第九章植物体细胞无性系变异及种质资源保存总结
种质资源保存 ppt课件
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低温种子库的基本结构
(1)低温库房：主要组成部分,种子架，种子架与地面、墙 壁、屋顶之间的最小通风空隙分别为10-20cm、20cm 和50cm。
(2)围护结构：保温层、隔汽层、护墙板和库门 (3)制冷系统： 制冷设备、除霜设备、恒温控制器和高温
报警器
(4)辅助设施： 低温库房门外的缓冲间、种子接收分发间、 种子清选间、熏蒸间、数据处理间、发芽间、种子干 燥间、种子包装间、种子临时贮存库等。
通常综合性植物园具有物种保护和基础研究、经济植物 开发利用、提供休闲游览服务、科普教育、技术推广性 生产活动5大功能。如北京植物园、南京中山植物园。 华南植物园、武汉植物园、昆明植物园、西双版纳热带 植物园等，以及由园林部门领导的杭州植物园、上海植 物园、厦门植物园、青岛植物园等
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专业性植物园又称为附属植物园，指根据一定的学科、专 业内容布置的植物标本园、树木园、药圃等，如浙江大学 植物园、北京药用植物园、南京药用植物园、华南热带经 济植物园、浙江林学院植物园、武汉大学树木园
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三、种子入库程序：
种子接纳 种子清选 发芽率检测
种子入库清单 种子熏蒸（只对个别有害的种子进行） 种子临时存放
留取样本（10）~50粒，供核对用 发芽率检测记录
回 执 报 告交 繁 种 单 位
种子鉴定编号 种子干燥
密封包装称重
种子检测结果表 种子含水量检测
种子入库定位
定位资料
保存种子 繁殖更新
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四、种子生活力检测
种质库种子生活力下降的速度物种间和品种间差异很大， 低温库贮藏种子生活力监测已成为种质安全保存的核心。
作物育种学(专)-作业题
东北农业大学网络教育学院作物育种学通论网上作业题绪论一、名词解释1.作物品种*2.作物育种学*3.自然进化**4.人工进化**二、填空1.作物进化的三个基本因素包括（）、（）和（）。
*2. 1927年美国出版的Hayes和Garber所著的（）是世界上第一部较系统的论述有关育种知识的专著。
**3.20世纪60年代小麦、水稻等作物通过（）掀起“绿色革命”。
20世纪80年代兴起（），使现代作物育种发展成为包容多学科发展的现代科学。
**三、简答1. 作物品种在农业生产中的作用？**四、论述1.遗传、变异和选择在生物进化中的作用及相互间的关系如何？***第一章育种目标一、名词解释1.育种目标*2. 2. 产量结构性状**3. 3.高光效育种**二、填空1.在开展作物育种工作时，首先要确定（），它是选育新品种的设计蓝图。
**2.禾谷类作物的产量结构性状为（）、穗粒数和（）。
**3.目前农作物光能利用率还很低，只有（）或以下，通过提高光能利用率来提高农作物产量的潜力是很大的。
**三、简答1、制定作物育种目标遵循的原则？*2. 矮化品种的选育有什么优势？***3适应机械化作业作物应具备的性状？**四、论述1.制订育种目标时应考虑哪些主要目标性状？*第二章作物的繁殖方式及品种类型一、名词解释1.有性繁殖*2.无性繁殖*3.自交作物*4. 异交作物*5. 常异交作物*6.营养体繁殖*7.无融合生殖*8.纯系品种*9.杂交种品种*10. 多系品种*11. 无性系品种*12.纯系**13. 雌雄同花**14. 雌雄同株异花**15.雌雄异株**16. 自然异交**17. 标志性状**二、填空题1. 作物繁殖方式分为（）和（）。
*2. 有性繁殖的主要授粉方式有（）、（）和（）。
*3. 植物授粉方式的分类，是根据（）高低而定的。
一般该值在4%以下为典型的（）植物；该值在50%以上为典型的（）植物。
**4. 作物品种应具有的三个基本要求为（）、（）和（）。
植物组织培养技术与应用_中国计量大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
植物组织培养技术与应用_中国计量大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.在中培养物生长过程中排出的有害物质容易积累，由此造成自我毒害，所以必须及时转移。
参考答案:固体培养基2.利用植物组织培养进行脱毒，最常用的是（）。
参考答案:茎尖脱毒3.旺盛生长的愈伤组织其质地有显著差异，可分为松脆型和坚硬型两类，两者可以相互转化，当培养基中的( )素物质低时，可以使愈伤组织变成坚实的小块。
参考答案:生长素4.从理论上说，所有的植物细胞与组织材料都能培养成功，其培养的难易程度基本相同。
参考答案:错误5.下列不属于逆境对孤雄生殖有好的诱导作用的是（）。
参考答案:氟乐灵6.( )适用于接种操作及继代培养时移取植物材料用。
参考答案:钝头镊子7.培养基进行高压灭菌时，当压力升到 108kPa 时维持 15-20min ，即可达到灭菌目的。
此时灭菌锅内的温度可达（）。
参考答案:121 ℃8.一般而言，愈伤组织的形成大约要经过三个阶段，这三个阶段按时间顺序分为（）。
参考答案:启动期分裂期分化期9.下列元素中不属于植物所需大量元素的是（）。
参考答案:Fe10.“脱毒苗”是指不含该种植物的主要危害病毒。
参考答案:正确11.下列现象中不属于离体培养容易出现的三大问题的是（）。
参考答案:黄化12.细胞悬浮培养的培养基中氧浓度低于临界水平时，利于形成胚状体。
参考答案:正确13.植株进行一次病毒鉴定未发现病毒，就可确定该植株不带病毒。
参考答案:错误14.植物组织培养时，生长素/细胞分裂素的比例低时，有利于（）。
参考答案:芽的分化15.MS培养基是1962年Murashige和Skoog为培养烟草材料而设计的。
它的特点是无机盐的浓度高，营养丰富，不需要添加更多的有机附加物，就能满足植物组织对矿质营养的要求，有加速愈伤组织和培养物生长的作用，当培养物久不转移时仍可维持其生存。
故这是目前应用最广泛的一种培养基。
参考答案:正确16.诱导多种植物体细胞胚发生的重要激素是（）。
植物种质资源离体保存
以及温度冲击造成旳渗透冲击等。
超低温保存旳基本程序
植物材料（培养物）旳选用 材料旳预处理 冷冻处理：分慢冻法、快冻法、预冻法、干冻法 冷冻贮存 解冻：分迅速解冻、慢速解冻 再培养
a.对于限制或延缓生长旳处理，需定时转移，连续继代培养；
b.易受微生物污染或发生人为差错；
c.屡次继代培养有可能造成遗传性变异 及材料旳分化及再生能力旳逐渐丧失。
超低温保存可在一定程度上防止这些问题。
一、限制生长保存
1.低温保存(low temperature conservation)法
该措施应用最广， 一般在1-9℃(某些热带、亚热带植物在10-20 ℃）下培养。 一般一年继代一次。
对离体培养旳小植株、器官、组织、细胞或原生质体等材料， 采用限制、延缓或停止其生长旳处理使之保存， 在需要时可重新恢复其生长，并再生植株旳措施。
优点
a.占用空间少，节省人力、物力和土地； b.便于种质资源旳交流利用； c.需要时，能够利用离体培养措施不久大量繁殖； d.防止自然灾害引起旳种质丢失。
不足之处
脱毒苗旳检测和保存。
第十一章 植物种质资源离体保存
内容：离体种质保存旳优缺陷及主要措施，超低温保存旳原理及技术环节， 离体保存种质旳遗传完整性。
要求：了解种质超低温保存旳目旳、原理及意义，基本设备和程序。
考核
本课程为考试科目， 期终成绩按平时成绩（30%）和期末考试（70%）进行综合测评。
平时成绩涉及： 1.平时考勤、课堂纪律； 2.试验体现； 3.平时作业、试验报告。
植物种质资源的保存
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三、保存方式的利弊
1、 原生境保存和异地保存
弊：需耗费巨大的人力、物力和土地，在实际中很难实施， 而且易受自然灾害、虫害和病害的侵袭，造成植物资源 的丧失。
2、 种质库（种子）保存
弊：1）生活力随储存期的延长逐渐丧失；2）无性繁殖的
植物（如苹果、柑橘等）难于采用种子保存；3）采用
无性繁殖来保持其优良性状的植物（许多果树），用种
第十章 植物种质资源的离体保
存
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概述
一、定义
➢ 植物种质资源（又称品种资源、遗传资源或基因资源）
是指携带各种不同遗传物质的植物总称，包括栽培，野 生及人工创造的各种植物的品种或品系。是生物多样性 的重要组成部分，是选育优质、高产、抗病（虫）、抗 逆新品种的物质基础，是生物技术研究取之不尽的基因 来源。
子繁殖后代会发生变异；4）顽拗型种子植物（芒果、
椰子、油棕等）因其种子不易干燥脱水和低温储藏，不
宜用种子保存或保存难度很大；5）有些植株不产生种
子，如脐橙、香蕉；6）易遭自然灾害袭击而使种质资
源丢失。
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三、保存方Байду номын сангаас的利弊
3、离体保存
是将植物外植体在无菌环境下进行组织培养， 并贮存在各类生长抑制条件下，使其缓慢生长或 停止生长，以达到长期保存的目的，而在需要利 用时可迅速恢复正常生长。
来
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第三节
植物物种资源的超低温保存
一、物种资源超低保存的发展概况 二、物种资源超低温保存的原理 三、超低温保存的基本程序 四、超低温保存的实例
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一、物种资源超低保存的发展概况
植物体细胞无性系
⑵非整倍体变异 在离体培养中，经常也会出现奇数（n、3n等）的变异。这 可能是因为核融合，或者多被体细胞有丝分裂期间染色体 发生错配造成的。 染色体结构变异
李耿光等报道的玉米等再生植株中染色体结构 的变化频率显著高于染色体数目的异常,主要是染 色体断裂所引起的缺失以及粘合后出现的易位、 倒位、重排等引起的。
• 后代稳定快
一般无性系二代就可获得稳定株系,这是优良性状选择的 关键时期,从而大大缩短育种年限。但也有少部分无性系 是杂合体,要继续分离,不过多属简单分离,像株高,芒性等, 分离程度与供体植株的遗传背景有关,如水稻稳定无性系
• 能基本保持原品种的优良特性 仅改变1-2个性状，这就可以根据育种目标 , 针对现有品种的个别缺点进行选育,以期在短期 （2-3d）内筛选出所需的性状,避免基因重组带来 的麻烦。刁现民等认为 ,虽然利用无性系变异在 短时间内创造有很大突破的全新品种可能性比较 小,但针对现有 品种在株高、株型、抽穗期、粒 型、熟性、抗病性等单个性状进行有针对性的改 善是非常有效的 。
体细胞无性系变异的提出
Larkin和Scowcroft对有关植株变异的研 究结果进行总结，正式提出了植物细胞无 性系变异这一术语。
体细胞无性系变异的类型
遗传变异：自发变异，也有一部分是外植体中预先 存在的变异（个体发育中自然发生）
生理适应 非遗传变异 后生遗传变异
体细胞无性变异的类型
1） 生理适应是指由于某种外界条件存在而引起的性 状变异，这种变异会随着外界因素的消失而消失。 2） 后生遗传变异是指在基因的DNA序列没有发生变 化的情况下，基因功能发生了可遗传的变化，并最终导致 了表型变化，它是由基因表达调控发生变化，并不涉及基 因结构的改变。 后生遗传变异在细胞水平上可遗传的，在诱发条件消 除后，也能通过细胞分裂在一定时间内继续存在，但不能 通过再生植株的有性生殖传递给后代植株，也不能继续表 现在再生植株的二次培养物中。
植物种质资源实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解植物种质资源的概念及其重要性。
2. 学习植物种质资源的采集、保存和鉴定方法。
3. 掌握植物种质资源的初步研究方法，如形态学观察、遗传多样性分析等。
二、实验时间2023年10月15日三、实验地点XX农业大学植物种质资源实验室四、实验材料1. 植物样本：包括草本植物、灌木、乔木等不同类型的植物样本。
2. 实验仪器：显微镜、DNA提取试剂盒、PCR仪、凝胶成像系统等。
3. 实验试剂：DNA提取试剂、PCR试剂、凝胶成像试剂等。
五、实验方法1. 植物样本采集：在实验地点采集不同种类的植物样本，注意记录样本的科、属、种等信息。
2. 植物样本鉴定：通过对植物样本的形态特征进行观察和比对，初步鉴定植物的种类。
3. DNA提取：采用植物DNA提取试剂盒，按照说明书提取植物样本的基因组DNA。
4. PCR扩增：设计特异性引物，对提取的DNA进行PCR扩增，检测植物样本的遗传多样性。
5. 凝胶成像分析：将PCR扩增产物进行电泳分离，观察并记录电泳结果。
6. 数据分析：对PCR扩增结果进行分析，评估植物样本的遗传多样性。
六、实验步骤1. 植物样本采集：在实验地点采集不同种类的植物样本，注意记录样本的科、属、种等信息。
2. 植物样本鉴定：将采集到的植物样本进行形态学观察，包括叶片、茎、花、果实等特征，与已知植物样本进行比对，初步鉴定植物的种类。
3. DNA提取：将植物样本的叶片剪碎，按照DNA提取试剂盒说明书进行操作，提取植物样本的基因组DNA。
4. PCR扩增：设计特异性引物，针对植物样本的特定基因区域进行PCR扩增。
将PCR产物进行电泳分离，观察并记录电泳结果。
5. 凝胶成像分析：将电泳分离后的PCR产物进行凝胶成像，观察并记录电泳结果。
6. 数据分析：对PCR扩增结果进行分析，评估植物样本的遗传多样性。
七、实验结果与分析1. 植物样本鉴定：根据植物样本的形态特征，成功鉴定出采集到的植物样本的种类。
【生物技术】第九讲植物种质资源
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【生物技术】第九讲植物种质资源
（2）印度起源中心 ❖ 包括缅甸和阿萨姆（印度东部的省）。
❖ 主要起源的园艺作物如：芒果、桔、柠檬、枸 橼、椰子、茄子、苦瓜、葫芦、丝瓜、蛇瓜、 虎尾兰等。
➢ 虽然它们具有某些缺点，而不能成为新的品种， 但因具有一些明显的优良性状，仍不失为一种优 良的亲本或种质资源。
➢ 这类材料，因育种工作的不断发展会日益增加， 这样会大大丰富种质资源的遗传多样性。
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•B
【生物技术】第九讲植物种质资源
1．3 园艺作物的起源和进化
•人类
•选择
采集
杂交和
移栽 •野
大量砍伐和焚烧森林，过度放牧，使大量野 生动物、植物失去栖生、繁衍的场所。
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【生物技术】第九讲植物种质资源
城市、工矿的发展占用了大量的绿地，使土
壤、水源和大气的污染。植被的破坏加剧了生
态环境的恶化，反过来又导致了生物资源的进
一步流失，形成了恶性循环。
现代科技的迅猛发展产生了某些负面的影响。
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【生物技术】第九讲植物种质资源
有些材料虽有明显缺点，但往往具有某 些罕见的特性，以及具备一些在目前看 来虽然并不重要的特殊经济价值
往往因优良新品种的推广而被淘汰（特 别是过时的或极为零星分散的品种）
是最重要的，具极大遗传价值和育种潜 力的种质资源。
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【生物技术】第九讲植物种质资源
培育
生 植 物
•远 •野 •变 古时 生植 种
•全世 界形 成了
第九章 生物技术在药用植物育种上的应用1
人造血液及其生产
通过基因工程的方式 创造了能合成人干扰素的 大肠杆菌，每1Kg的培养液 可提取4～20mg干扰素，若 从人血中提取干扰素， 300L血才提取1mg！
1983 SCIENCE Cover – Transgenic Mice 1997 TIME Cover - DollyScience Vol来自 222, Nov. 1983
殊环境下的药用植物引种困难等问题，生物技术
在药用植物育种上的应用研究已成为当今中药研 究的热点，如育出了茎尖地黄新品系，已在产区 应用，并将使传统中药进入一个崭新的时代。
什么是生物技术？
生物技术（Biotechnology ）：
Bio Biology Technology Application The application of Biology for the benefit of humans
一、离体培养技术（in vitro culture）
植物细胞的全能性（Cell Totipotency） 一个植物细胞能产生一个完整植株的固 有能力称之为细胞的全能性。 即广义的组织培养，是现代生物技术的一个 重要组成部分，它是指运用无菌操作技术，将 从植物体分离的符合需要的组织、器官或细胞 （包括去壁后的原生质体）等，接种在人工培 养基上，置于人工控制的环境条件下进行培养， 以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的 其它生物产品的技术。
S – sensitive plants R – resistant plants
Biotechnology:
A collection of technologies
The Applications of Biotechnology
植物体细胞无性系变异及其育种上的应用
植物体细胞无性系变异及其育种上的应用在Schleiden和Schwann的细胞学基础上，1902年德国Haberlandt提出植物细胞具有全能性（totipotent）的理论，直到二十世纪四十年代，组织培养得以建立。
经众多科学家和学者的不断努力，植物组织培养技术得以完善，被应用于植物生产的众多领域。
植物组织培养（plant tissue culture）是指植物的一个细胞、器官或组织，在无菌条件下，经人工培养，使其最终形成完整的新植株的过程。
虽然植物细胞、器官或组织具有分化成完整的植株的能力已广为人知，但是在未来的几十年里，这仍然被视为科学界的重大问题之一[1]。
1980年，Shepard等[2]发现利用可无性繁殖的植物——马铃薯（Solanumtuberosum）栽培品种“Russet Burbank”的叶肉原生质体培养，可获得突变频率较高的突变体。
随后，Larkin和Scowcroft[3]将这种现象命名为体细胞无性系变异（somaclonal variation）来描述植物细胞组织培养过程中的再生细胞存在的大量变异现象，为体细胞无性系的筛选和新变异来源做了铺垫。
目前，对于体细胞无性系变异的研究已有很多，但仍有许多没有研究清楚的地方，有待后人在这一方面做出更多贡献，并大规模推广应用。
1.体细胞无性系变异的遗传基础体细胞无性系变异是具有遗传基础的，具体表现在染色体变异、基因突变以及转座子激活等方面[4]。
在水稻[5]、小麦[6]和大蒜[7]等植物愈伤组织培养过程中，均发现了染色体数目倍性变异的现象；组培大蒜愈伤组织[8]，再生黑麦根尖细胞[9]，均发现其中发生了不同类型的染色体结构变异。
袁云香等[10]用含Ac/Ds转座元件的愈伤组织组培，结果6%的再生植株仅含Ac，而Ds因切离而丢失，表明组织培养可获得突变体。
此外，组织培养还会造成植物DNA甲基化的变异，经组织培养的香蕉[11]和豌豆[12]等，研究表明其DNA甲基化水平上升；而在大豆[13]、大麦[14]和草莓[15]上发现，DNA甲基化水平降低。
海洋种质资源的保存
2 冷冻操作
主要涉及预冻过程中降温速率、预冻终点和终点温度上的停 留时间。若降温过快则会引起胞内冰的形成(intraceller ice damage)，对大多数藻类来说，采用较慢的降温速率(0.5～ 4℃／min)。但如果降温速率过慢或预冻时间过长，细胞则可 能因过度脱水而导致膜损伤和(或)因高盐浓度而造成溶质损 伤(solute damage)，或称溶液损伤(solution damage)。因此 应选择一个最佳的冷冻速率。除此之外，还应选择合适的预 冻终点及在终点温度上的停留时间。在藻类冷冻保存中，预 冻温度通常为-30℃ -60℃，停留时间一般为0～60 min。材 料经过预冻后需要快速转移到液氮中，通常是将装有实验材 料的冻存管或细塑料管迅速放入液氮中。采用后者可获得更 快的降温速率。此外，冷冻过程中藻的密度也是影响存活率 的重要因素。
一步法
一步法对早期的冷冻保存方法进行改进，在 生物材料中加入甘油或DMSO(二甲基亚砜)
后再投入液氮中保存。但是，一步法对含水
量较高的海藻细胞一般不太适合，只适用于
少数藻类的保存。
两步法
该方法的第一步是在保存材料中加入抗冻保护剂，然 后对材料进行预冻。第二步是将预冻过的材料投入液
氮中快速冷冻。Morris等较早采用两步冷冻法成功地
超低温保存
超低温保存是指在低共熔点(约为-135～-139℃)以 下的温度保存材料，通常采用液态氮作冷媒。超低 温保存能够长期保持生物遗传稳定性，是目前保存 活体生物材料最为有效的方法。 超低温保存藻类的研究开始于20世纪60年代，之后 的20年里主要对各种淡水、海洋微藻的保存进行了 较为深入的研究，但很少有关于保存大型海藻的报 道。直到进入20世纪80年代才对大型海藻的超低温 保存给予了更多关注，采用的方法主要以两步法为 主，近年来又发展了胶囊化-脱水法和玻璃化法，并 开始应用于大型藻类的冷冻保存。
第9章植物体细胞无性系变异
AUX1、AUX2；番茄抗病基因Df9等。
3．发育生物学研究
植物的个体发育是一个渐进过程，每一个器官和组织 的分化都是一个复杂的调控过程。利用体细胞突变策 略对植物发育的基因调控研究取得了突破性进展。特 别是利用拟南芥和金鱼草等模式植物，已分离出一大
批不同发育阶段和组织类型的突变体，包括顶端分生
组织、根、开花转变、花序、花分生组织、胚胎发育
第9章 体细胞无性系变异
一、植物体体细胞无性系变异的概念及筛选
二、影响体细胞无性系变异的因素 三、植物体细胞无性系变异的机理 四、植物体细胞无性系变异的应用
一、植物体体细胞无性系变异的概念及筛选
概念：由任何形式的组织或细胞培养所获得的再 生植株中所表现出来的变异，称为~
该种变异广泛存在于各种再生途径的组培中。
继代培养多次后，植株再生能力减弱
一些变异经经自交或杂交后，表现不稳定
变异无可预见性，产生的变异不一定符合育种需要。
二、影响植物体细胞无性系变异的因子
供体植株
包括外植体的类型、生理状态、倍性水
平、基因型、外植体细胞的分化程度。
培养基及培养方式
培养基的成分、物理状态及培养类型
原生质体培养的体细胞变异大于细胞培养的变
异；而细胞培养的变异又大于组织器官培养的
变异。
继代培养的次数
一般来讲，继代时间越长、继代次 数越多，细胞变异的几率就越大。
三、植物体细胞无性系变异的机理
基因的变异表达 染色体数目变化 点突变 体细胞染色体交换及姐妹染色单体交换 DNA复制和缺失 转座因子的活化ຫໍສະໝຸດ 抑制变异可从以下几点考虑：
9.植物种质资源的离体保存(植物组织培养)
第九章植物种质资源的离体保存种质：是指亲代通过生殖细胞或体细胞直接传递给子代并决定固有生物性状的遗传物质。
植物种质资源（又称品种资源、遗传资源或基因资源）是生物多样性的重要组成部分，是选育优质、高产、抗病（虫）、抗逆新品种的物质基础，是生物技术研究取之不尽的基因来源。
种质资源越多，其多样性越丰富，改良品种或选育新品种的潜力就越大。
未来的农业生产在很大程度上取决于对种质资源的占有量和利用程度，故保持生物多样性有重要意义。
种质保存：是指利用天然或人工创造的适宜环境，借以保存种质资源，使个体中所含有的遗传物质保持其遗传完整性，并且有强的生活力，能通过繁殖将其遗传特性传递下去。
植物种质资源保存的方式有原生境保存和非原生境保存。
原生境保存是指在原来的生态环境中，就地进行繁殖保存种质，如建立自然保护区或保护小区，甚至保护点等途径来保护作物及经济林木的野生近缘植物物种；非原生境保存是指种质保存于该植物原生态生长地以外的地方，包括异地保存（种质圃或植物园保存）、种质库（种子）保存、离体（试管）保存等。
原生境保存和异地保存固然有其明显的重要性，但要保存大量种质，则需耗费巨大的人力、物力和土地，在实际中很难实施，而且易受自然灾害、虫害和病害的侵袭，造成植物种质资源的丧失。
以种子的形式保存时，所占的空间较小，并且能够保存很多年，种子容易干燥、包装，便于运输到引种中心和基因库。
种子保存存在的限制因素：①种子生活力随贮存期的延长会逐渐丧失；②无性繁殖的植物（如苹果、柑橘、甘薯、马铃薯等）难于采用种子保存；③采用无性繁殖来保持其优良性状的植物（如许多果树），用种子繁殖后代会发生变异；④顽拗型种子植物（芒果、椰子、油棕和咖啡等）因其种子不易干燥脱水和低温贮藏，不宜用种子保存或保存难度很大；⑤有些植物种质是不产生种子的，如脐橙、香蕉等；⑥易遭自然灾害袭击而使种质资源丢失。
种质资源离体保存是指对离体培养的小植株、器官、组织、细胞或原生质体等材料，采用限制、延缓或停止其生长的处理措施使之保存，在需要时可重新恢复其生长，并再生植株的方法。
种质资源学复习总结
第一章1、观赏植物的概念与含义概念：具有一定观赏价值，适用于室内外布置，美化环境并丰富人们生活的植物总称。
包含：有观赏及应用价值的草本及木本植物（与广义的花卉概念一致）。
观赏价值：器官水平---观花、果、叶、芽、茎、根；植物个体乃至群体水平---观株、势、姿、色、昼夜节律、季相变化及品其芳香2、观赏植物种质资源：能将特定的遗传信息传递给后代并有效表达的观赏植物的遗传物质的总称，包括具有各种遗传差异的野生种、半野生种和人工栽培类型。
3、观赏植物资源的特点：区域性（特定的生长地理区域）；多样性和复杂性（种类的多样性+功能的多样性→资源用途的多样性）；有限性和再生性（可再生，但并非取之不尽，用之不竭）；独特性（被人类宠爱的根本原因）既要有地方特色，又要保持植物资源的永续利用，并研究开发出更多的新物种新品种。
4、引种驯化：指将野生植物或栽培植物引入到自然分布区或栽培区以外栽培。
分为：简单引种：如果引入地区与原产地自然条件差异不大或引入的观赏植物本身的适应范围很广，只采取简单的措施就能使其适应新的环境，能够生长发育，达到预期的观赏效果的方式。
驯化引种：如果引入地区与原产地自然条件差异较大或引入的观赏植物本身的适应范围较窄，只有通过其遗传性的改变才能适应新的环境或必需要采取相应的农业措施，使其产生新的生理适应性的方式。
5、我国的热带地区(the tropics)面积与范围：占国土面积的 3.2％，包括海南、广东雷州半岛、广西玉林和北海、云南西双版纳、闽南沿海地区、台湾南部，西藏东南部的雅鲁藏布江下游流域的墨脱及察隅谷地。
其中以西双版纳、海南、台湾的热带地区面积较大，最具有代表性。
植被特点：生物多样性最为丰富。
热带现象明显：板根、附生植物、木质藤本、茎花植物、树蕨类多。
具有典型的热带雨林种类：龙脑香科青梅Vatica mangachapoi、坡垒Hopea hainanensis、梧桐科蝴蝶树Heritiera parvifolia等。
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－烟草继代培养５年的愈伤组织，其再生植株与供体基 因型相比，几乎没有形态正常的植株。染色体分析表 明其大多为非整倍体和多倍体。 －玉米从刚诱导的愈伤组织中分化的植株，在形态上与 供体基因型基本一致，但培养３年后愈伤组织的再生 能力显著下降，再生植株生长异常。细胞学分析显示 染色体断裂和带型变异。
离体种质在液氮中几乎所有的细胞代谢活动、生长都 停止，因而排除了遗传性状的变异，同时保存了细胞 的活力和形态发生潜能。
低温冰冻过程中，细胞内水分结冰会直接破坏细胞结 构。因此在冰冻过程中，通过避免或尽量减少其细胞 内水分结冰而达到冰冻保存的目的。
二、超低温保存的基本程序
植物材料（培养物）的选取
间接选择
间接选择是一种借助于与突变表现有关的性状 作为选择指标的筛选方法。
Dorffling等以羟脯氨酸（HYP）为选择剂，获得了 耐HYP的体细胞变异系，其抗寒性比供体亲本增强， 且能稳定遗传。 林定波等将锦橙株心细胞愈伤组织的悬浮细胞经γ 射线照射，然后在高浓度脯氨酸培养基中培养筛选， 获得了抗寒体细胞变异愈伤组织，其再生植株抗寒 性比供体植株提高2.4℃。
3、植物种质资源离体保存有何意义？
4、超低温保存的原理是什么？它的基本操作 程序有哪些？ 5、影响种质离体保存遗传稳定性的因素有哪 些？如何减少种质离体保存过程中的变异？
三、遗传学研究
• 突变体直接用于基因功能鉴定 • 突变DNA序列用作分子标记进行遗传研究
• 利用突变体策略已分离出一些功能基因和抗病基
因，如玉米乙醇脱氢酶基因ADH，赤霉素合成相
关基因、生长素敏感性基因等。
四、发育生物学研究
• 利用体细胞突变策略对植物发育的基因调控 研究已在模式植物拟南芥和金鱼草等植物中 广泛开展，并分离出一大批不同发育阶段和
对培养物台愈伤或体细胞胚进行脱水处理，然后置 于特定的培养基条件下保存。
超低温保存种质
植物超低温种质保存是指将植物的离体材料包 括茎尖（芽）、分生组织、胚胎、花粉、愈伤 组织、悬浮细胞、原生质体等，经过一定的方
法处理后在超低温（-196℃液氮）条件下进行
保存的方法。
一、超低温保存的基本原理
组织类型的突变体。
• 以突变体为工具，还从组织学和细胞学角度分析鉴
定了一些基因的表达与植物发育的关系。 • 在烟草、玉米中均通过质体突变体分离鉴定了与植 物叶绿体发育有关的核基因。玉米黄化突变体pun 是一个在光照下不可逆转的突变体，分析显示，该
突变体为一核单基因隐性突变，该基因的突变扰乱
了叶绿体基因编码的蛋白质积累，进而使叶绿体膜 系统发育不足，类囊体相关蛋白不能积累。
•目前，使用较多的转座子体系是玉米的Ac/Ds系统。首先 采用基因转化的方法将Ac/Ds导入受体细胞，再通过体细 胞培养或再生植株的自交或测交使Ac因子切除，由于转座 子插入的随机性，即可在切除Ac的植株中筛选出不同变异。 利用这一途径已在苜蓿、马铃薯、番茄、甘蓝等多种植物 上获得可利用的体细胞变异植株。
• 此外，还有丹麦无花青素原大麦Galant。
• 据不完全统计，诱变品种中大约有1/4是抗 病品种，其中80%左右为抗真菌品种。
• 耐盐、抗旱、抗寒变异也已筛选出众多中间
材料，有的已进入区域试验，有的已用于生
产。
二、加强外源基因向栽培种的渐渗
• 对远缘杂交的体细胞杂种、单体异附加系和 异代换系等材料进行组织培养，能使它们发 生遗传交换，提高外源基因向栽培种渐渗。
材料的预处理 冷冻处理：分慢冻法、快冻法、预冻法、干冻法 冷冻贮存 解冻：分快速解冻、慢速解冻
再培养
离体保存种质的遗传完整性
影响离体保存种质遗传完整性的主要因素
外植体类型 培养基成分
保存方法
保存时间
思考题：
1、简述体细无性系变异的概念及优缺点。 2、利用植物体细胞无性系变异现象，设计获 得耐盐（或耐旱、抗病等）优良番茄株系的基 本程序。
第九章 植物体细胞无性系变异 及种质资源保存
第一节 植物体细胞无性系变异的概念及筛选
一、概念
•LarkinScowcroft（1981）提出把由任何形式的 细胞培养所产生的植株统称为体细胞无性系 （somaclones）。
• 在培养阶段发生变异，进而导致再生植株亦发 生遗传改变的现象，称为体细胞无性系变异 （somaclonal variation）。
第三节 植物体细胞无性系变异的机理
•预先存在的变异表达 •染色体数目变化 •点突变 •体细胞染色体变换及姐妹染色单体交换
•ＤＮＡ复制和缺失
•转座因子的活化 •ＤＮＡ甲基化
第四节 植物体细胞无性系变异的应用
改良作物品种 拓宽种质资源
加强外源基因向 栽培种的渐渗
遗传学研究
发育生物学研究
代谢研究
一、改良作物品种、拓宽种质资源
第五节
植物种质资源离体保存
概念：
种质资源的离体保存：是指对离体培养的 小植株、器官、组织、细胞或原生质等材 料，采用限制、延缓或停止其生长的处理 使之保存，在需要时可重新恢复其生长，
并再生植株的方法。
意义：
所占空间少，节省大量的人力、物力和土地； 便于种质资源的交流利用； 需要时，可以用离体培养方法很快大量繁殖；
步骤：
诱变材料的选择
自发变异
细胞诱变
突变体筛选 突变体稳定性鉴定
（一）诱导起始材料的选择
目标性状 的可行性 选择 起始 材料 原则
试验植物 细胞培养 技术水平
适当的 细胞类型
（二）自发突变
一般来讲，长期营养繁殖的植物、培养时间较 长或继代次数多等，均容易出现较高的变异率。另 外，培养类型中，原生质体、细胞、愈伤组织培养 等所出现的变异频率要高于组织或器官培养的变异。
• 据统计，诱导突变已被用来改良诸如小麦、
水稻、大麦、棉花、花生和菜豆这些种子繁
殖的重要作物。
• 在全世界50多个国家中已发放了1000多个
由直接突变获得的或由这些突变相互杂交而
衍生的品种。
在各国现有通过体细胞诱变选育的谷类作物品 种中，品质得到不同程度改良的占34.3%。 • 在水稻方面，国外至少育成了12个米质优良 的品种。如法国选育的Delta，以其良好的 籽粒品质占该国水稻总面积的20%。
变异没有可预见性，常产生不适变异。
四、体细胞无性系变异的诱导与离体筛选
体细胞无性系变异的筛选有以下明显的优点： －可以小空间内对大量个体进行选择；
－筛选可以在几个细胞周期内完成，且不受季节限制；
－诱变和筛选条件可精确控制，试验重复性好； －突变体来源于单细胞，避免了植株出现嵌合体； －在细胞培养系统中，诱变剂可较均匀地接触细胞，突 变率高，选择机会多。
• 少数情况下激素引起类减数分裂而使倍性
减少。
二、培养基—物理状态
• 一般来讲，悬浮培养的细胞较半固体培养
的细胞易产生变异。
三、培养类型
• 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。
四、继代次数
避免自然灾害引起的种质丢失。
缺点：
对于限制或延缓生长的处理，需定期转移，连续
继代培养；
易受微生物污染或发生人为差错； 多次继代培养有可能造成遗传性变异及材料和分 化和再生能力的降低。
超低温保存可在一定程度上避免这些问题。
两种保存方法：
限制生长保存
超低温保存ห้องสมุดไป่ตู้质
限制生长保存
（四）突变体选择
直接筛选
间接筛选
直接选择
其方法是用一种含有特定物质的选择培养基，在 此培养基上只有突变细胞能够生长，非突变细胞 不能生长，从而直接筛选出突变性。
贾敬芬等以小麦幼胚愈伤组织为材料，在含有
1.4%NaCl的N6培养基上直接筛选出小麦耐盐系。 郑企成等曾将小麦“京花1号”花药经γ射线处理后， 再经0.5NaCl培养基直接筛选出耐盐再生株系。
一、低温保存法 是限制生长保存中应用最广的方法。培养温度 一般为1-9℃（热带、亚热带植物则一般为1020 ℃ ），同时提高培养基的渗透压，培养物
的生长受到抑制，继代时间可延长间隔数月到
1年以上。
二、高渗透压保存法 三、生长抑制（或延缓剂）保存法
如加入ABA、矮壮至少、多效唑等
四、降低氧分压保存法 五、干燥保存法
产物等代谢途径的研究已有许多报道。如番茄
推迟成熟的突变体Nr，与乙烯应答基因突变有 关；玉米胚乳皱缩型突变sh可能涉及蔗糖代谢 的相关酶基因的突变。
小
结
• 细胞工程技术对培养细胞具有遗传稳定性和变异性 的双重影响 • 体细胞变异在培养类型中具有普遍性，在变异性状 上具有局限性 • 体细胞变异可自发产生也可通过理化因子诱导产生 • 体细胞变异包括染色体数量和结构变异，但大多数 可利用变异多为基因突变 • 利用体细胞变异可以直接培育品种也可作为生物学 相关研究的基础材料
物理诱变
（三）诱变
化学诱变
转座子插入
化学诱变
常用的化学诱变剂：
- 烷化剂如DES，可改变DNA结构而引起突变；
- 碱基类似物，核酸复制时，可掺入到新 合成的DNA分子中引起错配； - 移码诱变剂，如ICR化合物。
转座子插入诱变
• 转座子插入诱变是近年来利用分子生物学技术