第四章-生殖与育种.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015/9/7,#,第四章 真菌的生殖和遗传育种,第一节 真菌的无性繁殖,第二节 真菌的有性繁殖,第三节 准性生殖,第四节 真菌的生活史,第五节 真菌的遗传,第五节 真菌菌种的选育,生殖,通过有性或无性的方法产生新个体,真菌的繁殖能力很强，方式多样化：,有性生殖，无性繁殖及准性生殖,第四章 真菌的生殖和遗传育种,第一节 真菌的无性繁殖,无性繁殖,不经过两性细胞的配合便能产生新的个体的繁殖方式。,菌丝断裂、细胞分裂、出芽繁殖、无性孢子等,产生无性孢子是许多真菌的主要繁殖方式,一、真菌的无性孢子,1,游动孢子,(,Zoospore),产生于游动孢子囊中，通过液胞割裂方式形成。,一般有,1-2,根鞭毛,，,孢子呈圆形、洋梨形或肾形，成熟的游动孢子从孢子囊上特别的管或小孔中放出，或孢子囊破裂而释放。,茸鞭,or,尾鞭,9+2型,双游现象,：,从游动孢子囊释放,休眠，鞭毛脱落形成静止孢子,再萌发形成次生游动孢子,如,寄生水霉,Saprolegnia parasitica,第一节 真菌的无性繁殖,第四章 真菌的生殖和遗传育种,2,孢囊孢子,(,Sporangiospore),无鞭毛，不能运动，成熟后孢子囊破裂释放孢囊孢子。,孢子囊形成于孢子囊梗的顶端膨大部分，孢子囊与孢子囊梗间的隔膜一般凸出成圆形，卵圆形或洋梨形，这个突出部分称为囊轴。,孢子囊梗有多种类型，不分枝、双叉分枝或不规则分枝，孢子囊梗的类型常做为分类依据。,第一节 真菌的无性繁殖,第四章 真菌的生殖和遗传育种,3厚垣孢子(,Chlamydospore),在不良环境中，菌丝中间或顶端形成的厚壁孢子，具有较高的抗逆能力，是真菌的一种休眠体。,总状毛霉在菌丝中间形成多个厚垣孢子，称为间生厚垣孢子。,白假丝酵母在菌丝顶端形成厚垣孢子，称为顶生厚垣孢子。,第四章 真菌的生殖和遗传育种,第一节 真菌的无性繁殖,4分生孢子(,Conidium),真菌中最常见的一种无性孢子,形状、大小、结构及着生方式多种多样,(1)分生孢子的发育类型：,芽殖型(,blastic),由产孢细胞的一部分通过生长而形成,菌丝型(,thallic),由已存在的菌丝细胞整个转化而来,(2)分生孢子的产孢结构,往往产生于一定的产孢结构上，主要有：,分生孢子座、分生孢子器,分生孢子盘、孢梗束等,第四章 真菌的生殖和遗传育种,第一节 真菌的无性繁殖,真菌的有性生殖包括三个阶段：,质配,核配,减数分裂,可分为下列几种情况：,1,质配后随即核配。,2 质配后以(,N+N),形式进行营养生长，形成繁殖体时才发生核配。,3 核配后随即减数分裂，双倍期很短。,4,核配后不立即减数分裂，而以双倍体形存在，在形成配子时进行减数分裂。,第二节 真菌的有性繁殖,第四章 真菌的生殖和遗传育种,第四章 真菌的生殖和遗传育种,一、性的亲和性,大多数真菌都是雌雄同株的(,hermonhroditic)，,但不是所有雌雄同株都能自交可育。而往往需要两个具有不同性状的菌株之间才能完成性结合。,1 同宗配合(,homothalic),同一菌丝体上的雌雄配子配合形成有性孢子的现象,初级同宗配合,：同核菌丝通过异核化完成有性过程。,次级同宗配合,：产生的有性孢子为双核体，其中含有两个不同性亲合的核，而无需经过质配过程。,第二节 真菌的有性繁殖,第四章 真菌的生殖和遗传育种,2 异宗配合(,heterothalic),需来自不同菌体上的两性配子结合才能产生有性孢子,(1),形态学,上的异宗配合：雌雄配子在形态结构上有明显的差异。,(2),生理学,上的异宗配合：雌雄配子不发达或退化，而以营养体细胞或菌丝分枝代替,，,形态结构上无明显差异，但表现出遗传学上的性亲合。,(3)异宗配合的,交配型,一对等位基因的异宗配合,多个等位基因的异宗配合,第二节 真菌的有性繁殖,第四章 真菌的生殖和遗传育种,二、有性孢子的类型,真菌的有性生殖产生的有性孢子可分为四种类型。,卵孢子、接合孢子、子囊孢子、担孢子,1 卵孢子(,Oospore),卵孢子由两个异形配子囊结合后发育形成。在配子囊配合时，雄器中的内容物,(,核与质,),通过授精管进入卵球完成质配，随后发生核配，并在卵球周围形成厚的外壁而发育成卵孢子。,第二节 真菌的有性繁殖,第四章 真菌的生殖和遗传育种,2 接合孢子(,Zygospore),接合孢子由菌丝上生出的形态相同或略有不同的两个配子囊接合而形成。,第二节 真菌的有性繁殖,第四章 真菌的生殖和遗传育种,3 子囊孢子(,Ascospore),产生于子囊中的有性孢子。,低等子囊菌、酵母菌整个营养体细胞转化为子囊。,高等子囊菌，质配后发育成产囊丝，再发育成子囊。,第二节 真菌的有性繁殖,第一节 真菌的有性繁殖,第四章 真菌的生殖和遗传育种,子囊果、子囊,第四章 真菌的生殖和遗传育种,4 担孢子(,Basidiospore),担子菌类真菌有性生殖产生担孢子,（,在担子上,）,。,绝大多数担子菌无发育分化明显的配子，性细胞由菌丝体上侧枝承当，质配后形成的双核细胞并不核配而是通过锁状联合方式进行双核体的有丝分裂。,担子菌往往形成子实体，在子实体中形成担子，在担子上产生单倍体外生的担孢子。,第二节 真菌的有性繁殖,第四章 真菌的生殖和遗传育种,异核现象（,heterokaryosis),同核菌丝体,只有一种遗传型的细胞核,异核菌丝体,提供了大量遗传变异的机会,准性生殖(,Parasexuality),半知菌类真菌通过体细胞融合形成杂合二倍体，并经过体细胞重组而导致基因重组的过程。,核融合,杂合二倍体形成,染色体再分离,同源染色体交换,出现重组体,第三节,准性生殖,(,Parasexuality),第四章 真菌的生殖和遗传育种,准性生殖的过程：,1 异核体的形成,具有不同性状的菌丝相遇，发生体细胞融合，产生异核体，异核体不稳定。,2,杂合二倍体形成,异核体两个遗传性状不同的核偶尔发生融合形成一个二倍体核，这种核配在自然界中发生的频率很低，构巢曲霉中只有10,-5,10,-7,。,3 有丝分裂分离,杂合二倍体核在有丝分裂过程中，发生体细胞交换，进行基因重组，并经过单倍体化过程形成具有新性状的重组体(,recombinant)。,第三节,准性生殖,(,Parasexuality),第四章 真菌的生殖和遗传育种,准性生殖的过程：,1 异核体的形成,2,杂合二倍体形成,3 有丝分裂分离(准性重组）,单倍体化,haploidization,：,非典型的和不规则的二倍体核的有丝分裂，形成单倍体、二倍体和非整倍体,有丝分裂交换,mitotic crossing over,：,同源染色体对的染色单体间发生遗传物质的对等交换,第三节,准性生殖,(,Parasexuality),第四章 真菌的生殖和遗传育种,一对染色体的单倍体化过程,第四章 真菌的生殖和遗传育种,有性生殖与准性生殖的比较,第三节,准性生殖,(,Parasexuality),有 性 生 殖 准 性 生 殖,核融合在特殊的结构中,在营养细胞中，机会少,结合子常只存在一个核周期,结合子的存在可经过多次有丝分裂,借,减数分裂,而重组，能在所有,借偶尔发生的,有丝分裂,而重组,染色体配对间交换，染色体减,体细胞交换每次只限于单一染色体,半，每对染色体成员随机组合 臂上发生一次交换,单倍体化与交换无关，每对染色体,的单体随机分配,减数分裂的产物容易识别和分离,在营养细胞里发生的重组体，只有用,适当的遗传标记才能识别,第四章 真菌的生殖和遗传育种,准性生殖在遗传学中的应用：,1 用于确定连锁群、基因顺序、着丝点的位置,准性生殖重组只有1,2个染色体参与，连锁分析较容易,标记基因所在的二倍体是杂合的，交换会引起同源性变化，远离交换的位点，可确定它离着丝点的距离,2,选择优良性状的菌株,在2个营养缺陷型突变株之间创造一个异核体；,原生质体融合；,融合子在基本培养基上可生长（杂合二倍体）；,通过诱变剂处理，在平板菌落中挑取扇形角变的菌落孢子，即为单倍体分离子。,第三节,准性生殖,(,Parasexuality),第四章 真菌的生殖和遗传育种,生活史,是指真菌从孢子萌发开始，经过一定的生长发育阶段最后又产生同一种孢子为止所经历的过程。,真菌有五种基本类型的生活史：,1 无性循环,：,明显缺乏有性生殖,2 单倍体循环：,核融合后立即减数分裂，双倍体期很短,3 双核单倍体循环：,除单核单倍体外还有双核单倍体。,4 单倍体,双倍体循环：,单倍体和双倍体时期互相交替。,5 双倍体循环：,单倍体期仅限于配子体或配子囊时期。,第四节 真菌的,生活史,真菌作为遗传学研究的优点：,单倍体(,haploid):,除卵菌是双倍体型外，大多数真菌可形成单核、单倍体的孢子，用于研究遗传突变,异核体(,heterokaryon)：,通过分离孢子或菌丝片段的方法检测，用于互补试验；,交换现象(,phenomenon of crossing-over)：,基因定位研究,体细胞交换(,somatic crossing over)：,准性生殖,真核体(,eukaryotic)：,真核生物，生长快，易操作,缺点：,核小，在光镜下看不到细胞分裂中期的染色体；,孢子小，单独处理困难，要求无菌操作。,第五节 真菌的遗传,第四章 真菌的生殖和遗传育种,第四章 真菌的生殖和遗传育种,A,染色体间没有发生交换,B,染色体间发生交换,（第一次分裂分离）（第二次分裂分离）,染色体交换,第四章 真菌的生殖和遗传育种,两个标记基因之间发生交换的结果,利用标记基因研究染色体交换,4条染色体有4种交换形式,图距单位（,map unit)：,产生1%重组的连锁基因之间的距离,第四章 真菌的生殖和遗传育种,担子菌异宗配合,异宗配合是2个同核个体之间专一性结合，这些真菌自交不育，单核中不携带有性生殖的全部遗传信息。2个同核菌丝（互补细胞）结合产生合子具有全部的遗传因子。,异宗配合,受遗传非亲和性因子控制，具有不同接合型的真菌存在三种不同类型的非亲和系统。,一对等位基因的异宗配合,多个等位基因的异宗配合,二极性多等位基因的异宗配合,（25%）,四极性多等位基因的异宗配合,（75%）,第四章 真菌的生殖和遗传育种,一对(,Aa),等位基因的异宗配合,一对等位基因存在于同一个位点上，减数分裂时分开，每个单核体只含一个等位基因；,2个单核体只有在控制非亲和位点上所带的基因不同，才形成双核体完成异宗配合，成功率为50%,毛霉、根霉、禾柄锈菌等,第四章 真菌的生殖和遗传育种,担子菌异宗配合,多对等位基因的异宗配合：,控制非亲和性的遗传位点具有多个等位基因（杂交概率增加）,两极性：,一次交换产生2种交配型,四极性：,一次交换产生4种交配型,两极性多等位基因的异宗配合具有单一的遗传因子（,A），,只有一个位点控制亲和性，多个等位基因位于同一位点。,在相互配合的菌体中，只要等位基因不同，杂交就是亲和,第四章 真菌的生殖和遗传育种,两极性多等位基因的异宗配合,绝大多数黑粉菌、银耳目的一些胶质菌以及层菌纲、腹菌纲的一些真菌属此类,第四章 真菌的生殖和遗传育种,四极性多等位基因的异宗配合,有2个遗传因子,A,和,B,控制亲和性，位于分开的染色体上，减数分裂时独立分离，每一因子都有许多等位基因。,如2个交配的同核体中，,A,和,B,等位基因都不同，则发生亲和性交配,可孕双核(,A,1,B,1,+,A,2,B,2,),A,1,B,1,，,A,1,B,2,，,A,2,B,1,，,A,2,B,2,只有当单核体的每个位点上等位基因不同时，才形成可孕的双核体。四极性成功率25%，两极性为50%,裂褶菌(,Schizophyllum commune,),的四极性异宗配合,第四章 真菌的生殖和遗传育种,四极性多等位基因的异宗配合,第四章 真菌的生殖和遗传育种,裂褶菌,(,Schizophyllum commune,),的四极性异宗配合,F:,菌体可质配，但不能核配，无锁状联合,B：2,菌株之间形成栅栏带，菌丝不亲和，无核配,第四章 真菌的生殖和遗传育种,细胞质遗传,细胞质遗传/核外遗传,细胞质也能携带控制子或异核体遗传表型的遗传因子的现象,不遵守有性生殖中的孟德尔定律,细胞质遗传可能来自线粒体或病毒颗粒,线粒体,DNA,缺失造成呼吸缺陷导致：,小菌落,生长缓慢,老化现象等,二、物理因素,温度、湿度、,pH、,光、空气（,O,2,、,CO,2,),影响真菌生殖的条件,一、营养条件,培养基浓度,碳素营养,氮素营养,矿物质和维生素,第四章 真菌的生殖和遗传育种,引种与驯化,自然选种,利用自然界现有的变异，经过选择培养获得新品种的育种方法。,选种方法简单，行之有效，适合基层食用菌育种,第六节 真菌的,菌种选育,一、真菌育种技术和方法,自然选种、杂交育种、诱变育种、,原生质体融合育种、基因工程育种,第四章 真菌的生殖和遗传育种,1、自然选种,把目标真菌从自然界混杂的生物群体中挑选分离出来,主要涉及分离，纯化和比较,第四章 真菌的生殖和遗传育种,确定选种目标：,产量、质量、抗病，抗杂性、适应性、早熟性、整齐度等,收集各地的有关菌株：,生物学性状、经济性状考查,选种技术：,单孢分离,定向选择变异后代,多孢分离,选择变异后代,2、杂交育种,原理：产生多种特性、特征的新组合；通过互补作用而产生新性状；杂种优势,有性生殖的真菌可以通过杂交进行高产菌株的筛选，基本过程：,、杂交亲本选择(繁殖、保存、单孢分离、培养),、杂交配对,、杂交子的鉴定、筛选,、杂交子生产性能测定,第四章 真菌的生殖和遗传育种,3、诱变育种,、出发菌株的筛选,、出发菌株预处理,、诱变处理(单核体，孢子）,、突变子的筛选,、突变子的生产性能检验,第四章 真菌的生殖和遗传育种,4、原生质体融合育种,亲本选择,菌体脱壁（原生质体制备，再生与复苏试验）,原生质体融合（,PEG-Ca,2+,、,电脉冲,),融合子筛选,选择性再生培养基,纯化培养基，有扇变角的菌落（或其他标记）,优良性状检测,第四章 真菌的生殖和遗传育种,5、基因工程育种,利用基因工程技术，将外源基因导入真菌细胞内构建工程菌株,目标基因克隆,载体筛选构建,体外连接,基因转化受体,转化子筛选,生产性状检测,第四章 真菌的生殖和遗传育种,第四章 真菌的生殖和遗传育种,1.根据真菌有性繁殖过程的连续性不同，真菌可分为哪几类？,2.列出真菌产生的孢子种类。,3.简述真菌有性生殖和准性生殖的区别。,4常见真菌育种方法有哪些？试举例说明其基本过程,。,问题与讨论,