现代生物技术在植物育种上的应用ppt课件

生物技生物技术术在植物育种在植物育种中的中的应应用用1教学ppt生物技术在植物育种中的应用1教学ppt主要内容主要内容 生物技生物技术术的概念和范的概念和范围围 细细胞工程与育种胞工程与育种 基因工程与育种基因工程与育种 分子分子标记辅标记辅助育种助育种2教学ppt主要内容 生物技术的概念和范围2教学ppt生物技生物技术术 生物技生物技生物技生物技术术术术也称生物工程也称生物工程也称生物工程也称生物工程，是指以，是指以，是指以，是指以现现现现代生命科学代生命科学代生命科学代生命科学为为为为基基基基础础础础，结结结结合合合合先先先先进进进进的工程手段和其他基的工程手段和其他基的工程手段和其他基的工程手段和其他基础础础础学科的科学原理，按照学科的科学原理，按照学科的科学原理，按照学科的科学原理，按照预预预预先的先的先的先的设设设设计计计计，发发发发行生物体或加工生物原料，行生物体或加工生物原料，行生物体或加工生物原料，行生物体或加工生物原料，为为为为人人人人类类类类生生生生产产产产出所需的出所需的出所需的出所需的产产产产品品品品或达到某种目的的一或达到某种目的的一或达到某种目的的一或达到某种目的的一门门门门新新新新兴兴兴兴、综综综综合性学科合性学科合性学科合性学科。生物技生物技生物技生物技术术术术是在分子生物学和是在分子生物学和是在分子生物学和是在分子生物学和细细细细胞生物学基胞生物学基胞生物学基胞生物学基础础础础上上上上结结结结合合合合现现现现代工程代工程代工程代工程学的方法和原理而学的方法和原理而学的方法和原理而学的方法和原理而发发发发展起来的一展起来的一展起来的一展起来的一门综门综门综门综合性科学技合性科学技合性科学技合性科学技术术术术应应应应用范用范用范用范围围围围广泛：广泛：广泛：广泛：医医医医药卫药卫药卫药卫生、生、生、生、农农农农林牧林牧林牧林牧渔渔渔渔、轻轻轻轻工、食品、化工、食品、化工、食品、化工、食品、化 工和能源等工和能源等工和能源等工和能源等领领领领域。域。域。域。3教学ppt生物技术生物技术也称生物工程，是指以现代生命科学为基础，结合植物方面：植物方面：植物方面：植物方面：产产产产量、品量、品量、品量、品质质质质、抗病虫、抗逆性等，、抗病虫、抗逆性等，、抗病虫、抗逆性等，、抗病虫、抗逆性等，以以以以细细细细胞工程、基因工程、分子胞工程、基因工程、分子胞工程、基因工程、分子胞工程、基因工程、分子标记辅标记辅标记辅标记辅助育种助育种助育种助育种为为为为核心的生核心的生核心的生核心的生物技物技物技物技术术术术在植物育种中已得到广泛在植物育种中已得到广泛在植物育种中已得到广泛在植物育种中已得到广泛应应应应用。用。用。用。主要涉及：主要涉及：主要涉及：主要涉及：组织组织组织组织与与与与细细细细胞培养、体胞培养、体胞培养、体胞培养、体细细细细胞突胞突胞突胞突变变变变体体体体筛选筛选筛选筛选、原生、原生、原生、原生质质质质体培养与体体培养与体体培养与体体培养与体细细细细胞胞胞胞杂杂杂杂交、交、交、交、单单单单倍体倍体倍体倍体细细细细胞培养、体胞培养、体胞培养、体胞培养、体细细细细胞胚胎胞胚胎胞胚胎胞胚胎发发发发生与生物反生与生物反生与生物反生与生物反应应应应器、基因分离和器、基因分离和器、基因分离和器、基因分离和转转转转移和分子移和分子移和分子移和分子标记辅标记辅标记辅标记辅助助助助选择选择选择选择育种等技育种等技育种等技育种等技术术术术4教学ppt植物方面：产量、品质、抗病虫、抗逆性等，主要涉及：4教学pp生物技生物技术应术应用于育种的必要性用于育种的必要性1 1、人、人、人、人类类类类2121世世世世纪纪纪纪面面面面临临临临的三大的三大的三大的三大问题问题问题问题 （人口、（人口、（人口、（人口、资资资资源、源、源、源、环环环环境）境）境）境）2 2、传统传统传统传统育种方法的局限育种方法的局限育种方法的局限育种方法的局限3 3、生物技、生物技、生物技、生物技术术术术的的的的创创创创造性造性造性造性（1 1）打破自然生殖隔离，生物可共享一个基因）打破自然生殖隔离，生物可共享一个基因）打破自然生殖隔离，生物可共享一个基因）打破自然生殖隔离，生物可共享一个基因库库库库（2 2）有目的地）有目的地）有目的地）有目的地进进进进行基因重行基因重行基因重行基因重组组组组，克服不良，克服不良，克服不良，克服不良连锁连锁连锁连锁（3 3）有效克服）有效克服）有效克服）有效克服环环环环境影响，境影响，境影响，境影响，选择选择选择选择更可靠更可靠更可靠更可靠5教学ppt生物技术应用于育种的必要性1、人类21世纪面临的三大问题5教生物技生物技术术在植物育种中在植物育种中应应用的重要意用的重要意义义 生物技生物技生物技生物技术应术应术应术应用于植物育种，可以解决用于植物育种，可以解决用于植物育种，可以解决用于植物育种，可以解决传统传统传统传统育种的育种的育种的育种的一些特殊困一些特殊困一些特殊困一些特殊困难难难难，扩扩扩扩大育种的基因来源，提高大育种的基因来源，提高大育种的基因来源，提高大育种的基因来源，提高鉴鉴鉴鉴定定定定和和和和摆摆摆摆地地地地摊摊摊摊的可靠性，加快育种的可靠性，加快育种的可靠性，加快育种的可靠性，加快育种进进进进程，加速繁殖，程，加速繁殖，程，加速繁殖，程，加速繁殖，提高育种效率等，提高育种效率等，提高育种效率等，提高育种效率等，对对对对于解决人口与食物于解决人口与食物于解决人口与食物于解决人口与食物问题问题问题问题以及以及以及以及生物能源生物能源生物能源生物能源问题问题问题问题，具有十分重要意，具有十分重要意，具有十分重要意，具有十分重要意义义义义。6教学ppt生物技术在植物育种中应用的重要意义 生物技术应用于植物组织与器官培养的类别组织与器官培养的应用第一第一节节 细细胞工程与育种胞工程与育种7教学ppt组织与器官培养的类别第一节 细胞工程与育种7教学ppt第一第一节节 细细胞工程与育种胞工程与育种8教学ppt第一节 细胞工程与育种8教学ppt一、组织与器官培养茎尖和分生组织培养胚培养胚珠和子房培养胚乳培养离体叶的培养9教学ppt一、组织与器官培养茎尖和分生组织培养9教学ppt相关的相关的专业术语专业术语细细细细胞全能性：胞全能性：胞全能性：胞全能性：外植体：外植体：外植体：外植体：愈愈愈愈伤组织伤组织伤组织伤组织胚状体胚状体胚状体胚状体继继继继代培养代培养代培养代培养10教学ppt相关的专业术语细胞全能性：10教学ppt11教学ppt11教学ppt组织组织与器官培养与器官培养过过程可分四个程可分四个阶阶段段无菌培养物的建立无菌培养物的建立无菌培养物的建立无菌培养物的建立营营营营养繁殖体的增殖养繁殖体的增殖养繁殖体的增殖养繁殖体的增殖生根培养生根培养生根培养生根培养植株移栽植株移栽植株移栽植株移栽各各各各阶阶阶阶段在培养基、段在培养基、段在培养基、段在培养基、生生生生长调节剂长调节剂长调节剂长调节剂的配的配的配的配比和比和比和比和浓浓浓浓度、培养度、培养度、培养度、培养方式和方式和方式和方式和环环环环境上都境上都境上都境上都有不同的要求有不同的要求有不同的要求有不同的要求12教学ppt组织与器官培养过程可分四个阶段无菌培养物的建立营养繁殖体的增组织组织和器官培养在育种中的作用和器官培养在育种中的作用 加快植物新品种和育种繁殖速度加快植物新品种和育种繁殖速度加快植物新品种和育种繁殖速度加快植物新品种和育种繁殖速度 培养无病毒苗木培养无病毒苗木培养无病毒苗木培养无病毒苗木 诱发诱发诱发诱发和离体和离体和离体和离体筛选筛选筛选筛选突突突突变变变变体体体体 进进进进行种行种行种行种质资质资质资质资源源源源长长长长期保存和期保存和期保存和期保存和远远远远距离运距离运距离运距离运输输输输 获获获获得倍性不同的植株得倍性不同的植株得倍性不同的植株得倍性不同的植株 克服种子和萌克服种子和萌克服种子和萌克服种子和萌发发发发中的障碍中的障碍中的障碍中的障碍 克服克服克服克服远缘杂远缘杂远缘杂远缘杂交困交困交困交困难难难难 提供育种中提供育种中提供育种中提供育种中间间间间材料材料材料材料13教学ppt组织和器官培养在育种中的作用加快植物新品种和育种繁殖速度131.加快植物新品种和育种繁殖速度加快植物新品种和育种繁殖速度14教学ppt1.加快植物新品种和育种繁殖速度14教学ppt2.培养无病毒苗木培养无病毒苗木15教学ppt2.培养无病毒苗木15教学ppt3.诱发诱发和离体和离体筛选筛选突突变变体体16教学ppt3.诱发和离体筛选突变体16教学ppt 4.获获得倍性不同的植株得倍性不同的植株二倍体（左）二倍体（左）多倍体（右）多倍体（右）水稻水稻17教学ppt 4.获得倍性不同的植株二倍体（左）多倍体（右）水稻15.5.克服种子和萌克服种子和萌克服种子和萌克服种子和萌发发发发中的障碍中的障碍中的障碍中的障碍种子萌种子萌种子萌种子萌发发发发全全全全过过过过程程程程18教学ppt5.克服种子和萌发中的障碍种子萌发全过程18教学ppt6.克服克服远缘杂远缘杂交困交困难难19教学ppt6.克服远缘杂交困难19教学ppt7.7.提供育种中提供育种中提供育种中提供育种中间间间间材料材料材料材料20教学ppt7.提供育种中间材料20教学ppt二、花二、花药药和花粉培养和花粉培养花花花花药药药药培养培养培养培养：其外植体：其外植体：其外植体：其外植体为为为为植物植物植物植物雄性器官的一部分，就培养雄性器官的一部分，就培养雄性器官的一部分，就培养雄性器官的一部分，就培养方法和技方法和技方法和技方法和技术术术术来来来来讲讲讲讲于于于于器官培养器官培养器官培养器官培养的范畴的范畴的范畴的范畴花粉培养：花粉培养：花粉培养：花粉培养：将将将将处处处处于一定于一定于一定于一定发发发发育育育育阶阶阶阶段的花粉从花段的花粉从花段的花粉从花段的花粉从花药药药药中分离，中分离，中分离，中分离，再加以离体培养，有再加以离体培养，有再加以离体培养，有再加以离体培养，有时时时时花粉花粉花粉花粉培养也称培养也称培养也称培养也称为为为为小小小小孢孢孢孢子培养，从子培养，从子培养，从子培养，从培养方法和技培养方法和技培养方法和技培养方法和技术术术术方面方面方面方面讲讲讲讲，属，属，属，属于于于于细细细细胞培养胞培养胞培养胞培养的范的范的范的范围围围围21教学ppt二、花药和花粉培养花药培养：其外植体为植物雄性器官的一部分，花花药药培养的基本程序培养的基本程序22教学ppt花药培养的基本程序22教学ppt花粉花粉发发育育时时期期四分体小孢子单核花粉双核花粉最适期23教学ppt花粉发育时期四分体小孢子单核花粉双核花粉最适期23教学ppt花粉及小花粉及小孢孢子培养子培养1、取材、取材时时期的确定期的确定24教学ppt花粉及小孢子培养1、取材时期的确定24教学ppt 花花花花药药药药培养与小培养与小培养与小培养与小孢孢孢孢子培养的子培养的子培养的子培养的目的目的目的目的一一一一样样样样，为获为获为获为获得得得得单单单单倍体。倍体。倍体。倍体。单单单单倍体倍体倍体倍体（haploid):haploid):指具有配子体染色体数的指具有配子体染色体数的指具有配子体染色体数的指具有配子体染色体数的孢孢孢孢子体（植物子体（植物子体（植物子体（植物个体）个体）个体）个体）25教学ppt花药培养与小孢子培养的目的一样，为获得单倍体。25教学ppt单单倍体在育种中的作用：倍体在育种中的作用：加倍后可迅速加倍后可迅速加倍后可迅速加倍后可迅速获获获获得得得得纯纯纯纯合型材料，合型材料，合型材料，合型材料，缩缩缩缩短育种年限短育种年限短育种年限短育种年限 获获获获得育种中得育种中得育种中得育种中间间间间材料材料材料材料 与与与与诱变诱变诱变诱变育种相育种相育种相育种相结结结结合可以提高合可以提高合可以提高合可以提高诱变频诱变频诱变频诱变频率，使育种途径更具有率，使育种途径更具有率，使育种途径更具有率，使育种途径更具有实际应实际应实际应实际应用意用意用意用意义义义义，无籽三倍体的，无籽三倍体的，无籽三倍体的，无籽三倍体的获获获获得得得得 作作作作为遗传为遗传为遗传为遗传工程受体更工程受体更工程受体更工程受体更为为为为有效有效有效有效 用于基用于基用于基用于基础遗传础遗传础遗传础遗传学研究的各个学研究的各个学研究的各个学研究的各个领领领领域域域域 获获获获得超雄植株（得超雄植株（得超雄植株（得超雄植株（YYYY）可可可可获获获获得异源体附加系，代得异源体附加系，代得异源体附加系，代得异源体附加系，代换换换换系和易位系系和易位系系和易位系系和易位系 节节节节省田省田省田省田间试验间试验间试验间试验的土地和的土地和的土地和的土地和劳劳劳劳力力力力 克服克服克服克服远缘杂远缘杂远缘杂远缘杂交不育性与分离的困交不育性与分离的困交不育性与分离的困交不育性与分离的困难难难难 提高提高提高提高选择选择选择选择的正确性和效率的正确性和效率的正确性和效率的正确性和效率26教学ppt单倍体在育种中的作用：加倍后可迅速获得纯合型材料，缩短育种年芦笋性染色体（芦笋性染色体（芦笋性染色体（芦笋性染色体（XYXY）超雄植株：有性染色超雄植株：有性染色超雄植株：有性染色超雄植株：有性染色体的体的体的体的纯纯纯纯合体合体合体合体27教学ppt芦笋性染色体（XY）27教学ppt三、原生三、原生质质体培养体培养原生原生原生原生质质质质体培养：体培养：体培养：体培养：protoplast cultureprotoplast culture体体体体细细细细胞胞胞胞杂杂杂杂交交交交Somatic hybridizationSomatic hybridization原生原生原生原生质质质质体融合体融合体融合体融合Protoplast fusionProtoplast fusion28教学ppt三、原生质体培养原生质体培养：protoplast cult相关概念相关概念相关概念相关概念 原生原生原生原生质质质质体：体：体：体：指除去指除去指除去指除去细细细细胞壁的胞壁的胞壁的胞壁的细细细细胞或是一个被胞或是一个被胞或是一个被胞或是一个被质质质质膜所包膜所包膜所包膜所包围围围围的的的的裸露裸露裸露裸露细细细细胞。胞。胞。胞。亚亚亚亚原生原生原生原生质质质质体：体：体：体：在原生在原生在原生在原生质质质质体分离体分离体分离体分离过过过过程中，有程中，有程中，有程中，有时时时时会引起会引起会引起会引起细细细细胞内胞内胞内胞内含物的断裂而形成一些含物的断裂而形成一些含物的断裂而形成一些含物的断裂而形成一些较较较较小的原生小的原生小的原生小的原生质质质质体。可以具有体。可以具有体。可以具有体。可以具有细细细细胞核胞核胞核胞核或没有或没有或没有或没有细细细细胞核胞核胞核胞核 核核核核质质质质体：体：体：体：由原生由原生由原生由原生质质质质膜和薄膜和薄膜和薄膜和薄层细层细层细层细胞胞胞胞质质质质包包包包围细围细围细围细胞核形成的小原胞核形成的小原胞核形成的小原胞核形成的小原生生生生质质质质体，即微小原生技体，即微小原生技体，即微小原生技体，即微小原生技击击击击体体体体 胞胞胞胞质质质质体：体：体：体：不含不含不含不含细细细细胞核而胞核而胞核而胞核而仅仅仅仅含有部分含有部分含有部分含有部分细细细细胞胞胞胞质质质质的原生的原生的原生的原生质质质质体体体体29教学ppt相关概念原生质体：指除去细胞壁的细胞或是一个被质膜所包围的裸原生原生质质体的分离和培养体的分离和培养 无菌无菌无菌无菌试试试试管苗叶片管苗叶片管苗叶片管苗叶片 上胚上胚上胚上胚轴轴轴轴和子叶和子叶和子叶和子叶 愈愈愈愈伤组织伤组织伤组织伤组织 培养培养培养培养细细细细胞胞胞胞酶酶酶酶解解解解纤维纤维纤维纤维素素素素酶酶酶酶和果胶和果胶和果胶和果胶酶酶酶酶原生原生原生原生质质质质体体体体原生原生原生原生质质质质体体体体培养培养培养培养培培培培养养养养基基基基液体浅液体浅液体浅液体浅层层层层培养培养培养培养固体平板培养固体平板培养固体平板培养固体平板培养固液双固液双固液双固液双层层层层培养培养培养培养琼琼琼琼脂糖珠培养脂糖珠培养脂糖珠培养脂糖珠培养培养方法培养方法培养方法培养方法30教学ppt原生质体的分离和培养无菌试管苗叶片酶解纤维素酶和果胶酶原生质四、体四、体细细胞胞杂杂交交 定定定定义义义义：将两个不同将两个不同将两个不同将两个不同亲亲亲亲本的原生本的原生本的原生本的原生质质质质体，体，体，体，经经经经人工人工人工人工诱导诱导诱导诱导融合并融合并融合并融合并培养成植株的培养成植株的培养成植株的培养成植株的过过过过程，程，程，程，统统统统称称称称为为为为体体体体细细细细胞胞胞胞杂杂杂杂交（交（交（交（A+BA+B）几种不同的表述：几种不同的表述：几种不同的表述：几种不同的表述：体体体体细细细细胞胞胞胞杂杂杂杂交：交：交：交：somatic hybridizationsomatic hybridization 细细细细胞融合胞融合胞融合胞融合:Cell fusion:Cell fusion 无性无性无性无性杂杂杂杂交交交交:asexual hybridization:asexual hybridization 原生原生原生原生质质质质体融合：体融合：体融合：体融合：Protoplast fusionProtoplast fusion 超性超性超性超性杂杂杂杂交交交交:Parasexual hybridization:Parasexual hybridization 超性融合超性融合超性融合超性融合:Parasexual hybridization:Parasexual hybridization 细细细细胞工程胞工程胞工程胞工程:Cell engineering:Cell engineering31教学ppt四、体细胞杂交定义：将两个不同亲本的原生质体，经人工诱导融合 19601960年，年，年，年，KockingKocking用用用用酶酶酶酶法制法制法制法制备备备备高等植物原生高等植物原生高等植物原生高等植物原生质质质质体首次体首次体首次体首次获获获获得成功得成功得成功得成功 19711971年，年，年，年，TakebeTakebe首次从离体烟草原生首次从离体烟草原生首次从离体烟草原生首次从离体烟草原生质质质质体培养中体培养中体培养中体培养中获获获获得再生完整植株得再生完整植株得再生完整植株得再生完整植株 19721972年，年，年，年，CarlsonCarlson首次首次首次首次获获获获得粉得粉得粉得粉蓝蓝蓝蓝烟草和郎氏烟草的烟草和郎氏烟草的烟草和郎氏烟草的烟草和郎氏烟草的细细细细胞胞胞胞杂杂杂杂种，是第一种，是第一种，是第一种，是第一个植物个植物个植物个植物细细细细胞胞胞胞杂杂杂杂种种种种 19741974年，年，年，年，KaoKao将聚已二醇将聚已二醇将聚已二醇将聚已二醇诱导诱导诱导诱导融合法融合法融合法融合法应应应应用于植物用于植物用于植物用于植物细细细细胞融合并取得了相胞融合并取得了相胞融合并取得了相胞融合并取得了相应应应应的融合技的融合技的融合技的融合技术术术术 19781978年，年，年，年，MelchersMelchers获获获获得第一个属得第一个属得第一个属得第一个属间细间细间细间细胞胞胞胞杂杂杂杂交（交（交（交（马铃马铃马铃马铃薯薯薯薯+蕃茄）蕃茄）蕃茄）蕃茄）19811981年，年，年，年，ZimmermanZimmerman发发发发明明明明电电电电融合融合融合融合仪仪仪仪，并首次年出，并首次年出，并首次年出，并首次年出电电电电融合概念融合概念融合概念融合概念 19871987年，年，年，年，SchweigerSchweiger建立建立建立建立单对单对单对单对原生原生原生原生质质质质体体体体电电电电融合技融合技融合技融合技术术术术程序程序程序程序32教学ppt1960年，Kocking用酶法制备高等植物原生质体首次获得体体细细胞和有性胞和有性杂杂交的比交的比较较比比比比较较较较内容内容内容内容体体体体细细细细胞胞胞胞杂杂杂杂交交交交有性有性有性有性杂杂杂杂交交交交时时时时 间间间间无季无季无季无季节节节节限制限制限制限制花期限制，特花期限制，特花期限制，特花期限制，特别别别别是母本是母本是母本是母本的花期的花期的花期的花期亲缘亲缘亲缘亲缘关系关系关系关系一定程度上可以克服有一定程度上可以克服有一定程度上可以克服有一定程度上可以克服有性性性性/嫁接不嫁接不嫁接不嫁接不亲亲亲亲和性和性和性和性受受受受亲亲亲亲和性影响和性影响和性影响和性影响结结结结 果果果果细细细细胞核、胞核、胞核、胞核、细细细细胞胞胞胞质质质质均可以均可以均可以均可以重重重重组组组组、倍性增加、倍性增加、倍性增加、倍性增加双受精，一般无双受精，一般无双受精，一般无双受精，一般无细细细细胞胞胞胞质质质质重重重重组组组组，倍性不改，倍性不改，倍性不改，倍性不改变变变变33教学ppt体细胞和有性杂交的比较比较内容体细胞杂交有性杂交时 间34教学ppt34教学ppt理理理理论论论论上，任何上，任何上，任何上，任何细细细细胞都有可能通胞都有可能通胞都有可能通胞都有可能通过过过过体体体体细细细细胞胞胞胞杂杂杂杂交而成交而成交而成交而成为为为为新的生物新的生物新的生物新的生物资资资资源，源，源，源，这对这对这对这对种种种种质资质资质资质资源的开源的开源的开源的开发发发发和利用具和利用具和利用具和利用具有深有深有深有深远远远远意意意意义义义义融合融合融合融合过过过过程不存在有性程不存在有性程不存在有性程不存在有性杂杂杂杂交交交交过过过过程中的种性隔离机制程中的种性隔离机制程中的种性隔离机制程中的种性隔离机制的限制，的限制，的限制，的限制，为远缘为远缘为远缘为远缘物种物种物种物种间间间间的的的的遗传遗传遗传遗传物物物物质质质质交交交交换换换换提供了有提供了有提供了有提供了有效途径效途径效途径效途径体体体体细细细细胞胞胞胞杂杂杂杂交交交交产产产产生的生的生的生的杂杂杂杂种种种种细细细细胞含有来自双胞含有来自双胞含有来自双胞含有来自双亲亲亲亲的核外的核外的核外的核外遗传遗传遗传遗传系系系系统统统统，在，在，在，在杂杂杂杂种的分裂和增殖种的分裂和增殖种的分裂和增殖种的分裂和增殖过过过过程中双程中双程中双程中双亲亲亲亲的叶的叶的叶的叶绿绿绿绿体、体、体、体、线线线线粒体粒体粒体粒体DNADNA亦可亦可亦可亦可发发发发生重生重生重生重组组组组，从而，从而，从而，从而产产产产生新的生新的生新的生新的核外核外核外核外遗传遗传遗传遗传系系系系统统统统35教学ppt理论上，任何细胞都有可能通过体细胞杂交而成为新的生物资源，这36教学ppt36教学ppt原生原生质质体培养和体体培养和体细细胞胞杂杂交的交的应应用用获获获获得新品种得新品种得新品种得新品种创创创创造新种造新种造新种造新种质质质质转转转转移有利性状和克服移有利性状和克服移有利性状和克服移有利性状和克服远缘杂远缘杂远缘杂远缘杂交的障碍交的障碍交的障碍交的障碍作作作作为为为为基因工程的良好受体及基因工程的良好受体及基因工程的良好受体及基因工程的良好受体及进进进进行突行突行突行突变变变变体体体体筛选筛选筛选筛选的的的的优优优优良原始材料良原始材料良原始材料良原始材料37教学ppt原生质体培养和体细胞杂交的应用获得新品种37教学ppt五、植物五、植物细细胞突胞突变变体的离休体的离休筛选筛选基因基因基因基因组组组组突突突突变变变变：染色体数目的改染色体数目的改染色体数目的改染色体数目的改变变变变或或或或细细细细胞胞胞胞质质质质基因基因基因基因组组组组的增减的增减的增减的增减染色体突染色体突染色体突染色体突变变变变：染色体染色体染色体染色体较较较较大范大范大范大范围围围围的的的的结结结结构构构构变变变变化，涉及多个基因化，涉及多个基因化，涉及多个基因化，涉及多个基因基因突基因突基因突基因突变变变变：指范指范指范指范围围围围在一个基因以内的分子在一个基因以内的分子在一个基因以内的分子在一个基因以内的分子结结结结构的改构的改构的改构的改变变变变，按，按，按，按DNADNA改改改改变变变变方式有碱基置方式有碱基置方式有碱基置方式有碱基置换换换换、称雄突、称雄突、称雄突、称雄突变变变变、缺失突、缺失突、缺失突、缺失突变变变变和插入突和插入突和插入突和插入突变变变变（一）突（一）突（一）突（一）突变变变变体的体的体的体的产产产产生生生生在离体培养条件下，在离体培养条件下，在离体培养条件下，在离体培养条件下，诱发诱发诱发诱发突突突突变变变变的突的突的突的突变变变变型和自型和自型和自型和自发发发发突突突突变变变变没有本没有本没有本没有本质质质质上的差上的差上的差上的差别别别别，一般有三个水平的突一般有三个水平的突一般有三个水平的突一般有三个水平的突变变变变：38教学ppt五、植物细胞突变体的离休筛选基因组突变：染色体数目的改变或细（二）突变细胞的筛选方法直接直接直接直接选择选择选择选择法法法法正正正正选择选择选择选择/负选择负选择负选择负选择间间间间接接接接选择选择选择选择法法法法39教学ppt（二）突变细胞的筛选方法直接选择法正选择/负选择间接选择法3正正选择选择 用一种含有特定物用一种含有特定物用一种含有特定物用一种含有特定物质质质质的的的的选择选择选择选择培养基，在此培养基上只有突培养基，在此培养基上只有突培养基，在此培养基上只有突培养基，在此培养基上只有突变细变细变细变细胞能胞能胞能胞能够够够够生生生生长长长长，非突，非突，非突，非突变细变细变细变细胞不能生胞不能生胞不能生胞不能生长长长长，从而直接，从而直接，从而直接，从而直接筛选筛选筛选筛选出出出出突突突突变变变变体。如除草体。如除草体。如除草体。如除草剂剂剂剂、抗、抗、抗、抗盐盐盐盐碱突碱突碱突碱突变变变变体的体的体的体的筛选筛选筛选筛选，均可直接在培，均可直接在培，均可直接在培，均可直接在培养基中加入一定养基中加入一定养基中加入一定养基中加入一定浓浓浓浓度的除草度的除草度的除草度的除草剂剂剂剂或增加渗透或增加渗透或增加渗透或增加渗透压压压压的物的物的物的物质质质质。目前。目前。目前。目前采用采用采用采用这这这这一途径已从多种植物中一途径已从多种植物中一途径已从多种植物中一途径已从多种植物中筛选筛选筛选筛选出可利用的体出可利用的体出可利用的体出可利用的体细细细细胞胞胞胞变变变变异异异异体。体。体。体。40教学ppt正选择用一种含有特定物质的选择培养基，在此培养基上只有突变细负选择负选择 一种借助于与突一种借助于与突一种借助于与突一种借助于与突变变变变表表表表现现现现型有关的性状作型有关的性状作型有关的性状作型有关的性状作为选择为选择为选择为选择指指指指标标标标的的的的筛选筛选筛选筛选方法方法方法方法 DorfflingDorffling等以等以等以等以ProPro类类类类似物似物似物似物羟羟羟羟脯氨酸（脯氨酸（脯氨酸（脯氨酸（HYP)HYP)为选择剂为选择剂为选择剂为选择剂，获获获获得得得得了耐了耐了耐了耐HYPHYP的体的体的体的体细细细细胞胞胞胞变变变变异系，其抗寒性比供体异系，其抗寒性比供体异系，其抗寒性比供体异系，其抗寒性比供体亲亲亲亲本增本增本增本增强强强强，且，且，且，且能能能能稳稳稳稳定定定定遗传遗传遗传遗传 林定波等将林定波等将林定波等将林定波等将锦锦锦锦橙株心橙株心橙株心橙株心细细细细胞愈胞愈胞愈胞愈伤组织伤组织伤组织伤组织的的的的悬悬悬悬浮浮浮浮细细细细胞胞胞胞经经经经 射射射射线线线线照照照照射，然后在高射，然后在高射，然后在高射，然后在高浓浓浓浓度散打脯氨酸培养基中培养度散打脯氨酸培养基中培养度散打脯氨酸培养基中培养度散打脯氨酸培养基中培养筛选筛选筛选筛选，获获获获得了得了得了得了抗寒体抗寒体抗寒体抗寒体细细细细胞胞胞胞变变变变异愈异愈异愈异愈伤组织伤组织伤组织伤组织，并再生植株。，并再生植株。，并再生植株。，并再生植株。鉴鉴鉴鉴定定定定显显显显示，抗寒示，抗寒示，抗寒示，抗寒愈愈愈愈伤组织伤组织伤组织伤组织及其再生植株的抗寒性分及其再生植株的抗寒性分及其再生植株的抗寒性分及其再生植株的抗寒性分别别别别比供体提高比供体提高比供体提高比供体提高1.41.4度和度和度和度和2.42.4度，突度，突度，突度，突变变变变系体内的系体内的系体内的系体内的ProPro含量比供体增加了一倍含量比供体增加了一倍含量比供体增加了一倍含量比供体增加了一倍41教学ppt负选择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（三）突（三）突变变性状性状遗传遗传基基础础及其及其稳稳定性定性鉴鉴定定遗传遗传遗传遗传基基基基础础础础稳稳稳稳定性定性定性定性42教学ppt（三）突变性状遗传基础及其稳定性鉴定遗传基础稳定性42教学p突突变变性状的性状的遗传遗传学基学基础础 体体体体细细细细胞胞胞胞变变变变异，除异，除异，除异，除发发发发生在染色体水平外，更多的是基因水平生在染色体水平外，更多的是基因水平生在染色体水平外，更多的是基因水平生在染色体水平外，更多的是基因水平上的上的上的上的变变变变异异异异 从利用体从利用体从利用体从利用体细细细细胞胞胞胞变变变变异的角度，染色体异的角度，染色体异的角度，染色体异的角度，染色体变变变变异大多是一些畸型异大多是一些畸型异大多是一些畸型异大多是一些畸型变变变变异，真正可利用的染色体异，真正可利用的染色体异，真正可利用的染色体异，真正可利用的染色体变变变变异十分有限异十分有限异十分有限异十分有限 基因水平上的基因水平上的基因水平上的基因水平上的变变变变异大多只是个异大多只是个异大多只是个异大多只是个别别别别性状的改性状的改性状的改性状的改变变变变，不会影响再，不会影响再，不会影响再，不会影响再生植株的正常生生植株的正常生生植株的正常生生植株的正常生长发长发长发长发育。因此，从再生植株的育。因此，从再生植株的育。因此，从再生植株的育。因此，从再生植株的 这这这这些些些些变变变变异中异中异中异中有可能有可能有可能有可能筛选筛选筛选筛选有益的有益的有益的有益的变变变变异。异。异。异。基因水平的基因水平的基因水平的基因水平的变变变变异从根本上异从根本上异从根本上异从根本上讲讲讲讲是是是是DNADNA大大大大项项项项突突突突变变变变或修或修或修或修饰饰饰饰状状状状态态态态的的的的改改改改变变变变43教学ppt突变性状的遗传学基础体细胞变异，除发生在染色体水平外，更多的突突变变性状的性状的稳稳定性定性 对对对对于于于于单单单单基因控制的基因控制的基因控制的基因控制的遗传遗传遗传遗传性状，大多数碱基突性状，大多数碱基突性状，大多数碱基突性状，大多数碱基突变变变变可以可以可以可以稳稳稳稳定定定定遗遗遗遗传传传传而且符合孟德而且符合孟德而且符合孟德而且符合孟德尔尔尔尔遗传遗传遗传遗传分离分离分离分离规规规规律，律，律，律，这这这这一点已在水稻、烟草一点已在水稻、烟草一点已在水稻、烟草一点已在水稻、烟草和玉米的体和玉米的体和玉米的体和玉米的体细细细细胞胞胞胞变变变变异中得以异中得以异中得以异中得以证实证实证实证实。植物的植物的植物的植物的许许许许多性状特多性状特多性状特多性状特别别别别是是是是经济经济经济经济性状均由多基因控制，性状均由多基因控制，性状均由多基因控制，性状均由多基因控制，对对对对于多于多于多于多基因控制性状的碱基突基因控制性状的碱基突基因控制性状的碱基突基因控制性状的碱基突变变变变可能由于技可能由于技可能由于技可能由于技术术术术上的复上的复上的复上的复杂杂杂杂性，目前性，目前性，目前性，目前还还还还没有关于多基因控制性状的碱基突没有关于多基因控制性状的碱基突没有关于多基因控制性状的碱基突没有关于多基因控制性状的碱基突变报变报变报变报道。道。道。道。44教学ppt突变性状的稳定性对于单基因控制的遗传性状，大多数碱基突变可以第二第二节节 基因工程与育种基因工程与育种Genetic Engineering and Breeding45教学ppt第二节 基因工程与育种Genetic Engineerin植物基因工程：植物基因工程：植物基因工程：植物基因工程：指以指以指以指以类类类类似工程似工程似工程似工程设计设计设计设计的方法，按照的方法，按照的方法，按照的方法，按照人人人人们们们们的意志，通的意志，通的意志，通的意志，通过过过过一定的程序，将具有一定的程序，将具有一定的程序，将具有一定的程序，将具有遗传遗传遗传遗传信息信息信息信息的的的的DNADNA片段，在离休条件下，用工具片段，在离休条件下，用工具片段，在离休条件下，用工具片段，在离休条件下，用工具酶酶酶酶加以剪切、加以剪切、加以剪切、加以剪切、组组组组合和拼接，再将人工重合和拼接，再将人工重合和拼接，再将人工重合和拼接，再将人工重组组组组的基因引物适当的植的基因引物适当的植的基因引物适当的植的基因引物适当的植物受体中物受体中物受体中物受体中进进进进行复制和表达的技行复制和表达的技行复制和表达的技行复制和表达的技术术术术。转转转转基因植物（基因植物（基因植物（基因植物（transgenic plants)transgenic plants)转转转转基因技基因技基因技基因技术术术术(transgenic technique)(transgenic technique)46教学ppt植物基因工程：指以类似工程设计的方法，按照人们的意志，通过一基因工程基因工程基因基因基因基因枪枪枪枪和和和和农农农农杆菌介杆菌介杆菌介杆菌介导导导导基因基因基因基因转转转转化示意化示意化示意化示意图图图图47教学ppt基因工程基因枪和农杆菌介导基因转化示意图47教学ppt基因工程基本操作步基因工程基本操作步骤骤目的基因的分离与目的基因的分离与鉴鉴定定植物表达植物表达载载体的构建体的构建植物的植物的遗传转遗传转化化转转化植物化植物细细胞的胞的筛选筛选及及转转基因植物的基因植物的鉴鉴定定48教学ppt基因工程基本操作步骤目的基因的分离与鉴定48教学ppt植物基因植物基因转转移的移的过过程程49教学ppt植物基因转移的过程49教学ppt基因工程在植物育种中的基因工程在植物育种中的应应用用改良品改良品改良品改良品质质质质提高抗病虫能力提高抗病虫能力提高抗病虫能力提高抗病虫能力改良抗逆性改良抗逆性改良抗逆性改良抗逆性提高光合作用和固氮效率提高光合作用和固氮效率提高光合作用和固氮效率提高光合作用和固氮效率创创创创建雄性不育材料建雄性不育材料建雄性不育材料建雄性不育材料延延延延迟迟迟迟成熟与保成熟与保成熟与保成熟与保鲜鲜鲜鲜选选选选育抗除草育抗除草育抗除草育抗除草剂剂剂剂品种品种品种品种50教学ppt基因工程在植物育种中的应用改良品质50教学ppt1.提高抗病能力提高抗病能力抗真菌基因工程途径抗真菌基因工程途径抗真菌基因工程途径抗真菌基因工程途径抗抗抗抗细细细细菌基因工程途径菌基因工程途径菌基因工程途径菌基因工程途径克隆并克隆并克隆并克隆并导导导导入几丁入几丁入几丁入几丁质质质质酶酶酶酶基因和基因和基因和基因和-1-1，3-3-葡聚糖葡聚糖葡聚糖葡聚糖酶酶酶酶基因基因基因基因克隆并克隆并克隆并克隆并导导导导入抗毒素入抗毒素入抗毒素入抗毒素过过过过量表达法量表达法量表达法量表达法克隆克隆克隆克隆转转转转化溶菌化溶菌化溶菌化溶菌酶酶酶酶基因或基因或基因或基因或杀杀杀杀菌菌菌菌肽肽肽肽基因基因基因基因51教学ppt1.提高抗病能力抗真菌基因工程途径抗细菌基因工程途径克隆过过过过量表达来自番茄量表达来自番茄量表达来自番茄量表达来自番茄PRPR蛋白的甜橙抗脚腐病蛋白的甜橙抗脚腐病蛋白的甜橙抗脚腐病蛋白的甜橙抗脚腐病52教学ppt过量表达来自番茄PR蛋白的甜橙抗脚腐病52教学ppt马铃马铃马铃马铃薯抗菌薯抗菌薯抗菌薯抗菌肽肽肽肽基因工程基因工程基因工程基因工程53教学ppt马铃薯抗菌肽基因工程53教学ppt2.抗病毒基因工程向植物中向植物中导导入病毒外壳蛋白（入病毒外壳蛋白（CP)转转移病毒的反移病毒的反义义RNA，卫卫星星RNA，病毒复，病毒复制制酶酶基因和核基因和核酶酶基因等基因等抗病毒抗病毒抗病毒抗病毒番木瓜番木瓜番木瓜番木瓜54教学ppt2.抗病毒基因工程向植物中导入病毒外壳蛋白（CP)抗病毒番木3.提高抗虫能力导导入入Bt毒蛋白基因毒蛋白基因导导入蛋白入蛋白酶酶抑制基因抑制基因利用一些昆虫毒素基因（如蜘蛛利用一些昆虫毒素基因（如蜘蛛杀杀虫虫肽肽基因，和蝎毒素基因等）基因，和蝎毒素基因等）55教学ppt3.提高抗虫能力导入Bt毒蛋白基因55教学ppt4.改善抗逆性改善抗逆性向植物中向植物中向植物中向植物中导导导导入入入入热热热热休克基因，可提高其休克基因，可提高其休克基因，可提高其休克基因，可提高其扩扩扩扩，抗，抗，抗，抗热热热热性性性性将深海将深海将深海将深海鱼鱼鱼鱼美洲美洲美洲美洲拟鲽拟鲽拟鲽拟鲽的抗的抗的抗的抗冻冻冻冻基因通基因通基因通基因通过过过过柱柱柱柱头导头导头导头导入番茄，入番茄，入番茄，入番茄，获获获获得可耐受得可耐受得可耐受得可耐受-4-4-5-5的的的的转转转转基因番茄基因番茄基因番茄基因番茄导导导导入脯氨酸或甜菜碱合成有关的入脯氨酸或甜菜碱合成有关的入脯氨酸或甜菜碱合成有关的入脯氨酸或甜菜碱合成有关的酶酶酶酶的基因的基因的基因的基因如甜菜碱如甜菜碱如甜菜碱如甜菜碱醛醛醛醛脱脱脱脱氢氢氢氢酶酶酶酶（BADH)BADH)基因基因基因基因导导导导入烟草，草莓入烟草，草莓入烟草，草莓入烟草，草莓和水稻后，和水稻后，和水稻后，和水稻后，转转转转基因植物的耐基因植物的耐基因植物的耐基因植物的耐盐盐盐盐性明性明性明性明显显显显提高提高提高提高56教学ppt4.改善抗逆性向植物中导入热休克基因，可提高其扩，抗热性深海深海深海深海鱼鱼鱼鱼美洲美洲美洲美洲拟鲽拟鲽拟鲽拟鲽转转转转深海深海深海深海鱼鱼鱼鱼美洲美洲美洲美洲拟鲽拟鲽拟鲽拟鲽的抗的抗的抗的抗冻冻冻冻基因草莓基因草莓基因草莓基因草莓57教学ppt深海鱼美洲拟鲽转深海鱼美洲拟鲽的抗冻基因草莓57教学ppt5.选选育抗除草育抗除草剂剂品种品种 把除草把除草把除草把除草剂剂剂剂作用的靶作用的靶作用的靶作用的靶酶酶酶酶或靶蛋白或靶蛋白或靶蛋白或靶蛋白质质质质的基因的基因的基因的基因导导导导入植物入植物入植物入植物 现现现现已在矮已在矮已在矮已在矮牵牵牵牵牛、烟草、番茄、牛、烟草、番茄、牛、烟草、番茄、牛、烟草、番茄、马铃马铃马铃马铃薯、大豆、油菜、薯、大豆、油菜、薯、大豆、油菜、薯、大豆、油菜、杨树杨树杨树杨树等植物上等植物上等植物上等植物上获获获获得抗除草得抗除草得抗除草得抗除草剂剂剂剂的的的的转转转转基因植株。基因植株。基因植株。基因植株。转转转转移一种能以除草移一种能以除草移一种能以除草移一种能以除草剂为剂为剂为剂为底物的底物的底物的底物的酶酶酶酶的基因的基因的基因的基因 如如如如barbar基因基因基因基因编码编码编码编码PPTPPT乙乙乙乙酰转酰转酰转酰转移移移移酶酶酶酶，导导导导入烟草，番茄和入烟草，番茄和入烟草，番茄和入烟草，番茄和马铃马铃马铃马铃薯等植物后，使作物薯等植物后，使作物薯等植物后，使作物薯等植物后，使作物获获获获得抗除草得抗除草得抗除草得抗除草剂剂剂剂PPTPPT的能力的能力的能力的能力58教学ppt5.选育抗除草剂品种把除草剂作用的靶酶或靶蛋白质的基因导6.延延迟迟成熟与保成熟与保鲜鲜改改改改变变变变果果果果实细实细实细实细胞壁降解胞壁降解胞壁降解胞壁降解酶酶酶酶活性活性活性活性抑制成熟激素乙抑制成熟激素乙抑制成熟激素乙抑制成熟激素乙烯烯烯烯的生成的生成的生成的生成乙乙乙乙烯烯烯烯生成减少生成减少生成减少生成减少70%70%需更需更需更需更长时间软长时间软长时间软长时间软化化化化硬度：高于硬度：高于硬度：高于硬度：高于CKCK比比比比CKCK耐耐耐耐贮贮贮贮藏藏藏藏转转转转基因苹果基因苹果基因苹果基因苹果59教学ppt6.延迟成熟与保鲜改变果实细胞壁降解酶活性乙烯生成减少70转转转转基因耐基因耐基因耐基因耐贮贮贮贮藏番茄藏番茄藏番茄藏番茄60教学ppt转基因耐贮藏番茄60教学ppt7.提高提高产产量量 目前已克降出目前已克降出目前已克降出目前已克降出许许许许多种参与光合作用的基因和多种参与光合作用的基因和多种参与光合作用的基因和多种参与光合作用的基因和导导导导致植物雄性不育的基因致植物雄性不育的基因致植物雄性不育的基因致植物雄性不育的基因 WorralWorral等等等等报报报报道用道用道用道用编码编码编码编码-1-1，3-3-葡聚糖水解葡聚糖水解葡聚糖水解葡聚糖水解酶酶酶酶基因基因基因基因转转转转化烟草，矮化烟草，矮化烟草，矮化烟草，矮牵牵牵牵牛牛牛牛获获获获得雄性不育植株得雄性不育植株得雄性不育植株得雄性不育植株提高光合作用效率和固氮效率提高光合作用效率和固氮效率提高光合作用效率和固氮效率提高光合作用效率和固氮效率克隆与克隆与克隆与克隆与杂杂杂杂种种种种优势优势优势优势相关的植物雄性不育有关的基因相关的植物雄性不育有关的基因相关的植物雄性不育有关的基因相关的植物雄性不育有关的基因61教学ppt7.提高产量目前已克降出许多种参与光合作用的基因和导致植物8.改良品改良品质质将人工合成的富含必将人工合成的富含必将人工合成的富含必将人工合成的富含必须须须须氨基酸的氨基酸的氨基酸的氨基酸的DNADNA片段片段片段片段导导导导入入入入马铃马铃马铃马铃薯，能有效地改善薯，能有效地改善薯，能有效地改善薯，能有效地改善马铃马铃马铃马铃薯薯薯薯贮贮贮贮藏蛋白的氨基酸成分藏蛋白的氨基酸成分藏蛋白的氨基酸成分藏蛋白的氨基酸成分通通通通过导过导过导过导入淀粉粒入淀粉粒入淀粉粒入淀粉粒结结结结合的淀粉合成合的淀粉合成合的淀粉合成合的淀粉合成酶酶酶酶的反的反的反的反义义义义RNARNA基因，基因，基因，基因，可改可改可改可改变马铃变马铃变马铃变马铃薯支薯支薯支薯支链链链链淀粉和直淀粉和直淀粉和直淀粉和直链链链链淀粉的比例淀粉的比例淀粉的比例淀粉的比例62教学ppt8.改良品质将人工合成的富含必须氨基酸的DNA片段导入马铃9.提早开花提早开花结实结实63教学ppt9.提早开花结实63教学ppt转转基因植株的基因植株的筛选筛选形形形形态态态态学学学学鉴鉴鉴鉴定定定定直接直接直接直接选择选择选择选择法法法法间间间间接接接接选择选择选择选择法法法法同工同工同工同工酶酶酶酶测测测测定定定定分子分子分子分子标记标记标记标记方法：方法：64教学ppt转基因植株的筛选形态学鉴定方法：64教学ppt第三第三节节 分子分子标记辅标记辅助育种助育种分子分子标记标记遗传标记遗传标记65教学ppt第三节 分子标记辅助育种分子标记遗传标记65教学ppt分子分子标记标记在育种中的在育种中的应应用用 构建构建构建构建遗传图谱遗传图谱遗传图谱遗传图谱 分析分析分析分析亲缘亲缘亲缘亲缘关系和植物的起源演化关系和植物的起源演化关系和植物的起源演化关系和植物的起源演化问题问题问题问题 农艺农艺农艺农艺性状基因的定位性状基因的定位性状基因的定位性状基因的定位 分子分子分子分子标记辅标记辅标记辅标记辅助助助助选择选择选择选择 种种种种质资质资质资质资源及品种源及品种源及品种源及品种鉴鉴鉴鉴定定定定66教学ppt分子标记在育种中的应用构建遗传图谱66教学ppt遗传图谱遗传图谱遗传图谱遗传图谱和和和和物理物理物理物理图谱图谱图谱图谱玉米的玉米的玉米的玉米的连锁遗传图连锁遗传图连锁遗传图连锁遗传图67教学ppt遗传图谱和物理图谱玉米的连锁遗传图67教学ppt