现代生物技术在植物育种上的应用省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

生物技术在植物育种生物技术在植物育种中应用中应用第1页主要内容主要内容 生物技术概念和范围生物技术概念和范围 细胞工程与育种细胞工程与育种 基因工程与育种基因工程与育种 分子标识辅助育种分子标识辅助育种第2页生物技术生物技术 生物技术也称生物工程生物技术也称生物工程生物技术也称生物工程生物技术也称生物工程，是指以当代生命科学为基础，结合，是指以当代生命科学为基础，结合，是指以当代生命科学为基础，结合，是指以当代生命科学为基础，结合先进工程伎俩和其它基础学科科学原理，按照预先设计，发先进工程伎俩和其它基础学科科学原理，按照预先设计，发先进工程伎俩和其它基础学科科学原理，按照预先设计，发先进工程伎俩和其它基础学科科学原理，按照预先设计，发行生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或到达某行生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或到达某行生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或到达某行生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或到达某种目标一门种目标一门种目标一门种目标一门新兴、综合性学科新兴、综合性学科新兴、综合性学科新兴、综合性学科。生物技术生物技术生物技术生物技术是在分子生物学和细胞生物学基础上结合当代工程是在分子生物学和细胞生物学基础上结合当代工程是在分子生物学和细胞生物学基础上结合当代工程是在分子生物学和细胞生物学基础上结合当代工程学方法和原理而发展起来一门综合性科学技术学方法和原理而发展起来一门综合性科学技术学方法和原理而发展起来一门综合性科学技术学方法和原理而发展起来一门综合性科学技术应用范围广泛：应用范围广泛：应用范围广泛：应用范围广泛：医药卫生、农林牧渔、轻工、食品、化医药卫生、农林牧渔、轻工、食品、化医药卫生、农林牧渔、轻工、食品、化医药卫生、农林牧渔、轻工、食品、化 工和能源等领域。工和能源等领域。工和能源等领域。工和能源等领域。第3页植物方面：植物方面：植物方面：植物方面：产量、品质、抗病虫、抗逆性等，产量、品质、抗病虫、抗逆性等，产量、品质、抗病虫、抗逆性等，产量、品质、抗病虫、抗逆性等，以细胞工程、基因工程、分子标识辅助育种为关键生物以细胞工程、基因工程、分子标识辅助育种为关键生物以细胞工程、基因工程、分子标识辅助育种为关键生物以细胞工程、基因工程、分子标识辅助育种为关键生物技术在植物育种中已得到广泛应用。技术在植物育种中已得到广泛应用。技术在植物育种中已得到广泛应用。技术在植物育种中已得到广泛应用。主要包括：主要包括：主要包括：主要包括：组织与细胞培养、体细胞突变体筛选、原生质体培养与体组织与细胞培养、体细胞突变体筛选、原生质体培养与体组织与细胞培养、体细胞突变体筛选、原生质体培养与体组织与细胞培养、体细胞突变体筛选、原生质体培养与体细胞杂交、单倍体细胞培养、体细胞胚胎发生与生物反应细胞杂交、单倍体细胞培养、体细胞胚胎发生与生物反应细胞杂交、单倍体细胞培养、体细胞胚胎发生与生物反应细胞杂交、单倍体细胞培养、体细胞胚胎发生与生物反应器、基因分离和转移和分子标识辅助选择育种等技术器、基因分离和转移和分子标识辅助选择育种等技术器、基因分离和转移和分子标识辅助选择育种等技术器、基因分离和转移和分子标识辅助选择育种等技术第4页生物技术应用于育种必要性生物技术应用于育种必要性1、人类二十一世纪面临三大问题 （人口、资源、环境）2、传统育种方法局限3、生物技术创造性（1）打破自然生殖隔离，生物可共享一个基因库（2）有目标地进行基因重组，克服不良连锁（3）有效克服环境影响，选择更可靠第5页生物技术在植物育种中应用主要意义生物技术在植物育种中应用主要意义 生物技术应用于植物育种，能够处理传统育种一生物技术应用于植物育种，能够处理传统育种一生物技术应用于植物育种，能够处理传统育种一生物技术应用于植物育种，能够处理传统育种一些特殊困难，扩大育种基因起源，提升判定和摆些特殊困难，扩大育种基因起源，提升判定和摆些特殊困难，扩大育种基因起源，提升判定和摆些特殊困难，扩大育种基因起源，提升判定和摆地摊可靠性，加紧育种进程，加速繁殖，提升育地摊可靠性，加紧育种进程，加速繁殖，提升育地摊可靠性，加紧育种进程，加速繁殖，提升育地摊可靠性，加紧育种进程，加速繁殖，提升育种效率等，对于处理人口与食物问题以及生物能种效率等，对于处理人口与食物问题以及生物能种效率等，对于处理人口与食物问题以及生物能种效率等，对于处理人口与食物问题以及生物能源问题，含有十分主要意义。源问题，含有十分主要意义。源问题，含有十分主要意义。源问题，含有十分主要意义。第6页组织与器官培养类别组织与器官培养应用第一节第一节 细胞工程与育种细胞工程与育种第7页第一节第一节 细胞工程与育种细胞工程与育种第8页一、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培养第9页相关专业术语相关专业术语细胞全能性：细胞全能性：细胞全能性：细胞全能性：外植体：外植体：外植体：外植体：愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织胚状体胚状体胚状体胚状体继代培养继代培养继代培养继代培养第10页第11页组织与器官培养过程可分四个阶段组织与器官培养过程可分四个阶段无菌培养物建立无菌培养物建立无菌培养物建立无菌培养物建立营养繁殖体增殖营养繁殖体增殖营养繁殖体增殖营养繁殖体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阶段在培养基、各阶段在培养基、各阶段在培养基、各阶段在培养基、生长调整剂配比生长调整剂配比生长调整剂配比生长调整剂配比和浓度、培养方和浓度、培养方和浓度、培养方和浓度、培养方式和环境上都有式和环境上都有式和环境上都有式和环境上都有不一样要求不一样要求不一样要求不一样要求第12页组织和器官培养在育种中作用组织和器官培养在育种中作用 加紧植物新品种和育种繁殖速度加紧植物新品种和育种繁殖速度加紧植物新品种和育种繁殖速度加紧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 诱发和离体筛选突变体诱发和离体筛选突变体诱发和离体筛选突变体诱发和离体筛选突变体 进行种质资源长久保留和远距离运输进行种质资源长久保留和远距离运输进行种质资源长久保留和远距离运输进行种质资源长久保留和远距离运输 取得倍性不一样植株取得倍性不一样植株取得倍性不一样植株取得倍性不一样植株 克服种子和萌发中障碍克服种子和萌发中障碍克服种子和萌发中障碍克服种子和萌发中障碍 克服远缘杂交困难克服远缘杂交困难克服远缘杂交困难克服远缘杂交困难 提供育种中间材料提供育种中间材料提供育种中间材料提供育种中间材料第13页1.加紧植物新品种和育种繁殖速度加紧植物新品种和育种繁殖速度第14页2.培养无病毒苗木培养无病毒苗木第15页3.诱发和离体筛选突变体诱发和离体筛选突变体第16页 4.取得倍性不一样植株取得倍性不一样植株二倍体（左）二倍体（左）多倍体（右）多倍体（右）水稻水稻第17页5.5.克服种子和萌发中障碍克服种子和萌发中障碍克服种子和萌发中障碍克服种子和萌发中障碍种子萌发全过程种子萌发全过程种子萌发全过程种子萌发全过程第18页6.克服远缘杂交困难克服远缘杂交困难第19页7.7.提供育种中间材料提供育种中间材料提供育种中间材料提供育种中间材料第20页二、花药和花粉培养二、花药和花粉培养花药培养花药培养花药培养花药培养：其外植体为植物：其外植体为植物：其外植体为植物：其外植体为植物雄性器官一部分，就培养方雄性器官一部分，就培养方雄性器官一部分，就培养方雄性器官一部分，就培养方法和技术来讲于法和技术来讲于法和技术来讲于法和技术来讲于器官培养器官培养器官培养器官培养范范范范围围围围花粉培养：花粉培养：花粉培养：花粉培养：将处于一定发育将处于一定发育将处于一定发育将处于一定发育阶段花粉从花药中分离，再阶段花粉从花药中分离，再阶段花粉从花药中分离，再阶段花粉从花药中分离，再加以离体培养，有时花粉培加以离体培养，有时花粉培加以离体培养，有时花粉培加以离体培养，有时花粉培养也称为小孢子培养，从培养也称为小孢子培养，从培养也称为小孢子培养，从培养也称为小孢子培养，从培养方法和技术方面讲，属于养方法和技术方面讲，属于养方法和技术方面讲，属于养方法和技术方面讲，属于细胞培养细胞培养细胞培养细胞培养范围范围范围范围第21页花药培养基本程序花药培养基本程序第22页花粉发育时期花粉发育时期四分体小孢子单核花粉双核花粉最适期第23页花粉及小孢子培养花粉及小孢子培养1、取材时期确定第24页 花药培养与小孢子培养花药培养与小孢子培养花药培养与小孢子培养花药培养与小孢子培养目标目标目标目标一样，为取得单倍体。一样，为取得单倍体。一样，为取得单倍体。一样，为取得单倍体。单倍体单倍体单倍体单倍体（haploid):haploid):指含有配子体染色体数孢子体（植物个指含有配子体染色体数孢子体（植物个指含有配子体染色体数孢子体（植物个指含有配子体染色体数孢子体（植物个体）体）体）体）第25页单倍体在育种中作用：单倍体在育种中作用：加倍后可快速取得纯合型材料，缩短育种年限加倍后可快速取得纯合型材料，缩短育种年限加倍后可快速取得纯合型材料，缩短育种年限加倍后可快速取得纯合型材料，缩短育种年限 取得育种中间材料取得育种中间材料取得育种中间材料取得育种中间材料 与诱变育种相结合能够提升诱变频率，使育种路径更含有实际应用意与诱变育种相结合能够提升诱变频率，使育种路径更含有实际应用意与诱变育种相结合能够提升诱变频率，使育种路径更含有实际应用意与诱变育种相结合能够提升诱变频率，使育种路径更含有实际应用意义，无籽三倍体取得义，无籽三倍体取得义，无籽三倍体取得义，无籽三倍体取得 作为遗传工程受体更为有效作为遗传工程受体更为有效作为遗传工程受体更为有效作为遗传工程受体更为有效 用于基础遗传学研究各个领域用于基础遗传学研究各个领域用于基础遗传学研究各个领域用于基础遗传学研究各个领域 取得超雄植株（取得超雄植株（取得超雄植株（取得超雄植株（YYYY）可取得异源体附加系，代换系和易位系可取得异源体附加系，代换系和易位系可取得异源体附加系，代换系和易位系可取得异源体附加系，代换系和易位系 节约田间试验土地和劳力节约田间试验土地和劳力节约田间试验土地和劳力节约田间试验土地和劳力 克服远缘杂交不育性与分离困难克服远缘杂交不育性与分离困难克服远缘杂交不育性与分离困难克服远缘杂交不育性与分离困难 提升选择正确性和效率提升选择正确性和效率提升选择正确性和效率提升选择正确性和效率第26页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：有性染色体纯合体体纯合体体纯合体体纯合体第27页三、原生质体培养三、原生质体培养原生质体培养：原生质体培养：原生质体培养：原生质体培养：protoplast cultureprotoplast culture体细胞杂交体细胞杂交体细胞杂交体细胞杂交Somatic hybridizationSomatic hybridization原生质体融合原生质体融合原生质体融合原生质体融合Protoplast fusionProtoplast fusion第28页相关概念相关概念相关概念相关概念 原生质体：原生质体：原生质体：原生质体：指除去细胞壁细胞或是一个被质膜所包围裸露指除去细胞壁细胞或是一个被质膜所包围裸露指除去细胞壁细胞或是一个被质膜所包围裸露指除去细胞壁细胞或是一个被质膜所包围裸露细胞。细胞。细胞。细胞。亚原生质体：亚原生质体：亚原生质体：亚原生质体：在原生质体分离过程中，有时会引发细胞内在原生质体分离过程中，有时会引发细胞内在原生质体分离过程中，有时会引发细胞内在原生质体分离过程中，有时会引发细胞内含物断裂而形成一些较小原生质体。能够含有细胞核或没含物断裂而形成一些较小原生质体。能够含有细胞核或没含物断裂而形成一些较小原生质体。能够含有细胞核或没含物断裂而形成一些较小原生质体。能够含有细胞核或没有细胞核有细胞核有细胞核有细胞核 核质体：核质体：核质体：核质体：由原生质膜和薄层细胞质包围细胞核形成小原生由原生质膜和薄层细胞质包围细胞核形成小原生由原生质膜和薄层细胞质包围细胞核形成小原生由原生质膜和薄层细胞质包围细胞核形成小原生质体，即微小原生技击体质体，即微小原生技击体质体，即微小原生技击体质体，即微小原生技击体 胞质体：胞质体：胞质体：胞质体：不含细胞核而仅含有部分细胞质原生质体不含细胞核而仅含有部分细胞质原生质体不含细胞核而仅含有部分细胞质原生质体不含细胞核而仅含有部分细胞质原生质体第29页原生质体分离和培养原生质体分离和培养 无菌试管苗叶片无菌试管苗叶片无菌试管苗叶片无菌试管苗叶片 上胚轴和子叶上胚轴和子叶上胚轴和子叶上胚轴和子叶 愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织 培养细胞培养细胞培养细胞培养细胞酶解酶解酶解酶解纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶原生质体原生质体原生质体原生质体原生质体原生质体原生质体原生质体培养培养培养培养培培培培养养养养基基基基液体浅层培养液体浅层培养液体浅层培养液体浅层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层培养固液双层培养固液双层培养固液双层培养琼脂糖珠培养琼脂糖珠培养琼脂糖珠培养琼脂糖珠培养培养方法培养方法培养方法培养方法第30页四、体细胞杂交四、体细胞杂交 定义：定义：定义：定义：将两个不一样亲本原生质体，经人工诱导融合并将两个不一样亲本原生质体，经人工诱导融合并将两个不一样亲本原生质体，经人工诱导融合并将两个不一样亲本原生质体，经人工诱导融合并培养成植株过程，统称为体细胞杂交（培养成植株过程，统称为体细胞杂交（培养成植株过程，统称为体细胞杂交（培养成植株过程，统称为体细胞杂交（A+BA+B）几个不一样表述：几个不一样表述：几个不一样表述：几个不一样表述：体细胞杂交：体细胞杂交：体细胞杂交：体细胞杂交：somatic hybridizationsomatic hybridization 细胞融合细胞融合细胞融合细胞融合:Cell fusion:Cell fusion 无性杂交无性杂交无性杂交无性杂交:asexual hybridization:asexual hybridization 原生质体融合：原生质体融合：原生质体融合：原生质体融合：Protoplast fusionProtoplast fusion 超性杂交超性杂交超性杂交超性杂交:Parasexual hybridization:Parasexual hybridization 超性融合超性融合超性融合超性融合:Parasexual hybridization:Parasexual hybridization 细胞工程细胞工程细胞工程细胞工程:Cell engineering:Cell engineering第31页 19601960年，年，年，年，KockingKocking用酶法制备高等植物原生质体首次取得成功用酶法制备高等植物原生质体首次取得成功用酶法制备高等植物原生质体首次取得成功用酶法制备高等植物原生质体首次取得成功 19711971年，年，年，年，TakebeTakebe首次从离体烟草原生质体培养中取得再生完整植株首次从离体烟草原生质体培养中取得再生完整植株首次从离体烟草原生质体培养中取得再生完整植株首次从离体烟草原生质体培养中取得再生完整植株 19721972年，年，年，年，CarlsonCarlson首次取得粉蓝烟草和郎氏烟草细胞杂种，是第一个首次取得粉蓝烟草和郎氏烟草细胞杂种，是第一个首次取得粉蓝烟草和郎氏烟草细胞杂种，是第一个首次取得粉蓝烟草和郎氏烟草细胞杂种，是第一个植物细胞杂种植物细胞杂种植物细胞杂种植物细胞杂种 19741974年，年，年，年，KaoKao将聚已二醇诱导融正当应用于植物细胞融合并取得了对将聚已二醇诱导融正当应用于植物细胞融合并取得了对将聚已二醇诱导融正当应用于植物细胞融合并取得了对将聚已二醇诱导融正当应用于植物细胞融合并取得了对应融合技术应融合技术应融合技术应融合技术 19781978年，年，年，年，MelchersMelchers取得第一个属间细胞杂交（马铃薯取得第一个属间细胞杂交（马铃薯取得第一个属间细胞杂交（马铃薯取得第一个属间细胞杂交（马铃薯+蕃茄）蕃茄）蕃茄）蕃茄）19811981年，年，年，年，ZimmermanZimmerman创造电融合仪，并首第二年出电融合概念创造电融合仪，并首第二年出电融合概念创造电融合仪，并首第二年出电融合概念创造电融合仪，并首第二年出电融合概念 19871987年，年，年，年，SchweigerSchweiger建立单对原生质体电融合技术程序建立单对原生质体电融合技术程序建立单对原生质体电融合技术程序建立单对原生质体电融合技术程序第32页体细胞和有性杂交比较体细胞和有性杂交比较比较内容比较内容比较内容比较内容体细胞杂交体细胞杂交体细胞杂交体细胞杂交有性杂交有性杂交有性杂交有性杂交时时时时 间间间间无季节限制无季节限制无季节限制无季节限制花期限制，尤其是母本花期亲缘关系亲缘关系亲缘关系亲缘关系一定程度上能够克服有性/嫁接不亲和性受亲和性影响受亲和性影响受亲和性影响受亲和性影响结结结结 果果果果细胞核、细胞质均能够重组、倍性增加双受精，普通无细胞质重组，倍性不改变第33页第34页理论上，任何细胞都有可能经过体细胞杂交而成理论上，任何细胞都有可能经过体细胞杂交而成理论上，任何细胞都有可能经过体细胞杂交而成理论上，任何细胞都有可能经过体细胞杂交而成为新生物资源，这对种质资源开发和利用含有深为新生物资源，这对种质资源开发和利用含有深为新生物资源，这对种质资源开发和利用含有深为新生物资源，这对种质资源开发和利用含有深远意义远意义远意义远意义融合过程不存在有性杂交过程中种性隔离机制限融合过程不存在有性杂交过程中种性隔离机制限融合过程不存在有性杂交过程中种性隔离机制限融合过程不存在有性杂交过程中种性隔离机制限制，为远缘物种间遗传物质交换提供了有效路径制，为远缘物种间遗传物质交换提供了有效路径制，为远缘物种间遗传物质交换提供了有效路径制，为远缘物种间遗传物质交换提供了有效路径体细胞杂交产生杂种细胞含有来自双亲核外遗传体细胞杂交产生杂种细胞含有来自双亲核外遗传体细胞杂交产生杂种细胞含有来自双亲核外遗传体细胞杂交产生杂种细胞含有来自双亲核外遗传系统，在杂种分裂和增殖过程中双亲叶绿体、线系统，在杂种分裂和增殖过程中双亲叶绿体、线系统，在杂种分裂和增殖过程中双亲叶绿体、线系统，在杂种分裂和增殖过程中双亲叶绿体、线粒体粒体粒体粒体DNADNA亦可发生重组，从而产生新核外遗传系亦可发生重组，从而产生新核外遗传系亦可发生重组，从而产生新核外遗传系亦可发生重组，从而产生新核外遗传系统统统统第35页第36页原生质体培养和体细胞杂交应用原生质体培养和体细胞杂交应用取得新品种取得新品种取得新品种取得新品种创造新种质创造新种质创造新种质创造新种质转移有利性状和克服远缘杂交障碍转移有利性状和克服远缘杂交障碍转移有利性状和克服远缘杂交障碍转移有利性状和克服远缘杂交障碍作为基因工程良好受体及进行突变体筛作为基因工程良好受体及进行突变体筛作为基因工程良好受体及进行突变体筛作为基因工程良好受体及进行突变体筛选优良原始材料选优良原始材料选优良原始材料选优良原始材料第37页五、植物细胞突变体离休筛选五、植物细胞突变体离休筛选基因组突变：基因组突变：基因组突变：基因组突变：染色体数目标改变或细胞质基因组增减染色体数目标改变或细胞质基因组增减染色体数目标改变或细胞质基因组增减染色体数目标改变或细胞质基因组增减染色体突变：染色体突变：染色体突变：染色体突变：染色体较大范围结构改变，包括多个基因染色体较大范围结构改变，包括多个基因染色体较大范围结构改变，包括多个基因染色体较大范围结构改变，包括多个基因基因突变：基因突变：基因突变：基因突变：指范围在一个基因以内分子结构改变，按指范围在一个基因以内分子结构改变，按指范围在一个基因以内分子结构改变，按指范围在一个基因以内分子结构改变，按DNADNA改改改改变方式有碱基置换、称雄突变、缺失突变和插入突变变方式有碱基置换、称雄突变、缺失突变和插入突变变方式有碱基置换、称雄突变、缺失突变和插入突变变方式有碱基置换、称雄突变、缺失突变和插入突变（一）突变体产生（一）突变体产生（一）突变体产生（一）突变体产生在离体培养条件下，诱发突变突变型和自发突变在离体培养条件下，诱发突变突变型和自发突变在离体培养条件下，诱发突变突变型和自发突变在离体培养条件下，诱发突变突变型和自发突变没有本质上差异，没有本质上差异，没有本质上差异，没有本质上差异，普通有三个水平突变普通有三个水平突变普通有三个水平突变普通有三个水平突变：第38页（二）突变细胞筛选方法直接选择法直接选择法直接选择法直接选择法正选择正选择正选择正选择/负选择负选择负选择负选择间接选择法间接选择法间接选择法间接选择法第39页正选择正选择 用一个含有特定物质选择培养基，在此培养基上只有突变用一个含有特定物质选择培养基，在此培养基上只有突变用一个含有特定物质选择培养基，在此培养基上只有突变用一个含有特定物质选择培养基，在此培养基上只有突变细胞能够生长，非突变细胞不能生长，从而直接筛选出突细胞能够生长，非突变细胞不能生长，从而直接筛选出突细胞能够生长，非突变细胞不能生长，从而直接筛选出突细胞能够生长，非突变细胞不能生长，从而直接筛选出突变体。如除草剂、抗盐碱突变体筛选，均可直接在培养基变体。如除草剂、抗盐碱突变体筛选，均可直接在培养基变体。如除草剂、抗盐碱突变体筛选，均可直接在培养基变体。如除草剂、抗盐碱突变体筛选，均可直接在培养基中加入一定浓度除草剂或增加渗透压物质。当前采取这一中加入一定浓度除草剂或增加渗透压物质。当前采取这一中加入一定浓度除草剂或增加渗透压物质。当前采取这一中加入一定浓度除草剂或增加渗透压物质。当前采取这一路径已从各种植物中筛选出可利用体细胞变异体。路径已从各种植物中筛选出可利用体细胞变异体。路径已从各种植物中筛选出可利用体细胞变异体。路径已从各种植物中筛选出可利用体细胞变异体。第40页负选择负选择 一个借助于与突变表现型相关性状作为选择指标筛选方法一个借助于与突变表现型相关性状作为选择指标筛选方法一个借助于与突变表现型相关性状作为选择指标筛选方法一个借助于与突变表现型相关性状作为选择指标筛选方法 DorfflingDorffling等以等以等以等以ProPro类似物羟脯氨酸（类似物羟脯氨酸（类似物羟脯氨酸（类似物羟脯氨酸（HYP)HYP)为选择剂，取得为选择剂，取得为选择剂，取得为选择剂，取得了耐了耐了耐了耐HYPHYP体细胞变异系，其抗寒性比供体亲本增强，且能体细胞变异系，其抗寒性比供体亲本增强，且能体细胞变异系，其抗寒性比供体亲本增强，且能体细胞变异系，其抗寒性比供体亲本增强，且能稳定遗传稳定遗传稳定遗传稳定遗传 林定波等将锦橙株心细胞愈伤组织悬浮细胞经林定波等将锦橙株心细胞愈伤组织悬浮细胞经林定波等将锦橙株心细胞愈伤组织悬浮细胞经林定波等将锦橙株心细胞愈伤组织悬浮细胞经 射线照射，射线照射，射线照射，射线照射，然后在高浓度散打脯氨酸培养基中培养筛选，取得了抗寒然后在高浓度散打脯氨酸培养基中培养筛选，取得了抗寒然后在高浓度散打脯氨酸培养基中培养筛选，取得了抗寒然后在高浓度散打脯氨酸培养基中培养筛选，取得了抗寒体细胞变异愈伤组织，并再生植株。判定显示，抗寒愈伤体细胞变异愈伤组织，并再生植株。判定显示，抗寒愈伤体细胞变异愈伤组织，并再生植株。判定显示，抗寒愈伤体细胞变异愈伤组织，并再生植株。判定显示，抗寒愈伤组织及其再生植株抗寒性分别比供体提升组织及其再生植株抗寒性分别比供体提升组织及其再生植株抗寒性分别比供体提升组织及其再生植株抗寒性分别比供体提升1.41.4度和度和度和度和2.42.4度，度，度，度，突变系体内突变系体内突变系体内突变系体内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第41页（三）突变性状遗传基础及其稳定性判定（三）突变性状遗传基础及其稳定性判定遗传基础遗传基础遗传基础遗传基础稳定性稳定性稳定性稳定性第42页突变性状遗传学基础突变性状遗传学基础 体细胞变异，除发生在染色体水平外，更多是基因水平上体细胞变异，除发生在染色体水平外，更多是基因水平上体细胞变异，除发生在染色体水平外，更多是基因水平上体细胞变异，除发生在染色体水平外，更多是基因水平上变异变异变异变异 从利用体细胞变异角度，染色体变异大多是一些畸型变异，从利用体细胞变异角度，染色体变异大多是一些畸型变异，从利用体细胞变异角度，染色体变异大多是一些畸型变异，从利用体细胞变异角度，染色体变异大多是一些畸型变异，真正可利用染色体变异十分有限真正可利用染色体变异十分有限真正可利用染色体变异十分有限真正可利用染色体变异十分有限 基因水平上变异大多只是个别性状改变，不会影响再生植基因水平上变异大多只是个别性状改变，不会影响再生植基因水平上变异大多只是个别性状改变，不会影响再生植基因水平上变异大多只是个别性状改变，不会影响再生植株正常生长发育。所以，从再生植株株正常生长发育。所以，从再生植株株正常生长发育。所以，从再生植株株正常生长发育。所以，从再生植株 这些变异中有可能筛这些变异中有可能筛这些变异中有可能筛这些变异中有可能筛选有益变异。选有益变异。选有益变异。选有益变异。基因水平变异从根本上讲是基因水平变异从根本上讲是基因水平变异从根本上讲是基因水平变异从根本上讲是DNADNA大项突变或修饰状态改变大项突变或修饰状态改变大项突变或修饰状态改变大项突变或修饰状态改变第43页突变性状稳定性突变性状稳定性 对于单基因控制遗传性状，大多数碱基突变能够稳定遗传对于单基因控制遗传性状，大多数碱基突变能够稳定遗传对于单基因控制遗传性状，大多数碱基突变能够稳定遗传对于单基因控制遗传性状，大多数碱基突变能够稳定遗传而且符合孟德尔遗传分离规律，这一点已在水稻、烟草和而且符合孟德尔遗传分离规律，这一点已在水稻、烟草和而且符合孟德尔遗传分离规律，这一点已在水稻、烟草和而且符合孟德尔遗传分离规律，这一点已在水稻、烟草和玉米体细胞变异中得以证实。玉米体细胞变异中得以证实。玉米体细胞变异中得以证实。玉米体细胞变异中得以证实。植物许多性状尤其是经济性状均由多基因控制，对于多基植物许多性状尤其是经济性状均由多基因控制，对于多基植物许多性状尤其是经济性状均由多基因控制，对于多基植物许多性状尤其是经济性状均由多基因控制，对于多基因控制性状碱基突变可能因为技术上复杂性，当前还没相因控制性状碱基突变可能因为技术上复杂性，当前还没相因控制性状碱基突变可能因为技术上复杂性，当前还没相因控制性状碱基突变可能因为技术上复杂性，当前还没相关于多基因控制性状碱基突变报道。关于多基因控制性状碱基突变报道。关于多基因控制性状碱基突变报道。关于多基因控制性状碱基突变报道。第44页第二节第二节 基因工程与育种基因工程与育种Genetic Engineering and Breeding第45页植物基因工程：植物基因工程：植物基因工程：植物基因工程：指以类似工程设计方法，按照人指以类似工程设计方法，按照人指以类似工程设计方法，按照人指以类似工程设计方法，按照人们意志，经过一定程序，将含有遗传信息们意志，经过一定程序，将含有遗传信息们意志，经过一定程序，将含有遗传信息们意志，经过一定程序，将含有遗传信息DNADNA片片片片段，在离休条件下，用工具酶加以剪切、组合和段，在离休条件下，用工具酶加以剪切、组合和段，在离休条件下，用工具酶加以剪切、组合和段，在离休条件下，用工具酶加以剪切、组合和拼接，再将人工重组基因引物适当植物受体中进拼接，再将人工重组基因引物适当植物受体中进拼接，再将人工重组基因引物适当植物受体中进拼接，再将人工重组基因引物适当植物受体中进行复制和表示技术。行复制和表示技术。行复制和表示技术。行复制和表示技术。转基因植物（转基因植物（转基因植物（转基因植物（transgenic plants)transgenic plants)转基因技术转基因技术转基因技术转基因技术(transgenic technique)(transgenic technique)第46页基因工程基因工程基因枪和基因枪和基因枪和基因枪和农杆菌介农杆菌介农杆菌介农杆菌介导基因转导基因转导基因转导基因转化示意图化示意图化示意图化示意图第47页基因工程基本操作步骤基因工程基本操作步骤目标基因分离与判定目标基因分离与判定植物表示载体构建植物表示载体构建植物遗传转化植物遗传转化转化植物细胞筛选及转基因植物判定转化植物细胞筛选及转基因植物判定第48页植物基因转移过程植物基因转移过程第49页基因工程在植物育种中应用基因工程在植物育种中应用改良品质改良品质改良品质改良品质提升抗病虫能力提升抗病虫能力提升抗病虫能力提升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升光合作用和固氮效率提升光合作用和固氮效率提升光合作用和固氮效率提升光合作用和固氮效率创建雄性不育材料创建雄性不育材料创建雄性不育材料创建雄性不育材料延迟成熟与保鲜延迟成熟与保鲜延迟成熟与保鲜延迟成熟与保鲜选育抗除草剂品种选育抗除草剂品种选育抗除草剂品种选育抗除草剂品种第50页1.提升抗病能力提升抗病能力抗真菌基因工程路径抗真菌基因工程路径抗真菌基因工程路径抗真菌基因工程路径抗细菌基因工程路径抗细菌基因工程路径抗细菌基因工程路径抗细菌基因工程路径克隆并导入几丁质酶基因和克隆并导入几丁质酶基因和克隆并导入几丁质酶基因和克隆并导入几丁质酶基因和-1-1，3-3-葡聚糖酶基因葡聚糖酶基因葡聚糖酶基因葡聚糖酶基因克隆并导入抗毒素克隆并导入抗毒素克隆并导入抗毒素克隆并导入抗毒素过量表示法过量表示法过量表示法过量表示法克隆转化溶菌酶基因或杀菌克隆转化溶菌酶基因或杀菌克隆转化溶菌酶基因或杀菌克隆转化溶菌酶基因或杀菌肽基因肽基因肽基因肽基因第51页过量表示来自番茄过量表示来自番茄过量表示来自番茄过量表示来自番茄PRPR蛋白甜橙抗脚腐病蛋白甜橙抗脚腐病蛋白甜橙抗脚腐病蛋白甜橙抗脚腐病第52页马铃薯抗菌肽基因工程马铃薯抗菌肽基因工程马铃薯抗菌肽基因工程马铃薯抗菌肽基因工程第53页2.抗病毒基因工程向植物中导入病毒外壳蛋白（向植物中导入病毒外壳蛋白（CP)转移病毒反义转移病毒反义RNA，卫星，卫星RNA，病毒复制，病毒复制酶基因和核酶基因等酶基因和核酶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第54页3.提升抗虫能力导入导入Bt毒蛋白基因毒蛋白基因导入蛋白酶抑制基因导入蛋白酶抑制基因利用一些昆虫毒素基因（如蜘蛛杀利用一些昆虫毒素基因（如蜘蛛杀虫肽基因，和蝎毒素基因等）虫肽基因，和蝎毒素基因等）第55页4.改进抗逆性改进抗逆性向植物中导入热休克基因，可提升其扩，抗热性向植物中导入热休克基因，可提升其扩，抗热性向植物中导入热休克基因，可提升其扩，抗热性向植物中导入热休克基因，可提升其扩，抗热性将深海鱼美洲拟鲽抗冻基因经过柱头导入番茄，将深海鱼美洲拟鲽抗冻基因经过柱头导入番茄，将深海鱼美洲拟鲽抗冻基因经过柱头导入番茄，将深海鱼美洲拟鲽抗冻基因经过柱头导入番茄，取得可耐受取得可耐受取得可耐受取得可耐受-4-4-5-5转基因番茄转基因番茄转基因番茄转基因番茄导入脯氨酸或甜菜碱合成相关酶基因导入脯氨酸或甜菜碱合成相关酶基因导入脯氨酸或甜菜碱合成相关酶基因导入脯氨酸或甜菜碱合成相关酶基因如甜菜碱醛脱氢酶（如甜菜碱醛脱氢酶（如甜菜碱醛脱氢酶（如甜菜碱醛脱氢酶（BADH)BADH)基因导入烟草，草莓基因导入烟草，草莓基因导入烟草，草莓基因导入烟草，草莓和水稻后，转基因植物耐盐性显著提升和水稻后，转基因植物耐盐性显著提升和水稻后，转基因植物耐盐性显著提升和水稻后，转基因植物耐盐性显著提升第56页深海鱼美洲拟鲽深海鱼美洲拟鲽深海鱼美洲拟鲽深海鱼美洲拟鲽转深海鱼美洲拟鲽转深海鱼美洲拟鲽转深海鱼美洲拟鲽转深海鱼美洲拟鲽抗冻基因草莓抗冻基因草莓抗冻基因草莓抗冻基因草莓第57页5.选育抗除草剂品种选育抗除草剂品种 把除草剂作用靶酶或靶蛋白质基因导入植物把除草剂作用靶酶或靶蛋白质基因导入植物把除草剂作用靶酶或靶蛋白质基因导入植物把除草剂作用靶酶或靶蛋白质基因导入植物 现已在矮牵牛、烟草、番茄、马铃薯、大豆、油菜、杨树现已在矮牵牛、烟草、番茄、马铃薯、大豆、油菜、杨树现已在矮牵牛、烟草、番茄、马铃薯、大豆、油菜、杨树现已在矮牵牛、烟草、番茄、马铃薯、大豆、油菜、杨树等植物上取得抗除草剂转基因植株。等植物上取得抗除草剂转基因植株。等植物上取得抗除草剂转基因植株。等植物上取得抗除草剂转基因植株。转移一个能以除草剂为底物酶基因转移一个能以除草剂为底物酶基因转移一个能以除草剂为底物酶基因转移一个能以除草剂为底物酶基因 如如如如barbar基因编码基因编码基因编码基因编码PPTPPT乙酰转移酶，导入烟草，番茄和马铃乙酰转移酶，导入烟草，番茄和马铃乙酰转移酶，导入烟草，番茄和马铃乙酰转移酶，导入烟草，番茄和马铃薯等植物后，使作物取得抗除草剂薯等植物后，使作物取得抗除草剂薯等植物后，使作物取得抗除草剂薯等植物后，使作物取得抗除草剂PPTPPT能力能力能力能力第58页6.延迟成熟与保鲜延迟成熟与保鲜改变果实细胞壁降解酶活性改变果实细胞壁降解酶活性改变果实细胞壁降解酶活性改变果实细胞壁降解酶活性抑制成熟激素乙烯生成抑制成熟激素乙烯生成抑制成熟激素乙烯生成抑制成熟激素乙烯生成乙烯生成降低乙烯生成降低乙烯生成降低乙烯生成降低70%70%需更长时间软化需更长时间软化需更长时间软化需更长时间软化硬度：高于硬度：高于硬度：高于硬度：高于CKCK比比比比CKCK耐贮藏耐贮藏耐贮藏耐贮藏转基因苹果转基因苹果转基因苹果转基因苹果第59页转基因耐贮藏番茄转基因耐贮藏番茄转基因耐贮藏番茄转基因耐贮藏番茄第60页7.提升产量提升产量 当前已克降出许各种参加光合作用基因和造成植物雄性不育基因当前已克降出许各种参加光合作用基因和造成植物雄性不育基因当前已克降出许各种参加光合作用基因和造成植物雄性不育基因当前已克降出许各种参加光合作用基因和造成植物雄性不育基因 WorralWorral等报道用编码等报道用编码等报道用编码等报道用编码-1-1，3-3-葡聚糖水解酶基因转化烟草，矮牵牛取葡聚糖水解酶基因转化烟草，矮牵牛取葡聚糖水解酶基因转化烟草，矮牵牛取葡聚糖水解酶基因转化烟草，矮牵牛取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升光合作用效率和固氮效率提升光合作用效率和固氮效率提升光合作用效率和固氮效率提升光合作用效率和固氮效率克隆与杂种优势相关植物雄性不育相关基因克隆与杂种优势相关植物雄性不育相关基因克隆与杂种优势相关植物雄性不育相关基因克隆与杂种优势相关植物雄性不育相关基因第61页8.改良品质改良品质将人工合成富含必须氨基酸将人工合成富含必须氨基酸将人工合成富含必须氨基酸将人工合成富含必须氨基酸DNADNA片段导入马铃薯，片段导入马铃薯，片段导入马铃薯，片段导入马铃薯，能有效地改进马铃薯贮藏蛋白氨基酸成份能有效地改进马铃薯贮藏蛋白氨基酸成份能有效地改进马铃薯贮藏蛋白氨基酸成份能有效地改进马铃薯贮藏蛋白氨基酸成份经过导入淀粉粒结合淀粉合成酶反义经过导入淀粉粒结合淀粉合成酶反义经过导入淀粉粒结合淀粉合成酶反义经过导入淀粉粒结合淀粉合成酶反义RNARNA基因，可基因，可基因，可基因，可改变马铃薯支链淀粉和直链淀粉百分比改变马铃薯支链淀粉和直链淀粉百分比改变马铃薯支链淀粉和直链淀粉百分比改变马铃薯支链淀粉和直链淀粉百分比第62页9.提早开花坚固提早开花坚固第63页转基因植株筛选转基因植株筛选形态学判定形态学判定形态学判定形态学判定直接选择法直接选择法直接选择法直接选择法间接选择法间接选择法间接选择法间接选择法同工酶测定同工酶测定同工酶测定同工酶测定分子标识分子标识分子标识分