植物染色体工程
第十五章 植物染色体工程
二、染色体数目变异 染色体数目变异能以个体或染色体组为单 位增加或减少。 位增加或减少。 染色体组：二倍体生物的一个配子的全部 染色体组： 染色体。 染色体。 整倍体： 整倍体：指体细胞内含有完整的染色体组 的类型。 的类型。 非整倍体： 非整倍体：指染色体组内的个别染色体数 目有所增减， 目有所增减，使染色体数目不是基数的完整 倍数。 倍数。
2．单倍体育种的优越性 可以克服杂种分离的困难, （1）可以克服杂种分离的困难,缩短 杂交育种时间, 杂交育种时间 , 一般只需一年就可迅 速获得自交系,两年可获得纯系。 速获得自交系,两年可获得纯系。 （2）大大提高选育效率。 大大提高选育效率。 能克服远缘杂交的不孕性， （ 3 ） 能克服远缘杂交的不孕性 ， 创 造出新物种。 造出新物种。
2．多倍体倍性鉴定的方法 间接法： 间接法：核体积测量法 蛋白质电泳 系列化分析 形态学检查 直接法： 直接法：染色体计数 DNA含量测定 DNA含量测定
3 多倍体育种重要性
（1）.多倍体植物优势 • 对不利环境的适应有明显优势 • 花大、果大，营养改善 花大、果大， • 果树可延长储存期 多倍体植物的性状比原来的二倍体气孔、 多倍体植物的性状比原来的二倍体气孔、花、果实和种 子比二倍体者为大，叶肉较厚， 子比二倍体者为大，叶肉较厚，茎秆也较粗壮 。 植物多倍体育种： 巨大月见草为第一个多倍体。 植物多倍体育种 ： 巨大月见草为第一个多倍体 。 三倍 体欧洲山杨是最早林木多倍体。 体欧洲山杨是最早林木多倍体。
3．人工诱导单倍体的方法
远缘杂交 标记花粉的利用 延迟授粉 核置换 射线照射 染色体有选择地消失 未授粉子房培养和花粉培养（最佳） 未授粉子房培养和花粉培养（最佳）
4．小麦花药培养生成单倍体加倍 植株过程 （1）花粉的获得 （2）花药制备与培养 （3）愈伤组织培养 （4）移栽 （5）染色体加倍获得二倍体
植物染色体常规分析技术
植物染色体常规分析技术植物染色体常规分析技术是一种用于研究植物基因组结构与功能的重要手段。
在植物遗传学和分子生物学研究中，通过对植物染色体的观察和分析，可以揭示植物的遗传特性、染色体的结构与功能，并为植物育种和基因工程提供实验依据。
本文将重点介绍植物染色体常规分析技术的原理、方法和应用。
染色体制片是最基本的植物染色体常规分析技术。
它通过对植物组织进行处理和解离，将解离的细胞制作成染色体悬滴或薄片，再通过染色体标记技术进行染色和观察。
染色体制片的制备方法有多种，如固定-解离-染色法、醋酸不敏感-解离-染色法、花草植物花蕾组织研磨法等。
G-显带和C-显带染色技术是常用的染色体染色技术，可用于对植物染色体的结构和功能进行分析。
G-显带染色技术主要通过染色体在酸性条件下的显色性质差异来观察和比较染色体的组织型结构，得到染色体的G-带。
C-显带染色技术则通过对染色体进行DNA硫酸基蛋白酶酶解和碱处理，使DNA与染色体分离，再通过DNA染色剂进行染色，得到染色体的C-带。
染色体定位可通过显微术观察染色体位置和形态的变化，以及采用染色体标记和探针技术的方法，精确定位和描绘染色体的分布情况。
常用的方法有细胞核型分析、Fluorescence In Situ Hybridization (FISH) 技术等。
染色体行为观察是研究染色体变化和功能的重要手段。
通过观察染色体在有丝分裂和减数分裂过程中的行为，可以揭示染色体的形态变化、染色体的遗传性状等。
常用的方法有染色体标记和染色体芯片技术。
基因组分析是通过对植物基因组的染色体进行分析，揭示植物基因组的组成、结构和功能，并进一步阐明基因功能和基因组演化规律。
常用的方法有荧光原位杂交（FISH）、光学显微镜观察、超高分辨率的二次离子反射质谱成像技术等。
植物染色体常规分析技术在植物遗传学研究和育种实践中得到广泛应用。
通过对植物染色体的观察和分析，可以解决植物遗传问题、揭示植物遗传基础、鉴定染色体缺陷和异常等。
植物的染色体与遗传优化
非编码RNA调控
非编码RNA在植物表观遗传学调 控中发挥着重要作用，通过调控 非编码RNA的表达和功能，可实
现植物遗传性状的优化。
04
遗传优化在农业生产中应用
提高农作物产量和品质策略
选用高产、优质品种
通过遗传优化，选育出具有高产、优质特性的农作物品种。
杂交育种
利用杂交优势，将不同品种的优良性状结合在一起，培育出高产 、优质、适应性强的新品种。
国内法规与政策
我国制定了《农业转基因生物安全管理条例》等法规，对农业转基因生物的研 究、试验、生产、加工、经营和进口等活动进行安全管理。
公众参与决策过程设计建议
建立公众参与机制
在遗传优化植物的研发、审批和推广过程中，应建立公众参与机 制，广泛征求社会各界的意见和建议。
加强信息公开和透明度
相关部门应及时公开遗传优化植物的研发进展、安全评估结果等信 息，保障公众的知情权和监督权。
ZFNs技术
ZFNs（Zinc Finger Nucleases）是一种基于锌指蛋白的核酸酶，也可用于植物基因组的 定点突变和敲除。
染色体片段替换和重组策略
01
染色体步移技术
通过染色体步移技术，可以实现对植物染色体上特定区域的替换和重组
，进而研究该区域的基因功能和表达调控。
02
重组酶系统
利用重组酶系统，如Cre/loxP和FLP/FRT等，可在植物细胞内实现染色
对生物多样性的影响
遗传优化可能导致某些基因型的消失，从而影响生物多样性和生态 平衡。
潜在的生态灾难风险
如果优化后的植物在自然环境中无法被有效控制，可能会成为“超 级杂草”，对农业生产和生态环境造成威胁。
国内外相关法规政策解读
染色体组工程育种
染色体组工程育种
染色体组工程育种是一种利用基因工程技术对作物的染色体进行改造、重组和调控，进而改良其性状和品质的育种方法。
这一技术包括基因编辑和植物转基因两种主要方法。
基因编辑是通过诱导突变或逆转座子技术，有针对性地改变染色体上的特定位点，达到增加有益基因或抑制有害基因的效果。
例如，可以通过CRISPR/Cas9等方法，精确地编辑目标基因，改良作物的抗病性、耐逆性等性状。
植物转基因是将外源基因导入目标作物的染色体中，使其表达出新的性状或功能。
通过转基因技术，可以向作物中导入耐胁迫基因、生长调节基因等，从而使作物具备更好的适应能力和产量。
染色体组工程育种具有较高的准确性和效率，可以通过精确编辑和导入特定基因，优化作物的性状，实现快速育种和遗传改良。
然而，由于涉及到遗传改变，染色体组工程育种也面临一些伦理和安全问题，需要在科学、法律和伦理等方面进行综合考量和控制。
染色体工程
1、染色体的分离技术
哺乳动物细胞培养 秋水仙碱处理细胞使其处于分裂中期 低渗处理，加皂苷，破裂细胞 TMS液处理，离心，收集染色体 染色体储存于含20％甘油的TM液中
2、染色体转移技术
染色体悬液与受体细胞混合 生长于非选择培养基中持续3代，加多聚L 鸟氨酸可提高染色体进入受体细胞的几率 约3天后移入选择培养基 筛选与鉴定
YAC的缺点 YAC的缺点： 的缺点
1、插入片段大，稳定性较差，发生序列重排， 造成序列错乱。
四、细菌人工染色体（BAC） 细菌人工染色体（BAC）
三、人工染色体
染色体作为基因转移的天然载体，可转移 连锁的基因群，故在此基础上发展了人工 染色体。 现正在研究的人工染色体有三种： 酵母人工染色体（YAC，1000kb） 细菌人工染色体（BAC，300kb） 哺乳类人工染色体（MAC）
载体基本序列元件： YAC 载体基本序列元件：
• 酵母染色体DNA自主复制顺序（ARS）： 负责DNA复制 • 酵母染色体的着丝粒顺序（CEN）： 保证酵母细胞分裂时染色体的分配 • 酵母染色体的端粒顺序（TEL）： 维持染色体结构的稳定性（两端各一个） • 选择标记：用于重组克隆的筛选 pYAC4是一个大肠杆菌穿梭质粒，含有Amp大肠杆 菌筛选标记
染色体工程
染 色 体 工 程 (chromosome engineering) 指 的是按设计有计划削减、添加和代换同种 或异种染色体的方法和技术，也称为染色 体操作。 染色体工程一词，虽然在20世纪70年代初 才 提 出 ， 但 早 在 30 年 代 ， 美 国 西 尔 斯 (E.R.Sears)及其学生就已开始研究。它不 仅在改良植物的遗传基础培育新品种上受 到重视，而且也是基因定位，和染色体转 移 等 基 础 研 究 的 有 效 手YAC构建 示意图
第三章_染色体工程与植物育种
以小偃6号1D单体（含14＋15）作为受体与含有5＋10优质亚 基的品种杂交，进行优质亚基聚合的染色体工程法。
2D单体小麦与遗4212杂交F1出现的单价体
箭头示双单体
4D缺体小麦PMC 减数分裂MI 2n=20Ⅱ
八倍体小堰麦 PMC减数分裂 MI 2n=28Ⅱ
杂种F1根尖染色 体 2n=48
簇毛麦6VS端体：a,T240-6-1(2n=41+t); b, T240-6-1(2n=41+2t)
单体、缺体在基因定位上的应用
在染色体工程上，常用单体植物系统和缺 体植物系统，它们是染色体工程和基因定 位的重要材料。 例如，已知某植物的某对性状是由A和a一 对基因控制的，而且已获得该植物的所有 单体或缺体，用单体法或缺体法确定A（a） 基因所在的染色体。 1、单体法 2、缺体法
1、单体法 （1）若测定的二体植株的基因是隐性纯合时， 则单体系列为显性。
①若待测基因在某单体染色体上时，则aa基因型双体（2n） 与A表现型的该染色体的单体（2n-1）杂交后，F1代表现型为： P a表现型二体（n-1）Ⅱ+Ⅱaa × A表现型单体（n-1）Ⅱ+ⅠA
G
（n-1）Ⅰ+Ⅰa
（n-1）Ⅰ
可自然加倍，但频率很低，一般需要人工加倍。 目前最常用的方法是用秋水仙素处理在细胞分裂 时期的分生组织，使其新生器官的染色体加倍。
4、单倍体在育种上的应用 （1）提高选择效率，加速育种进程，因为单 倍体的基因型核表现型是一致的，对于隐 性基因控制的性状特别有效，常规杂交育 种需要8～10年，而单倍体育种只须一个世 代即可得到纯合二倍体。 （2）加速纯系的获得，尤其对于玉米等异花 授粉作物杂种优势利用来说具有特别重要 意义。
植物染色体工程概述
合肥学院Hefei University细胞工程课程综述题目: 植物染色体工程概述系别:专业:学号:姓名:2013年6月25日植物染色体工程概述李双双1002012045 生工二班摘要：植物细胞工程[1]涉及胚拯救、小孢子培养、体细胞杂交、离体受精、体细胞无性系变异、染色体工程等多方面内容。
本文是对染色体工程这方面的概述，主要内容包括加倍技术、内容、实践运用和发展方向。
关键词：染色体工程加倍技术内容实践运用发展方向染色体工程，又称染色体操作(chromosome manipulation)，是人们按照一定的设计，有计划的削减、添加或代替同种或异种染色体，从而达到定向改变遗传特性和选育新品种的一种技术。
自从1879年，由德国生物学家弗莱明经过大量实验发现了染色体的存在。
由此后1883年美国学者提出了遗传基因，（所谓遗传基因，也称为遗传因子，是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列，是控制性状的基本遗传单位。
）在染色体上的学说，科学家们对染色体的研究就从未断过，染色体工程也就不断在进展。
目前，植物学家们已经将染色体工程用于作物品种的改良，使其成为一门育种新技术，此外它也是研究基因定位和异源基因导入的有效手段。
其基本的操作程序包括如下几个步骤：杂交；依靠杂种(或亲本) 减数分裂时染色体联合的规律性变化产生具有不同染色体组成的配子；在杂种或杂种后代中通过细胞学鉴定，筛选所需要的材料。
一、染色体加倍技术[2]1 化学诱导方法1.1细胞松驰素B(cytochalasin)在细胞分裂中期使用，能抑制肌动蛋白聚合成微丝，从而抑制细胞质分裂，使用最早、最广泛，其诱导效果也最突出。
1.2秋水仙素(colchicine)在细胞分裂中期使用，阻止细胞分裂过程中的纺缍体的形成。
其特点为价格昂贵，有毒性。
2 物理学方法2.1温度休克法包括冷休克法和热休克法两种，即用略高于或略低于致死温度的冷或热休克来诱导三倍体或四倍体的方法。
细胞工程--植物染色体工程
2)正反杂交：交换父母本授粉
3)选择适当的亲本： 4)花粉混合授粉；父母本花粉混合
5)重复授粉；多次授粉
6) 预先无近性和相互异花授粉 : 亲本营养体嫁接，改善生 理活性
7)化学处理;
激素等处理柱头或花粉
医学资源
1杂交是实现异源染色体合并的最有效途径，能克服 有性杂交的配子不亲合性，获得含有另一亲本整倍体或非 整倍体的杂种或胞质杂种。它们的遗传变异范围极广，大 大丰富了育种的原始材料，从而创造出自然界中没有的新 物种。
染色体加倍技术是染色体倍性改造工程的关键 技术之一 人工加倍的方法主要有：
A、化学诱导方法 B、生物学方法
医学资源 7
A、化学方法
1. 细胞松驰素B(cytochalasin)
能抑制肌动蛋白聚合成微丝，从而抑制细胞质分裂，使用最早、最广泛，其诱导效果也最
突出。
2. 秋水仙素(colchicine)
非整倍体变化：
染色体减少：单体（减1条）、缺体（减1对） 染色体增加：三体（加1条）、四体（加1对） 染色体代换：同种医学资源 (源)代换、异种(源)代换 5
一、 植物染色体倍性改造 1.染色体加倍技术
2.植物的多倍体育种 3.植物的单倍体育种
4. 人工诱导植物多倍体的意义
医学资源 6
17.1.1. 染色体加倍技术
医学资源
9
秋水仙素染色体加倍原理
当秋水仙素与正在进行有丝分裂的细胞接触时 , 秋水仙 素就与微管蛋白异二聚体结合 ,从而阻断微管蛋白组装成 微 管 ,并引起原有微管解聚 ，使细胞中与微管相关的功 能受 到阻碍和丧失 , 不能形成纺缍丝 。没有纺缍丝牵 引 , 染色体不能排在赤道板上 , 也不能使已经复制的染 色体分向两极 , 阻碍了中期以后的细胞分裂进程。当秋 水仙素被洗掉后,细胞恢复正常分裂功能,但是此细胞的染 色体数目已增加了一倍
植物染色体工程的技术方法
植物染色体工程的技术方法植物的基因组结构复杂，是生命科学领域中一个重要的研究对象。
纵观植物的染色体结构，每个植物种类的染色体数量、大小和特征都不相同，这决定了染色体工程技术的复杂性。
但染色体工程技术的发展为研究植物的基因调控、转录、表达、调制和分化提供了极佳的技术支持。
本文将介绍基于植物染色体工程的技术方法。
1、基于CRISPR/Cas9的基因组编辑技术CRISPR/Cas9 (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/CRISPR-associated protein 9)系统是一种功能强大的基因编辑工具，它可用于高效、方便地激发、抑制或改变目标基因的表达，并被广泛用于植物染色体工程领域。
CRISPR/Cas9是一种基于旨在识别和切割DNA序列中的特定蛋白质。
引入CRISPR/Cas9基因组编辑技术的研究方法可以帮助调控植物表达的生物化学通路，从而实现植物的生长和增收等领域的目的。
2、植物基因型定位技术植物基因型定位技术是一种现代的分子遗传学技术，可快速、准确地检测植物基因型。
制定适用的植物基因型定位方法可以用于准确地推测植物的新物质出现、生产发展和生态环境变化。
基因型定位技术是充分利用植物基因组信息来提高改良现有作物及培育高效作物的生产能力的一种先进技术手段。
3、植物荷尔蒙调节技术植物荷尔蒙调节技术主要指利用植物荷尔蒙来实现植物的生长、发育和适应。
其中，植物荷尔蒙包括生长素、激素、赤霉素、乙烯、脱落酸和细胞因子等多种。
荷尔蒙技术是一种特殊的植物工程技术，可以帮助植物适应高气温、干旱、低温等不同的环境条件，从而提高植物生产力。
4、植物基因改良技术植物基因改良技术是通过改变或增加植物自身的特征，利用现代分子遗传学手段，提高植物的抗旱、抗病、抗虫、产量、质量等性状。
经过基因改良的作物在全球范围内已得到广泛应用，这不仅提升了固定财产的生产能力，而且提高了固定财产的抗旱和抗逆性。
教学大纲-植物细胞与染色体工程
学时分配：
绪论2学时
第1章 实验室组成及基本技术2学时
1.1实验室组成
1.2培养基及其配制
1.3培养条件的选择与控制
1.4基本技术
第2章 植物细胞全能性与形态发生2学时
2.1植物细胞全能性
2.2细胞的生长发育
2.3形态建成
第3章 植物离体快速繁殖2学时
3.1植物快速繁殖的概述
3.2植物快速繁殖再生途径
3.3常见问题及克服措施
第4章 花药与花粉培养2学时
4.1花药与花粉培养的概念及意义
4.2离体条件下的小孢子发育
4.3花药与花粉培养的技术
4.4花粉培养的实例
第5章 胚胎培养和离体受精2学时
5.1离体胚培养
5.2胚乳培养
5.3胚珠和子房培养
5.4离体受精
第9章 植物染色体工程6学时Leabharlann 9.1研究概况9.2远缘杂交
9.3远缘杂交不育及其克服方法
9.4植物染色体附加、代换、易位与削减
9.5与染色体工程有关的基因调控及作用机制
9.6染色体的分离与外源染色体的导人
9.7外源染色体的检测
第10章 植物细胞质工程4学时
10.1细胞质工程研究的进展
10.2植物基因组、细胞质类型及核质杂种
7.4培养细胞的次生代谢及产物积累
7.5培养细胞突变体筛选
7.6细胞培养实例
第8章 植物原生质体培养及融合4学时
8.1原生质体分离与纯化
8.2原生质体的培养
8.3原生质体融合
8.4杂种细胞筛选和体细胞杂种鉴定
8.5原生质体的植株再生
8.6植物原生质体培养的应用
植物染色体系列实验_gai
植物染色体系列实验报告摘要：植物染色体的制备及研究是遗传学实验中一个重要的学习内容，在遗传学中，学者们常常要对动植物的染色体进行各种分析，这就需要有过硬的染色体制备技能。
植物染色体系列实验包括减数分裂观察、低渗发染色体标本制备、植物染色体Giemsa N 带技术、植物染色体的核型分析，通过以上实验可以掌握染色体的制备以及染色、核型分析等技术掌握。
关键词：植物染色体；减数分裂；Giemsa N 带；核型分析；1 实验设计方案1.1 实验原理1.1.1 减数分裂在高等生物中雌雄性细胞形成过程中，首先是由有性组织，如植物的花药和胚珠，动物的精巢和卵巢中的某些细胞分化为性母细胞（2n），这些细胞再进行连续两次的细胞分离过程，最终形成４个小孢子或精细胞，或分别形成一个大孢子或卵细胞和三个退化的极体（1n）。
减数分裂过程的主要特点是，连续两次核分裂，而染色体仅复制一次，最后形成的四个子核，每个核仅含有单倍的染色体数目，即染色体数减少一半；其次，前期特别长，而且变化复杂，分为细线期、偶线期、双线期、终变期等，其中包括同源染色体的配对、交换及分离等。
在减数分裂过程中，通过对染色体形态和数量的动态变化的观察，可为遗传学研究中远缘杂种的分析，染色体工程中的异系鉴别，常规的染色体组型分析以及遗传学的三个基本规律的论证，提供直接或间接的依据。
1.1.2 植物染色体标本制备植物染色体标本的制备，过去一直是采用醋酸洋红压片法。
近年来，有人将动物染色体制备的方法，运用到植物材料中来，已取得了进展。
我国科学家陈瑞阳教授等，在1979年以来利用对植物细胞去壁、低渗、火焰干燥的方法，作了大量的工作，实验证明这种方法是可行的，也是很有前途的。
植物细胞与动物细胞的不同在于它外面具有坚实的细胞壁，因此要想将制备动物细胞染色体的方法，应用于植物中就必须将植物细胞壁去除，这样使细胞的原生质体裸露，然后采用动物染色体的制备技术──低渗，使细胞膨胀染色体扩散，然后进行砸片操作将染色体分开。
第六章 园艺植物的染色体工程 325[可修改版ppt]
![第六章 园艺植物的染色体工程 325[可修改版ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/dcc0bb0c5022aaea988f0f45.png)
2.雄核发育
在适宜离体培养的条件下，花粉（或小孢子）的发育 偏离活体时的正常发育而转向孢子体发育，经胚状体途 径或器官发生途径形成完整植株，称为雄核发育。
离体小孢子发育途径（雄核发育，Androgenesis）：
小孢子第一次分裂为均等分裂（B途径）
形成大小相似的细胞，然后由单一类细胞形成多核花粉细 胞（途径Ⅰ)。
小孢子第一次分裂为不均等分裂(A途径)：根据第二次及以后 的分裂不同又分为
A-V途径（营养核分裂,途径Ⅱ）、A-G（生殖核分裂，途径 Ⅲ）、A-VG（营养和生殖核均分裂，途径Ⅳ）、
C（分裂中出现融合加倍等现象）途径等。
（3）供体植株的生理状态：受植株生长环境和生理年龄等 影响。如木本植物幼龄植株比老龄诱导率高；始花期和盛 花期比开花末期适宜；一二年生草本生长健壮且处于生殖 高峰期的花粉花药诱导率高。
一、雄配子途径
采用花药或花粉培养 （或游离小孢子），即 离体培养花药和花粉 （小孢子），使小孢子 改变原来的配子体发育 途径，转向孢子体发育 途径，形成花粉胚或花 粉愈伤组织，最后形成 花粉植株，从中鉴定出 单倍体并加倍成纯合二 倍体。
离体条件下对植物的花粉或花药进
行培养（Pollen Culture and Anther Culture）获得单倍体植株 的技术最早是在1964年由印度植物 学家Guha 和Maheshiwari在毛叶
曼佗罗（Datura innoxia)的花药培
养中成功获得单倍体植株。 目前已在250多种植物中由花药或
花粉培养获得单倍体植株。
Hale Waihona Puke 1. 花药和花粉（小孢子）培养的基本程序: 2. 外植体的选择----预处理----表面灭菌----接种----
5.5 植物染色体工程
三、染色体工程操作技术
①
② ③ ④ ⑤ 利用非整倍体技术进行异源基因的转移 染色体微切割 基因定位 利用染色体工程进行作物种内染色体的定向更换 利用染色体工程鉴定外源育性基因
⑥
染色体工程在作物杂种优势利用中的应用
利用非整倍体技术进行异源基因的转移：
异源染色体附加:专指将种内或异种属的染色体有选择 的导入到受体种染色体组中的全过程 异源染色体代换:即某一物种的某一染色体被同种属或 近缘种属的另一个物种的某一部分同源染色体或异源 染色体所代换的过程 染色体易位:指同种内非同源染色体或异种属异源染色 体间相互或单方面交换染色体的现象
本章小结
植物染色体工程的定义以及基础材料
染色体数变异
植物细胞工程的操作技术
植物染色体工程
什么是染色体工程?
染色体工程（chromosome engineering）:是人们按照
一定的设计，利用染色体工程的基础材料,通过分离、导入、 重组等染色体操作以改变染色体组成，从而达到定向改变遗 传特性和选育新品种的一种技术。
一、染色体数变异
① 一是体细胞内以染色体组为基数进行的整倍 性变化，以整倍体染色体数目变化产生的变 异会产生多倍体和单倍体 ② 另一种是染色体组内的个别染色体数目有所 增减，使细胞内的染色体数目不是基数的的 完整倍数，因此被称为非整倍体
利用染色体工程进行作物种内染色体的定向更换 ：
物种内染色体的定向更换:指在同品种间,将某一供 体品种携带某一突出优良农艺性状的染色体,定向 地更换到某一综合农艺性状比较优良,但对应供体 品种突出优良性状染色体的同类染色体却带有不良 农艺性状基因的受体品种中,以期达到定向改良品 种的目的 常用的更换方法:一种是缺体代换法；另一种是单 体代换法
实验二植物染色体核型分析
二．实验原理
1. 一般有四种方法。 常规的形态分析。选用分裂旺盛细胞的有丝分裂中期的染色体制 成染色体组型图，以测定各染色体的长度（微米）或相对长度 （％），着丝粒位置及染色体两臂长的比例（臂比），鉴别随体 及副缢痕的有无作为分析的依据。
带型分析。显带技术是通过特殊的染色方法使染色体 的不同区域着色，使染色体在光镜下呈现出明暗相间 的带纹。每个染色体都有特定的带纹，甚至每个染色 体的长臂和短臂都有特异性。根据染色体的不同带型， 可以更细致而可靠地识别染色体的个性。
编号
1 2 3 4 5 6 ……
绝对 长度 (μm)
相对 长度
短臂 (μm)
长臂 臂 着丝粒 随体 染色体 (μm) 率 指数 有无 类型
染色体类型由臂比值确定。 Total length: μm P217
臂比（长臂/短臂）
1-1.7 1.71-3.0 3.01-7.0
＞7.01
形态特征
m 中着丝粒染色体 sm 近中着丝粒染色体 st 近端着丝粒染色体
t 端着丝粒染色体
染色体类型由臂比值确定。 Total length: μm P217
核型分析之染色体自动核型分析系统
核型分析之染色体自动核型分析系统
核型分析之染色体自动核型分析系统
核型分析之染色体自动核型分析系统
核型分析之染色体自动核型分析系统
核型分析之染色体自动核型分析系统
核型分析之教师用图片
理20小时；b、幼根用0.05%秋水仙溶液处理7小时； • 固定：新配的材料用卡诺氏固定液固定24小时后，放
入70%乙醇中置于冰箱中备用。 • 解离：蒸馏水清洗后，放于1N盐酸中，60℃恒温水浴
10分钟。 • 染色和压片： 1. 镜检：
实验三植物染色体标本制作
随着科学技术的发展，染色体制片技术将不断改进和完善， 未来有望实现更加准确、高效的染色体计数和形态分析。这 将有助于推动植物遗传学和进化生物学的研究进展。
THANKS
感谢观看
染色体数目
通过对大量细胞的观察和计数，我们确定了植物细胞的染色体数目为2n=46条 ，这与之前的研究结果一致。
染色体分组
我们还观察到了染色体按照大小和形态的不同被分为不同的组别，这些组别在 遗传学上具有重要意义。
染色体分析的结果
染色体长度
我们测量了每条染色体的长度，并发现不同染色体长度存在差异，这对于理解基 因组结构和功能具有重要意义。
植物染色体的结构
植物染色体的基本结构包括染色质纤维、核膜、着丝粒和染色体臂。染色质纤维是染色体的基本组成单位，由 DNA和蛋白质组成。核膜是包围着整个细胞核的双层膜结构，起着调节基因表达的作用。着丝粒是染色体上连接 两个染色单体的区域，而染色体臂则是由DNA和蛋白质组成的区域，上面排列着基因。
学习制作染色体标本的方法
染色体观察与计数
找到分裂相细胞
染色体计数
在显微镜下寻找处于分裂期的细胞， 这些细胞是观察染色体的最佳时期。
对每个分裂相细胞中的染色体进行计 数，确保计数的准确性和可靠性。
观察染色体形态
在找到分裂相细胞后，仔细观察染色 体的形态、数目和分布情况，并记录 下来。
染色体分析
染色体形态分析
分析染色体的形态特征，如长度、着丝粒 位置等，判断是否存在染色体结构变异。
染色体的形态和结构
染色体形态
染色体在细胞分裂过程中呈现特 定形态，包括染色质、染色粒和 着丝粒等。
染色体结构
染色体由DNA和蛋白质组成，具 有特定的序列结构和组织结构。
木本植物的染色体研究
木本植物的染色体研究植物是人类赖以生存的重要资源之一，而染色体则是植物繁殖和进化的基础。
木本植物是植物中的重要类群，对生态环境的影响和经济意义都非常重要。
因此，对木本植物染色体的研究是非常有意义的。
本文将介绍木本植物染色体的研究进展和应用。
一、木本植物染色体的基本特征木本植物的染色体一般是二倍体，即每个细胞核有两组染色体，其中一组来自父本，一组来自母本。
木本植物的染色体数量和形态非常多样化，但一般都比较大。
例如，白杨的染色体可以达到2.5微米，而珊瑚树的染色体只有0.5微米左右。
此外，木本植物种间的染色体数目和形态的差异也很大。
二、木本植物染色体的研究方法木本植物染色体的研究主要采用显微镜技术，包括染色体扩散、染色体核型分析、FISH（荧光原位杂交）等方法。
其中，染色体扩散是最常用的方法，它可以在高倍镜下观察到染色体的数量、形态以及核型等特征。
在染色体扩散的基础上，通过FISH技术，可以对染色体上的特定基因和序列进行定位，从而更深入地了解染色体的结构和功能。
三、木本植物染色体的生物学意义染色体是植物繁殖和进化的基础，因此木本植物染色体的研究对于了解其生物学意义非常重要。
例如，对于不同木本植物的染色体数互不相同，表明了它们之间的进化历史有所不同。
此外，不同木本植物之间的染色体结构变异也表现出了它们对不同生态环境的适应能力。
同时，涉及到生物学研究的许多领域，例如遗传学、进化学和种间杂交等，都离不开对木本植物染色体的深入研究。
四、木本植物染色体研究的应用木本植物染色体的研究为植物基因工程、杂交育种以及木本植物资源利用等方面提供了有力的支持。
例如，通过对不同木本植物的染色体数目和结构的研究，可以为育种工作提供科学依据，以提高作物产量和品质。
同时，对木本植物染色体的研究也可以为植物基因工程提供基础数据，例如在控制或增强某些木本植物的性状和抗性方面的应用。
总之，对木本植物染色体的研究是非常有必要的。
随着生物学技术的不断发展，我们将更深入地了解木本植物的基因组结构和功能，并为木本植物的繁殖、进化以及资源利用提供更有效的工具。
1700_植物染色体工程
小麦： AABBDDRR x AABBDD
AABBDD+R（7I）
（2n+1）： AABBDD+I1R AABBDD+I2R …….…
异附加系： AABBDD+II1R ……………
缺体 21II – 6DII x 20II+6DIIrr
ABD+IR x ABD-IT
20II+IT+IR
多倍体：细胞中含有三个或更多染色体组的个体 单倍体：细胞中含有正常体细胞的一半染色体数
非整倍体变化：
染色体减少：单体（减1条）、缺体（减1对） 染色体增加：三体（加1条）、四体（加1对） 染色体代换：同种代换、异种代换
一、 植物染色体倍性改造
1. 人工诱导植物多倍体的意义 2. 染色体加倍技术 3. 植物的多倍体育种 4. 植物的单倍体育种
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基本培养基选择 植物激素的调节 糖浓度调节
完整植物体的形成再生小植株的驯化和移植
（4）单倍体植物的染色体加倍
加倍方法：
用得最多的是化学诱变法 秋水仙素、富民农、对二氯苯、8-羟基喹
啉等
加倍技术
小苗浸泡法 生长锥处理 培养基加倍
二、染色体非整倍体变化
植物染色体研究进展
植物染色体研究进展植物染色体研究在过去的几十年中取得了显著的进展。
染色体的研究涉及植物遗传学、细胞学、分子生物学等多个领域，对于深入了解植物的遗传特性、生长发育以及适应环境等方面具有重要意义。
以下是对植物染色体研究进展的综述。
1.染色体显微镜观察技术的进步随着技术的进步，科研人员已经能够更轻松地观察染色体的形态和行为。
光学显微镜的分辨率和清晰度得到了显著提高，同时还有像荧光显微镜和共聚焦显微镜这样的高级技术，能够提供更深入的染色体信息。
例如，通过荧光显微镜，科研人员可以观察到染色体的DNA含量变化，揭示出基因表达模式。
2.染色体测序技术的发展测序技术的进步使我们能够解析染色体的基因组成。
新一代测序技术，如全基因组鸟枪法（WGS），使得对整个基因组的测序变得更快、更准确。
这为我们提供了植物基因组中数以千计的基因的信息，使我们能更好地理解植物的生长发育过程以及对外界环境的反应机制。
3.染色体结构的解析对染色体结构的解析是理解其功能的关键。
近年来，科学家们利用超分辨显微镜和三维重建技术，成功地揭示了植物染色体的精细结构。
这些研究提供了染色体的组织层次和空间分布的新视角，对于理解基因表达和DNA修复等过程中的染色体行为至关重要。
4.染色体进化与物种形成染色体的进化与物种形成密切相关。
对不同植物种类的染色体进行比较研究，发现染色体的数量、大小和结构在不同物种间存在显著的差异。
这些差异反映了植物在长期进化过程中，为了适应不同环境而发生的遗传变异。
此外，染色体的复制、重组和变异也是植物物种形成和进化的重要驱动力。
5.染色体与植物发育染色体的行为与植物发育过程紧密相关。
科研人员发现，染色体的复制、转录和修饰等过程都直接或间接地影响了植物的发育。
例如，通过影响特定基因的表达，染色体变异可以导致植物形态和生理特征的变化。
此外，染色体的不稳定性也与植物育性、抗逆性等方面的差异有关。
6.染色体与环境互动近年来，研究者们发现染色体的结构和功能与环境之间存在密切的联系。
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•异源四倍体 •AABB •(2n=4x)
•染色体加倍
无籽西瓜的育成：
•二倍体西瓜 •秋水仙素加倍 •四倍体西瓜
•2n=2x=22
•2n=4x=44
•四倍体西 瓜
•x
•二倍体西 瓜
•2n=4x=44
•2n=2x=22
•配子：n=2x=22 •配子：n=X=11
•三倍体西瓜 •2n=3x=33
异源八倍体小黑麦的培育
基本培养基选择 植物激素的调节 糖浓度调节
完整植物体的形成再生小植株的驯化和移植Βιβλιοθήκη （4）单倍体植物的染色体加倍
加倍方法：
用得最多的是化学诱变法 秋水仙素、富民农、对二氯苯、8-羟基喹
啉等
加倍技术
小苗浸泡法 生长锥处理 培养基加倍
二、染色体非整倍体变化
1. 个别染色体的削减和添加 2. 染色体代换
1、个别染色体的削减和添加
（2）植物单倍体育种方法
异源花粉授粉 延迟授粉 未授粉子房培养和花粉培养
种间或属间远缘杂交
• 栽培大麦(Hordeum vudare, 2n=2x=14)与野生球茎大麦(H. bulbosus, 2n=2x=14)杂种胚发育过程中，两物种染色体的行 为不协调可导致球茎大麦的染色体逐渐丢失(称为染色体消 减现象)，可获得大麦的单倍体植株
植物染色体工程
2020年5月31日星期日
定义
染色体工程: 是人们按照一定的设 计,有计划地消减、添加或代换同种 或异种染色体的技术。
广义上讲它还包括染色体内部的部 分遗传操作技术。
染色体数目变异
整倍变化：
多倍体：细胞中含有三个或更多染色体组的个体 单倍体：细胞中含有正常体细胞的一半染色体数
非整倍体变化：
单倍体细胞在人工离体条件下培养，使 其单性发育成植物体。这种具有单套染色体 的植物称为单倍体植物
高等植物孢子体与配子体 世代交替
（1）单倍体育种的概念
将具有单套染色体的单倍体植物，经人 工染色体加倍，使其成为纯合二倍体。 从中选出具有优良性状的个体，直接繁 育成新品种；或选出具有单一优良性状 的个体，作为杂交育种的原理材料，称 为单倍体育种
正常小麦、 单体小麦、 缺体小麦 （2N=42） （2N=41） （2N=40）
• 有目标地替换染色体
•小麦抗病品种： 20II+6BIIRR； •不抗病6B单体： 20II+ 6BIIrr；
• 20II+ 6BIr；x 20II+6BIIRR
•20II+6BIIRr（双体抗病） 20II+6BIR （单体抗病）
单体（2n-1）与缺体（2n-2）的制备
以小麦为例：2N=42，AABBDD 1）单倍体小麦ABD 自交（配子中有N=20；N=21） 正常小麦、 单体小麦、 缺体小麦 （2N=42） （2N=41） （2N=40）
2）单倍体小麦与二倍体小麦 正常小麦、单体小麦
3）单体小麦（2N=41）自交 自交（配子中有N=20；N=21）
B、生物学方法 1——远缘杂交
•B、生物学方法 2——体细胞杂交 •（原生质体融合）
•3. 植物的多倍体育种
•二倍体 •AA
•(2n=2x)
•二倍体 •BB
•(2n=2x)
•同源三倍体 •AAA
•(2n=3x)
•染色体加倍
•染色体加倍
•同源异源八倍体 •AAAABBB •(2n=8x)
•同源四倍体 •AAAA •(2n=4x)
烟草2倍体， 4倍体和8倍 体叶片表皮 细胞的比较
多倍体育种的重要应用
新型农业食品资源
无籽西瓜：没有籽、品质好、食用方便、高产抗病 异源多倍体小黑麦：产量高、品质好
高品质树木培育
多倍体桑树：体细胞较大、叶肉厚、叶质较好、抗 寒性强
三倍体毛白杨
2. 染色体加倍技术
A、化学诱导方法 • B、生物学方法
染色体减少：单体（减1条）、缺体（减1对） 染色体增加：三体（加1条）、四体（加1对） 染色体代换：同种代换、异种代换
一、 植物染色体倍性改造
1. 人工诱导植物多倍体的意义 2. 染色体加倍技术 3. 植物的多倍体育种 4. 植物的单倍体育种
•1. 人工诱导植物多倍体的意义
多倍体(polyploidy): 植物的性状比原来 的二倍体气孔、花、果实和种子比二倍体 者为大，叶肉较厚，茎秆也较粗壮
•父
本
•二倍体
•四倍体
•有籽 西瓜
•花粉刺激 •（提供生长素）
•种下 去
•三倍体植株
•普通西瓜植株 •无籽西
用秋水仙素诱导植物多倍体 注意事项
处理部位：正在分裂的细胞 处理方式：用水溶液，也可混入羊毛 脂、琼脂或凡士林中。 药剂浓度：一般在0.01%－0.4% 处理时间：一般不少于24h 处理温度：一般18－25℃
•花药培养获得单倍体 •染色体消减获得单倍体大麦
（3）花粉单倍体植物的培养程序
材料准备
顺利通过污染关 选用适宜发育时期的花粉 逆境处理对促进小孢子脱分化和再分化的效应
诱导花粉脱分化形成愈伤组织或胚状体
小孢子脱分化和再分化的时间 诱导小孢子形成胚状体和愈伤组织的技术关键
愈伤组织的植株分化或胚状体的正常生长
3、单倍体育种的优越性
植物单倍体育种: 由于单倍体只有一套染色体， 染色体上的每个基因都能显示相应的性状，所以极易 发现所产生的突变，尤其是隐性突变，在表型上可以 直接表现出来，所以单倍体是研究基因或基因效应、 进行染色体遗传分析的理想实验材料
类型
1）克服杂种分离，缩短杂交育种年限 2）排除显、隐性基因干扰，提高选择效率 3）单倍体是诱变育种的良好材料 4）能克服远缘杂交的不孕性，创造生物新
植物异源多倍体——八倍体小黑麦的人工培育
普通小麦品种间杂种♀ × ♂黑麦
（AABBDD 2n=42）
（RR 2n =14）
杂种一代 不孕 （ABDR 4x=28)
人工加倍染色体
八倍体小黑麦 （AABBDDRR 8x=56)
•4. 植物单倍体育种
植物减数分裂后形成的雌雄配子，其染 色体数目为体细胞的一半。将这种具有单套 染色体的细胞称为单倍体细胞
A、化学方法
1. 细胞松驰素B(cytochalasin)
能抑制肌动蛋白聚合成微丝，从而抑制细胞质分 裂，使用最早、最广泛，其诱导效果也最突出。
2. 秋水仙素(colchicine)
阻止细胞分裂过程中的纺缍体的形成。 特点：化学药物价格昂贵，有毒性
三倍体无籽西瓜的生产
•母本
•父本
•母本
•去雄授粉