体细胞无性系变异

DNA扩增

DNA的扩增或减少与体细胞无性系变异有关 如核糖体RNA基因的扩增或减少在小麦、黑麦、玉 米和烟草等植物的组织培养中均有发现 可以增加或降低基因产物的量，进而影响植株性状



转座子激活

转座子（Transposon）：又名跳跃基因（jumping gene）是一类DNA序列，它们能够在基因组中通 过转录和逆转录，或在内切酶（Nuclease）的作用 下，在其他基因座上出现 分为复制转座和非复制转座

染色体的结构变异

主要包括缺失、重复、倒位及易位等 结构变异频率随染色体的不同而不同

基因突变（Gene mutation）




由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变， 而引起的基因结构的改变，就叫做基因突变 狭义仅指“点突变” 按照基因结构改变的类型，突变可分为碱基置换、 移码、缺失和插入4种。 按照遗传信息的改变方式，突变又可分为错义、无 义两类 按照表型效应，突变型可以区分为形态突变型、生 化突变型以及致死突变型等，对于基础理论研究及 遗传改良具有重要意义

3 变异的遗传基础

染色体变异 基因突变 DNA扩增 转座子激活 表观遗传学水平变化 细胞质基因组的改变





染色体变异：是组织培养过程出现的染色体的 数目或结构的变异

整倍性变异 非整倍性变异 嵌合性 染色体结构变异




整倍性变异





以染色体组为单位发生的染色 体数目变异 发生频率与植物种类、基因型 与外植体的倍性有关 来源：外植体中的多倍体细 胞；培育过程中发生了加倍 偶倍性变异居多，也可见奇倍 性变异 对无性繁殖不利，但为人工获 得多倍体提供了新的途径


表观遗传学水平变化



表观遗传学（epigenetics ）是指DNA序列未发生 改变的情况下，基因表达、基因功能却发生了可遗 传的改变。 这种改变是细胞内除了遗传信息以外的其他可遗传 物质发生的改变，且这种改变在发育和细胞增殖过 程中能稳定传递 表观遗传现象包括DNA甲基化、非编码RNA干扰、 组蛋白修饰（乙酰基化等）、染色质构象变化等
3 培养基

培养基成分对体细胞无性系变异有影响 如：


豌豆根尖培养物加激动素（KT）和酵母浸出液，可 以诱导4倍体的分裂 纤细单冠菊的细胞培养中，添加2，4-D，可以诱导 2倍体成为4倍体

3）原生质体融合的过程包括？其成败关键 是？

异种原生质体—膜融合形成共同的质膜—胞质融 合—产生细胞壁—核融合 细胞核的融合是异种原生质体融合的关键


4）利用体细胞杂交技术获得再生植株的过程 包括那些步骤？

亲本供体的选择—原生质体的游离—体细胞杂交-（杂种细胞的筛选）--原生质体培养—再生植株的 获得—体细胞杂种的鉴定
第九讲：体细胞无性系变异
2012年秋季
上节课内容回顾

1) 什么是体细胞杂交？

体细胞杂交（Somatic Hybridization）：在外界因 素作用下，两个或两个以上植物细胞合并成一个多 核细胞的过程，又称为原生质体融合

2）原生质体融合的方法有哪些？

自发融合 诱发融合


生物法 化学法 物理法

5）体细胞杂种的鉴定方法？

形态学鉴定方法 细胞学鉴定方法

经典细胞学鉴定方法：染色体数目、形态等鉴定 分子细胞学鉴定方法：基因组原位杂交（GISH）

生化鉴定方法：同工酶鉴定方法 分子生物学鉴定方法

RFLP（限制性片段长度多态） RAPD （随机扩增多态）ຫໍສະໝຸດ BaiduAFLP （扩增片段长度多态） SSR (简单重复序列)

非整倍变异

是指细胞中的单个或几个染色体的增加或减少

嵌合性（Chimera）


是指遗传组成不同的细胞在个体内并存的现象 组培中，嵌合体多以混倍体出现 混倍体中既有单倍体、二倍体和四倍体等整倍体细胞，又 有单体、三体、四体等非整倍体细胞 可能由不同阶段的愈伤细胞变异出现后形成 在果树、花卉等无性繁殖植物育种中具有重要价值

体细胞无性系变异(somaclonal variation)：植 物外植体经组织、细胞培养的脱分化和再分化 过程后，再生植株中产生的异于亲本的变异叫 做体细胞无性系变异 其中的绝大多数变异是可遗传的，因而植物组 织细胞培养过程引起的体细胞无性系变异，对 植物品种改良和选育新品种具有重要的意义

金银花

细胞质基因组的改变


主要是指独立于核基因组之外的细胞器（如叶绿 体、线粒体等）的遗传物质的变异 常见的如白化苗、雄性不育等
三 影响体细胞无性系变异的因素

基因型 外植体 培养基 继代培养时间 温度 组织原有倍数性
1 基因型


体细胞无性系变异的频率与植物种类和基因型有关 如麝香百合具有较强遗传稳定性，而甘蓝等则出现 各种倍性的嵌合体 如燕麦幼胚组织培养，愈伤组织继代4个月后， Tippecanoe 有12%染色体变异，而Lodi则达到50%
2 外植体


外植体类型对体细胞无性系变异频率有影响 原生质体培养的体细胞变异大于细胞培养，而 细胞培养的变异又大于组织器官培养的变异。 在细胞培养中，性细胞培养再生植株的变异要 大于体细胞培养的植株。 分化程度越高，变异越高 如：水稻花药培养变异率为4.4%，而幼穗愈 伤组织培养则为1.3%
湘蕾金银花
二 体细胞无性系变异的来源及遗传基础

变异的普遍性 变异的来源 变异的遗传基础


1 变异的普遍性
变异具有自发性 细胞、愈伤组织到再生植株都可能出现变异 物种、器官、组织都可以出现变异 变异引发的性状具有普遍性




2 变异的来源

变异在组织及细胞培养过程中发生，几率随继 代时间的增加而升高 外植体本身具有变异，在培养后显现

6）体细胞杂交技术的应用有哪些？

创造植物新类型 为杂交育种提供新材料 通过原生质体摄入外源细胞器、微生物及外源DNA 等


本将主要内容：

体细胞无性系变异的概念 体细胞无性系变异的来源及遗传基础 影响体细胞无性系变异的因素 体细胞无性变异的诱变及筛选 体细胞无性系变异的应用




一：体细胞无性系变异的概念