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
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
专 注 今 天 ， 好好努 力，剩 下的交 给时间 。21.1.1821.1.1812:1912:19:0112:19:01Jan-21
牢 记 安 全 之 责，善 谋安全 之策， 力务安 全之实 。2021年 1月18日 星期 一12时 19分1秒 Monday, January 18, 2021
相 信 相 信 得 力量。 21.1.182021年 1月 18日 星期一 12时19分 1秒 21.1.18
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
利用拟南芥遗传资源构建植物人工染色体
孙砚利用拟南芥遗传资源构建植物＾工染色体摘要真核生物中ＤＮＡ与多种特异的蛋白质结合组成遗传物质的载体——染色体。
在细胞分裂过程中，染色体首先进行ＤＮＡ复制，产生染色单体并排列于赤道板上，然后在纺锤丝的牵引下染色单体两两分离，移向细胞两极。
为了保证细胞分裂周期中染色体行为的正确和其结构的稳定，生物必须有一套复杂、有效、有条不紊的机制做保障。
在这一保守系统中，染色体上的着丝粒、端粒和复制起点是三个关键成分。
１９８３年，Ｍｕｒｒａｙ和Ｓｚｏｓｔａｋ在大肠杆菌质粒ｐＢＲ３２２中加入酵母的着丝粒，ＡＲＳ序列及四膜虫核糖体ＲＮＡ基因ｒＤＮＡ（Ｔｒ）术端序列，构建了长度为１０．７ｋｂ的短着丝粒的环状质粒。
用这一质粒转化酵母菌，质粒变为线状，成为第一个酵母人工染色体（ＹｅａｓｔＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＣｈｒｏｍｏｓｏｍｅＹＡＣ）。
ＹＡＣ的成功构建为我们理解着丝粒、端粒等功能组分在酵母染色体中的作用提供了依据，同时也对有丝分裂、染色体断裂机制的研究、细胞同步研究和染色体进化等方面的研究有着重大的意义。
不仅如此，ＹＡＣ的出现还为基因克隆提供了新型载体，为构建高等生物的基因组文库提供了技术支持。
ＹＡＣ虽然在文库构建、基因克隆和细胞分裂机制的研究等领域起了巨大的作用，但ＹＡＣ只能在低等单细胞生物酵母中稳定存在，难以用来转化高等生物。
人类人工染色体（ＨＡＣ）的组成成分都可以是来源于人类自身的基因组，因此可以同细胞中正常的染色体一样分裂复制，稳定遗传并且不会对受体产生毒害，所以通过应用ＨＡｃ有可能解决基因治疗中的难题。
１９９７年，美国的ＣａｓｅＷｅｓｔｅｒｎＲｅｓｅｒｖｅ宣布构建成功第一代ＨＡＣ。
在植物细胞中构建人工染色体将为植物染色体的结构和功能以及染色体的各必须组分的研究提供有效的工具和手段。
成功构建的植物人工染色体也可以作为一种新型的载体用来克隆和转化长达几百Ｋｂ到一个Ｍｂ的外源ＤＮＡ进入植物细胞。
因为拟南芥的全基因组测序已经完成，而且拟南芥含有所有绿色植物中最完整最连续的着丝粒区的己知序列，所以我们选用这种模式植物作为基础构建植物人工染色体。
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
植物人工染色体的设计与合成
植物人工染色体的设计与合成植物人工染色体（Artificial Chromosome，AC）是通过人工手段合成的一种具有染色体特性的分子，它能够携带与天然染色体相似的基因序列，并在植物细胞内表现出类似于染色体的行为。
植物人工染色体的设计与合成是一项前沿的生物技术，具有广泛的应用前景。
设计植物人工染色体的基本原则包括：1）选择适当的载体，如细菌人工染色体、酵母人工染色体等；2）选择适当的基因序列，如外源基因、内源基因等；3）设计合适的遗传元件，如起始子、终止子、增强子、抑制子等。
通过这些原则的应用，可以合成出具有不同性质和功能的植物人工染色体。
在植物人工染色体的合成中，合成策略主要包括两种：一种是基于原核生物的细菌人工染色体的合成策略，另一种是基于真核生物的酵母人工染色体的合成策略。
其中，细菌人工染色体合成策略主要是将外源DNA片段插入到细菌人工染色体中，形成一个含有外源DNA的人工染色体；而酵母人工染色体合成策略则是将外源DNA 片段插入到酵母人工染色体中，形成一个含有外源DNA的人工染色体。
这些合成策略可以被应用于不同类型的植物，如拟南芥、水稻、玉米等。
植物人工染色体的设计与合成具有广泛的应用前景。
首先，它可以被应用于基因组研究领域，如分析基因功能、探究基因调控机制等；其次，它可以被应用于遗传改良领域，如转基因作物的制备、新品种的培育等；再次，它可以被应用于生物医学领域，如基因治疗、干细胞研究等。
因此，植物人工染色体的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
植物人工染色体的设计与合成是一项前沿的生物技术，它具有广泛的应用前景。
在未来的研究中，我们可以基于植物人工染色体的技术平台，进一步探究植物基因组学、遗传改良和生物医学等领域，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
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
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----
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
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。
细胞工程技术在作物育种上的研究与应用新进展
ｈｔｔｐ：／／ｚｎｔｂ．ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ．ｃｎ植物细胞工程是以细胞的全能性和体细胞分裂的均等性作为理论依据，在细胞水平上对植物进行操作的育种新技术。
植物细胞工程包括染色体工程技术、原生质体培养、花药培养、细胞培养与无性系筛选、组织培养与体系胞杂交、器官与胚胎培养、植物脱毒快速繁殖与人工种子生产技术等。
近２０年来世界各国将植物细胞工程技术应用于作物育种后，取得一系列重大进展与突破，其开发应用研究新成果已广泛应用于农业生产，促进了农业科技进步与生产发展，现将细胞工程技术在国内外农作物育种上开发应用所取得的新进展综述如下。
１植物染色体工程技术１．１植物染色体工程技术原理植物染色体工程是将某种植物的某一对染色体，按照人们的意图进行附加、消减、代换或易位，丛而使外源基因导入作物品种，以丰富栽培作物的遗传基因，扩大有利变异范围，是农作物育种工作能获得突破性进展的育种新技术。
１．２染色体工程技术在农作物育种上的应用进展近年来国内外将染色体工程技术在农作物育种上进行开发应用研究后取得了较大进展，尤其在小麦育种上的成效尤为突出。
美、英、法、原西德与前苏联等国家，通过染色体工程技术，已成功地从黑麦、山羊草、偃麦草属的某些物种，向栽培小麦品种中转移并导入了抗锈病、白粉病和条斑花叶病地等基因，育成了一批有应用价值的抗病品种和品系，有的已在生产上大面积推广应用。
在中国也通过植物染色体工程技术育成了一批优良小麦新品种。
如西北植物研究所的专家将小麦与长穗偃麦草杂交育成了小偃４号、小偃５号、小偃６号，其中小偃６号已成为中国北方冬麦区的主栽品种，累计推广面积超过３６０×１０４ｈｍ２。
该品种的选育成果荣获国家发明一等奖。
黑龙江农科院通过小麦与中间偃麦草杂交育成新曙光等品种。
此外，西北植物研究所还利用植物染色体工程技术，进行异源染色体代换，育成ＶＥ小麦雄性不育系，通过三属四种的杂交，创造了穗细胞工程技术在作物育种上的研究与应用新进展李培夫，李万云（新疆农垦科学院，石河子市８３２０００）摘要：根据文献研究结果，系统地综述了染色体工程技术、原生质体培养、花药培养、细胞培养与无性系筛选、组织培养与体系胞杂交等细胞工程技术，在国内外农作物育种上开发应用后所取得的新进展、新成果，以及这些新成果的产业化，对促进中国农业生产的发展所起的作用。
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。