植物染色体工程课件

PPTPPT文档演模板文档演模板 Office Office PPTPPT植物染色体工程植物染色体工程2024/6/18植物染色体工程植物染色体工程2023/8/10植物染色体工程1染色体工程染色体工程:是人们按照一定的设是人们按照一定的设计计,有计划地消减、添加或代换同种有计划地消减、添加或代换同种或异种染色体的技术。或异种染色体的技术。广义上讲它还包括染色体内部的部广义上讲它还包括染色体内部的部分遗传操作技术。分遗传操作技术。定定 义义植物染色体工程染色体工程:是人们按照一定的设计,有计划地消减、添加或代2染色体数目变异染色体数目变异整倍变化：整倍变化：多倍体：多倍体：细胞中含有三个或更多染色体组的个体细胞中含有三个或更多染色体组的个体单倍体：单倍体：细胞中含有正常体细胞的一半染色体数细胞中含有正常体细胞的一半染色体数非整倍体变化：非整倍体变化：染色体减少：染色体减少：单体单体（减（减1 1条）、条）、缺体缺体（减（减1 1对）对）染色体增加：染色体增加：三体三体（加（加1 1条）、条）、四体四体（加（加1 1对）对）染色体代换：染色体代换：同种代换、异种代换同种代换、异种代换植物染色体工程染色体数目变异整倍变化：植物染色体工程3一、一、植物染色体倍性改造植物染色体倍性改造1.1.人工诱导植物多倍体的意人工诱导植物多倍体的意义义2.2.染色体加倍技术染色体加倍技术3.3.植物的多倍体育种植物的多倍体育种4.4.植物的单倍体育种植物的单倍体育种植物染色体工程一、植物染色体倍性改造1.人工诱导植物多倍体的意义植物41.人工诱导植物多倍体的意义人工诱导植物多倍体的意义多倍体多倍体(polyploidy):植物的性状比原来植物的性状比原来的二倍体气孔、花、果实和种子比二倍体的二倍体气孔、花、果实和种子比二倍体者为大，叶肉较厚，茎秆也较粗壮者为大，叶肉较厚，茎秆也较粗壮 植物染色体工程1.人工诱导植物多倍体的意义多倍体(polyploid5PPTPPT文档演模板文档演模板 Office Office PPTPPT烟草烟草2倍体，倍体，4倍体和倍体和8倍倍体叶片表皮体叶片表皮细胞的比较细胞的比较植物染色体工程烟草2倍体，4倍体和8倍体叶片表皮细胞的比较植物染色体工程6多倍体育种的重要应用多倍体育种的重要应用新型农业食品资源新型农业食品资源无籽西瓜：没有籽、品质好、食用方便、高产抗病无籽西瓜：没有籽、品质好、食用方便、高产抗病异源多倍体小黑麦：产量高、品质好异源多倍体小黑麦：产量高、品质好高品质树木培育高品质树木培育多倍体桑树：体细胞较大、叶肉厚、叶质较好、抗多倍体桑树：体细胞较大、叶肉厚、叶质较好、抗寒性强寒性强三倍体毛白杨三倍体毛白杨植物染色体工程多倍体育种的重要应用新型农业食品资源植物染色体工程72.染色体加倍技术染色体加倍技术A A、化学诱导方法、化学诱导方法B B、生物学方法、生物学方法植物染色体工程2.染色体加倍技术A、化学诱导方法植物染色体工程8A、化学方法、化学方法1.1.细胞松驰素细胞松驰素B(cytochalasin)B(cytochalasin)能抑制肌动蛋白聚合成微丝，从而抑制细胞质分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。裂，使用最早、最广泛，其诱导效果也最突出。2.2.秋水仙素秋水仙素(colchicine)(colchicine)阻止细胞分裂过程中的纺缍体的形成。阻止细胞分裂过程中的纺缍体的形成。特点：特点：化学药物价格昂贵，有毒性化学药物价格昂贵，有毒性植物染色体工程A、化学方法1.细胞松驰素B(cytochalasin)植9三倍体无籽西瓜的生产三倍体无籽西瓜的生产植物染色体工程三倍体无籽西瓜的生产植物染色体工程10母本母本父本父本植物染色体工程母本父本植物染色体工程11四倍体四倍体二倍体二倍体有籽有籽西瓜西瓜父父本本母本母本去雄授粉去雄授粉植物染色体工程四倍体二倍体有籽西瓜父本母本去雄授粉植物染色体工程12普通西瓜植株普通西瓜植株种下种下去去三倍体植株三倍体植株无籽西无籽西瓜瓜花粉刺激花粉刺激（提供生长素）（提供生长素）植物染色体工程普通西瓜植株种下去三倍体植株无籽西瓜花粉刺激（提供生长素）植13用秋水仙素诱导植物多倍体用秋水仙素诱导植物多倍体注意事项注意事项处理部位：处理部位：正在分裂的细胞正在分裂的细胞处理方式：处理方式：用水溶液，也可混入羊毛用水溶液，也可混入羊毛脂、琼脂或凡士林中。脂、琼脂或凡士林中。药剂浓度：药剂浓度：一般在一般在0.01%0.01%0.4%0.4%处理时间：处理时间：一般不少于一般不少于24h24h处理温度：处理温度：一般一般18182525植物染色体工程用秋水仙素诱导植物多倍体注意事项处理部位：正在分裂的细胞14B、生物学方法、生物学方法 1远缘杂交远缘杂交B、生物学方法、生物学方法 2体细胞杂交体细胞杂交（原生质体融合）（原生质体融合）植物染色体工程B、生物学方法 1远缘杂交B、生物学方法 2体细胞杂15PPTPPT文档演模板文档演模板 Office Office PPTPPT3.植物的多倍体育种植物的多倍体育种二倍体AA(2n=2x)二倍体BB(2n=2x)同源三倍体AAA(2n=3x)同源异源八倍体AAAABBB(2n=8x)同源四倍体AAAA(2n=4x)异源四倍体AABB(2n=4x)染色体加倍染色体加倍染色体加倍植物染色体工程3.植物的多倍体育种二倍体二倍体同源三倍体同源异源八倍体16PPTPPT文档演模板文档演模板 Office Office PPTPPT无籽西瓜的育成：无籽西瓜的育成：二倍体西瓜2n=2x=22 秋水仙素加倍四倍体西瓜2n=4x=44四倍体西瓜2n=4x=44x二倍体西瓜2n=2x=22 配子：n=2x=22配子：n=X=11三倍体西瓜2n=3x=33植物染色体工程无籽西瓜的育成：二倍体西瓜秋水仙素加倍四倍体西瓜四倍体西瓜x17异源八倍体小黑麦的培育异源八倍体小黑麦的培育植物异源多倍体植物异源多倍体八倍体小黑麦的人工培育八倍体小黑麦的人工培育八倍体小黑麦的人工培育八倍体小黑麦的人工培育普通小麦品种间杂种普通小麦品种间杂种普通小麦品种间杂种普通小麦品种间杂种 黑麦黑麦黑麦黑麦（AABBDD 2n=42AABBDD 2n=42AABBDD 2n=42AABBDD 2n=42）（RR 2n=14RR 2n=14RR 2n=14RR 2n=14）杂种一代杂种一代杂种一代杂种一代 不孕不孕不孕不孕 （ABDR 4x=28)ABDR 4x=28)ABDR 4x=28)ABDR 4x=28)人工加倍染色体人工加倍染色体人工加倍染色体人工加倍染色体 八倍体小黑麦八倍体小黑麦八倍体小黑麦八倍体小黑麦 （AABBDDRR 8x=56)AABBDDRR 8x=56)AABBDDRR 8x=56)AABBDDRR 8x=56)植物染色体工程异源八倍体小黑麦的培育植物异源多倍体八倍体小黑麦的人工18PPTPPT文档演模板文档演模板 Office Office PPTPPT植物染色体工程植物染色体工程194.植物单倍体育种植物单倍体育种植物减数分裂后形成的雌雄配子，其染色植物减数分裂后形成的雌雄配子，其染色体数目为体细胞的一半。将这种具有单套染体数目为体细胞的一半。将这种具有单套染色体的细胞称为单倍体细胞色体的细胞称为单倍体细胞单倍体细胞在人工离体条件下培养，使其单倍体细胞在人工离体条件下培养，使其单性发育成植物体。这种具有单套染色体的单性发育成植物体。这种具有单套染色体的植物称为单倍体植物植物称为单倍体植物植物染色体工程4.植物单倍体育种植物减数分裂后形成的雌雄配子，其染色20高等植物孢子体与配子体高等植物孢子体与配子体世代交替世代交替植物染色体工程高等植物孢子体与配子体世代交替植物染色体工程21（1）单倍体育种的概念）单倍体育种的概念将具有单套染色体的单倍体植物，经人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。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，称的个体，作为杂交育种的原理材料，称为为单倍体育种单倍体育种植物染色体工程（1）单倍体育种的概念将具有单套染色体的单倍体植物，经人工22植物单倍体育种植物单倍体育种:由于单倍体只有一套染色体，由于单倍体只有一套染色体，染色体上的每个基因都能显示相应的性状，所以极易染色体上的每个基因都能显示相应的性状，所以极易发现所产生的突变，尤其是隐性突变，在表型上可以发现所产生的突变，尤其是隐性突变，在表型上可以直接表现出来，所以单倍体是研究基因或基因效应、直接表现出来，所以单倍体是研究基因或基因效应、进行染色体遗传分析的理想实验材料进行染色体遗传分析的理想实验材料1 1）克服杂种分离，缩短杂交育种年限）克服杂种分离，缩短杂交育种年限2 2）排除显、隐性基因干扰，提高选择效率）排除显、隐性基因干扰，提高选择效率3 3）单倍体是诱变育种的良好材料）单倍体是诱变育种的良好材料4 4）能克服远缘杂交的不孕性，创造生物新）能克服远缘杂交的不孕性，创造生物新类型类型5 5）利用单倍体对栽培品种进行纯化）利用单倍体对栽培品种进行纯化3、单倍体育种的优越性、单倍体育种的优越性植物染色体工程植物单倍体育种:由于单倍体只有一套染色体，染色体上的每个23（2）植物单倍体育种方法）植物单倍体育种方法异源花粉授粉异源花粉授粉延迟授粉延迟授粉未授粉子房培养和花粉培养未授粉子房培养和花粉培养种间或属间远缘杂交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（2）植物单倍体育种方法异源花粉授粉种间或属间远缘杂交植物染24PPTPPT文档演模板文档演模板 Office Office PPTPPT花药培养获得单倍体染色体消减获得单倍体大麦植物染色体工程花药培养获得单倍体染色体消减获得单倍体大麦植物染色体工程25（3）花粉单倍体植物的培养程序）花粉单倍体植物的培养程序材料准备材料准备顺利通过污染关顺利通过污染关选用适宜发育时期的花粉选用适宜发育时期的花粉逆境处理对促进小孢子脱分化和再分化的效应逆境处理对促进小孢子脱分化和再分化的效应诱导花粉脱分化形成愈伤组织或胚状体诱导花粉脱分化形成愈伤组织或胚状体小孢子脱分化和再分化的时间小孢子脱分化和再分化的时间诱导小孢子形成胚状体和愈伤组织的技术关键诱导小孢子形成胚状体和愈伤组织的技术关键愈伤组织的植株分化或胚状体的正常生愈伤组织的植株分化或胚状体的正常生长长基本培养基选择基本培养基选择植物激素的调节植物激素的调节糖浓度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完整植物体的形成再生小植株的驯化和移植植物染色体工程（3）花粉单倍体植物的培养程序材料准备植物染色体工程26（4）单倍体植物的染色体加倍）单倍体植物的染色体加倍加倍方法：加倍方法：用得最多的是化学诱变法用得最多的是化学诱变法用得最多的是化学诱变法用得最多的是化学诱变法秋水仙素、富民农、对二氯苯、秋水仙素、富民农、对二氯苯、秋水仙素、富民农、对二氯苯、秋水仙素、富民农、对二氯苯、8-8-8-8-羟基喹羟基喹羟基喹羟基喹啉等啉等啉等啉等加倍技术加倍技术小苗浸泡法小苗浸泡法小苗浸泡法小苗浸泡法生长锥处理生长锥处理生长锥处理生长锥处理培养基加倍培养基加倍培养基加倍培养基加倍植物染色体工程（4）单倍体植物的染色体加倍加倍方法：植物染色体工程27二、染色体非整倍体变化二、染色体非整倍体变化1.1.个别染色体的削减和添加个别染色体的削减和添加2.2.染色体代换染色体代换植物染色体工程二、染色体非整倍体变化1.个别染色体的削减和添加植物染色281、个别染色体的削减和添加、个别染色体的削减和添加单体（单体（2n-12n-1）与缺体（）与缺体（2n-22n-2）的制备）的制备以小麦为例：以小麦为例：以小麦为例：以小麦为例：2N=422N=422N=422N=42，AABBDDAABBDDAABBDDAABBDD1 1 1 1）单倍体小麦）单倍体小麦）单倍体小麦）单倍体小麦ABDABDABDABD 自交（配子中有自交（配子中有自交（配子中有自交（配子中有N=20N=20N=20N=20；N=21N=21N=21N=21）正常小麦、正常小麦、正常小麦、正常小麦、单体小麦、单体小麦、单体小麦、单体小麦、缺体小麦缺体小麦缺体小麦缺体小麦（2N=422N=422N=422N=42）（2N=412N=412N=412N=41）（2N=402N=402N=402N=40）2 2 2 2）单倍体小麦与二倍体小麦）单倍体小麦与二倍体小麦）单倍体小麦与二倍体小麦）单倍体小麦与二倍体小麦 正常小麦、单体小麦正常小麦、单体小麦正常小麦、单体小麦正常小麦、单体小麦3 3 3 3）单体小麦（）单体小麦（）单体小麦（）单体小麦（2N=412N=412N=412N=41）自交）自交）自交）自交 自交（配子中有自交（配子中有自交（配子中有自交（配子中有N=20N=20N=20N=20；N=21N=21N=21N=21）正常小麦、正常小麦、正常小麦、正常小麦、单体小麦、单体小麦、单体小麦、单体小麦、缺体小麦缺体小麦缺体小麦缺体小麦（2N=422N=422N=422N=42）（2N=412N=412N=412N=41）（2N=402N=402N=402N=40）植物染色体工程1、个别染色体的削减和添加单体（2n-1）与缺体（2n-2）29PPTPPT文档演模板文档演模板 Office Office PPTPPT 有目标地替换染色体小麦抗病品种：20II+6BIIRR；不抗病6B单体：20II+6BIIrr；20II+6BIr；x 20II+6BIIRR20II+6BIIRr（双体抗病）20II+6BIR（单体抗病）20II+6BIIRR植物染色体工程 有目标地替换染色体小麦抗病品种：20II+6BIIRR30PPTPPT文档演模板文档演模板 Office Office PPTPPT小麦：AABBDDRR x AABBDD AABBDD+R（7I）（2n+1）：AABBDD+I1R AABBDD+I2R .ABD+IR x ABD-IT 20II+IT+IR （异代换系）20IIT+IIR异附加系：AABBDD+II1R缺体21II 6DII x 20II+6DIIrr 20II+6DIR 20II+6DIIRR植物染色体工程小麦：异附加系：植物染色体工程31个别染色体的削减和添加个别染色体的削减和添加三体、四体的制备三体、四体的制备 三倍体三倍体三倍体三倍体 二倍体二倍体二倍体二倍体 （配子中出现的（配子中出现的（配子中出现的（配子中出现的N+1N+1N+1N+1类型）类型）类型）类型）（配子（配子（配子（配子=N=N=N=N）杂交杂交 产生三体植物（产生三体植物（产生三体植物（产生三体植物（2N+1)2N+1)2N+1)2N+1)三体小麦（三体小麦（三体小麦（三体小麦（2N+12N+12N+12N+1）自交）自交）自交）自交 产生正常小麦、三体小麦、四体小麦产生正常小麦、三体小麦、四体小麦产生正常小麦、三体小麦、四体小麦产生正常小麦、三体小麦、四体小麦植物染色体工程个别染色体的削减和添加三体、四体的制备植物染色体工程32PPTPPT文档演模板文档演模板 Office Office PPTPPT演讲完毕，谢谢听讲!再见，see you again3rew3rew2024/6/18植物染色体工程演讲完毕，谢谢听讲!再见，see you again3rew33