植物细胞遗传学

2018/7/19
2
2018/7/19
3
高等植物性状发育的遗传基础（2）
2、二倍性生物
特点：二倍体占主导地位，体细胞是二倍 体，减数分裂产物可直接作配子 生物种类：多细胞动物、某些藻类 生活史：图２
2018/7/19
4
2018/7/19
5
高等植物性状发育的遗传基础（2）
3、二倍－单倍性生物
特点：具有单倍配子体和二倍孢子体两个 世代，二倍体占主导地位，体细胞是二倍 体，减数分裂产物不能直接作配子 生物种类：高等植物等 生活史：图3
0.31 0.49 0.42 0.46 0.31
2018/7/19
25
杂交当代不同含油量水平对授粉者类型及其含油量水平的选择
目标含油量 Target oil content of F0 kernels(%)
直感效应 Xenia effect value
母本含油量 Grain parent oil content (%)
3.86
178 F135 Y331 8701 1145 平 Average 均
杂交粒含油 量 oil content of hybrid kernels(%) 5.53 5.30 4.51 5.45 5.51
5.26
差值 difference(% )
1.41 1.55 1.23 1.34 1.45 1.39
增加率（%） percentage increased(% )
34.14** 41.33** 37.50** 32.68** 36.25** 36.38**
2018/7/19
28
6 5 4 3 2 1 0 178 8701 1145 单倍体 自交粒 杂交粒
2018/7/19
29
高油授粉者伴侣种及其效果
9.0-7.0 10.5-7.5 13.0-8.3 11.0-9.0 13.0-10.0 16.3-11.7 13.0-11.0 15.5-12.5 19.7-15.0
HO HO or SHO HO or SHO HO or SHO HO or SHO SHO SHO SHO SHO
注：HO，普通高油；SHO，超高油；Note: HO, High oil corn; SHO, Super hig oil corn.
置 95%
群 体
4.3
7.4
信
植
限 99%
株
6.6
11.4
99.9%
10.0
17.0
1/2
1/3
1/4
1/7
1/8
8.0
14.9
17.2
10.4
19.4
22.4
16.0
29.9
34.5
24.0
44.8
51.7
1/9
19.5
25.4
39.1
58.6
1/16
1/27
35.7
61.0
46.4
79.4
71.4
花粉直感效应值
2018/7/19 24
正常胞质与不育胞质花粉直感效应比较
杂 交 种 Hybrid ND3138 ND108 8703 ND368 唐抗5 TK5
不育胞质 CMS 0.25 0.46 0.35 0.32 0.27
正常胞质Nomal
差 值 Difference -0.06* -0.03 -0.07** -0.14** -0.04
3 4
n
0.01
n(lg3-lg4)=lg0.01 即必须种植 16 株的群体，才有99%的把握出现分离。如此类推，我们可以根 据各种分离比例求得不同置信限下最小群体的个体数（表1-1）。
2 n 16 0.125
2018/7/19
43
需要个体 出现比率
90%
3.3
5.7
油分增％
107.51
82.92
98.72
78.50
108.14
71.77
70.75
109.74
96.97
71.24
80.86
73.20
66.15
30
52.42
85.55
油 分 花 粉 直 感 效 应
2018/7/19
31
2018/7/19
32
3、剂量效应：基因的效应因其数目而变化的现象。

2018/7/19
6
特点：二倍—单倍世代交替，减数分裂产物不能直接 作配子，而是继续有丝分裂形成配子
2018/7/19
7
二、高等植物的有性生殖过程
2018/7/19
8
（一）、大孢子发生和雌配子发生
2018/7/19
9
（二）小孢子发生
2018/7/19
10
雄配子体发育
2018/7/19
11
2018/7/19
12
（三）、双授精、花粉直感与剂量效应
1、双授精：花粉中的两个精核分别与胚囊中的极核 与卵核结合。 胚------胚乳的染色体数目和基因型 注意：A: 该现象是被子植物所独有 B: 合子胞质来源于卵细胞，故胞质控制的性状呈母 体遗传 C: 单受精：只有一个精核参与受精，如Stock6 D：异雄核受精：即双受精的两个精核来自于不同 花粉 E: 假受精：玉米花粉可诱导小麦产生单倍体
3 lg 4
n(lg3-lg4)=1g0.05 2018/7/19 n(0.4771-0.6021)=-1.3
n
lg 0.05
42
1.3 n 10.4 0.125
即在种植大约 11 株的群体，就有95%的置信限出现发离，即至少出现一株隐 性个体。 若把置信限提高到99%，则pn=1-99%=1%=0.01。

例：玉米籽粒色素：YYY=7.5 国际标准单位 Yyy =5.0 Yyy =2.25 yyy =0.05 粉质胚乳： FlFlfl=粉质 Flflfl=粉质
2018/7/19
33
普通玉米 FlFl ×
粉质玉米 flfl
胚乳：FlFlfl
胚 ： Flfl
花粉 F 胚乳 FF ff
2018/7/19
母本 农大62 丹2100 农大80 辽单37 农大62 辽单29 农大3138 农大80 农大3138 丹2109 农大80 农大3138 沈单13 37 辽单 2018/7/19 农大80 父本 高油2929 高油188 高油188 高油188 高油188 高油961 高油931 高油2929 高油2929 高油961 高油187 高油187 高油187 高油931 高油961 当代粒重 36.1 32.4 33.9 29.7 35.3 29.5 34.4 33.2 34.0 36.2 32.7 33.8 32.2 28.7 32.5 增重 1.9 1.6 1.5 1.1 1.1 0.8 0.9 0.7 0.5 0.4 0.3 0.3 0.3 0.1 0.1 粒重增加 ％ 5.62 5.17 4.59 3.82 3.22 2.74 2.67 2.25 1.44 1.10 0.82 0.82 0.79 0.51 0.23 当代油增 6.37 6.05 6.68 7.35 6.39 6.13 6.03 7.05 6.95 6.30 6.08 6.11 6.15 6.28 6.23 油分增 3.30 2.74 3.32 3.23 3.32 2.56 2.50 3.69 3.42 2.62 2.72 2.58 2.45 2.16 2.87
35
三、性状表现和分离
一、遗传性状 1.类型: 核、胞质、核质互作 2.表现: 染色体：性别发育、染色体平衡 核基因:显—隐—共显 胞质基因:母体遗传 3.分离: 核:三大规律 胞质:正反交差异 4.其它遗传方式----约束遗传 二、非遗传性状
2018/7/19 36
玉米胚乳、果皮与植株性状在杂交后代的表现和分离
f 硬 粉 FFf Fff 硬 粉
34
FFF Fff
Dt可以引起糊粉层a1回复突变至A，形成斑点斑点的数量决 定于Dt基因的剂量。但它们之间的关系不是呈直线的，而是 呈指数关系。假定一个Dt基因产生的斑点数为1，则两个Dt 基因产生的斑点数为4，而3个Dt基因产生的斑点数为9（图 2018/7/19 1-9）。
果皮为F2分离3/4有色株；1/4无色株
胚乳为F3 1/4植株为纯显性（全部籽
粒均为非甜胚乳） 2/4株为杂显性（3/4非甜；1/4甜胚乳籽粒） 1/4株为纯隐性 2018/7/19 37 （全部籽粒均为甜胚乳）
2018/7/19
38
2018/7/19
39
2018/7/19
40
第二节 遗传试验的基本方法和步骤
高油 玉米
饲用型：要求高油玉米的青贮品质好
加工型：要求含油量高
常规 玉米
食用型：要求风味好
2018/7/19 19
Oil means
25
20
15
%Oil
IHO RHO SHO ILO RLO
10
5
2
3
4
1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95
122.0
107.0
183.0
1/32
1/64
72.5
146.2 229.1
94.4
190.2 298.1
145.1
292.4 458.2
217.6
438.6 687.3
1/100
2018/7/19 1/100
2301.4
2994.2
4602.9
6904.3
一、材料创制、选择与性状鉴别 材料创制－筛选、诱变、杂交、 材料选择－选择模式材料 性状鉴别
二、纯化与原种繁殖 授粉方式 遗传形式 基因类型和数量 2018/7/19
41
三、杂种后代的种植
种植环境－基因表达充分 种植数量－能够显示基因分离
根据二项式通式：(p+q)n = pn + npn-1 q +…+ npqn-1 +qn。设p为显性个体出现 比率，q为隐性个体出现比率，n为后代种植株数。pn为n个植株全部表现显性的 概率，qn为n个植株全部表现隐性的概率，其余各项为隐性个体在n个植株中出现 一株至n-1株的概率。 如果我们希望有 95%的置信限保证后代出现分离，也就是说，至少能出现一 个隐性个体，那么，让pn=0.05，求得的n值即为在这样的置信标准下最小群体的 个体数。 现以一对基因完全显性的分离为例，来计算F2的最小群体： 这里p=3/4，q=1/4，置信显著性标准为0.05 让pn =0.05，即(3/4)n=0.05
2018/7/19
(或可称为PEM-Plus系统）
16
2018/7/19
17
双受精示意图
(引自Fre´de´ ric Berger等，2008)
2018/7/19 18
高油玉米的特点和优势
普通玉米含油量：4%， 高油玉米含油量：>6%。 特点： •胚大自然界不存在，需要利用高技术 进行创造 胚大 高油玉米分类：
第一章

遗传试验的基本知识和方法
高等植物的性状发育的遗传基础 遗传试验的基本方法和步骤 染色体形态的观察
2018/7/19
1
第一节 高等植物性状发育的遗传基础
一、生物倍性的类型 1、单倍性生物 特点：单倍时期占主导地位，合子时期很短
生物种类：绝大部分单细胞生物 鞭毛藻类 原生动物 生活史：图1
2018/7/19 26
0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0
ASK BHO
HZ4
Lu
Reid
Other
2018/7/19
27
Xenia effects of high oil inducer
自交系 Inbred line 自交粒含油 量 oil content of selfed kernels(%) 4.13 3.75 3.28 4.10 4.06
授粉者含油量 Oil content of pollinator(%)
选择授粉者类 型 Type of pollinator
6
7
8
0.5 0.4 0.3 0.5 0.4 0.3 0.5 0.4 0.3
3.0-5.0 3.0-5.0 3.0-5.0 3.0-5.0 3.0-5.0 3.0-5.0 3.0-5.0 3.0-5.0 3.0-5.0
2、花粉直感：父本性状通过花粉在母本杂交当代籽粒上直接表现 的现象。 质量性状--------数量性状 2018/7/19 13
2018/7/19
来源：先锋公司网站
14
2018/7/19
15
高诱一号
父本及杂交后代
颜色标记为PEM系统（Nanda,1966)＋油分 植株标记：BPlA1A2C1C2－紫色 胚和胚乳标记：R-nj－紫胚尖和糊粉层
2018/7/19
Generation
20
Strains Cycle 76
2018/7/19
Alex Cycle 57
பைடு நூலகம்
21
宋同明教授－中国高油玉米研究的开 创者
2018/7/19
22
如何创造高油玉米种质 ----改良单粒表型轮回选择法
2018/7/19
23
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 3138 农大108 8703 368 单交种 三交种 超高油