作物分子设计育种PPT
合集下载
《分子育种》课件
基因编辑技术为农作物和动物的遗传改良提供了强有力的工具，可以实现对特定基因的敲除、敲入和敲减等操作，从而达到改良品种和提高生产性能的目的。
单击此处添加正文，文字是您思想的提一一二三四五六七八九一二三四五六七八九一二三四五六七八九文，单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了最终呈现发布的良好效果单击此4*25}
历史回顾
自20世纪50年代以来，分子育种经历了从传统育种到基因工程育种的发展历程，技术手段不断更新和完善。
02
分子育种技术
基因克隆技术是一种通过无性繁殖的方式，将一个DNA片段复制出多个相同片段的技术。
该技术包括限制性内切酶、DNA连接酶和质粒等关键酶和元件，通过限制性内切酶将DNA双链切开，再利用DNA连接酶将切开后的DNA片段与质粒连接，最后将连接产物导入宿主细胞中，实现基因的克隆。
特点
提高育种效率
分子育种能够大幅度缩短育种周期，提高育种效率，加速新品种的培育进程。
优化品种性状
通过精确地定向改良，分子育种能够显著改善品种的性状，提高农作物的产量、品质和抗逆性。
促进农业可持续发展
分子育种有助于培育抗病虫害、抗除草剂等新品种，减少化学农药的使用，降低环境污染，促进农业可持续发展。
提高玉米的抗逆性和产量，减少农药使用，降低生产成本，对保障全球粮食安全具有重要意义。
转基因玉米的争议
关于转基因食品的安全性、对环境和生态的影响等方面存在争议，需要进一步研究和评估。
转基因玉米的研发过程
利用转基因技术将抗虫、抗病、抗旱等外源基因导入玉米细胞，经过组织培养获得转基因植株，再经过多代选育和试验，最终获得具有优良性状的转基因玉米品种。
通过基因工程技术，研发新型疫苗，预防传染病。
疫苗研发
《分子育种》课件
《分子育种》课件一、教学内容本节课的教学内容来自于小学科学五年级下册第五单元第一课时《分子育种》。
本节课的主要内容是让学生了解分子育种的基本概念，掌握分子育种的基本方法，以及了解分子育种在农业生产中的应用。
二、教学目标1. 让学生了解分子育种的基本概念，掌握分子育种的基本方法。
2. 让学生了解分子育种在农业生产中的应用，提高学生的实践能力。
3. 培养学生热爱科学，关注农业生产的情感态度。
三、教学难点与重点重点：让学生了解分子育种的基本概念，掌握分子育种的基本方法。
难点：让学生了解分子育种在农业生产中的应用。
四、教具与学具准备教具：PPT课件、黑板、粉笔。
学具：课本、笔记本、彩笔。
五、教学过程1. 情景引入：教师通过播放一段关于农业生产的视频，引导学生关注农业生产中的科技应用。
2. 讲解分子育种的基本概念：教师通过PPT课件，讲解分子育种的基本概念，让学生了解分子育种的基本原理。
3. 讲解分子育种的基本方法：教师通过PPT课件，讲解分子育种的基本方法，让学生掌握分子育种的基本技巧。
4. 案例分析：教师通过PPT课件，展示一些分子育种在农业生产中的应用案例，让学生了解分子育种的实际应用。
5. 随堂练习：教师通过PPT课件，给出一些关于分子育种的问题，让学生进行随堂练习，巩固所学知识。
6. 作业布置：教师通过PPT课件，布置一些关于分子育种的作业，让学生课后巩固所学知识。
六、板书设计板书设计如下：分子育种基本概念→ 基本方法→ 应用案例七、作业设计1. 题目：请简述分子育种的基本概念。
答案：分子育种是指通过分子生物学技术，对生物体的基因进行改造，以达到改良生物品种的目的。
2. 题目：请列举两种分子育种的方法。
答案：基因重组、基因编辑。
3. 题目：请举例说明分子育种在农业生产中的应用。
答案：转基因抗虫棉、转基因抗病水稻。
八、课后反思及拓展延伸课后反思：本节课通过讲解分子育种的基本概念、基本方法和应用案例，让学生了解了分子育种的相关知识。
《分子育种》PPT课件
分子标记辅助育种原理
1 2
分子标记的概念与种类 分子标记是以个体间遗传物质内核苷酸序列变异 为基础的遗传标记，主要包括SNP、SSR等。
分子标记辅助育种的意义 利用分子标记辅助选择目标性状，提高育种效率 和准确性。
3
分子标记辅助育种的方法 包括MAS（分子标记辅助选择）、MABC（基于 标记的辅助回交）等。
01
导入抗逆相关基因，如抗旱、抗寒、抗病、抗虫等基因，提高 作物在逆境条件下的生存能力。
02
利用基因编辑技术，改良作物抗逆性状，如提高作物的耐盐碱
性、耐旱性等。
通过分子育种手段，选育出适应不同生态环境和气候条件的作
03
物品种。
培育多功能作物新品种
导入具有特殊功能的基因，如生物固 氮、生物除草、生物防治等基因，培 育出具有多种功能的作物新品种。
通过全基因组关联分析，挖掘 影响畜禽生产性能的遗传变异， 为育种提供科学依据。
改善畜禽产品品质
通过分子育种技术改良畜禽产品 的营养成分、风味、口感等品质
特性，满足消费者需求。
利用基因工程技术培育具有特定 功能基因的畜禽品种，生产功能 性畜产品，如低胆固醇鸡蛋、高
不饱和脂肪酸牛奶等。
通过分子育种手段提高畜禽产品 的加工性能和保质期，提升产品
利用TALEN蛋白对基因组进行定点编辑，具有较高的编辑效率和特异性。
ZFN技术
利用锌指核酸酶（ZFN）对基因组进行定点编辑，但编辑效率相对较低。
04
分子育种在作物改良中的应用
提高作物产量
通过基因编辑技术， 改良作物光合作用效 率，提高光能利用率。
利用分子标记辅助选 择，加速高产优质品 种的选育进程。
结合传统育种和分子育种技术，创制 出适应未来农业发展的多功能作物新 品种。
《作物育种学总论》课件
分子辅助育种
利用分子生物学技术辅助传统育种，加速品 种的遗传改良。
作物品种改良的途径与方法
选择育种
通过选择优良个体，培 育新品种的方法。
杂交育种
利用不同品种间的杂交 优势，创造新品种的方
法。
诱变育种
利用物理、化学等因素 诱发基因突变，创造新
品种的方法。
基因工程育种
利用基因工程技术将外 源基因导入作物中，创
04
作物品种改良的目标与策略
作物品种改良的目标
01
02
03
04
提高作物产量
通过改良品种，提高单位面积 产量，满足日益增长的食物需
求。
增强抗逆性
提高品种对环境胁迫的抗性， 如抗旱、抗寒、抗病虫害等， 提高作物的适应性和稳定性。
改善品质
改良品种的品质特性，如营养 价值、口感、色泽等，满足消
费者多样化的需求。
诱变育种
利用物理、化学或生物诱变剂处理种子，诱发基因突 变，从中选择和培育具有优良性状的新品种。
选择育种
通过对自然变异或人工创造变异的选择，选育符合人 们需要的优良品种。
现代育种技术
基因工程育种
利用基因工程技术，将外源基因导入作物中，创 造具有优良性状的新品种。
细胞工程育种
通过细胞培养和细胞融合等技术，创造具有优良 性状的新品种。
作物育种实践案例分析
水稻育种
介绍我国在水稻育种方面取得的成就和典型案例，如超级稻的培 育及其在农业生产中的应用。
小麦育种
分析小麦育种的目标和方法，以及在提高产量、品质和抗逆性方面 的实践成果。
玉米育种
探讨玉米育种的发展历程、现状和未来趋势，以及在提高产量和抗 逆性方面的实践案例。
利用分子生物学技术辅助传统育种，加速品 种的遗传改良。
作物品种改良的途径与方法
选择育种
通过选择优良个体，培 育新品种的方法。
杂交育种
利用不同品种间的杂交 优势，创造新品种的方
法。
诱变育种
利用物理、化学等因素 诱发基因突变，创造新
品种的方法。
基因工程育种
利用基因工程技术将外 源基因导入作物中，创
04
作物品种改良的目标与策略
作物品种改良的目标
01
02
03
04
提高作物产量
通过改良品种，提高单位面积 产量，满足日益增长的食物需
求。
增强抗逆性
提高品种对环境胁迫的抗性， 如抗旱、抗寒、抗病虫害等， 提高作物的适应性和稳定性。
改善品质
改良品种的品质特性，如营养 价值、口感、色泽等，满足消
费者多样化的需求。
诱变育种
利用物理、化学或生物诱变剂处理种子，诱发基因突 变，从中选择和培育具有优良性状的新品种。
选择育种
通过对自然变异或人工创造变异的选择，选育符合人 们需要的优良品种。
现代育种技术
基因工程育种
利用基因工程技术，将外源基因导入作物中，创 造具有优良性状的新品种。
细胞工程育种
通过细胞培养和细胞融合等技术，创造具有优良 性状的新品种。
作物育种实践案例分析
水稻育种
介绍我国在水稻育种方面取得的成就和典型案例，如超级稻的培 育及其在农业生产中的应用。
小麦育种
分析小麦育种的目标和方法，以及在提高产量、品质和抗逆性方面 的实践成果。
玉米育种
探讨玉米育种的发展历程、现状和未来趋势，以及在提高产量和抗 逆性方面的实践案例。
作物育种学总论-第十四章-分子标记辅助选择育种PPT演示课件
第十四章 分子标记与作物育种
1
绪
分子标记辅助选择 (MAS) 的主要进展 1. 基因聚合 (gene pyramiding) 2 .基因转移 (gene transfer) 3. 数量性状的 MAS
2
第一节.分子标记的类型和作用原理
遗传标记（genetic marker）:指可追踪染色体、 染色体某一节段、某个基因座在家系中传递的任 何一种遗传特性。它具有两个基本特征，即可遗 传性和可识别性；因此生物的任何有差异表型的 基因突变型均可作为遗传标记。
22
（四）SSR
• 1.原理
23
24
• SSR标记的主要特点有： （1）数量丰富，广泛分布于整个基因 （2）具有较多的等位性变异； （3）共显性标记，可鉴别出杂合子和纯合子； （4）实验重复性好，结果可靠； （5）由于创建新的标记时需知道重复序列两端的序
列信息，因此其开发有一定困难，费用也较高。
19
（三）AFLP
• 1.原理
20
21
2.AFLP标记的主要特点有： （1）由于AFLP分析可以采用的限制性内切酶及选择性碱
基种类、数目很多，所以该技术所产生的标记数目是无 限多的； （2）典型的AFLP分析，每次反应产物的谱带在50-100条 之间，所以一次分析可以同时检测到多个座位，且多态 性极高； （3）表现共显性，呈典型孟德尔式遗传； （4）分辩率高，结果可靠； （5）目前该技术受专利保护，用于分析的试剂盒昂贵， 实验条件要求较高。但也存在假阳性带出现频繁、技术 复杂、成本高等缺点。
基因的连锁强度，标记与基因连锁得愈紧密， 依据标记进行选择的可靠性就愈高。
此外，重组值r也影响到由该标记位点等 位基因分离产生遗传方差的大小r值越小，遗 传方差越大，数量性状的选择效率越高。
1
绪
分子标记辅助选择 (MAS) 的主要进展 1. 基因聚合 (gene pyramiding) 2 .基因转移 (gene transfer) 3. 数量性状的 MAS
2
第一节.分子标记的类型和作用原理
遗传标记（genetic marker）:指可追踪染色体、 染色体某一节段、某个基因座在家系中传递的任 何一种遗传特性。它具有两个基本特征，即可遗 传性和可识别性；因此生物的任何有差异表型的 基因突变型均可作为遗传标记。
22
（四）SSR
• 1.原理
23
24
• SSR标记的主要特点有： （1）数量丰富，广泛分布于整个基因 （2）具有较多的等位性变异； （3）共显性标记，可鉴别出杂合子和纯合子； （4）实验重复性好，结果可靠； （5）由于创建新的标记时需知道重复序列两端的序
列信息，因此其开发有一定困难，费用也较高。
19
（三）AFLP
• 1.原理
20
21
2.AFLP标记的主要特点有： （1）由于AFLP分析可以采用的限制性内切酶及选择性碱
基种类、数目很多，所以该技术所产生的标记数目是无 限多的； （2）典型的AFLP分析，每次反应产物的谱带在50-100条 之间，所以一次分析可以同时检测到多个座位，且多态 性极高； （3）表现共显性，呈典型孟德尔式遗传； （4）分辩率高，结果可靠； （5）目前该技术受专利保护，用于分析的试剂盒昂贵， 实验条件要求较高。但也存在假阳性带出现频繁、技术 复杂、成本高等缺点。
基因的连锁强度，标记与基因连锁得愈紧密， 依据标记进行选择的可靠性就愈高。
此外，重组值r也影响到由该标记位点等 位基因分离产生遗传方差的大小r值越小，遗 传方差越大，数量性状的选择效率越高。
分子育种优秀课件
一、园林植物新品种登录概况 二、品种登录程序 （一）由育种者向国际登录权威提出登录申请。 （二）登录权威对申请者提供的材料进行书面审查。 （三）颁发登录证书，并公开发表新品种。 三、品种登录的作用
第二节 品种审定、
一、品种审定的概况 二、品种审定的内容 （一）申报条件 （二）申报材料 （三）审定标准
5.鹅掌楸属 Liriodendron Linn.
6.木瓜属
Chaenomeles Lindl.
7.金合欢属 Acacia Willd.
8.槐属
Sophora Linn.
9.刺槐属
Robinia Linn.
10.丁香属
Syringa Linn.
11.连翘属
Forsythia Vahl
中华人民共和国植物新品种保护名录第三批（2002年）
二、植物基因工程的一般程序和方法
（一）目的基因的分离与克隆
1、鸟枪法
2、mRNA分离（逆转录法）
3、插入突变技术（转座子标签法 T-DNA标签法）
（二）植物表达载体的构建
（三）植物的遗传转化
1、农杆菌介导转化
（1）单感染法
（2）共感染法
2、DNA的理化转移方法
（3）叶盘法
（1）化学刺激质粒进入原生质体 （2）电融合法
第三节 植物新品种保护
一、品种保护的概况
二、品种权：由国家植物新品种保护审批机关依照法律、法 规的规定，赋予品种权人对其新品种的经济权利和精神权利 的总称。
三、品种保护范围
中华人民共和国植物新品种保护名录第一批（1999年）
1．毛白杨 Populus tomentosa Carr. 5.牡丹 Paeonia suffruticosa Andr．
第二节 品种审定、
一、品种审定的概况 二、品种审定的内容 （一）申报条件 （二）申报材料 （三）审定标准
5.鹅掌楸属 Liriodendron Linn.
6.木瓜属
Chaenomeles Lindl.
7.金合欢属 Acacia Willd.
8.槐属
Sophora Linn.
9.刺槐属
Robinia Linn.
10.丁香属
Syringa Linn.
11.连翘属
Forsythia Vahl
中华人民共和国植物新品种保护名录第三批（2002年）
二、植物基因工程的一般程序和方法
（一）目的基因的分离与克隆
1、鸟枪法
2、mRNA分离（逆转录法）
3、插入突变技术（转座子标签法 T-DNA标签法）
（二）植物表达载体的构建
（三）植物的遗传转化
1、农杆菌介导转化
（1）单感染法
（2）共感染法
2、DNA的理化转移方法
（3）叶盘法
（1）化学刺激质粒进入原生质体 （2）电融合法
第三节 植物新品种保护
一、品种保护的概况
二、品种权：由国家植物新品种保护审批机关依照法律、法 规的规定，赋予品种权人对其新品种的经济权利和精神权利 的总称。
三、品种保护范围
中华人民共和国植物新品种保护名录第一批（1999年）
1．毛白杨 Populus tomentosa Carr. 5.牡丹 Paeonia suffruticosa Andr．
《作物分子设计育种》课件
作物适应性提升
利用分子设计育种技术提高作物对环境适应的能 力，增强其抗逆性。
作物遗传多样性保护
利用分子设计育种技术保护作物自然遗传多样性。
未来展望
分子设计育种有望在粮食安全、生态环境保护和 可持续农业发展方面发挥重要作用。
实践案例分享
水稻分子设计育种
利用分子设计育种技术改良水稻 的产量和抗逆性，为粮食安全做 出贡献。
玉米分子设计育种
通过分子设计育种技术提高玉米 的品质和耐旱性，满足不同地区 的种植需求。
小麦分子设计育种
利用分子设计育种技术改良小麦 的抗病性和适应性，提高产量和 品质。
总结
• 分子设计育种的优势是可以针对性地改良作物的特性，提高产量和适应性。 • 分子设计育种的挑战是技术的复杂性、道德伦理的问题以及公众对基因编辑的质疑。 • 分子设计育种有着广阔的应用前景，可以为粮食安全和农业发展做出重要贡献。
《作物分子设计育种》PPT课 件
探索作物分子设计育种的原理、方法和应用，以及未来的发展前景。
简介
作物分子设计育种是一种利用基因编辑技术、基因质量控制技术、基因组学 与表观遗传学技术和分子标记辅助选择技术等手段来改良作物的育种方法。
原理与方法
1
基因编辑技术
利用CRISPR/Cas9等工具精确编辑作物
基因质量控制技术
2
基因，实现目标性状的改良。
通过筛选、鉴定和优化基因变异体，提
高作物的遗传质量。
3
基因组学与表观遗传学技术
研究作物基因组和表观遗传调控机制，
分子标记辅助选择技术
4
为作物育种提供理论基础。
利用分子标记鉴定和选择具有优良特性 的作物品种。
应用与前景
利用分子设计育种技术提高作物对环境适应的能 力，增强其抗逆性。
作物遗传多样性保护
利用分子设计育种技术保护作物自然遗传多样性。
未来展望
分子设计育种有望在粮食安全、生态环境保护和 可持续农业发展方面发挥重要作用。
实践案例分享
水稻分子设计育种
利用分子设计育种技术改良水稻 的产量和抗逆性，为粮食安全做 出贡献。
玉米分子设计育种
通过分子设计育种技术提高玉米 的品质和耐旱性，满足不同地区 的种植需求。
小麦分子设计育种
利用分子设计育种技术改良小麦 的抗病性和适应性，提高产量和 品质。
总结
• 分子设计育种的优势是可以针对性地改良作物的特性，提高产量和适应性。 • 分子设计育种的挑战是技术的复杂性、道德伦理的问题以及公众对基因编辑的质疑。 • 分子设计育种有着广阔的应用前景，可以为粮食安全和农业发展做出重要贡献。
《作物分子设计育种》PPT课 件
探索作物分子设计育种的原理、方法和应用，以及未来的发展前景。
简介
作物分子设计育种是一种利用基因编辑技术、基因质量控制技术、基因组学 与表观遗传学技术和分子标记辅助选择技术等手段来改良作物的育种方法。
原理与方法
1
基因编辑技术
利用CRISPR/Cas9等工具精确编辑作物
基因质量控制技术
2
基因，实现目标性状的改良。
通过筛选、鉴定和优化基因变异体，提
高作物的遗传质量。
3
基因组学与表观遗传学技术
研究作物基因组和表观遗传调控机制，
分子标记辅助选择技术
4
为作物育种提供理论基础。
利用分子标记鉴定和选择具有优良特性 的作物品种。
应用与前景
分子植物育种的原理与方法 育种学课件
分子植物育种的原理与方法
表型选择技术
根据肉眼或简单物理设备在选择群 体中进行表型分析，间接推测目标 性状的基因型，以获得目标性状基 因型纯合的个体或家系。
分子育种
育种家基于DNA鉴定技术在物种变异群体中进行新品种的 选育。狭义的分子育种是转基因育种与分子标记辅助育种的 统称。
选择群体
确定基因或 标记
❖基因分离不易，受知识产权限制
❖遗传转化效率因物种而异
✓分子标记筛选不易
转基因技术与分子标记辅助选择技术比较 分子标记辅助选择技术 转基因技术
利用有机体自身基因组的变化 导入来自于其他有机体的外源基因
有较高的安全性
受严格管制
针对所有作物
针对5种主要作物
4-5年的开发周期
8 年的开发周期
首个产品$55万美元，其后每个产品 开发成本$10万美元
转基因技术
广泛
常规育种和分子育种比较
常规育种
分子育种
பைடு நூலகம்
❖表现型选择，受时空因素影响 ✓基因型选择，不受时空因素影响 ❖基因来源有限、育种亲本贫乏 ✓基因来源广、基因资源丰富 ❖基因交流限于种内、少数亚种间，✓基因交流不受物种限制 ❖目标性状功能有一定的不明确性 ✓目标基因功能已知、目标性强 ❖选择时间长，根据细胞学鉴定基 ✓选择时间短，可准确快速在后代群 因型，需2-3年，通过测交需2-3年 体中跟踪目标性状的传递
分子标记辅助育种的经典例子
美国科学家将分子选择应用在玉米杂种优势遗传改良上，经过改良的B73 改良的Mo17的组合比原始的B73 Mo17组合和一个高产推广组合 Pioneer hybrid 3165皆增产10%以上（Stuber and Sisco 1991; Stuber et al. 1995）。
表型选择技术
根据肉眼或简单物理设备在选择群 体中进行表型分析，间接推测目标 性状的基因型，以获得目标性状基 因型纯合的个体或家系。
分子育种
育种家基于DNA鉴定技术在物种变异群体中进行新品种的 选育。狭义的分子育种是转基因育种与分子标记辅助育种的 统称。
选择群体
确定基因或 标记
❖基因分离不易，受知识产权限制
❖遗传转化效率因物种而异
✓分子标记筛选不易
转基因技术与分子标记辅助选择技术比较 分子标记辅助选择技术 转基因技术
利用有机体自身基因组的变化 导入来自于其他有机体的外源基因
有较高的安全性
受严格管制
针对所有作物
针对5种主要作物
4-5年的开发周期
8 年的开发周期
首个产品$55万美元，其后每个产品 开发成本$10万美元
转基因技术
广泛
常规育种和分子育种比较
常规育种
分子育种
பைடு நூலகம்
❖表现型选择，受时空因素影响 ✓基因型选择，不受时空因素影响 ❖基因来源有限、育种亲本贫乏 ✓基因来源广、基因资源丰富 ❖基因交流限于种内、少数亚种间，✓基因交流不受物种限制 ❖目标性状功能有一定的不明确性 ✓目标基因功能已知、目标性强 ❖选择时间长，根据细胞学鉴定基 ✓选择时间短，可准确快速在后代群 因型，需2-3年，通过测交需2-3年 体中跟踪目标性状的传递
分子标记辅助育种的经典例子
美国科学家将分子选择应用在玉米杂种优势遗传改良上，经过改良的B73 改良的Mo17的组合比原始的B73 Mo17组合和一个高产推广组合 Pioneer hybrid 3165皆增产10%以上（Stuber and Sisco 1991; Stuber et al. 1995）。
植物分子育种学45页PPT
植物育种学的相关概念
• 先来回顾一下作物育种学的相关知识。 • 植物育种学 • 种:分类上的基本单位,一群在形态和生理方面
彼此十分相似，或性状间差别很微小，并有 一定自然分布区的动物个体；凡种内的有性 个体间能够互配，并且产生能够发育的个体 后代；不同种的有性个体间不能够互配和产 生后代
• 变种:通常有一定的形态特征和地理分布，并 在特征上与原种有一定的区别，与其他变种 有共同的分布区
DNA片段杂交假说的分子验证
1、同工酶分析 在高粱稻（银坊×亨加利）及其亲本酯酶
同工酶分析研究中发现一条与高粱相同而银坊 （母本）没有的酶带，说明高粱稻中的这条酶 带来自父本高粱；
2、DNA分子杂交
在对高粱稻基因组的分析研究中，取父本高 粱DNA与母本水稻DNA进行分子杂交，除去两者 的同源序列，以其余的高粱DNA序列制备探针， 与高粱稻DNA进行分子杂交，发现高粱稻DNA中 存在高粱的同源序列，从而证实高粱稻基因组中确 实存在高粱DNA片段，此即说明高粱DNA片段已 整合于高粱稻的基因组中。
• 品系 • 良种
植物育种学的内容
• 1.种质资源的搜集、研究和利用。 • 2.育种目标 • 3.育种方法 • 4.育种程序
第一章 绪 论
生物工程日益受到世界各国高度重 视许多有重要意义的研究工作正在蓬勃 展开，它的应用是新技术革命的鲜明标 志。随着生物工程研究的深入和生物技 术不断的开发，其应用面日渐拓宽，成 果累累。生物技术在农业上的应用，为 提高粮食和其它农副产品的产量与品质 开辟了崭新的途径，有力地推动着农业 的现代化。
• 亚种：种内个体在地理上和生殖上充分隔离 后，形成的一类种群；它是一个种内的地理 种群，或生理、生态种群，并具有地理分布 上或生态上的不同。
• 先来回顾一下作物育种学的相关知识。 • 植物育种学 • 种:分类上的基本单位,一群在形态和生理方面
彼此十分相似，或性状间差别很微小，并有 一定自然分布区的动物个体；凡种内的有性 个体间能够互配，并且产生能够发育的个体 后代；不同种的有性个体间不能够互配和产 生后代
• 变种:通常有一定的形态特征和地理分布，并 在特征上与原种有一定的区别，与其他变种 有共同的分布区
DNA片段杂交假说的分子验证
1、同工酶分析 在高粱稻（银坊×亨加利）及其亲本酯酶
同工酶分析研究中发现一条与高粱相同而银坊 （母本）没有的酶带，说明高粱稻中的这条酶 带来自父本高粱；
2、DNA分子杂交
在对高粱稻基因组的分析研究中，取父本高 粱DNA与母本水稻DNA进行分子杂交，除去两者 的同源序列，以其余的高粱DNA序列制备探针， 与高粱稻DNA进行分子杂交，发现高粱稻DNA中 存在高粱的同源序列，从而证实高粱稻基因组中确 实存在高粱DNA片段，此即说明高粱DNA片段已 整合于高粱稻的基因组中。
• 品系 • 良种
植物育种学的内容
• 1.种质资源的搜集、研究和利用。 • 2.育种目标 • 3.育种方法 • 4.育种程序
第一章 绪 论
生物工程日益受到世界各国高度重 视许多有重要意义的研究工作正在蓬勃 展开，它的应用是新技术革命的鲜明标 志。随着生物工程研究的深入和生物技 术不断的开发，其应用面日渐拓宽，成 果累累。生物技术在农业上的应用，为 提高粮食和其它农副产品的产量与品质 开辟了崭新的途径，有力地推动着农业 的现代化。
• 亚种：种内个体在地理上和生殖上充分隔离 后，形成的一类种群；它是一个种内的地理 种群，或生理、生态种群，并具有地理分布 上或生态上的不同。
第六章分子设计育种.ppt
1.能提高效率，能够定向育种
与常规育种方法相比，作物分子设计育种首先在计算机上模 拟实施，考虑的因素更多、更周全，因而所选用的亲本组合、 选择途径等更有效，更能满足育种的需要，可以极大地提高 育种效率。
2.是一个结合多学科的系统工程
分子设计育种在未来实施过程中将是一个结合分 子生物学、生物信息学、计算机学、作物遗传学、 育种学、栽培学、植物保护、生物统计学、土壤 学、生态学等多学科的系统工程。
三是预见性差，一般很难预测杂交后代的表现，有时即使成功，也不明白其 中的真正原因。
例如：传统育种技术要培育抗病品种，通常是用
抗病品种做亲本，与具有其他优良目标性状（比 如抗倒伏）的品种杂交，从产生的后代中进行选 择，这样的选择要进行5-6代。但如果选择时田间 没有发病，就无法确定后代是否具有抗病性，这 样经过多年选育出的材料最后可能发现是感病的， 结果就前功尽弃。
农作物的数量性状QTL定位研究比较深入的作物有水稻、玉米、 小麦和番茄等。从不同角度分析了QTL的主效应、QTL之间的互作效 应、QTL与环境的互作效应等，在此基础上，进行单基因分解、精细 定位和图位克隆研究。
等位基因变异的检测与表型性状的深入鉴定相结合已成为从种 质资源中发掘新基因的有效手段。利用高代回交导入系结合定向选择， 大规模发掘种质资源中有利基因，从而获取QTL的复等位基因在不同 遗传背景下的表达效应，以便将QTL定位研究与植物育种紧密结合起 来，为分子设计育种提供全面、准确的遗传信息。
2 分子标记技术发展日新月异
第一代分子标记：自20世纪80年代以来，先后开发出基
于Southern 杂交的第一代分子标记 (RFLP为代表) 第二代分子标记：基于PCR的第二代分子标记(SSR为代表)。 第三代分子标记：基于基因序列的第三代分子标记，即来自
与常规育种方法相比，作物分子设计育种首先在计算机上模 拟实施，考虑的因素更多、更周全，因而所选用的亲本组合、 选择途径等更有效，更能满足育种的需要，可以极大地提高 育种效率。
2.是一个结合多学科的系统工程
分子设计育种在未来实施过程中将是一个结合分 子生物学、生物信息学、计算机学、作物遗传学、 育种学、栽培学、植物保护、生物统计学、土壤 学、生态学等多学科的系统工程。
三是预见性差，一般很难预测杂交后代的表现，有时即使成功，也不明白其 中的真正原因。
例如：传统育种技术要培育抗病品种，通常是用
抗病品种做亲本，与具有其他优良目标性状（比 如抗倒伏）的品种杂交，从产生的后代中进行选 择，这样的选择要进行5-6代。但如果选择时田间 没有发病，就无法确定后代是否具有抗病性，这 样经过多年选育出的材料最后可能发现是感病的， 结果就前功尽弃。
农作物的数量性状QTL定位研究比较深入的作物有水稻、玉米、 小麦和番茄等。从不同角度分析了QTL的主效应、QTL之间的互作效 应、QTL与环境的互作效应等，在此基础上，进行单基因分解、精细 定位和图位克隆研究。
等位基因变异的检测与表型性状的深入鉴定相结合已成为从种 质资源中发掘新基因的有效手段。利用高代回交导入系结合定向选择， 大规模发掘种质资源中有利基因，从而获取QTL的复等位基因在不同 遗传背景下的表达效应，以便将QTL定位研究与植物育种紧密结合起 来，为分子设计育种提供全面、准确的遗传信息。
2 分子标记技术发展日新月异
第一代分子标记：自20世纪80年代以来，先后开发出基
于Southern 杂交的第一代分子标记 (RFLP为代表) 第二代分子标记：基于PCR的第二代分子标记(SSR为代表)。 第三代分子标记：基于基因序列的第三代分子标记，即来自
第八章 分子设计育种
第八白质组学和代谢 组学的生物数据，借助生物信息学的方 法和手段，对整个基因组控制作物重要 农艺性状的基因及基因网络进行分子水 平上的设计和操作，进而培育作物新品 种的过程。
二 分子设计育种的核心
• 建立以分子设计为目标的育种理论和技 术体系，通过各种技术的集成与整合， 对生物体从基因(分子)到整体(系统)不 同层次进行设计和操作，在实验室对育 种程序中的各种因素进行模拟，筛选和 优化，提出最佳的亲本选配和后代选择 策略，实现从传统的“经验育种”到定 向、高效的“精确育种”的转化．以大 幅度提高育种效率。
三 分子设计育种技术
• 分子育种技术主要有三种： • 一是选择优良基因进行DNA标记，进行分子 标记辅助选择； • 二是用转基因方法，导入优良性状的基因； • 三是通过计算机技术进行分子设计，提出 分子育种的最佳策略和技术途径。
四 开展分子设计育种的基本条件
• 1 高密度分子遗传图谱和高效的分子标记检 测技术 • 2 对重要基因／QTLs的定位与功能有足够的 了解 • 3 建立并完善可供分子设计育种利用的遗传 信息数据库 • 4 开发并完善进行作物设计育种模拟研究的 统计分析方法及相关软件，用于开展作物新 品种定向创制的模拟研究 • 5 掌握可用于设计育种的种质资源与育种中 间材料
作物育种方法PPT课件
第34页/共40页
（五）杂交后代的选择
混合法和系谱法的比较：
①对于质量性状和简单遗传的数量性状， 系谱法早代选择，能较早集中精力选择优
系。 混合法高代选株，选择数量大，后期工作
量大，需要的年限也较长。
第35页/共40页
（五）杂交后代的选择
②系谱法对家系记载清楚，针对历史表现 评定取舍； 混合法无法考证历史，评定 取舍比较困难。
第24页/共40页
（三）亲本选配的原则
①具有不同的遗传基础和优缺点，杂交后， 分离范围广，会出现很多的变异类型或产生 超亲类型。 ②双亲产生在不同的生态条件下，杂交后， 容易出现适应性好、适应范围广的后代。 ③有可能引进当地没有的新种质，克服当地 材料的缺点。 ④亲本的遗传差异大，后代的杂种优势就大， 出现的变异类型就多，选择的机会就多。
1. 单交（single cross）:即两个亲 本成对杂交，用A*B或A/B表示。
特点： ①只进行一次杂交，简单易行。 ②分离时间短，稳定的快。 ③杂交的数量和后代群体规模小。
第27页/共40页
（四）杂交的组合方式
复交
2.复交（multiple cross）：指多个 亲本之间的杂交。
三交 （A×B）×C A/B//C 双交 （A×B）×（C×D） A/B//C/D
表现在：生育期、丰产性、稳产性从 相似的生态区引进，即生态类型相近的 作物品种易于成功。
第5页/共40页
（二）引种一中、应注引意种的问题3
3、气候相似论
20 世纪初，德国迈尔（H. Mayr） 提出了气候相似论（theory of climatic analogues）
基本要点：地区之间在影响作物生长 的主要气候因素上，应相似到足以保证 作物品种相互引种成功时,引种才有成功 的可能性。
（五）杂交后代的选择
混合法和系谱法的比较：
①对于质量性状和简单遗传的数量性状， 系谱法早代选择，能较早集中精力选择优
系。 混合法高代选株，选择数量大，后期工作
量大，需要的年限也较长。
第35页/共40页
（五）杂交后代的选择
②系谱法对家系记载清楚，针对历史表现 评定取舍； 混合法无法考证历史，评定 取舍比较困难。
第24页/共40页
（三）亲本选配的原则
①具有不同的遗传基础和优缺点，杂交后， 分离范围广，会出现很多的变异类型或产生 超亲类型。 ②双亲产生在不同的生态条件下，杂交后， 容易出现适应性好、适应范围广的后代。 ③有可能引进当地没有的新种质，克服当地 材料的缺点。 ④亲本的遗传差异大，后代的杂种优势就大， 出现的变异类型就多，选择的机会就多。
1. 单交（single cross）:即两个亲 本成对杂交，用A*B或A/B表示。
特点： ①只进行一次杂交，简单易行。 ②分离时间短，稳定的快。 ③杂交的数量和后代群体规模小。
第27页/共40页
（四）杂交的组合方式
复交
2.复交（multiple cross）：指多个 亲本之间的杂交。
三交 （A×B）×C A/B//C 双交 （A×B）×（C×D） A/B//C/D
表现在：生育期、丰产性、稳产性从 相似的生态区引进，即生态类型相近的 作物品种易于成功。
第5页/共40页
（二）引种一中、应注引意种的问题3
3、气候相似论
20 世纪初，德国迈尔（H. Mayr） 提出了气候相似论（theory of climatic analogues）
基本要点：地区之间在影响作物生长 的主要气候因素上，应相似到足以保证 作物品种相互引种成功时,引种才有成功 的可能性。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 根据粒长的观测值,可以通过分析不同标记 基因型间粒长的差异显著性来判断哪些片 段上携带有影响粒长的QTL 。存在QTL 的 可能性常用LOD 值的大小来衡量(图1-A) ,
• 实践中,可根据不同研究目的选择LOD 临界值
去判定QTL 的存在,如果研究目的在于QTL 的 克隆和功能分析,则判定QTL 存在时应选择较 高的LOD临界值,如3.0 或更高,以避免假阳性; 如果目的在于预测基因型,则假阳性不会对结 果造成较大的负面影响,此时可选择较低的 LOD 临界值,如1.0 ,以保证效应较小的QTL 也能鉴定出来。在上面的实例中,当采用0.83 的临界值时(对应于显著性水平0.05) ,我们一 共鉴定出13 个控制粒长的QTL ,8 个控制粒宽 的QTL ,同时也鉴定出一些上位性QTL 。
二、我国开展分子设计育种的时机 已经成熟
• 1、拥有生物信息学的研究力量和技术。 首次对水稻全基因组测序并对水稻第4 染 色体精细测序；
从基因组序列、EST信息和全长 cDNA序 列中发掘新标记和新基因的工作取得了一 定进展。
二、我国开展分子设计育种的时机 已经成熟
• 2、开展虚拟分子育种。 我国利用分子数量遗传学和计算机技术研究
四、 分子设计育种实例
• （二）、过程 1、 研究育种目标性状的QTL 2、 评价这些位点的等位性变异; 3、 开展设计育种。
1、 研究育种目标性状的QTL
• （1）构建作图群体 • （2）筛选多态性标记 • （3）构建标记连锁图谱 • （4）评价数量性状的表现型和QTL分析。
实例
有一包含65 个染色体片段置换系( chromosome segment substitution line , CSSL) 的群体,产生这一群体的2 个亲本分 别为粳稻Asominori(背景或轮回亲本) 和籼 稻IR24 (供体或非轮回亲本) 。每个CSSL 包含一个或几个来自IR24的染色体片段,其 余染色体来自背景亲本Asominori 。所有供 体染色体片段覆盖了IR24 的整个基因组,不 同染色体片段用不同的RFLP 标记表示。
第五章 作物分子设计育种
分子设计育种的概念
• 1、由来
Peleman 和van der Voort 对“设计育 种”(breeding by design ) 这一名词进行了 商标注册 。
分子设计育种的概念
• 2、概念
以生物信息学为平台,以基因组学和蛋 白组学的数据库为基础,综合作物育种学流 程中的作物遗传、生理生化和生物统计等 学科的有用信息,根据具体作物的育种目标 和生长环境,先设计最佳方案,然后开展作物 育种试验的分子育种方法。
一、相关基础研究现状及发展趋势
• 4、基因电子定位与电子延伸得到应用 利用 EST或cDNA全长序列等信息对表达 序列直接进行作图，把不同基因定位在 染色体上； NCBI利用BLAST技术把 EST数据进行了 整理建立了 dbEST数据库；
一、相关基础研究现状及发展趋势
5、转基因技术和标记辅助选择方法取得一 定进展 转基因技术仅限于利用主基因改良单一 目标性状； 分子标记辅助选择并不比传统的选择方 法在对主基因控制的性状方面有明显优 势;对多基因控制的重要农艺性状 ,由于 现有的 QTL 定位成果很难直接用于指导 分子标记辅助选择。
主要内容
• 一、相关基础研究现状及发展趋势 • 二、我国开展分子设计育种的时机已经成
熟 • 三、我国作物分子设计育种的研究重点
一、相关基础研究现状及发展趋势
• 1、 生物信息学遗传信息数据库中的数 据呈“爆炸式”增长
（1）基因组学 3 大核酸序列数据库EMBL 数据库, NCBI
的 GenBank数据库，DDBJ 数据库。 （2）蛋白组学
二、我国开展分子设计育种的时机 已经成熟
• 5、与国外相比，存在问题 1) 主要农艺性状基因发掘和功能研 究存在不足； 2) 分子设计育种相关的信息系统不够 完善。 3) 分子设计育种理论研究相对滞后。
三、我国作物分子设计育种的研究 重点
• 1、重要农艺性状基因/QTL 高效发掘 构建作物的高代回交导入系群体, 并结合 定向选择,消除复杂的遗传背景对基因 /QTL 定位精度的不良影响,高效发掘种质资 源中重要农艺性状的基因/QTL 。
一、相关基础研究现状及发展趋势
• 2、分子标记技术发展日新月异
第一代分子标记，基于Southern杂交 ，RFLP;
第二代分子标记，基于PCR杂交， SSR;
第三代分子标记，基于基因序列， cDNA序列的SSR和SNP
一、相关基础研究现状及发展趋势
• 3、基因和 QTL 定位研究广泛深入 数量性状的基因位点(QTL)定位; 植物 QTL 定位方法：区间作图，复合区 间作图和基于混合线性模型的复合区间 作图； 等位基因变异的检测与表型性状的深入鉴 定。
QTL 作图、QTL 与环境之间的关系方面位 于国际同等水平。
二、我国开展分子设计育种的时机 已经成熟
• 3、拥有建立大型的数据搜集和处理系统的 技术和经验。
国家作物种质资源信息系统已建立多年 ,目 前该系统中储存的数据已达数千万项 。
二、我国开展分子设计育种的时机 已经成熟
• 4、拥有基因作图、比较基因组学研究、 等位基因多样性研究等关键技术。 大多数重要性状基因作图； 开展小麦族内的物种之间、禾本科作物 之间的比较基因组学研究；
GP 模型利用发掘的基因信息、核心种质和骨干 亲本的遗传信息链接提供的信息,结合不同作物的 生物学特性及不同生态地区育种目标,对育种过程 中各项指标进行模拟优化,预测不同亲本杂交后代 产生理想基因型和育成优良品种的概率,大幅度提 高育种效率。
四、 分子设计育种实例
• （一）、步骤 (1) 定位所有相关农艺性状的QTL ; (2) 评价这些位点的等位性变异; (3) 开展设计育种。
三、我国作物分子设计育种的研究 重点
• 2、建立核心种质和骨干亲本的遗传信息链 接
获取亲本携带的基因及其与环境互作的信 息预测不同亲本杂交后代在不同生态环境 下的表现提供信息支撑。
三、我国作物分子设计育种的研究 重点
• 3、建立ห้องสมุดไป่ตู้要育种性状的 GP模型
GP(Genotype to phenotype)