第八章 染色体工程(1)

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。
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，有计划地消减、添加 或代换同种或异种染色体，从而达到定向改变 遗传特性和选育新品种的一种技术。
1．单倍体优点
（1）由于单倍体只具有一套染色体，染色体 上的每个基因都能表现相应的性状，所以极易 发现所产生的突变，尤其是隐性突变，所以单 倍体是研究基因或基因剂量效应，进行染色体 遗传分析的理想材料。
水静压法：就是采用较高的水静压（65kg/cm2）来抑制第 二极体的放出或第一次卵裂产生多倍体。此种方法诱导率 高（90%~100%）、处理时间短（3~5min），对受精卵损 伤小、成活率高。但该法需要专门的设备——水压机，成 本较高，其样品室容量有限，处理卵的量有限，所以不适 于大规模生产。
化学方法
色体数目为72的草鲂杂种三倍体，其中草鱼提供了二倍数目的染色 体（48），三角鲂提供了单倍数目的染色体（24）。 异育银鲫与兴国红鲤杂交获得的复合四倍体，通过细胞方法证明其 产生的原因是受精卵发生了两性融合。
物理学方法 p152
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。此法廉价、易操作，是诱导动物细胞多倍体化的常 用手段，也有利于养殖场大规模生产使用。
第八章 染色体工程
染色体变异
染色体结构变异
① 染色体易位：一个染色体上某一区段与另一非同源染色 体上的区段发生互换。
② 染色体缺失：染色体的某一区段及其带有的基因一起丢 失
③ 染色体倒位：染色体上某一区段连同它带有的基因顺序 发生180度倒转。
④ 染色体重复：一个染色体上增加了相同的某个区段。
多倍体动物的其它经济性状
三倍体虹鳟的鱼肉质量确实优于二倍体，其抗传染性造血 器官坏死病毒能力较强；
三倍体大西洋鲑耐低氧，故可适用于低氧环境养殖； 三倍体香鱼对声音和光线的感受能力比二倍体香鱼略显迟
钝，适于在噪音较大的环境中放养。
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(四)、多倍育种中存在的问题
（1）需要找到更适宜的诱导剂 （2）嵌合体现象还不能克服，真正同一倍性的多
倍体出现的概率不是很高 （3）判断是否是多倍体的一些特性评价的准确性 （4）在遗传上具有高度杂合性的多倍体过剩遗传
信息对多倍体遗传效应的贡献有多大 （5）多倍体诱导技术在育种上的应用还不完善，
需要开展广泛的研究
二、单倍体育种
单倍体育种：指将具有单套染色体的单倍体植 物，经人工染色体加倍，使其成为纯合二倍体。 从中选出具有优良性状的个体，直接繁育成新 品种；或选出具有单一优良性状的个体，作为 杂交育种的原理材料.
➢人工诱导多倍体和单倍体 ➢雌、雄核发育 ➢染色体显微操作技术 ➢染色体介导的基因转移技术 ➢人工染色体
第一节 人工诱导多倍体和单倍体
一、人工诱导多倍体
多倍体（polyploid）这个名词是由Winkler（1916年）首 先使用的，它是指每个体细胞中含有三个或更多染色体组的 个体而言。染色体组成多倍性现象在高等植物中相当多，但 动物界的多倍体现象却少得多。自从60年代发现一种美洲角 蛙是一个确定的四倍体动物以来，学者们陆续在低等脊椎动 物中发现许多多倍体动物，包括鱼类、两栖类和爬行类。
细胞松驰素B：能抑制肌动蛋白聚合成微丝，从而 抑制细胞质分裂。
秋水仙碱：可以抑制细胞分裂中纺缍丝的形成， 因而抑制有丝分裂。
其它药物：N2O 和聚乙二醇等。
（二）多倍体倍性鉴定的方法p77
间接法
核体积测量法：二倍体/三倍体核体积之比为
二倍体与四倍体的核体积之比为1:1.74。
1:1.5，
蛋白质电泳
系列生化分析：如在关东系银鲫中，三倍体红血球的丙
酮酸激酶的含量含著高于二倍体。
形态学检查
直接法
染色体计数：是鉴定多倍性的一个准确的直接方法。
DNA含量测定：流式细胞仪
(三)多倍体育种的重要性
（1）多倍体育种的优势： 植物： ① 对不利环境的适应有明显优势 ② 花大、果大，营养改善 ③ 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、花、果
产上可以利用这个不育特性，将生殖腺发育消耗的能量用 于动物生长上，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，也避免了生长停滞和死亡率的增高， 缩短了养殖周期、减少了养殖成本，可养成大型个体。 与三倍体不同，四倍体是可育的。目前如何大量诱导四倍 体并培育至性成熟，尔后与正常二倍体杂交获得不育的三 倍体，进行三倍体育种是许多学者正在致力研究的课题。
实和种子比二倍体者为大，叶肉较厚，茎秆也较 粗壮
动物： ① 具有良好的生存力和生长率 ② 利用三倍体不育，消灭昆虫 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
（2）多倍体应用举例：
新型农业食品资源 无籽西瓜：没有籽、品质好、食用方便 异源多倍体小黑麦：产量高、品质好
高品质树木培育 多倍体桑树：体细胞较大、叶肉厚、抗性强 三倍体毛白杨
由于多倍体动物具有生长速度快，成活率高及抗病能力强等 特点，所以人工诱导多倍体、改善动物经济性状倍受重视.
（一）、人工诱导多倍体的方法
生物学方法
动物通过杂交方法尤其是种间杂交获得异源多倍体。种间杂交会导 致第二极体不排出，从而导致多倍体产生
植物包括胚乳培养、体细胞杂交等，技术尚不成熟。 雌性草鱼（2n=48）与雄性三角鲂（ 2n=48）杂交获得子一代染
水产养殖 三倍体鲍
多倍体动物的生活力及生长能力。
➢ 许多诱导的多倍体动物如两栖类、鱼类、贝类等都具有良 好的生存力和生长率。
➢ 诱导三倍体可以增加种间杂种的成活率，三倍体种间杂种 可以比二倍体杂种成活得更好一些。
多倍体动物的应用及发展趋势
多倍体动物的性腺发育及其应用 三倍体预期是不育的，许多实验也都证明了这一点。生