细胞工程课件第九章 植物体细胞无性系变异与突变体的筛选
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小麦幼胚愈伤组织--1.4%NaCl N6培养基＝＝ 小麦耐盐系。
B、负选择法（富集选择法，又称浓缩法 ）：
在特定培养基中，让正常细胞生长繁殖，突变体细胞受 抑制不分裂呈休眠状态，然后用一种能毒害正常生长细胞， 而对休眠细胞无害的药物淘汰正常细胞，再用正常培养基恢 复突变体生长。 该方法主要应用于营养缺陷型或温度敏感型突变体筛选。
5
80.7
16.8
2.5
13
4.8
79.5
6.6
9.1
17
9.7
81.5
7.9
0.9
染色体断裂与重组－－非整倍体、四倍体 产生染色体结构变异的一般不能正常生长
染色体畸变中出现的双着丝粒染色体在细胞分 裂后期如不能被拉断，就会在两核之间形成染色 体桥，出现四倍体。
3、人工诱发变异
人工诱变
物理诱变
化学诱变
2、体细胞无性系突变体筛选方法 （1)从再生植株中直接筛选有用突变株 （2)对离体培养物的突筛变方选体法筛选
直接选择法
间接选择法
绿岛法
正选择法
负选择法
2、体细胞无性系突变体筛选方法 （1）直接选择法
A、 正选择法：
用一种含有特定物质的选择培养基，在其上 只有突变的细胞能够生长，非突变细胞不能生长， 从而直接筛选出突变体的办法。
2、体细胞无性系变异的类型及遗传基础
（1）体细胞无性系变异的类型 遗传变异(genetic variation)：是获得新种质的有效
途径。 非遗传变异 生理适应(physiologic adaptation)：由于某种外
界条件存在而引起的性状变异，会随着外界因素的消失而 消失
后生遗传变异(epigenetic variation)：遗传物质没 有发生改变，只是基因的表达调控发生改变而引起的变异。
植物细胞、组织、器官在无菌条件下进行离体人 工培养，经过脱分化和再分化过程，重新形成愈伤组 织和完整植株称为体细胞无性系（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(包括形态、生理生化、育性、抗性等 方面)，称为体细胞无性系变异（somaclonal variation）。
X,α,β,γ 射线及紫外线
碱基类似物
烷化剂
DNA分子结构 插入物
DNA复制中，“以假乱真”， 如5-溴尿嘧啶(BU)、2-氨基 嘌呤等
带有不稳定烷基，能改变DNA的 化学结构。甲基磺酸乙酯
二、植物体细胞无性系突变体的筛选 1、突变体筛选的一般原则
（1)多种检测手段相结合，初筛与复筛相结 合
（2)离体筛选与常规 育种相结合
培养材料在遗传上是相对稳定的；变异是普遍现象， 不限于特定的物种、器官，所涉及的性状也相当广泛。研 究表明，经组织培养产生的变异要比常规繁殖方法产生的 植株表现更多的变异。体细胞无性系变异的变异率可以高 达30~40%，有时甚至高达100%，某一具体性状的变异率在 0.2~3%之间。体细胞无性系变异是一把双刃剑，在微繁殖 及遗传转化方面要尽力避免产生体细胞无性系变异，但育 种工作者则希望产生更多种类和更高频率的变异。
改良的占34.3％。 抗病，占诱变品种的1/4、耐盐、抗除草剂、耐寒、耐旱；
（2)在植物细胞大规模培养生产次生代谢物的 应用 筛选高产突变株
5、植物体细胞无性系突变体筛选的局限性 （ 1)筛选方式 （2）变异表达的特异性 （3）植株再生困难 （4）非目标变异的干扰
谢谢大家！
第九章 植物体细胞无性系变 异与突变体的筛选
主要内容：
第一节 植物体细胞无性系变异 第二节 植物体细胞无性系突变体的筛选
学习的目标与要求：
了解体细胞无性系变异的意义、掌握体细胞无性系 变异的诱导方法和筛选方法，了解体细胞无性系变异 的遗传机理。
一、植物体细胞无性系变异
1、体细胞无性系变异的表现和普遍性
（3）绿岛法
绿岛法是利用已分化组织进行筛选和鉴定的方法。 对于抗病毒突变体、抗除草剂突变体的筛选，可以采用“绿岛 法”。
这种方法最早用于抗除草剂，叶片大面积枯黄，仅有少量 抗除草剂突变细胞组织仍保持绿色，取这部分材料则成为很小的 绿岛，因而形象地称之为“绿岛法”。 单倍体烟草植株-- γ-射线--除草剂--叶片部分变黄--取出绿
色部分--愈伤组织==耐除草剂的单倍体植株==二倍体
3、体细胞无性系突变体的筛选
材料选择 和预 处 理
预培养 （悬浮或平板）
诱发突变 （平板培养）
愈伤组织增殖 或再生植株
高抗高产细胞株选择 （平板培养）
突变体鉴定
4、植物细胞无性系突变体筛选的应用
（1)在农业上的应用 创造育种中间材料或直接筛选新品种 在全世界50多个国家中，已培育出1000多个由直接 突变获得的或由这些突变体杂交而衍生的品种 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
（2）间接选择法
间接选择法是一种借助于与突变表现型有关的性状作为选 择指标的筛选方法。
当缺乏直接选择表型指标或直接选择条件对细胞生长不利 时，可考虑采用间接筛选法 如脯氨酸（Pro）
锦橙珠心悬浮细胞--γ射线--高浓度Pro＝＝细胞内Pro含量 提高一倍＝＝耐寒愈伤及植株。
抗病突变体的筛选也常常用间接筛选的策略。
降低变异频 无明显影响 率
对最初9代callus染色体变异无 明显影响
长期培养
加大超倍体细胞频率
9代之后，低浓度蔗糖时，亚倍 体细胞频率明显减少
DNA在核内重复复制－－同源多倍体
硬粒小麦中胚轴培养中DNA值的变化
培养天数
不同DNA值细胞比例（％）
<2C
2c~4c
<8c
8c or >8c
0
88.3
11.7
（2)体细胞无性系变异的遗传基础 染色体数目变异、结构变异、基因突变、
DNA总量变异和DNA重复序列拷贝数的变异、基 因丢失、DNA碱基修饰、转座子的激活、基因重 排等。
大量研究表明，染色体变异是植物组织培养的一 个基本特点。
高浓度2,4－D
AgNO3
6－BA
高浓度6－BA
蔗糖浓度
培养初期Hale Waihona Puke Baidu
增加染色体 变异频率
B、负选择法（富集选择法，又称浓缩法 ）：
在特定培养基中，让正常细胞生长繁殖，突变体细胞受 抑制不分裂呈休眠状态，然后用一种能毒害正常生长细胞， 而对休眠细胞无害的药物淘汰正常细胞，再用正常培养基恢 复突变体生长。 该方法主要应用于营养缺陷型或温度敏感型突变体筛选。
5
80.7
16.8
2.5
13
4.8
79.5
6.6
9.1
17
9.7
81.5
7.9
0.9
染色体断裂与重组－－非整倍体、四倍体 产生染色体结构变异的一般不能正常生长
染色体畸变中出现的双着丝粒染色体在细胞分 裂后期如不能被拉断，就会在两核之间形成染色 体桥，出现四倍体。
3、人工诱发变异
人工诱变
物理诱变
化学诱变
2、体细胞无性系突变体筛选方法 （1)从再生植株中直接筛选有用突变株 （2)对离体培养物的突筛变方选体法筛选
直接选择法
间接选择法
绿岛法
正选择法
负选择法
2、体细胞无性系突变体筛选方法 （1）直接选择法
A、 正选择法：
用一种含有特定物质的选择培养基，在其上 只有突变的细胞能够生长，非突变细胞不能生长， 从而直接筛选出突变体的办法。
2、体细胞无性系变异的类型及遗传基础
（1）体细胞无性系变异的类型 遗传变异(genetic variation)：是获得新种质的有效
途径。 非遗传变异 生理适应(physiologic adaptation)：由于某种外
界条件存在而引起的性状变异，会随着外界因素的消失而 消失
后生遗传变异(epigenetic variation)：遗传物质没 有发生改变，只是基因的表达调控发生改变而引起的变异。
植物细胞、组织、器官在无菌条件下进行离体人 工培养，经过脱分化和再分化过程，重新形成愈伤组 织和完整植株称为体细胞无性系（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(包括形态、生理生化、育性、抗性等 方面)，称为体细胞无性系变异（somaclonal variation）。
X,α,β,γ 射线及紫外线
碱基类似物
烷化剂
DNA分子结构 插入物
DNA复制中，“以假乱真”， 如5-溴尿嘧啶(BU)、2-氨基 嘌呤等
带有不稳定烷基，能改变DNA的 化学结构。甲基磺酸乙酯
二、植物体细胞无性系突变体的筛选 1、突变体筛选的一般原则
（1)多种检测手段相结合，初筛与复筛相结 合
（2)离体筛选与常规 育种相结合
培养材料在遗传上是相对稳定的；变异是普遍现象， 不限于特定的物种、器官，所涉及的性状也相当广泛。研 究表明，经组织培养产生的变异要比常规繁殖方法产生的 植株表现更多的变异。体细胞无性系变异的变异率可以高 达30~40%，有时甚至高达100%，某一具体性状的变异率在 0.2~3%之间。体细胞无性系变异是一把双刃剑，在微繁殖 及遗传转化方面要尽力避免产生体细胞无性系变异，但育 种工作者则希望产生更多种类和更高频率的变异。
改良的占34.3％。 抗病，占诱变品种的1/4、耐盐、抗除草剂、耐寒、耐旱；
（2)在植物细胞大规模培养生产次生代谢物的 应用 筛选高产突变株
5、植物体细胞无性系突变体筛选的局限性 （ 1)筛选方式 （2）变异表达的特异性 （3）植株再生困难 （4）非目标变异的干扰
谢谢大家！
第九章 植物体细胞无性系变 异与突变体的筛选
主要内容：
第一节 植物体细胞无性系变异 第二节 植物体细胞无性系突变体的筛选
学习的目标与要求：
了解体细胞无性系变异的意义、掌握体细胞无性系 变异的诱导方法和筛选方法，了解体细胞无性系变异 的遗传机理。
一、植物体细胞无性系变异
1、体细胞无性系变异的表现和普遍性
（3）绿岛法
绿岛法是利用已分化组织进行筛选和鉴定的方法。 对于抗病毒突变体、抗除草剂突变体的筛选，可以采用“绿岛 法”。
这种方法最早用于抗除草剂，叶片大面积枯黄，仅有少量 抗除草剂突变细胞组织仍保持绿色，取这部分材料则成为很小的 绿岛，因而形象地称之为“绿岛法”。 单倍体烟草植株-- γ-射线--除草剂--叶片部分变黄--取出绿
色部分--愈伤组织==耐除草剂的单倍体植株==二倍体
3、体细胞无性系突变体的筛选
材料选择 和预 处 理
预培养 （悬浮或平板）
诱发突变 （平板培养）
愈伤组织增殖 或再生植株
高抗高产细胞株选择 （平板培养）
突变体鉴定
4、植物细胞无性系突变体筛选的应用
（1)在农业上的应用 创造育种中间材料或直接筛选新品种 在全世界50多个国家中，已培育出1000多个由直接 突变获得的或由这些突变体杂交而衍生的品种 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
（2）间接选择法
间接选择法是一种借助于与突变表现型有关的性状作为选 择指标的筛选方法。
当缺乏直接选择表型指标或直接选择条件对细胞生长不利 时，可考虑采用间接筛选法 如脯氨酸（Pro）
锦橙珠心悬浮细胞--γ射线--高浓度Pro＝＝细胞内Pro含量 提高一倍＝＝耐寒愈伤及植株。
抗病突变体的筛选也常常用间接筛选的策略。
降低变异频 无明显影响 率
对最初9代callus染色体变异无 明显影响
长期培养
加大超倍体细胞频率
9代之后，低浓度蔗糖时，亚倍 体细胞频率明显减少
DNA在核内重复复制－－同源多倍体
硬粒小麦中胚轴培养中DNA值的变化
培养天数
不同DNA值细胞比例（％）
<2C
2c~4c
<8c
8c or >8c
0
88.3
11.7
（2)体细胞无性系变异的遗传基础 染色体数目变异、结构变异、基因突变、
DNA总量变异和DNA重复序列拷贝数的变异、基 因丢失、DNA碱基修饰、转座子的激活、基因重 排等。
大量研究表明，染色体变异是植物组织培养的一 个基本特点。
高浓度2,4－D
AgNO3
6－BA
高浓度6－BA
蔗糖浓度
培养初期Hale Waihona Puke Baidu
增加染色体 变异频率