获得抗病性,玉米可以获得抗虫性,小麦可以获得耐盐能力。
基因编辑是指通过CRISPR/Cas9等技术,直接修改作物的基因序列,以改变其性状。
这种技术可以实现精准的基因改良,例如改变作物的花期、花色、果形等性状。
目前,基因编辑已经被广泛应用于玉米、小麦、水稻等作物的育种中。
细胞工程技术的应用,不仅可以提高作物的品质和产量,还可以缩短育种周期,减少人工干预,降低育种成本。
但是,在推广应用时需要注意安全性和环保性问题,避免对生态环境造成不利影响。
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作物育种学名词解释大全
作物育种学名词解说大全国家精选课程《作物育种学》1.作物育种学:是研究选育和繁育作物优秀品种的理论和方法的科学。
2.作物件种:在必定的生态和经济条件下,依据人类的需要所选育的某种作物的必定群体:这类集体拥有遗传上的稳固性及在生物学,形态学以及经济性状上的相对一致性,而与同一作物的其余集体在特色,特征上有所差异,这类集体在必定的地域栽种,在产量,抗性质量方面切合生产发展的需要。
3.自花授粉作物:别名自交作物,即主要以自花授粉方式生殖后辈的作物。
异交率0-4%如水稻,小麦,大豆,花生,黄麻等。
4.异花授粉作物:别名异交作物。
主要以异花授粉方式生殖后辈的作物。
异交率>50%甚至高达95%或 100%。
5.常异花授粉作物:同时依赖自花和异花授粉两种方式生殖后辈的作物。
中间种类,往常以自花授粉为主,天然异交率 5-50%,如棉花,高粱。
6.自交系品种:从突变及杂交组合中经过多代自交加选择获得的同质纯合集体。
7.杂交种品种:指在严格选择亲本和控制授粉的条件下生产的各种杂交组合的F1 植株群体。
8.集体品种:基本特色是遗传基础比较复杂,集体内植株基因型有必定程度的杂合性、异质性。
9.无性系品种:是由一个无性系或几个近似的无性系经过营养器官的生殖而成。
10.种质资源:(广义)全部拥有必定种质或基因、可供育种及有关研究利用的各样生物种类称为种质资源。
(狭义)用于选育新品种的资料,也称育种的原始资料。
11.作物发源中心:有两个特色,即基因的多样性和显性基因频次较高。
别名基因中心或变异多样性中心。
12.育种目标:是在必定自然、种植和经济条件下,对所要育成新品种提出应具备的优秀特色特征,也就是对新品种的详细要求。
13.经济系数:别名收获指数,是指经济产量与生物学产量之比,它反应了品种的同化物质转变为经济产量的效率,也是探明品种产量高低的一个重要指标。
14.引种:(xx):泛指从外处域,外国引进新植物、新作物、新品种以及遗传育种等有关理论研究所需的各样种质资源。
(整理)山东农业大学农学院研究生复试-作物遗传育种
一、名词解释(20分)基因型频率:在群体遗传学中,某一种基因型个体数在总群体中所占的比率称基因型频率同形异位现象:器官形态与正常相同,但生长的位置完全不同。
染色质:染色质是细胞间期细胞核内能被碱性染料染色的物质,是由DNA与蛋白质组合成的复合物,也是构成染色体的结构。
、复等位基因:同源染色体上占有同一基因座的两个以上的等位基因称为复等位基因、性导:细菌细胞在接合时,携带的外源DNA整合到细菌染色体上的过程。
通常利用F'因子(带有部分细菌染色体的性因子)来形成部分二倍体。
、作物品种:人类在一定的生态条件和经济条件下,根据自身需要所选育的某种作物的特定群体,该群体具有特异性、一致性、稳定性。
、自交不亲和性:指具有完全花并可形成正常雌雄配子,自花花粉落在柱头上,不能发芽或发芽后不能受精结实的特性。
、杂交育种:指不同种群、不同基因型个体间进行杂交,并在其杂种后代中通过选择而育成纯合品种的方法。
、近等基因系:除了某一两个基因外,其他基因都相同的两个遗传材料,通常是经过饱和回交形成的除了目标性状有差异,其他遗传背景完全相同的两个遗传材料(品系)。
、轮回亲本:一般在第一次杂交时选具有优良特性的品种作母本,而在以后各次回交时作父本,这亲本在回交时叫轮回亲本二、简答题(45分)1、相互易位杂合体半不育的原因。
2、基因突变的一般特征。
3、数量性状遗传的多基因假说。
4、同源三倍体不育的原因。
5、远缘杂交育种的重要性及远缘杂交存在的困难。
6、转基因育种的程序。
7、作物品种的类型及各类型的育种特点。
8、人工诱导产生单倍体的途径。
9、在生产实践中利用杂种优势的方法,每种方法举出一两种作物为例。
三、论述题1、论述基因概念的发展与演变。
(20分)2、由于病菌生理小种变异,某作物品种丧失对某病害的抗性,其一近缘植物由此抗性基因,且抗性为显性。
是设计完整的改良这一品种的育种技术方案。
(15分)绪论1.作物品种的概念是什么?它在农业生产中有什么作用?2.作物育种学的任务和主要内容是什么?它与哪些学科关系密切?你打算如何学好作物育种学这门课程?3.常规育种技术的主要任务和特点是什么?4.现代作物育种发展动向的主要表现是什么?5.调查了解农作物优良品种在提高单位面积产量、改善农产品品质等方面的具体表现。
12.生物技术在植物育种中的应用
第1页,共103页。
一、细胞工程与作物育种
植物细胞工程是以植物组织和细胞培养技术为基础发展起来的一门学科。 它以细胞为基本单位,在体外条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞某 些生物学特性按人们的意愿生产某种物质的过程。
细胞工程与作物遗传改良有着密切关系,利用细胞工程技术已培育出一些大 面积推广的品种。
第21页,共103页。
5、转化体的筛选和鉴定 转化体的筛选与鉴定是农作物转基因育种
中的一个关键问题。 ⑴转化体的筛选 外源目的基因在植物受体细
胞中的转化频率往往是相当低的,在数量庞大 的受体细胞群中,通常只有为数不多的一小部 分获得了外源DNA,而其中目的基因已被整合 到核基因组并实现表达的转化细胞则更加稀少。 为了有效地选择出这些真正的转化细胞,必要 使用特异性的选择标记基因进行标记。
从栽培面积上看,美国以4980万公顷遥遥领先,其次是阿 根廷、巴西和加拿大。
第7页,共103页。
转基因作物种植国家数量持续增加,从1996 年的6个,1998年的9个,2001年的13个, 到2003年由于巴西和菲律宾的加入,种植转 基因作物的国家总数达到了18个。
第8页,共103页。
2、我国转基因作物研究与利用概况 我国是世界上第一个商品化种植转基因作
体,还必须根据有关转基因产品的管理规定、 在可控制条件下进行安全性评价和大田育种 利用研究。
第24页,共103页。
转基因作物的生物安全性
由于转基因产品存在一定的风险,如转基因产品本身对人
类的毒害作用、转基因作物对环境的破坏性作用包括转入的
外源基因在环境中的扩散、对物种多样性的影响等,因此必 须从保障人类健康、发展农业生产和维护生态平衡与社会安全
05作物育种学大纲(张,吕修)
作物育种学Crop breeding课程代码:10102107,10102116学时数:72学时(讲课:72学时;实验:无;实习:无)学分数:4执笔人:张宝石讨论参加人:郭玉华,吕文彦,吕香铃,许文娟,张宝石审核人:郭玉华一、教学目的通过本课程的学习,使学生获得作物育种必要的基本理论、基本知识和基本技能,了解作物育种发展的概况,为从事本专业的教学、科研、管理与推广以及与本专业相关的其它工作打下一定的基础。
二、教学内容、教学目标及学时分配(一)总论部分绪论(讲授2学时)通过对绪论的学习,了解《作物育种学》的性质、任务及其在农业生产中的重要地位;掌握作物品种的概念。
1.作物进化与遗传改良:自然进化与人工进化,遗传改良在作物生产发展中的作用;2.作物育种学的意义与发展:作物育种学的性质和任务,作物育种学的主要内容 ,作物育种学的发展;3.作物品种及其在作物生产中的作用:作物品种的概念 ,作物优良品种在发展作物生产中的作用.4.国内外作物育种的成就:近代育种的成就,对作物育种工作的展望;第一章作物的繁殖方式及品种类型(讲授2学时)通过本章学习,掌握主要农作物的繁殖方式和群体遗传结构特点,品种的类型及其相互区别,从而理解作物的繁殖方式对作物育种方法的确定起主导作用。
1.作物繁殖方式的种类和天然异交率的测定方法;2.自交和异交的遗传效应;3.作物品种的类型和各类品种的特点。
第二章种质资源(讲授2学时)通过本章学习,掌握种质资源的概念及主要作物的起源地,了解作物起源中心学说,种质资源的收集、保存、研究和利用;理解种质资源在作物育种中的重要作用。
1.种质资源在作物育种中的重要作用;2.作物起源中心学说;3.种质资源的类别及特点;4.种质资源的收集保存研究与利用。
第三章育种目标(讲授2学时)通过本章学习,掌握作物育种目标包括的主要项目和制订育种目标的原则,理解育种目标是决定育种工作成败的关键。
1.现代农业对作物品种的要求:高产,稳产,优质,适应性强;2.制订育种目标的原则;3.作物育种的目标性状分析:产量性状,对病、虫害的抗耐性,对环境胁迫的抗耐性,品质性状,早熟性及对耕作制度和机械化作业的适应性。
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优良品种
利
细胞组织培养
用
R0
体
细 胞
R1群体
无 性 系
改良的体 互交测试 细胞无性系
确定遗传方式
变
田间试验
异
遗传稳定性测试
育
种
多点田间试验
的
育成新品系
技
继续田间试验,种子繁殖
术
区域试验
路
பைடு நூலகம்
线
审定
投入生产
在作物改良上的应用
➢雄性不育突变体 ➢抗病 ➢耐盐 ➢耐旱 ➢抗除草剂 ➢抗氨基酸或氨基酸类似物
1 组织培养之前的变异及其选择
有些变异发生在植株的某一部分组织的 细胞中,需将这部分变异的细胞从植株 上分离下来进行培养,使之再生植株。
2 组织培养期间的变异及其选择
在组培过程中, 对培养物施加某种处理,
使之发生变异后再进行选择。
3 组织培养后的选择鉴定
培养基中不含有特定的选择因子, 但含有诱变剂,由此产生的再生植株 可能出现优异变异。
5 突变体的筛选
一步筛选法:
将培养物接种在含有最低全部致死剂量的培养基 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,使野生细胞(不抗细胞)完全不 可能生长,从而筛选出能生长的(耐)抗性细胞 系。 缺点:在超过最低致死浓度时,细胞会死亡或出 现单个细胞不能生存。
• 多步筛选法:
先用半致死剂量对细胞进行筛选,每次继代 时将上代能生长的细胞系继代到筛选及浓 度提高的新鲜培养基上,最终筛选出在抑 制剂超过全部致死浓度时也能旺盛生长的 细胞系。
1 通过胚拯救克服远缘杂种夭亡 2 提高远缘杂种成苗率 3 种子拯救 4 打破种子休眠
三)种质资源的长期保存
• 离体试管保存可用较少的空间保存大量无 性系。
四)植物材料快速繁殖
• 通过愈伤组织诱导丛生芽形成,然后分株 培养。
• 诱导茎尖或不定芽形成丛生芽。
五)茎尖脱毒
• 茎尖脱毒实现无性繁殖作物的提纯复壮
水稻组培过程中产生的变异体
体细胞无性系突变的来源
• 自发无性系变异
– 自发产生的天然变异
• 诱导无性系变异
– 有目的的利用物理和化学因素进行处理
体细胞无性系变异的选择
• 选择时间:
– 组培前 – 组培中 – 组培后
• 培养系统
– 器官发生系统 – 胚胎发生系统
• 筛选方法
– 一步筛选 – 多步筛选
细胞工程与作物育种
植物细胞工程 (plant cell engineering)
以植物组织和细胞培养技术为基础, 以细胞为单位,在体外(in vitro)条 件下进行培养,按人们的意愿改变 细胞内的遗传结构或获得细胞产品 的一门综合技术。
由高等植物的细胞、组织和器官培养成植株的过程。
一、细胞与组织培养在作物育种中的 应用
2. 融合方式
➢ 对称融合 将双亲的质核组装在一起的融合。
➢ 非对称融合 双亲质核没有同时融合。
六)体细胞无性系变异及其育种利用
1.体细胞无性系: 任何形式的细胞培养产生的 植株
2.体细胞无性系变异的遗传 基础 ➢染色体数目变异
✓多倍体、非整倍体等
➢ 染色体结构变异
✓ 缺失、倒位、易位、重复
➢ 点突变
✓ 自发突变 ✓ 诱发突变 ✓ 基因放大和衰减 ✓ 有丝分裂交换 ✓ 细胞质基因突变
体细胞无性系变异
Embryogenic suspension cells were irradiated with 80Gy gamma-ray and selected with 2% NaCl. The salt-tolerant calluses were formed and then regenerated plants.
4 培养系统的选择
A 器官发生系统:
再生植株由愈伤组织直接分化而成。通 常,外植体先形成愈伤组织,再由愈伤组织 的一部分形成类似生长锥的分化物,进而 发育成幼芽;另一部分愈伤组织则分化成 幼根,这两部分进一步发育和联合即形成 一个新的植株。
B 胚胎发生系统:
外植体首先形成愈伤组织,再由愈伤组织 分化出类似于种子胚的胚状体,胚状体进 一步发育成熟而形成完整植株。
Plant Cell Tiss Org Cult 2009
组织培养在育种中如何应用? 如何利用细胞工程创造变异?
二、原生质体培养和体细胞 杂交
体细胞杂交和有性杂交
• 不是雌雄配子间的结合 • 完整遗传物质体细胞的融合 • 双亲染色体数的总和及全部细胞质
体细胞杂交的特点
可以在有性杂交困难的作物之间杂交成功, 扩展这些作物的育种资源,并有可能利用 融合之后的染色体消减和重组过程获得崭 新的体细胞杂种
植物原生质体:用一定方法脱 去细胞壁的裸露原生质团。
一)原生质体的分离
分离方法
机械分离 酶分离
影响原生质体分离的因素
➢材料来源 ➢渗透压 ➢酶 ➢分离培养基 ➢培养条件 ➢组织前处理
原生质体的收集、纯化和活力测定
二)原生质体培养
原生质体计数
三)细胞融合(体细胞杂交)
1. 融合方法
– NaNO3处理诱发融合 – 高pH—高浓度钙离子处理 – PEG(聚乙二醇)处理 – 电融合
• 配子体无性系变异(单倍体) • 幼胚培养 • 种质保存 • 重要材料的快速繁殖 • 植物茎尖脱毒 • 转基因育种 • 体细胞无性系变异
一)单倍体细胞培养及育种利用
后代的快速纯合 提高选择效率 排除杂种优势对后代选择的干扰 创造遗传研究的良好实验材料体系 突变体的筛选
二) 幼胚培养与植物育种
植物体细胞发生的可 遗传变异
变异体:
不加任何选择压力而 筛选出的变异个体
突变体:
经过施加某种选择压 力而筛选出的个体
体细胞无性系突变的来源
• 自发无性系变异
– 自发产生的天然变异
• 诱导无性系变异
– 有目的的利用物理和化学因素进行处理
自发无性系变异
Carrot family lines regenerated from tissue-culture. Both have been grown for 12 weeks in a glasshouse after 10 weeks vernalisation. Family 16 (LHS) are flowering abundantly, while Family 17 (RHS) have not flowered.