第六章园艺植物染色体工程
园艺遗传学重点章节复习
园艺（本科）遗传学——重点章节知识辅导第五章随着遗传学研究的不断深入，人们发现真核细胞中的线粒体、叶绿体中也存在DNA，它所组成的基因也能决定生物某些性状的表现和遗传。
这类遗传现象，称为细胞质遗传或称染色体外遗传、核外遗传。
细胞质遗传不遵循孟德尔的遗传规律，所以又称为非孟德尔式遗传。
第一节细胞质遗传的一般特征由细胞质基因决定的性状，遗传方式与细胞核基因决定的性状有着不同的特点：1．正交和反交的结果不同，F1通常只表现母本的性状，所以细胞质遗传又称为母性遗传；2．遗传方式是非孟德尔式的，杂种后代一般不表现一定比例的分离；3．通过连续回交能把母本的核基因置换掉，但其细胞质基因及其控制的性状仍不消失。
另外，生物还有一些性状如高等植物雄性不育性状，与细胞质基因及细胞核基因有关。
第二节母性影响和基因组印记母性影响和基因组印记需要同细胞质遗传加以区别。
一、母性影响母性影响又称为母性效应。
它是指子代个体某一性状的表现由母体的核基因型，或积累在卵细胞中的核基因产物所决定，而不受子代个体本身基因型的支配，从而导致子代表型与母本表型相同的现象。
母性影响的一个经典实例是椎实螺外壳旋转方向的遗传。
母性影响属于细胞核遗传，而不属于细胞质遗传，而它的表现具有以下特点：（1）正反交的结果不同，F1的表型同母本一样；（2）子代的表型由受精前的母本卵细胞状态决定；（3）遗传方式遵循孟德尔定律，只是子代的分离比例延迟表现，所以又称为延迟遗传。
二、基因组印记基因组印记是指控制某一表型的等位基因依亲缘（父源或母源）的不同而呈现差异性表达。
这种差异性表达称为亲缘性差异表达。
有的只有父源的基因在子代中有转录活性,而母源的同一基因始终处于沉默状态。
而另外一些基因的情况正好相反。
基因组印记属于表观遗传变异的范畴。
所谓表观遗传变异是指DNA序列不发生变化但基因表达却发生了可遗传的变化，最终导致表型的改变，即基因型未发生变化而表型发生了可遗传的变化。
染色体工程的名词解释
染色体工程的名词解释染色体工程（Chromosome Engineering），是指利用现代生物技术手段，对生物体的染色体进行人工操控和改造的过程。
通过改变染色体的结构和组成，染色体工程可以实现对生物体基因组的精确编辑和调控，从而影响生物个体的遗传特征和表达方式。
【引言】染色体是细胞核中的重要成分，携带着生物体遗传信息的基因。
染色体工程的出现，为人们深入研究基因的功能和调控机制，以及开展基因治疗、种质改良等方面的研究提供了前所未有的机会。
本文旨在对染色体工程的概念、操作方法和应用领域进行解释与阐述。
【染色体工程的概念】染色体工程源于20世纪60年代末的细胞遗传学研究，当时科学家们最早开始探索将人工合成的DNA序列导入真核细胞中的可能性。
随着技术的不断发展，染色体工程已逐渐演变为一种具有广泛应用前景的生物工程技术。
其基本原理是通过模块化设计的DNA序列和遗传载体的辅助，将人工合成的DNA片段引入目标生物的染色体中，实现对基因组的精确编辑和调控。
【染色体工程的操作方法】染色体工程的操作方法主要包括：基因克隆、DNA合成、基因导入和基因修饰等关键步骤。
首先，科学家们通过PCR、限制性内切酶和DNA合成等技术手段，将目标基因的DNA序列复制并扩增出来。
然后，利用载体（如质粒、病毒等），将目标基因导入到目标生物的染色体上。
最后，利用基因编辑工具（如CRISPR-Cas9系统），对染色体中的目标基因进行精确编辑和修饰。
【染色体工程的应用领域】染色体工程在许多领域都有广泛应用。
其中之一是基因治疗。
通过染色体工程技术，科学家们可以将治疗性基因导入到病人的染色体中，从而校正或替代患者染色体上的缺陷基因，实现对疾病的治疗和预防。
此外，染色体工程也在农业领域有着重要的应用，可以通过编辑作物染色体上的目标基因，提高农作物的产量、品质和抗逆性。
另外，染色体工程还可以用于生物工厂的构建，通过引入特定的代谢途径和基因组部件，实现对微生物的功能强化，从而生产出具有高附加值的化合物。
植物染色体工程
•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
《园林植物遗传育种学》串讲ppt课件
粗线期：缩短加粗，配对的同源染色体称二价 体或四联体。有能够发生染色体片段之间的交 换，产生遗传性状的重新组合。
双线期：同源染色体相互排斥而分别，非姊妹 染色体间的交错——交叉，交叉端化
终变期〔浓缩期〕：缩到最短最粗
们的传送方式也遵照孟德尔式的根本遗 传规律。
;
三 基因的相互作用
加性作用
累加作用效应：等位基因或非等位基因
之间无显隐性关系，基因的作用是按一 定的常数累加
倍加作用效应
非加性作用
显性作用
部分显性作用
超显性作用
;
第二节 遗传力
表现型值〔P〕＝遗传型值〔G〕＋环境值〔E〕
VP＝VG＋VE
〔电离辐射、化学药剂〕处置而发生的 突变
;
第三节 基因突变的特征
突变的稀有性： 突变的重演； 突变的可逆性 突变的多方向性和复等位基因： 突变的平行性： 突变的有害性和有利性
;
遗传物质的变异
突变
基因
染色体构造
染色体畸变
染色体数目
重组：染色体的序列发生重排及新的组 合〔独立分配、交换在后代中出现新的 基因组合的过程〕
测交法：把杂种或杂种后代与隐性纯 合亲本交配，以测定杂种或其后代 的基因型。
自交法：以F2植株自交产生F3植株， 然后根据F3的性状表现来证明所想 象的F2基因型
花粉直接检查法：玉米、水稻、高粱、 谷子、黍等
;
第二节 自在组合规律 〔独立分配定律〕〔Law of independent assortment)
单体：2n-1,某一对染色体短少了一条 双单体:2n-1-1，从两对染色体中各短少
第六章园艺植物有性杂交育种
第六章园艺植物有性杂交育种一、名词解释1.常规有性杂交育种：根据品种选育目标，有目的地选配遗传性不同的品种、变种、亚种或种作为亲本，通过人工交配使它们的雌雄配子结合产生变异的后代，再进行一系列的培育选择，经比较鉴定后，获得遗传性相对稳定的新品种，称为有性杂交育种，也称为重组育种。
2.非轮回亲本：只参加一次杂交的亲本称为非轮回亲本。
3.合成杂交：参加杂交的亲本先两两配成单交种，两个单交种再杂交。
4.轮回亲本：多代用以回交的亲本称为轮回亲本。
5.添加杂交：多个亲本逐个依次参加杂交的称为添加杂交。
6.杂交合成群体：由二个以上自交系品种杂交后繁殖出的分离的混合群体，最后成为一个由多种纯合基因型构成的混合群体。
个体纯合，个体间异质，但主要农艺性状表现差异较小。
7.回交育种：从杂种一代起多次用杂种与亲本之一继续杂交，从而育成新品种的方法。
8.近交：指不存在杂交障碍的同一物种内，不同品种或变种间的杂交。
9.远交：指植物学上不同种、属以上类型间的杂交。
10.亲本选择：根据品种选育目标选用具有优良性状的品种类型作为杂交亲本。
11.亲本选配：是指选用那两个（或两个以上）亲本配组杂交和配组的方式（如决定父母本，多亲杂交时那两个亲本先配组等）。
12.回交：杂交后代与其亲本之一再进行杂交称为回交。
13.单交：两个亲本之间只有一次杂交。
14.系谱法：按照育种目标，以遗传力为依据，从杂种的第一次分离世代开始，代代选单株，直到选出纯合一致、性状稳定的株系后，转为株系(系统) 评定。
由于当选单株有系谱可查，故称系谱法。
15.混合-单株选择法：在杂种分离世代按杂交组合混合种植，不选单株，只淘汰明显的劣株。
直到群体中纯合体频率达到要求(一般要求80%左右)时，才开始选择一次单株，下一代种成株系，从中选择优良株系升级试验。
16.单子传代法：从杂种第一次分离世代开始，每株取1粒(或者2粒)种子混合组成下一代群体，直到纯合程度达到要求时(F6及其以后世代)再按株收获，下年种成株(穗)行，从中选择优良株(穗)系，以后进行产量比较。
园艺植物遗传育种
参加杂交的亲本只有两个，也叫成对杂交。可分为：
单交：正交 A×B 反交 B×A
回交：杂交第一代及其以后世代与其 亲本之一再继续杂交称为回交。
多次参加杂交的亲本称为轮回亲本。
只参加一次杂交的亲本称为非轮回亲本。
两亲杂交
由杂种群体的表型值估算亲本组合的育种值
C、将亲本组合育种值剖分为品种育种值估算品种性状传递力 Aij＝（Ai+Aj）/2， Ai+Aj＝2 Aij 这样通过Aij即杂种平均育种值来计算Ai和Aj，具体步骤为： 1、将育种记录数据整理成线性方程估算表 2、分品种将亲本逐个归纳全部组合材料，列成与亲本 数相同的线性方程组 3、用线性方程组通用程序，将数据输入电子计算计， 算出全部亲本品种的育种值 4、品种育种值/品种遗传值＝品种该性状的传递力Ta
（3）质量性状遗传传递力指数的估测
表6.2.3 苹果果色的遗传传递力
被测品种
杂种系数
各级次株数
无色（O）
晕（1）
一半以下着色（2）
大部或全部着色（3）
印度
270
213
46
11
0
元帅
254
68
54
120
12
金花
148
53
13
62
20
伏红
64
2
6.5.1.3 杂交用具的准备 去雄用的镊子或特制的去雄剪 储粉瓶和干燥器 授粉器 塑料牌 放大镜 铅笔 70％乙醇 隔离袋 覆盖材料 缚扎材料 记录本等
6.5.2 杂交技术
6.5.2.1 亲本种株的培育和杂交用花的选择 （1）调节播种期 （2）植株调整 （3）温度、光照处理 （4）采用适当的栽培管理措施 （5）植物生长调节剂处理 （6）切枝贮藏、切枝水培 （7）嫁接 注意：杂交种株应严格管理栽培，注意防治病虫害，使 之生长发育健壮。
第6章染色体工程
化学方法
有些化学物质也可以用来阻止第二极体的排出或 受精卵的有丝分裂而产生三倍体或四倍体。 细胞松弛素B能抑制肌动蛋白聚合微丝，从而抑 制细胞质分裂。 秋水仙碱可以抑制细胞分裂中纺锤丝的形成，因 而抑制有丝分裂，这在植物中已经广泛应用。 其它药物还有麻醉剂，如N2O、CHClF2和聚乙二 醇等。 缺点：化学药品一般比较昂贵、且具有毒性，影 响处理后的胚胎发育，同时加上化学药物诱导产 生的多倍体往往是在育种上没有价值的镶嵌体， 所以化学方法在实际中的应用不及物理方法。
优点和缺点
多倍体育种技术方法简单、见效快，具有潜在的理论和应 用价值。 许多诱导的多倍体动物如两栖类、鱼类、贝类等却具有良 好的生存力和生长率。 种间杂交生长快，可以同时具有两个不同的种的优良特性， 但成活率较低。 利用三倍体不育的特性，将生殖腺发育消耗的能量用于动 物生长，可以避免因繁殖季节及肉质下降而延误上市时间 或影响商品价值，缩短了养殖周期，减少了养殖成本，这 在鲍鱼、昆虫等方面已有应用。 某些多倍体动物肉质量、含氧量、抗病性等经济性状较二 倍体好。 虽然，还有一些难点比如准确的处理时间、诱导率、成活 率、孵化率、倍性鉴定方法等还未解决，但随生命科学的 进一步发展，多倍体育种技术将为人类做出更大的贡献。
历史
1911年，赫特威氏就第一个成功地人工消 除了精子染色体活性，并发现了“赫特威 氏效应”。 赫特威氏效应指只有在适当的高辐射剂量 下，才能导致精子染色体完全失活，届时 精子虽能穿入卵内，却能起到激活卵球启 动发育的作用。
雌核发育的关键问题
要达到实验性二倍体雌核发育目的， 必须解决两个最主要的问题。 第一：人为地使精子的遗传物质失活； 第二：阻止雌性个体染色体数目的减 少。 不同种类的物理辐射和化学药品的处 理对精子遗传物质失活颇为有效。
大学课程遗传学习题与答案06第六章 染色体变异
第六章染色体变异本章习题1.植株是显性AA纯合体，用隐性aa纯合体的花粉给它授粉杂交，在500 株F1中，有2株表现为aa。
如何证明和解释这个杂交结果？答：这有可能是显性AA株在进行减数分裂时，有A基因的染色体发生断裂, 丢失了具有A基因的染色体片断，与带有a基因的花粉授粉后，F1缺失杂合体植株会表现出a基因性状的假显性现象。
可用以下方法加以证明：⑴.细胞学方法鉴定：①.缺失圈；②.非姐妹染色单体不等长。
（2）.育性：花粉对缺失敏感，故该植株的花粉常常高度不育。
⑶•杂交法：用该隐性性状植株与显性纯合株回交，回交植株的自交后代6 显性：1隐性。
2.玉米植株是第9染色体的缺失杂合体，同时也是Cc杂合体，糊粉层有色基因C在缺失染色体上，与C等位的无色基因c在正常染色体上。
玉米的缺失染色体一般是不能通过花粉而遗传的。
在一次以该缺失杂合体植株为父本与正常的cc纯合体为母本的杂交中，10%的杂交子粒是有色的。
试解释发生这种现象的原因。
答：这可能是Cc缺失杂合体在产生配子时，带有C基因的缺失染色体与正常的带有c基因的染色体发生了交换，其交换值为10%,从而产生带有10%C 基因正常染色体的花粉，它与带有c基因的雌配子授粉后，其杂交子粒是有色的。
3.某个体的某一对同源染色体的区段顺序有所不同，一个是12 - 34567, 另一个是12 • 36547 （〃• 〃代表着丝粒）。
试解释以下三个问题：（1）.这一对染色体在减数分裂时是怎样联会的？⑵.倘若在减数分裂时，5与6之间发生一次非姐妹染色单体的交换，图解说明二分体和四分体的染色体结构，并指出产生的弛子的育性。
（3）.倘若在减数分裂时，着丝粒与3之间和5与6之间各发生一次交换，但构，并指出产生的抱子的育性。
答：如下图说示。
*为败育抱子。
ABCDEFGHIJ 、ABCHGFIDEJ 、ABCHGFEDIJ 。
试论述这3个变种的进化关系。
答：这3个变种的进化关系为：以变种ABCDEFGHIJ 为基础，通过DEFGH 染 色体片段的倒位形成ABCHGFEDIJ,然后以通过EDI 染色体片段的倒位形成ABCHGFIDEJo5. 假设某植物的两个种都有4对染色体：以甲种与乙种杂交得F1,问F1植株的各个染色体在减数分裂时是怎样联会的？绘图表示联会形象。
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。
园艺植物生物技术课后习题答案
第一章至第五章一、主要名词和概念：一．1. 植物细胞全能性：植物体的每一个具有完整细胞核的细胞都具有该物种全部遗传物质，在一定条件下具有发育成为完整植物体的潜在能力。
2. 脱分化：将已分化的不分裂的静止细胞放在培养基上培养后，细胞重新进去分裂状态，一个成熟细胞转变为分生状态的过程。
3. 再分化：经脱分化的组织或细胞在一定的培养条件下可转变为各种不同的细胞类型，形成完整植株的过程。
4. 器官发生途径：由外植体或愈伤组织诱导形成不定根或不定芽，再获得再生植株的方法5. 体细胞胚胎发生途径：在组织培养中起源于一个非合子细胞，经过胚胎发生和胚胎发育过程，形成具有双极性的胚状结构而发育成再生植株的途径。
6. 外植体：由活体植物体上切去下来的，用于组织培养的各种接种材料。
包括各种器官、组织、细胞或原生质体等。
7.褐化现象：指在外植体诱导初分化或再分化过程中，自身组织从表面想培养基释放褐色物质以至培养基逐渐变成褐色，外植体也随之进一步变褐而死亡的现象。
8. 看护培养：利用活跃生长的愈伤组织来看护单个细胞，使其持续分裂和增殖的培养方法。
9. 分批培养；把细胞分散在一定容积的培养基中培养，当培养物增值到一定量时，转接继代，建立起单细胞培养物。
10. 连续培养：利用特质的培养容器进行大规模细胞培养的一种培养方式。
11. 体细胞杂交：使分离出来的不同亲本的原生质体，在人工控制条件下，相互融合成一体，形成杂种细胞，并进一步发育成杂种植株的技术。
12. 雄核发育：在适宜的离体培养条件下，花粉（小孢子）的发育可偏离活体时的正常发育转向孢子体发育，经胚状体途径或器官发生途径形成完整植株。
13. 雌核发育：以未受精子房或胚珠为外植体诱导单倍体的方法。
14. 非整倍体：生物体的核内染色体数不是染色体基数整数倍，而发生个别染色体数目增减的生物体。
15. 代换系：生物体的染色体被异源种属染色体所代换的品系。
16. 易位系：某染色体的一个区段移接在非同源的另一个染色体上，具有发生染色体易位的品种。
园艺植物育种学总论作业参考答案
第一章绪论1.简述园艺植物育种学的概念、内容和主要任务。
概念：园艺植物育种学是研究改良作物遗传性状和繁殖优良品种，特别是改良经济性状使之更符合人类生产和生活需要的理论和技术的科学。
内容：（1）育种目标的制定以及实现育种目标的策略；（2）种质资源的搜集、保存、研究、评价、利用及创新；（3）人工创造变异的途径、方法及技术；（4）人工选择的理论及方法；（5）主要目标性状的鉴定、遗传规律；（6）各种育种方法与应用；（7）新品种保护与品种审定（鉴定）、推广。
任务：研究育种规律；发掘、研究和利用各种种质资源；制定正确的育种目标；通过各种育种途径，应用先进的科学技术与手段，改良品种的遗传素质与群体构成，培育出高产、稳产、优质的新品种或新的类型。
并且在繁殖与推广新品种的过程中，保持优良品种的种性，提供量足、质优、价廉的生产用种，充分发挥优良品种的增产作用，促进高产、高效、优质农业的发展。
2.根据你掌握的进化理论与遗传学的知识，谈谈自然进化、人工进化与遗传改良的关系。
自然进化是自然变异和自然选择的进化；进化的方向主要取决于自然选择的方向。
进化结果是更适应环境，适者生存。
人工进化是人类为发展生产的需要，利用自然变异和人工创造变异，并进行人工选择的进化。
进化的方向主要取决于人工选择的方向。
进化结果是更适于生产，更是人类的需要。
人工进化比自然进化速度快。
二者的方向不完全一致。
遗传改良实际上就是作物的人工进化。
3.作物品种有何特性？园艺植物优良品种在生产中有什么作用？特性：（1）特异性：至少有一个以上明显不同于其他品种的可辨认的标志性状。
（2）一致性：品种内个体间的主要经济性状相对整齐一致。
（3）稳定性：经过繁殖，品种的主要性状相对稳定、没有明显变化。
（4）地区性：每个品种都有一定的适应地区和适宜的栽培条件。
（5）时间性：每个品种又有一定的寿命，即使用期限。
要不断创造符合需要的新品种来更换过时的老品种。
（6）局限性：每个品种都会存在某方面的缺陷，不可能在所有方面都符合生产、加工或消费要求。
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
第六章 园艺植物的染色体工程 325[可修改版ppt]
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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----
(完整word版)园艺植物育种学
园艺植物育种学第一章绪论园艺植物育种学概念：研究选育园艺植物新品种的原理和方法的科学。
园艺植物育种的主要内容：根据人类需要利用自然变异以及利用品种间杂交、远缘杂交、人工诱变、离体组织培养和DNA分子改造等途径来创造新的变异，按照一定的目标进行选择，筛选出新品种。
进化：生物接受环境给予的刺激后产生形态和性状的改变，以适应现有的生境，这种演变发生的过程称为进化。
进化分为自然进化和人工进化。
达尔文把这些进化的要素归为变异、遗传和选择。
变异是选择的基础，遗传是选择的保证，选择是淘汰不良变异，积累优良变异的手段。
品种：指一个种内遗传特性稳定，经济价值较高，具有共同来源和一致性状的良种群体。
是育种的主要对象，同时也是栽培作物的基本单位。
新品种审定的主要内容：优良、适应、稳定、整齐、特异。
品系：育种过程中表现优良的株系。
良种：指在一定时间、一定的地区生产上有发展前途、栽培面积较大的品种。
园艺植物育种的基本途径：①雄性不育性的利用②远缘杂交创造新物种、新类型③花药培养和单倍体育种④诱变技术和诱变育种育种的传统方法：查（已有变异）引（已有变异）选（自然变异）育（创新变异）育种学的任务：根据生产和消费者对品种的要求，确定合适地育种目标，并根据园艺植物的遗传变异规律，不断地创造新种质，培育新品种，以满足生产和消费的需要。
第二章园艺植物的繁殖习性、品种类型和育种特点完全花：一朵具有花萼、花冠、雄蕊群、雌蕊群的花称完全花。
不完全花：缺少花萼、花冠、雄蕊群、雌蕊群一至三部分的花，称不完全花。
自交：雌雄同体的生物同一个体上的雌雄交配。
包括自花授粉和异花的同株授粉。
异交：不同个体上的雌雄交配。
自然异交率(%)：F1中显性性状个体数/ F1总个体数×100%自花授粉：雌蕊接受同一花朵的花粉叫自花授粉。
自花授粉植物：自然情况下，以自花授粉为主的植物叫做自花授粉植物。
特点：①兼有雌蕊和雄蕊的完全花②雌雄蕊同时成熟③不存在自交不亲和④花器结构有利于自花授粉常自花授粉植物：指那些有自花授粉习性，但花器结构不太严密，从而发生部分异花授粉的植物，又叫常自交植物。
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
染色体工程
基本步骤
细胞分裂同步处理：秋 01 水仙素，抑制纺锤丝形 成，使细胞分裂停留在 中期。
02 染色体荧光素染色：细
胞温和破碎，染色。
染色体分离：把制备的染 03 色体转移到细胞分类器上 进行分离
微细玻璃针切割法
采用特细玻璃针（直径0.17微米），在倒 置显微镜下对目的基因所在染色体区段进 行切割与分离 费用低，但技术性要求高、不易掌握。
利用简并引物直接PCR法 利用单一引物PCR法
染色体转移技术
定义：将染色体(甚至是全套染色体)和 分离提取的细胞核或DNA大分子片段， 可采用细胞融合或细胞显微注射法将染 色体或染色体片段导入细胞内，使该基 因能得以表达，并能在细胞分裂中传递 下去的技术称为染色体转移或染色体转 导。
染色体转移技术
用遗传标志鉴别雄核发育的二倍体化，即 由第一次有丝分裂的阻碍，还是由保留极 体而来。
假如二倍体源自第一次有丝分裂的抑制，杂合 雌性个体的子代都是纯合型；而如果是通过阻 止第二极体的外排产生的雌核发育个体，则子 代的情况取决于着丝点与基因间的距离。在着 丝点-基因距离远离时，将明显增加杂合型子 代的比例。
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，茎秆也较粗壮。
多倍体草莓
多倍体动物如两栖类、鱼 类、贝类都具有良好的生 存力和生长率。
四倍体鲫鱼
多倍体技术方法
生物诱变法：动物通过杂交方 01 法尤其是种间杂交获得异源多 倍体。种间杂交导致第二极体 不排出。植物包括胚乳培养、 体细胞杂交等。 化学诱变法：利用化学物质诱 02 导多倍体。常用的化学物质有： 细胞松弛素B、秋水仙素，还有 麻醉剂、聚乙二醇。 物理诱变法：温度激变（温度 03 休克法）、机械损伤、电离辐 射、离心、水静压法和高盐高 碱法等。
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第六章园艺植物染色体工程
第六章园艺植物染色体工程
机械分离法 A.分离：把花药放在玻璃容器中，加入一定量适当浓 度的蔗糖溶液，加入适量液体培养基，用注射器内筒 轻轻挤压花药把花粉挤出来。或用磁力搅拌器把花药 搅裂使花粉散出来。 B.过筛：把上述的花药残渣和花粉的混合液经·一定孔 径的不锈钢网或尼龙网过滤。花粉滤液注入离心管。 C.清洗：花粉药壁混合液置于100-1000转／分的速 度下离心1-5分钟，上清液再离心，最后悬浮花粉。密 度为104-105/ml。
androgenesis (h). Pollen degeneration ca第n o六cc章ur 园in 艺any植st物ep染of色thi体s p工ro程cess. At the 14th day, multicellular structures
第六章园艺植物染色体工程
（3）花粉培养方式： 直接培养法：不经预处理直接接种于培养基。 看护培养法：花药接种于培养基，上面放置一块 滤纸，花粉接种于滤纸上。 微室培养法:盖玻片上滴加一滴琼脂，花粉接种在 琼脂上，反向放置于凹型载玻片上。
第六章园艺植物染色体工程
第六章园艺植物染色体工程
第六章园艺植物染色体工程
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。
第六章园艺植物染色体工程
1. 花药和花粉（小孢子）培养的基本程序:
外植体的选择----预处理----表面灭菌----接种---培养----再生植株-----单倍体鉴定----染色体加倍---获得纯合二倍体。
第一次有丝分裂为均等分裂，B途径.
第六章园艺植物染色体工程
第一次有丝分裂为不均等分裂. A.途径（D. 自然萌发）
第六章园艺植物染色体工程
C途径，在第一次不均等分裂后，营养核、生殖核同时核内复制
第六章园艺植物染色体工程
Figure - Segmentation pattern of in vitro wheat pollen observed from the 1st to 14th day of anther culture. The figure shows that a uninucleated microspore may degenerate before division, (a) or may give rise, by mitosis, to normal binucleated grain presenting vegetative and generative nuclei (b). Identical nuclei are formed in low frequency (c). The first mitotic division occurs at the 4th day of culture. The normal binucleated pollen may follow the normal in situ developmental pattern forming starch and then, degenerate (d). The second mitotic division takes place at the 6-8th and at the 10th day of culture. In the androgenetic pollen, the vegetative, generative or both nuclei are able to divide giving rise to an embryo (e, f, g). In pollen with identical nuclei, both cells contribute to
第五章 植物染色体工程
第六章园艺植物染色体工程
植物染色体工程是按照一定的设计有计划消减、 添加和代换同种或异种染色体，引发产生各种整 倍体变异和非整倍体变异，从而改良植物的遗传 基础，培育符合人们需要的新种质或新品种的方 法和技术。
第六章园艺植物染色体工程
第一节 园艺植物单倍体的制备
单倍体（haploid）是指体细胞中含有本物种配子体 （gametophyte）染色体数目的个体。制备园艺植物单倍 体一般采用离体诱导法从具有单倍染色体数的性器官获得 植株。其中，雄配子途径以雄性器官为外植体，经历雄核 发育（androgenesis）获得单倍体；而雌配子途径以雌性 器官及其相关结构为外植体，经雌核发育（gynogenesis） 获得单倍体植株。
第六章园艺植物染色体工程
第六章园艺植物染色体工程
（1）材料的表面灭菌与无菌操作： 对花蕾进行表面灭菌，然后分离花药和花粉。
（2）花粉的分离与清洗： 花药漂浮培养自然释放法：把花药接种在液体培养基
上，花药漂浮于液体表面经1-7天的培养，药壁开裂， 花粉自然散落下来．及时将花药壁从培养瓶取出，留下 的花粉继续培养。
第六章园艺植物染色体工程
一、雄配子子），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。
第六章园艺植物染色体工程
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
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。
第六章园艺植物染色体工程
第六章园艺植物染色体工程
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）