分子标记在植物遗传育种中的应用
E
M摘要N: 分子标记是继形态标记O细胞标记和生化标记之后发展起来的一种新的较为理想的遗传标记F已被广泛地应用于生命科学研究的各个领域P在植物遗传育种中F分子标记主要用于基因组图谱构建O基因定位O辅助标记选择O种质资源评价O基因克隆O杂种优势预测O杂交育种及跟踪育种过程等方面P文章主要介绍了分子标记在植物遗传育种中的应用原理及分析方法F并对其应用前景进行了展望PM关键词N 分子标记K植物遗传育种K遗传标记
优良品种是当今农业经济发展的基础资源F对目标性状#如丰产O优质O抗逆等$的选择是新品种选育过程的中心环节P 传统的育种方法主要是根据植物在田间的表现进行评价和选择P 但由于表型性状不仅取决于遗传组成F也受控于环境条件F有时环境条件的影响可遮盖植株在基因型上的差异F因此仅根据表型进行选择F效果不够理想P特别是对受多基因控制的数量性状的选择F更难做到准确P虽然育种学已建立了一套完整的选择程序F并在农业生产上培育出了许多高产O优质O抗逆的新品种F然而传统的育种方法仍存在周期长O预见性差O工作量大O工作效率低等问题P随着遗传学的发展F人们注意到利用易于鉴别的遗传标记
#R6=6398SA0T607$来进行辅助选择F可提高选择效果P遗传标记已逐渐成为植物遗传育种的重要工具P尤其是分子遗传学的发展及分子标记技术的建立F使作物遗传育种进入了一个新阶段P新
技术与传统方法相结合F有可能解决目前育种中一些重要环节上的主要难题F从而大大加速育种工作进程P分子标记已在遗传图谱的构建O辅助标记选择O基因克隆等方面显示出了非常诱人的前景P
- 应用分子标记构建基因组图谱
基因组图谱是遗传研究的重要内容F又是种质资源O育种及基因克隆等许多应用研究的理论依据和基础P因此F基因组图谱已成为当今生命科学的重要研究领域P基因组图谱包括以染色体重组交换为基础的遗传图谱#R6=6398SA+$和以U2? 的核苷酸序列为基础的物理图谱#V4W798A’SA+$P数十年来F许多遗传学家利用形态标记O生化标记和传统的细胞遗传学方法F为构建各种主要作物的遗传图谱进行了大量工作F并取得了一定的进展P但是由于形态标记和生化标记数目少F特殊遗传材料培育困难及细胞学工作量大F因而除极少数作物#如玉米O番茄$外F在分子标记出现之前F大多数作物还没有一个较为完整的遗传连锁图F极大地限制了遗传学理论研究和应用研究的进展P 进入.,年代以来F分子标记的迅速发展F大大促进了遗传连锁图的构建P目前主要农作物O果树O蔬菜等的XCYV7OX?VU7遗传图谱已相继建立M-ZINP利用分子标记构建遗传图谱的理论基础是染色体的交换与重组P 两点测验和三点测验是其基本程序P由于作图群体的不断增大和标记数量的日益扩增F如今的遗传图谱构建已不得不计算机化了P 遗传图谱构建过程主要包括[-$选择和建立适合的作图群体
K!$确立遗传连锁群KG$基因排序和遗传距离的确定P具体方法如下MJFHN[以分子标记筛选U2? 序列差异较大而又不影响后代育
性的材料作为亲本F用具有多态性的分子标记#双亲在等位区段
表现不同的带型$检测该双亲的分离群体#如C!代群体O回交O重
组自交系O加倍单倍体等$单株U2?P如是共显性标记F对同亲本V-具有相同带型的个体赋值为-F同亲本V!具有相同带型的个体赋
值为GF具有V-和V!带型的杂合个体赋值为!P 如是显性标记F因E M收稿日期N !,,,:--:!"M基金项目N 烟台师范大学博士科研起
动经费资助项目#!,,,-!$M作者简介N 王永飞#-"L!\$F男F山西
壶关县人F副教授F博士P主要从事植物遗传育种和分子生物学研究P不能区分显带的纯合个体和杂合个体!对有谱带的个体赋值为"#$$%$&或&&%&$’!谱带缺失的赋值为(#&&或$$’)统计各带型的个体数!两点测验是否连锁) 利用*+检验时!那些两点各自独
立遗传而两点同时检验时偏离孟德尔比例的位点!说明存在连锁)或从第二个标记开始!检验是否与前一个标记协同分离)因为连
锁分析建立在分子标记协同分离的程度上)根据分离资料!用最
大似然估计标记位点间的重组率并转换成遗传图距#,-’)最后!同时考虑多个标记基因座位的共分离!即多点分析对标记进行排列!形成线性连锁图谱)生物染色体数目是特定的!标记数较少时!其连锁群可能比染色体数目多)随标记的增加!一些标记会与几
个群上的标记连锁!而把它们连成一群) 当标记足够多时!标记
连锁群的数目与染色体数目越趋接近!直至相等)标记图谱应是
一个饱和的连锁图谱!即在所有染色体上每间隔"./ +.个交换单位或更近就有一个标记!使任何经典基因#包括数量性状基因’都包含在分子标记内)可见!分子标记连锁图本身对植物育种没有
用处!只有当它与目标性状结合起来!才能发挥作用)这就必须把分子标记连锁图谱与染色体对应!有几种方法可供选用)如果将
分子标记与已知染色体的同工酶标记%形态标记同时作图!根据
分子标记与它们的连锁!很容易得到分子标记连锁的对应染色体)利用非整倍体如缺体%单体%三体或易位系%代换系等材料!也将
分子标记连锁群与特定染色体对应常用的方法)如初级三体的染色体有(条!是正常+条染色体的"01倍!标记信号强度#如23456自显影强度’在三体上是二体上的"01倍)如水稻已获得全套初级三体!用连锁图谱上的某一分子标记探针同时与"+种三体78$ 杂交!比较"+种三体杂交带的强弱!此标记就位于信号较强的那个三体染色体上)此外!当原位杂交的灵敏度可以达到揭示单拷贝序列
的杂交位点时!也可采用原位分子杂交将分子连锁图与染色体对应)此外!近年来利用分子标记在进行染色体物理图谱的构建%物理图谱与遗传图谱的比较%染色体不同部分的遗传重组值的差异等研究方面!也均取得了较大的进展)
+ 应用分子标记定位基因
基因定位就是将具有某一表型性状的基因定位于分子标记连
锁图中!实现分子连锁图与经典连锁图的整合)+0" 质量性状基
因的定位质量性状常由单个或几个基因控制!如果实的形状%色
泽等)由于这些性状只受单基因控制!所以利用分子标记来定位%识别目标基因!及对具目标性状的植株进行直观的选择相对比较简单) 只要寻找与该目标基因紧密连锁的分子标记即可) 而且连锁的紧密程度越高!结果就越可靠)若已知该性状所属的染色体!则选择该染色体上的分子标记筛选)若该性状所属染色体未知!则从所有染色体上每隔一定距离!均匀抽取分子标记筛选)用这些在相对性状中表现差异的分子标记检测3+或其他作图分离群体单株78$!记载各带型个体数) 按上述作图统计方法!分析标记与目标性状的分离!计算重组值%图距并确定顺序)寻找与目标性状连锁的分子标记的有效方法可通过近等基因系
#89&:;6<=9>;,?;>96!8@4’ABC)8@4是指通过多次回交筛选得到的%品系间差异主要在于某一目标性状的品系)由于基因连锁的结果!在回交导入目标性状基因的同时!与目标基因连锁的染色体片段也随之进入回交子代中)这种现象称为D连锁累赘
E#4;>F&=9G:&==;>=’)经多代回交后得到的是除目标基因及其邻近区域外!已失去了供体其它基因型的品系!这个品系与轮回亲本就构成了一对近等基因系) 理论上!除了目标基因及邻近区不同外!其他区段应完全一致)近等基因系定位的原理正是鉴别和导入与目标基因连锁的分子标记)如果在近等基因系中检测出多态性!差异就必定在目标基因及邻近区域中) 找到的标记在这个范围内与目标基因连锁) 由于每个标记#如每个探针%引物对或随机引物’至多只分析供体亲本#HII9:9:J&:9>K!H5’%近等基因
系和轮回亲本#29,L::9>KJ&:9>K!25’(个样品!与目标基因连锁的分子标记应在H5和8@4间带型一致!而在8@4和25间不同)因而每次可同时进行多个标记的筛选!但近等基因系的建立需多年回交!培育时间太长)在没有近等基因系可利用的情况下!集团分离分析法#ML?F9G69=:9=&>K&>&?N6;6!MO$’也是筛选多态性标记的有效方法APC) 从一对具有表型差异的亲本所产生的任何一种分离群体中!根据目标基因的表型分别选取一定量的植株!构成+个亚群或集团#如抗病群与感病群!其基因型在3+ 中抗病群22%2:!感病群为::Q在MR"中!抗病群为2:!感病群为::Q7S 中!抗病群为22!感病群为::’)将每群植株的78$ 等量混合!形成两个相对性状D基因增刊王永飞等W分子标记在植物遗传育种中的应用原理及现状 VUT池!"#$%$&’’()*因为每个+基因池!是由特定性状或基因组区域相同而其他非连锁区域完全随机的同类个体组成,所以在每个群体内,不管其他性状"基因)如何,在目标基因表型是一致的,而在两群间表型相反*在两类群间表现多态性的分子标记,遗传上与构建该类群所用性状基因座位相连锁* 当用双亲和两+基因池!作-./01分析时,表现多态性的针应是抗病集团与抗病亲本同带,感病集团与感病亲本同带*但在.2选择抗病单株时,因表型上不能区分纯合和杂合抗性单株,有可能选了杂合抗性个体进入+基因池!*此时,抗病集团可能有一条同感病集团的弱出现*当用-3041作分析,如标记与抗病基因处于相引相时,表现多态性的引物应是抗病集团与抗病亲本显相同带型,感病集团与感
病亲本为零带型*如标记与抗病基因处于相斥相时,在无杂合抗
病个体入选时,抗病集团与抗病亲本为零带型,感病集团与感病
亲本显相同带型* 而在有杂合抗病个体入选时,他们均显感病样本带型,无法筛选* 此外,如在两集团中,分别混有性状基因与标记的交换型个体"在表型上难以区分)时,无论哪种筛选方法,两
集团间均显相同带型,即使用有差异的探针或引物进行筛选,也
鉴别不出来* 在组建集团时,个体越多,交换型个体混入的机会
越大,会对探针或引物的筛选带来干扰* 用.5家系或对.2测交,
鉴定.2 单株,组建集团时,剔去杂合体,使筛选更为可靠*总的
看来,这种方法应用于-3041较-./01更方便,也较常规的-3041更有效6准确*它排除了环境及个体因素的影响,并让研究者把目标集中在植物基因组的特定区域*272 数量性状基因的定位作物许多重要的经济性状是受微效多基因控制的数量性状*89年代以前,数量遗传学家曾用经典的形态学和细胞学标记法来研究与标记
相连锁的个别数量性状,试图定位数量性状基因":;<%=>=<=>?$ =@<>=(’A;1,:B/)*但由于这些标记数量太少以及技术上的局限性,极大地限制了对数量性状基因位点的深入研究*4C3 分子标
记的建立和发展,使植物:B/作图及其定位方法进展很快,现已在番茄6玉米6水稻6大白菜等29多种作物上绘出D99多个数量性状的:B/图谱EFG*:B/定位法主要有以下几种*2727D 单标记定位法单标记定位法是利用线性回归原理,通过比较各标记基因型的量性状观测值的差异来定位:B/,并估计其效应的法*例如,设某一
分子标记座位有两等位基因H 和I,某一数量性状基因座位有两个等位基因: 和J,两位点连锁遗传,交换值为K,两亲本基因型分别为HH::和HH:J,IIJJ*.D为HI:J,.D 形成H:,I:,H&,I&L种配子*雌雄结合产生DM个个体,共F种基NHH::,HHJJ,HI::,HI:J,HIJJ, II::,II:J和IIJJ* 分子标记HH,HI,II通过共显性标记"如-./01检测)加以区别,它们对应的数量性状可以度量*按分子标记将同标记的个体分为一组,可分成5组NHH 组6HI 组和II组*分别令这5组的数量性状平均值为OD,O2和O5,如ODP O2PO5,说明分子标记与:B/独立遗传,此时QP 97R*如5组数量性状平均值不等,OD,O2和O5作S测验,检测差异显著性,就可判断分子标记与:B/是否连锁ED9G* 但用单个标记研究:B/时,受遗传重组影响较大*如:B/与标记相距较远时,易因遗传重组失去连锁* 且两自交系在该位点为纯合基因或两亲本的:B/不同,但对该性状的作用相同时,可能根本检测不到某些实际存在的:B/,往往低估实际:B/数目*此外该法还存在以下不足之处NT不能估计:B/的确切位置UV不能确定标记是和一个还是多个:B/连锁UW:B/效应估计值偏低UX 检测:B/需要较多的个体,其效率较低*27272 区间作图法/<%Y$(和Z’=1=$>%EDDG针对单标记定位法的不足提出了区间作图法"[%=$@?<(I<&&>%\),它利用染色体上D个:B/两侧的各D对标记,建立个体数量性状观察值对双侧标记基因型指示变量的线性回归关系,以分离检验统计量中重组率和:B/效应* 统计原理是对基因组上两邻近分子标记间,按一定遗传距离的片段逐一分析*T
按极大似然法计算表型效应的估计值UV 计算存在:B/时出现观察值的概率与无:B/时出现观察值的概率比"]YY@<=>’),用/]4 值"概率比以D9为底的对数)作为衡量:B/存在的尺度*这样检验同时用到了两个标记提供的信息,可将:B/ 与-./01之间重组类型鉴别出来,从而使检验灵敏度大大提高* 由于该方法假定一条染色体上只存在一个效应较大的:B/,而当一条染色体上存在2个或多个效应近似的:B/时,区间作图法难以逐一分辩:B/的效应,致使:B/定位不准确甚至有误*27275 复合区间作图法"^’I&’1>=$>%=$@?<(I<&_&>%\) 为了克服区间作图法的上述缺陷以及能利用多个遗传标记的信息,‘$%\ED2G提出了复合区间作cba 西北农林科技大学学报"自然科学版) 第 2F卷图法!以提高多个连锁"#$的辨别能力及其相应位置和效应估计的准确性%&’()认为!由于染色体的结构是线性的!当不存在连锁干扰和基因互作时! 一个标记基因型值的偏回归系数只受与其相邻区间内的基因的影响!与其它区域内的基因无关%虽然连锁干扰和基因互作可能存在!并且对作图有影响!但这种影响较小% 在此基础上!&’()将多元回归分析引入了区间作图法!实现了同时利用多个遗传标记的信息对基因组的多个区间进行多个"#$的同步检验%该法能减少剩余方法!提高"#$的发现率!并可降低测验统计量的显著水平%单标记定位虽难以精确标定"#$位置!但其发现能力仍可能是最高的%*种方法的同一性是主要的!方法间变异大多小于方法内变异% 在构建"#$图谱时!应同时使用几种方法!并优先标定共
同发现的"#$!并可合并估计"#$的效应%* 分子标记在种质资源研究上的应用种质资源是发展农业生产和开展育种工作的物
质基础% 种质资源的研究工作包括搜集+保存+鉴定和利用等一系列工作%分子标记在种质资源的鉴定+保存和利用研究中主要有以下几方面的用途,- 绘制品种.品系/的指纹图谱.01()’2321(41()/56 种质资源的遗传多样性及分类研究57 种质资源的鉴定和选择%*89 绘制品种.品系/的指纹图谱指纹图谱是鉴别品种+品系.含杂交亲本+自交系/的有力工具%它具有迅速.数小时至数天/+准确等优点%在目前市场经济迅速发展的形势下!指纹图谱技术在检测良种质量.真伪+纯度/!防止伪劣种子流入市场!保护我国名+优+特种质及育种品种的知识产权和育种家们的权益等方面!均具有重大意义%指纹图谱技术主要应满足两方面的要求%第一是分辨率高!多态性强5第二是重复性要强!即稳定可靠%作物品种指纹图谱目前主要有两种类型!一类是蛋白质电泳指纹图谱!其中包括同工酶和贮藏蛋白.如谷蛋白+醇溶蛋白/%这类指纹图谱在:;年代以前研究较多!目前仍不失其利用价值%另一类是
<=> 指纹图谱!该项技术主要是:;年代之后发展起来的% 当前用来作<=> 指纹图谱的标记主要有?0$@A+小卫星<=>+微卫星
<=>+>0$@A及?>@
如无性繁殖的大多数果树的品种鉴定!即使是关系密切的品种也易借助<=> 指纹将其区别开来B9*C%6 知识产权保护%尽管目前
国内尚未有此方面的报道!但D@EF.世界植物品种保护联盟/已将其列为鉴定植物品种真伪的手段!且已得到育种者们的共识!可
能在不久的将来!指纹图谱会充分应用于品种产权保护中去%7种质资源的筛选和保存% 指纹技术在筛选和保存种质材料及保证
遗传类型多样性等方面可能起重要作用%在资源保存方面!通过
指纹图谱进行资源鉴别!可以避免在资源保存中经常发生的重复+混淆!避免同名异物和同物异名等现象%*8G 种质资源的遗传多样性及分类研究分子标记是检测种质资源遗传多样性.H’(’41I J1K’2A14L/的有效工具!目前主要用于以下M方面的研究,- 研究种质资源考察时取样量的大小+取样点的选择56 保护种质资源
遗传完整性的最小繁种群体和最小繁种量的确定57 核心种
质.NO2’IOPP’IQ41O(/筛选5R种质资源.含亲本材料/的分类%
目前有关此类研究已有不少报道!并在某些方面取得了新的进展%*8G89 种质资源遗传多样性的评价种质资源是农作物育种的物质基础!对种质资源的可用性评价又是合理利用种质资源的前提% 经典的种质资源评价主要是依据对表型性状的观察进行的% 对质量性状而言!依据表型性状观察比较容易选到具有目标性状的单株或群体%而作物的许多重要农艺性状是由多基因控制的数量性状!改良数量性状而利用的种质一般不是单株!而往往是群体%描述群体特征常用性状平均数+方差+变异系数等指标作遗传
多样性分析%分子标记特别是共显性分子标记!可以揭示整个基
因组的变异!并分离出各种等位基因!从而可以计算群体中某位
点等位基因数+多态位点比例.多态位点是指具有G个以上等位基因+且每个等位基因频率小于或等于;8::的位点% 测定的全部位点中!多态位点所占的比例称为多态位点比例/+等位基因平均数.等位基因总数与位点数之比/+杂合度X!YX为群体中某位点第X等位基因的频率!W为该位点等位基因目/+平均杂合度.
\
: 分子标记在追踪育种过程上的应用
杂交育种是品种改良的最重要方法之一"杂交育种的过程!从理论上讲!双亲遗传物质的交换与重组是其基础"但在实践中一
直缺乏直接了解这一过程的有效手段!因而大大限制了选育品种的效率和对杂交育种的深刻理解" 陈绍江等;%<=用5,738技术对大豆育种过程亲子遗传关系进行了研究" 他们以组合:<<%/中)&的亲本及其育成品系.)#.%为材料进行5,738分析!发现双亲在遗传上有较大差异!母本#父本分别有)(!+条特征带!其在子代能够重组!从而.)#.% 均具有双亲5,738标记的特征?但经多代选择!
双亲5,738特征在育成的子代品系中的分布是不均衡的!.)更多
地继承了母本:<<%/的绝大部分5,738特征!遗传上更近于母
本!.% 则表现出倾向于父本" 这一结果与田间观察结果基本一
致!说明利用分子标记追踪育种过程#探讨亲子遗传关系是可行的"& 分子标记在植物遗传育种中的应用前景分子标记为植物遗传育种开创了新的途径"它在基因组图谱构建#基因定位#辅助选
择#种质资源评价#基因克隆#杂种优势预测!杂交育种及跟踪育种过程等方面已显示出非常诱人的前景!但要将分子标记广泛而深入地应用到遗传育种的各个领域!还应注意以下几个方面@A 寻找新型的分子标记?B简化分子标记技术!降低成本!实现检测过程的自动化?C改进分析基因组的方法和技术"相信随着分子标记技术的日臻完善!分子标记必将在植物育种中发挥越来越重要的作用"
;参考文献=
; )= 沈法富!刘风珍!于元杰D分子标记在植物遗传育种中的应用;E=D山东农业大学学报!)&&F!%:1)2@:(G&)D
;%= 贾继增D分子标记种质资源鉴定和分子标记育种;E=D中国农业科学!)&&+!%&1/2@)G) ;(= 周奕华!陈正华D分子标记在植物学中的应用及前景;E=D武汉植物学研究!)&&&!)F1)2@F0G:+D;/= F/)D ;0= 刘勋甲!尹艳!郑用琏D分子标记在农作物遗传育种中的运用及原理;E=D湖北农业科学!)&&:!1)2@%FG(%D ;+= 张德水!陈受宜D34,分子标记#基因作图及其在植物遗传育种上的应用;E=D生物技术通报!)&&:!102@)0G%%D&:(%D ;&= 冯宗云!荀琳!何萍!等D34,分子标记与作物量性状改良;E=D 西南农业学报!)&&:!))1增刊2@+FGF%D mml 西北农林科技大学学报1自然科学版2 第 %&卷 一、名词 1遗传学：是研究生物体遗传与变异规律的科学；是研究生物体遗传信息和表达规律的科学；是研究和了解基因本质的科学。 2?遗传：指生物亲代与子代之间相似的现象。 3?变异：生物亲代与子代之间以及子代个体之间性状上的差异。 4.表型模写：环境条件的改变所引起的表型变异与某些基因引起的变化相似的现象，有时亦称为饰变。 5?个体发育：生物体的性状是从受精卵开始逐步形成的，这就是个体发育过程。 6. 细胞分化：在一个生命周期中，性状逐渐发生变化，这是细胞分化过程。分化的细胞通过遗传控制的形态建成构成一个结构和功能完美协调个体。所以，细胞分化是个体发育的基础。 7?系统发育：种群从原有的一种共同形态向另一种共有形态功能过渡的过程。是生物界共同的进化历程。 8?园林植物：园林植物是观赏植物的泛称，指具有一定观赏价值，使用于室内外布置以美化环境并丰富人们生活的植物。 主要包括：园林树木、花卉、草坪草和地被植物。 9. 花卉：①狭义花卉：卉，草本植物总称，花卉--开花的草本植物--有观赏价值的草本植物。 ②广义花卉：除草本花卉外，包括木本观花植物。 10?园林植物育种学：园林植物育种是通过引种、选种、杂交或良种繁育等途径改良观赏植物固有类型而创造新品种的一门科学。是一门应用科学。 11品种：（1）经人工选择培育，在遗传上相对纯合稳定，在形态和生物学特性上相对一致，并作为生产资料在农业生产中应用的作物类型（中国农业百科全书）。DUS :品种的三个基本特征：特异性，稳定性，一致性。 ⑵根据特异性（形态学、细胞学、化学等）可以和其它品种相区别的栽培植物群体，不因繁殖（有性或无性）而失去重要特性（联合国粮农组织和国际种子检验协会《种子法指南》）。 （3）具有在特定条件下表现为不妨碍利用的优良、适应、整齐、稳定和特异性的家养动植物群体（景士西）。 12. 细胞：细胞是生物体结构的基本单位；细胞是代谢和功能的基本单位：细胞是生长发育的基础；细胞是遗传的基本单位，具有全能性，在一定条件下能发育成新的个体。 13. 染色体：是细胞核中易被碱性染料染色的物质，在细胞分裂期形成特定的形态。细胞分裂间期称为染色质。（常染色质、异染色质），染色单体：复制时产生的染色体拷贝。细胞分裂中期的染色体是由两个染色单体组成的，两个染色单体在对应的空间位置上以着丝粒结合在一起。 14. A染色体：通常把正常恒定数目的染色体称为A染色体。包括常染色体和性染色体。 B染色体：把细胞中除正常染色体以外，额外出现的染色体称为B染色体，也成为超数染色体或副染色体。 15?染色体组：生物为完成其生活机能所必需的包含了最小基因群的一组染色体，又称染色体基数（X）。 16?着丝点：着丝粒两侧的具有三层盘状或球状结构的蛋白 17.同源染色体：形态与结构相似的一对染色体，一条来自父本，一条来自母本。 18?非同源染色体：形态与结构不同的染色体互称非同源染色体。 19?组型：又称核型，是指染色体组在细胞有丝分裂中期的表型，是染色体数目、大小、形态特征的总和。 20. 组型分析：在对染色体进行测量计算的基础上，进行同源染色体配对、分组排列并进行形态分析的过程，又称核型分析。核型模式图：将一个染色体组的全部染色体逐条按其特征画下来，再按长短、形态等特征排列起来的图称为核型模式图。 21. 有丝分裂：真核细胞的染色质凝集成染色体、复制的姐妹染色单体在纺锤丝的牵拉下分向两极，从而产生两个染色体数和遗传性相同的子细胞核的一种细胞分裂类型 22 ?减数分裂：又称成熟分裂，是在性母细胞成熟形成配子时所发生的一种特殊的有丝分裂，因其使体细胞染色体数目减半，故称减数分裂。 23?二价体：联会的一对同源染色体称为二价体。 24. 四合体：一个二价体含有4条染色单体，也称为四合体。 25. 自花授粉：同一朵花内或同株花朵间的授粉。 26?异花授粉：不同株的花朵问授粉。 27. 联会：减数分裂前期I偶线期来自两个亲本的同源染色体侧向靠紧，像拉链似的并排配对现象。 28. 受精：雄配子（精子）与雌配子（卵细胞）融合为1个合子过程。 29?双受精：一个精核与卵细胞结合成合子，将来发育成胚，另一个精核与两个极核结合，将来发育成胚乳，这一过程被称为双受精。双受精现象是被子植物在有性繁殖过程中特有的现象。 30.转录：以DNA双链之一为模版，将DNA上的遗传信息通过碱基互补的方式记载到mRNAb的过程。 31 .翻译：以mRNA为模版，tRNA为运载工具，将tRNA转运来的氨基酸，按照mRNAk的密码顺序相互连接起来形成多肽，并进一步折叠起来成为蛋白质的过程。 32. 三联体密码：mRNAt，三个相连的碱基决定一种氨基酸，这样相连的三个碱基成为一个密码子，又称三联体密码。 4 种碱基可以组合成64种密码子，生物体内只有20种氨基酸，因此，多个密码子代表一个氨基酸。 中心法则：遗传信息由DNA到DNA的复制以及遗传信息由DNA到RNA再到蛋白质的转录和翻译的过程，就是生物学上的中心法则。 33. 基因：具有遗传效应的DNA片段。 34. 经典遗传学：基因是突变、交换、功能的三位一体的最小 分子标记技术及其在植物药材亲缘关系鉴定中的应用 分子标记技术 分子标记（Molecular Markers）是以个体间遗传物质内核苷酸序列变异为基础的遗传标记，是DNA水平遗传多态性的直接反映[1]。与其他几种遗传标记——形态学标记、生物化学标记、细胞学标记相比，DNA分子标记具有极大的优越性：大多数分子标记为共显性，对隐性性状的选择十分便利；基因组变异极其丰富，分子标记的数量几乎是无限的；在生物发育的不同阶段，不同组织的DNA都可用于标记分析；分子标记揭示来自DNA的变异；表现为中性，不影响目标性状的表达，与不良性状无连锁；检测手段简单、迅速[2]。 技术种类及原理 分子标记技术自诞生起已研究出数十种，尽管方法差异显著，但都具有一个共同点，即用到了分子杂交、聚合酶链式反应（PCR）、电泳等检测手段。应用较为广泛的技术有以下几种： 1.限制性片段长度多态性（Restriction Fragment Length Polymorphisms，RFLP） RFLP是最早开发的分子标记技术，指基因型间限制性内切酶位点上的碱基插入、缺失、重排或突变引起的，是由Grodzicker等于1974年创立的以DNA-DNA杂交为基础的遗传标记。基本原理是利用特定的限制性内切酶识别并切割不同生物个体的基因组DNA，得到大小不等的DNA片段，所产生的DNA数目和各个片段的长度反映了DNA分子上不同酶切位点的分布情况[3]。通过凝胶电泳分析这些片段，就形成不同带，然后与克隆DNA探针进行Southern 杂交和放射显影，即获得反映个体特异性的RFLP图谱。它所代表的是基因组DNA在限制性内切酶消化后产生片段在长度上差异。由于不同个体的等位基因之间碱基的替换、重排、缺失等变化导致限制内切酶识别和酶切发生改变从而造成基因型间限制性片段长度的差异。 RFLP的等位基因其有共显性特点，可靠性高，不受环境、发育阶段或植物器官的影响。RFLP标记位点数量不受限制，通常可检测到的基因座位数为1—4个，标记结果稳定，重复性好。RFLP技术也存在一些缺陷，主要是克隆可表现基因组DNA多态性的探针较为困难；另外，RFLP分析工作量大，成本高，使用DNA量大，使用放射性同位素和核酸杂交技术，不易自动化，尽管结合PCR技术，RFLP仍在应用，但已不再是主流分子标记。 2.随机扩增多态性DNA（Random Amplification Polymorphism，RAPD） RAPD技术是1990年由William和Welsh等人利用PCR技术发展的检测DNA多态性的方法，其基本原理是利用随机引物（一般为8—10bp）通过PCR反应非定点扩增DNA片段，然后用凝胶电泳分析扩增产物DNA片段的多态性。扩增片段多态性便反映了基因组相应区域的DNA多态性。RAPD所使用的引物各不相同，但对任一特定引物，它在基因组DNA序列上有其特定的结合位点，一旦基因组在这些区域发生DNA片段插人、缺失或碱基突变，就可能导致这些特定结合位点的分布发生变化，从而导致扩增产物数量和大小发生改变，表现出多态性[4]。就单一引物而言，其只能检测基因组特定区域DNA多态性，但利用一系列引物则可使检测区域扩大到整个基因组，因此，RAPD可用于对整个基因组DNA进行多态性检测，也可用于构建基因组指纹图谱。 与RFLP技术相比，RAPD技术操作简便快速，省时省力，DNA用量少，同时无需设计特定的引物，扩增产物具有丰富的多态性。但RAPD也存在一些缺点：(1)RAPD标记是一个显 2014分子遗传学复习 一、名词解释 1、结构基因（Structural gene）：可被转录形成mRNA，并进而翻译成多肽链，构成各种结构蛋白质，催化各种生化反应的酶和激素等。 2、调节基因（Regulatory gene）：指某些可调节控制结构基因表达的基因，合成阻遏蛋白和转录激活因子。其突变可影响一个或多个结构基因的功能，或导致一个或多个蛋白质（或酶）量的改变。 3、基因组(genome)：基因组（应该）是整套染色体所包含的DNA分子以及DNA 分子所携带的全部遗传指令。或单倍体细胞核、细胞器或病毒粒子所含的全部DNA或RNA。 4、C值悖理(C-v a l u e p a r a d o x)：生物基因组的大小同生物在进化上所处的地位及复杂性之间无严格的对应关系，这种现象称为C值悖理(C——value paradox)。 N值悖理（N-v a l u e p a r a d o x）：物种的基因数目与生物进化程度或生物复杂性的不对应性，这被称之为N（number of genes）值悖理(N value paradox)或G（number of genes）值悖理。 5、基因家族(gene family)：由同一个祖先基因经过重复(duplication)与变异进化而形成结构与功能相似的一组基因，组成了一个基因家族。 6、孤独基因（orphon）：成簇的多基因家族的偶尔分散的成员称为孤独基因（orphon) 。 7、假基因(pseudogene): 多基因家族经常包含结构保守的基因，它们是通过积累突变产生，来满足不同的功能需要。在一些例子中，突变使基因功能完全丧失，这样的无功能的基因拷贝称为假基因，经常用希腊字母表示 8、①卫星DNA（Satellite DNA）：是高等真核生物基因组重复程度最高的成分，由非常短的串联多次重复DNA序列组成。 ②小卫星DNA(Minisatellite DNA) ：一般位于端粒处，由几百个核苷酸对的单元重复组成。 ③微卫星DNA (Microsatellite DNA)：由2－20个左右的核苷酸对的单元重复成百上千次组成。 ④隐蔽卫星DNA(cryptic satellite DNA)：用密度梯度离心分不出一条卫星带，但仍然存在于DNA主带中的高度重复序列 9、DNA指纹(DNA fingerprints)：小卫星DNA是高度多态性的，不同个体，各自不同。但其中有一段序列则在所有个体中都一样，称为“核心序列”，如果把核心序列串联起来作为探针，与不同个体的DNA进行分子杂交，就会呈现出各自特有的杂交图谱，它们和人的手纹一样，具有专一性和特征性，因个体而异，因而称为“DNA指纹”。 10、超基因(super gene) ：是指真核生物基因组中紧密连锁的若干个基因座，它们作用于同一性状或一系列相关性状。 超基因家族（supergene family）：是DNA序列相似，但功能不一定相关的若干个单拷贝基因或若干组基因家族的总称。 11、单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)：主要是指基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA顺序多态性。它是人类可遗传变异中最常见的一种，占所有已知多态性的90％以上。 12、遗传标记（Genetic marker）：可示踪染色体、染色体片段、基因等传递轨 第一章绪论 1.药用植物育种学：研究选育与繁殖药用植物新品种的原理和方法的科学。 2.育种学的任务：改变植物的遗传模式，即基因型，而不是改变其表现型，基因型相同表现型不一定相同，反之亦然。 3.药用植物育种学的容： 育种目标的制定和实现目标的相应策略；种植资源的搜集、保存、研究、利用和创新；选择的理论和方法；人工创新变异的途径、方法及技术；杂种优势利用的途径和方法；目标性状的遗传、鉴定和选育方法；药用植物育种各阶段的田间试验技术；新品种的审定、推广和种子生产。 4.获得药用植物优良品种的常规途径 从野生或者栽培品种中人工选择；通过有性或者无性杂交育种培育 5.新的育种技术 诱变育种；多倍体育种；细胞培养技术；体细胞杂交技术；转基因工程（基因添加、基因剔除、代途径转向、DNA标记辅助选择） 6.品种：经人类培育选择创造的，经济状况及农业生物学特征符合生产和消费要求，在一定的栽培条件下可以和其他群体相区别，个体间的主要相对性状相似，以适当的繁殖方式能保持其重要特征的一个栽培植物群体。 7.品种的特性： 特异性（品种间）、一致性（个体间）、稳定性（特征特性）、地区性（生态环境）、时间性（使用日期） 8.遗传改良的特点：目的性、计划性、快速性、丰富性 9.良种的作用：提高单产；改进品质；提高抗病虫害能力；减少农药污染；增强适应性及抗逆性；延长产品的供应和利用时期；适应集约化管理 第二章药用植物的繁殖方式和育种 1.有性繁殖：植物繁殖的基本方式，由雌配子（卵细胞）和雄配子（精细胞）相互结合（即受精）产生后代。 2.自花授粉植物：又名自交植物，即主要以自花授粉方式繁殖后代的植物。异交率为0～4% 。 3.自花授粉（self-pollination）：同一朵花的花粉传到同一朵花的雌蕊柱头上，或同株的花粉传播到同株的雌蕊柱头上。 4.自花受精：同株或同花的雌雄配子相结合的受精过程。 5.花器构造特点：①雌雄蕊同花、同熟，二者长度接近或雄蕊较长；②开花时间较短，甚至闭花授粉；③花器保护严密，其他花粉不易飞入。 6.异花授粉植物又名异交药用植物，主要以异花授粉方式繁殖后代的药用植物。异交率大于50%。 7.异花授粉（ cross-pollination ）：雌蕊的柱头接受异株花粉授粉。 8.异花受精：由异株的雌雄配子相结合的受精过程。 9花器构造特点：①雌雄异株（dioecious），雌花和雄花分别生长在不同的植株上，如大麻、菠菜等；②雌雄同株异花（monoecious），雌花和雄花分别着生在同一植株的不同部位，如玉米、黄瓜；③雌雄同花但自交不亲和，如甘薯、白菜、向日葵等。 10. 风媒花的特征是：多为单性花，单被或无被，花粉量多，柱头面积大并有粘液等 11. 虫媒花的特征是：多为两性花，雌蕊和雄蕊不同时成熟，有蜜腺、香气，花被颜色鲜艳，花粉量少，花粉粒表面多具突起，花的形态构造比较适宜昆虫传播。 12. 常异花授粉药用植物：同时依靠自花和异花授粉两种方式繁殖后代的药用植物 DNA分子标记技术及其应用 摘要：分子遗传标记是近年来现代遗传学发展较快的领域之一。本文系统阐述了DNA分子标记的概念，以及RFLP、RAPD、ALFP、STS、SSR和SNP为代表的分子标记技术的原理和主要方法，并简单介绍了DNA分子标记技术的应用。最后探讨了其进展以及存在的一些问题。 关键词：分子标记；应用 分子遗传标记技术作为一种新的分子标记技术，在分子生物学特别是在分子遗传学的研究中得到了广泛的应用和发展，其所构建的遗传图谱具有高度的特异性。与其它遗传标记相比较，DNA分子标记具有诸多优点，如：遗传稳定，多态性高，多为共显性，数量丰富，遍及整个基因组，操作简便。这些优点使其广泛地应用于生物基因组研究、进化分类、遗传育种、医学等方面，成为分子遗传学和分子生物学研究与应用的主流之一。 1DNA分子标记的概念 遗传标记是基因型特殊的易于识别的表现形式，在遗传学的建立和发展过程中起着重要作用。从遗传学的建立到现在，遗传标记的发展主要经历了4个阶段，表现出了4种类型：1形态标记（Morphological Markers），指生物的外部特征特性,包括质量性状作遗传标记和数量性状作遗传标记；2细胞标记（Cytological Markers），主要指染色体组型和带型；3生化标记（Biochemical Markers），指生物的生化特征特性，主要包括同工酶和贮藏蛋白两种标记；4DNA分子标记（Molecular Markers）是以生物大分子（主要是遗传物质DNA）的多态性为基础的一种遗传标记。前3种标记是对基因的间接反映,而DNA分子标记是DNA水平遗传变异的直接反映。与其它遗传标记相比较，DNA分子标记具有诸多优点，如：遗传稳定，多态性高，多为共显性，数量丰富，遍及整个基因组，操作简便。这些优点使其广泛地应用于生物基因组研究、进化分类、遗传育种、医学等方面。目前，被广泛应用的DNA分子标记主要有RFLP（限制性片段长度多态性）、RAPD（随机扩增多态性DNA）、ALFP（扩增片段长度多态性）、STS（序列标记位点）、SSR（简单重复序列）和SNP（单核苷酸多态性）等。 2分子遗传标记技术的种类 2.1RFL P标记 RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphism，限制性片段长度多态性)标记,是人类遗传学家Botstein等于1980年提出的,是以Southern杂交为核心的第一代分子标记技术。它是用限制性内切酶切割不同个体基因组DNA后,用印迹转移杂交的方法检测同源序列酶切片段在长度上的差异。这种差异是由于变异的产生或是由于单个碱基的突变所导致的限制性位点增加或消失,或是由于DNA序列发生 插入、缺失、倒位、易位等变化所引起的结构重排所致。其差异的检测是利用标记的同源序列DNA片段作探针进行分子杂交,再通过放射自显影(或非同位素技术)实现的。 与传统的遗传标记相比,RFL P标记具有下列优点: (1)RF LP标记无表型效应,其检测不受外界条件、性别及发育阶段的影响； 分子标记在植物遗传育种中的应用 E M摘要N: 分子标记是继形态标记O细胞标记和生化标记之后发展起来的一种新的较为理想的遗传标记F已被广泛地应用于生命科学研究的各个领域P在植物遗传育种中F分子标记主要用于基因组图谱构建O基因定位O辅助标记选择O种质资源评价O基因克隆O杂种优势预测O杂交育种及跟踪育种过程等方面P文章主要介绍了分子标记在植物遗传育种中的应用原理及分析方法F并对其应用前景进行了展望PM关键词N 分子标记K植物遗传育种K遗传标记 优良品种是当今农业经济发展的基础资源F对目标性状#如丰产O优质O抗逆等$的选择是新品种选育过程的中心环节P 传统的育种方法主要是根据植物在田间的表现进行评价和选择P 但由于表型性状不仅取决于遗传组成F也受控于环境条件F有时环境条件的影响可遮盖植株在基因型上的差异F因此仅根据表型进行选择F效果不够理想P特别是对受多基因控制的数量性状的选择F更难做到准确P虽然育种学已建立了一套完整的选择程序F并在农业生产上培育出了许多高产O优质O抗逆的新品种F然而传统的育种方法仍存在周期长O预见性差O工作量大O工作效率低等问题P随着遗传学的发展F人们注意到利用易于鉴别的遗传标记 #R6=6398SA0T607$来进行辅助选择F可提高选择效果P遗传标记已逐渐成为植物遗传育种的重要工具P尤其是分子遗传学的发展及分子标记技术的建立F使作物遗传育种进入了一个新阶段P新 技术与传统方法相结合F有可能解决目前育种中一些重要环节上的主要难题F从而大大加速育种工作进程P分子标记已在遗传图谱的构建O辅助标记选择O基因克隆等方面显示出了非常诱人的前景P - 应用分子标记构建基因组图谱 基因组图谱是遗传研究的重要内容F又是种质资源O育种及基因克隆等许多应用研究的理论依据和基础P因此F基因组图谱已成为当今生命科学的重要研究领域P基因组图谱包括以染色体重组交换为基础的遗传图谱#R6=6398SA+$和以U2? 的核苷酸序列为基础的物理图谱#V4W798A’SA+$P数十年来F许多遗传学家利用形态标记O生化标记和传统的细胞遗传学方法F为构建各种主要作物的遗传图谱进行了大量工作F并取得了一定的进展P但是由于形态标记和生化标记数目少F特殊遗传材料培育困难及细胞学工作量大F因而除极少数作物#如玉米O番茄$外F在分子标记出现之前F大多数作物还没有一个较为完整的遗传连锁图F极大地限制了遗传学理论研究和应用研究的进展P 进入.,年代以来F分子标记的迅速发展F大大促进了遗传连锁图的构建P目前主要农作物O果树O蔬菜等的XCYV7OX?VU7遗传图谱已相继建立M-ZINP利用分子标记构建遗传图谱的理论基础是染色体的交换与重组P 两点测验和三点测验是其基本程序P由于作图群体的不断增大和标记数量的日益扩增F如今的遗传图谱构建已不得不计算机化了P 遗传图谱构建过程主要包括[-$选择和建立适合的作图群体 分子标记 1.分子标记技术及其定义 1974年,Grozdicker等人在鉴定温度敏感表型的腺病毒DNA突变体时, 利用限制性内切酶酶解后得到的DNA片段的差异, 首创了DNA分子标记。所谓分子标记是根据基因组DNA存在丰富的多态性而发展起来的可直接反映生物个体在DNA水平上的差异的一类新型的遗传标记,它是继形态学标记、细胞学标记、生化标记之后最为可靠的遗传标记技术。广义的分子标记是指可遗传的并可检测的DNA序列或蛋白质分子。通常所说的分子标记是指以DNA多态性为基础的遗传标记。分子标记技术本质上都是以检测生物个体在基因或基因型上所产生的变异来反映基因组之间差异。 2.分子标记技术的类型 分子标记从它诞生之日起, 就引起了生物科学家极大的兴趣,在经历了短短几十年的迅猛发展后, 分子标记技术日趋成熟, 现已出现的分子标记技术有几十种, 部分分子标记技术所属类型如下。 2.1 建立在Southern杂交基础上的分子标记技术 (1) RFLP ( Rest rict ion Fragment Length Polymorphism)限制性内切酶片段长度多态性标记； (2) CISH ( Chromosome In Situ Hybridization) 染色体原位杂交。 2.2 以重复序列为基础的分子标记技术 (1) ( Satellite DNA ) 卫星DNA； (2) ( Minisatellite DNA ) 小卫星DNA; (3) SSR( Simple Sequence Repeat ) 简单序列重复, 即微卫星DNA。 2.3 以PCR为基础的分子标记技术 (1) RAPD ( Randomly Amplif ied Polymorphic DNA ) 随机扩增多态性DNA； (2) AFLP( Amplif ied Fragment Length Polymorphism) 扩增片段长度多态性； (3) SSCP( Single Strand Conformation Polymorphism) 单链构象多态性； (4) cDNA-AFLP( cDNA- AmplifiedFragment Length Polymorphism) cDNA -扩增片段长度多态性； (5) TRAP( Target Region Amplified Polymorphism) 靶位区域扩增多态性； (6) SCAR ( Sequence Char acterized Amplified Region) 序列特征化扩增区域； (7) SRAP ( Sequencerelated Amplified Polymorphism) 相关序列扩增多态性。 2.4以mRNA为基础的分子标记技术 名词、简答（依据ppt） 一、基因表达调控 1.基因(Gene) 遗传的基本单位，含有编码一种RNA，大多数情况是编码一种多肽的信息单位； 负载特定遗传信息的DNA片段，其结构包括由DNA编码序列、非编码调节序列和内含子组成的DNA区域。 2.基因表达(gene expression) 从DNA到蛋白质的过程。 对这个过程的调节即为基因表达调控(regulation of gene expression)。 3.基因表达的特点 时间特异性——发育阶段特异性 空间特异性——组织细胞特异性 4.基因表达调控的概念 机体各种细胞中含有的相同遗传信息(相同的结构基因)，根据机体的不同发育阶段、不同的组织细胞及不同的功能状态，选择性、程序性地表达特定数量的特定基因的过程。 5.基因表达的方式 1）组成性表达(constitutive expression):基因较少受环境因素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。如管家基因 ★管家基因(housekeeping gene)：某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达。 2）诱导和阻遏表达 诱导表达(induction expression)——在特定环境信号刺激下，基因表现为开放或增强，表达产物增加。 阻遏表达(repression expression)——在特定环境信号刺激下，基因被抑制，从而使表达产物减少。 6.基因表达调控的意义 1）以适应环境、维持生长和增殖 2）以维持细胞分化与个体发育 7.原核生物基因表达的调控 8、真核生物基因表达的调控——多层次和复杂性 ★转录前水平：染色体丢失、基因扩增、基因重排、DNA的甲基化、 组蛋白修饰、染色质结构 植物分子育种复习题 分子植物育种：依据分子遗传学，遗传学和植物育种学的理论，利用DNA重组技术和DNA标记技术来改良植物品种的新型学科。 分子标记：DNA水平上遗传多态性的直接反映，是直接以DNA多态性为基础的遗传标记。 SSR：微卫星或简单序列重复,以2-6个核苷酸为基本单元的简单串联重复序列。 InDel：插入缺失标记，指的是两种亲本中在全基因组中的差异，相对另一个亲本而言，其中一个亲本的基因组中有一定数量的核苷酸插入或缺失。根据基因组中插入缺失位点，设计一些扩增这些插入缺失位点的PCR 引物，就是InDel。 CAPS：先对样品DNA进行专化性扩增，再用限制性内切酶对扩增产物进行酶切检测其多态性，称为CAPS 标记。 SNP：具有单核苷酸差异引起的遗传多态性特征的DNA区域，可以作为一种DNA标记，即SNP。 基因功能标记：根据已克隆的基因序列开发的分子标记，标记和基因共分离，能完全准确地跟踪和识别基因。 显性标记：仅能检测显性等位基因，不能够区分纯合和杂合基因型的遗传标记。有RAPD、AFLP、ISSR、STS。 共显性标记：同时能检测出显性和隐性等位基因，能够区分纯合和杂合基因型的遗传标记。有RFLP、RAPD、AFLP、SSR、ISSR、SCAR、STS、CAPs。 特异引物PCR标记：针对已知序列的DNA区段而设计的，具有特定核苷酸序列，引物长度通常为18-24核苷酸。常用的特异引物PCR标记主要有SSR标记、SCAR标记、STS标记及RGA标记等。 随机引物PCR标记：所用引物的核苷酸序列是随机的，其扩增的DNA区段是事先未知的。常用的随机引物PCR标记主要有RAPD、AP-PCR、DAF、ISSR等。 基于PCR的分子标记有：1. 特异引物PCR标记主要有SSR标记、SCAR标记、STS标记及RGA标记；2. 随机引物PCR标记主要有RAPD、AP-PCR、DAF、ISSR。 基于限制性酶切和PCR相结合的分子标记有AFLP标记和CAPS标记。 RIL群体：杂种后代经过多代自交而产生的一种作图群体。通常从F2代开始，采用单粒传代的方法来建立。 DH群体：单倍体经过染色体加倍形成的二倍体称为加倍单倍体或双单倍体(DH)，由它们组成的群体为DH 群体。 LOD值：假设两座位间存在连锁（r < 0.5）的概率与假设没有连锁（r = 0.5）的概率。这两种概率之比可以用似然比统计量来表示，即L（r）/L（0.5），其中L（）为似然函数。为了计算方便，常将L（r）/L（0.5）取以10为底的对数，称为LOD值。 BSA：将高值和低值两组个体的DNA分别混合，形成两个DNA池，然后检验两池间的遗传多态性。 RCA：源于BSA的方法，可用于隐性分析。 园林植物遗传育种学 教案 适用园林、药用植物高职班 学校：楚雄农校 任课教师：罗春梅 二OO六年八月二十日 第一篇园林植物遗传学 第1章园林植物遗传学基础 计划学时：2学时属累计学时：1-2学时 教学目的：让学生了解遗传与变异的概念和关系，分离规律的实质。 教学重点：基因型和表现型的概念，分离规律的实质。 教学难点：分离规律的实质。 教学方法：理论讲解 教学过程：[A]组织教学 [B]讲授新课 第一节遗传、变异和环境 一、遗传学的概念 遗传学是研究生物遗传与变异的科学。即是一门研究亲子代之间的传递和继承的科学。 如：为什么出现“种瓜得瓜，种豆得豆”，“一娘生九子，九子各不同”等现象，这些都属于遗传学解决的问题。 二、遗传与变异的概念及关系 （一）遗传 1、概念：指亲代的性状又在子代出现的现象。 2、原因：是由于遗传物质从亲代传递给了子代，使得子代按照遗传物质的规定，发育成了与亲代相似的各种性状。 3、遗传物质：指生物体的细胞内部传递遗传信息的物质，能自我复制。染色体是遗传物质的载体。染色体的主要成分是DNA和蛋白质。其中DNA（脱氧核糖核酸）就是遗传物质。少数病毒不含DNA，其遗传物质是RNA(核糖核酸)。 4、基因：是遗传物质（DNA）的基本单位。它是DNA分子链中各个微小的区段。基因控制着生物的某个或某些性状。具有相对的稳定性。 （二）变异 1、概念：指生物的亲代与子代或同一亲本的子代个体之间，有些性状彼此不同的现象。 2、变异的类型 生物的变异是很复杂的，在农业生产中常有这样的情况：在田间选择穗大粒多的变异植株为亲本，把它们的种子种下去后，在子代中有的保持了亲代穗大粒多的性状，有的却不能。这就说明，并不是所有的变异都能遗传。我们把能遗传的变异称为可遗传的变异，不能遗传的称为不遗传的变异。 （1）不遗传的变异 指生物性状的变异不能遗传给子代。 原因主要是由于外界的环境条件而引起，即环境条件仅能使生物的某些外部性状发生变异，而遗传物质并未变化。 （2）可遗传的变异 指能够遗传的变异。 原因主要是由于遗传物质发生了变化，故所产生的变异可遗传给后代。 （3）两种变异的区分及其重要性 两种变异主要根据其变异性状能否遗传来进行区分，这两种变异有时容易分清楚，而有时不易分清。例如：象植物的花冠颜色、形状及籽粒颜色、穗色、芒的长短、茸毛的有无等这些性状，往往受环境影响较小，若发生变异，一般是可以遗传的。如：长芒小麦后代中产生无芒的变异，红粒高粱后代中出现白粒变异单株等。类似这样的性状变异，一般是能够遗传的。 而有些性状如穗子大小、植株高矮、叶色的深浅等，往往受环境条件影响大，类似这里边些性状发生就异，可能是由于遗传物质变化造成，也可能是由于地力肥瘦不同造成，或者是由于两种变异共同作用的结果。对于育种工作来讲，能够遗传的就异是遗传育种工作的重要课题之一，因为只有从可遗传的变异中才能选育出新品种。 三、遗传与变异的关系 遗传和变异是生物界最普遍和最基本的两个特征，两者是生命运动中的一对矛盾，它们是对立而又统一的，正是由于这对矛盾的不断运动才使生物界生生不息、世代留传和更新发展，不断进化。 遗传使生物性状得到相对稳定，但这种不变是相对的，通过变异使得这种稳定性遭到破坏，在一定范围内表现差异，产生新的性状，使生物 园林植物遗传育种学考试试题 姓名： 一、名词解释（每个 5 分，共 40 分） 1. 品种： 2. 有性繁殖 3. 春化作用 4. 诱变育种 5. 种质资源 6人工种子 7.原生质体 8.细胞全能性 二、简答题（每题 6 分，共 30 分） 1. 简述园林植物种质资源保存的主要方法以及各自的特点。 2. 引种成功的标准是什么？ 3. 简述园林植物育种的主要目标性状？ 4. 简述选择育种的程序？ 5. 与其他常规育种方法相比，单倍体育种有哪些优势？ 三、论述题（每题10分，共30 分） 1. 论述植物基因表达调控过程。 2.论述诱变育种的意义 3. 以一种一二年生花卉为例，论述杂交优势育种的一般程序。 《园林植物育种学》试卷参考答案 一、名词解释（每小题 3 分，共 15 分） 1. 品种：指遗传上相对一致，具有相似或一致的外部形态特征，具有一定经济价值的某一种栽培植物个体的总称。 2.有性繁殖：通过亲本的雌雄配子受精而形成合子，近一半分裂、分化和发育而产生后代的过程。 3. 春化作用：一些植物必须经历一定的低温处理才能促进花芽形成和花器官发育的现象。量。 4. 诱变育种：人为的利用理化因素，诱发生物体产生遗传物质的突变，经分离、选择、直接或间接地培育新品种的育种途径。 5. 种质资源：经过长期自然演化和人工创造而形成的一种重要的自然资源，是改良植物的基因来源 6.人工种子：通过组织培养技术，将植物体细胞诱导成形态和生理上均与合子胚相似的体细胞胚，然后将其包埋于一定营养成分和保护功能介质中，组成类似种子的单位。 7.原生质体：去细胞壁厚的裸露细胞团。 细胞全能性：指细胞经分裂和分化后仍具有形成完整有机体的潜能或特性。 二、简答题（回答要点，每小题 6 分，共 30 分） 1. 简述园林植物种质资源保存的主要方法以及各自的特点。 ①就地保存：保存原有的生态环境与生物多样性，保存费用较低；但易受自然灾害。（ 1.5 分） 园林植物遗传育种期末考试复习题 名词解释： 1、基因型： 2、相对性状： 3、杂种优势： 4、芽变选种： 5、选择育种： 6、表现型： 7、单位性状： 8、自交不亲和性：9细胞质遗传：10母性影响填空、选择、判断改错题涉及的知识点 1、《中华人民共和国种子法》第二章第十二条指出：“国家实行植物新品种保护 制度，对经过人工培育的或发现的野生植物加以开发的植物品种，具备新颖性、_______、一致性、__________的，授予植物新品种权。 2、“临界剂量”是指照射植物某一器官成活率占____%的剂量。 3、许多基因影响同一个性状的表现，称为_________；一个基因影响许多性状发 育的现象称之为_________。 4、非等位基因之间的相互作用可以分为 5、连锁遗传中，若亲本的两个显性性状联系在一起遗传、两个隐性性状联系在 一起遗传的杂交组合称为_________；若一亲本的显性性状和另一亲本的隐性性状联系在一起遗传的杂交组合称为_________。 6、正常的2n个体称为双体，缺体可表示为_________，单体可表示为________， 三体表示为_________。 7、秋水仙碱能抑制细胞分裂时____________的形成，使已正常分离的染色体不 能拉向两极。 8、A、B、C、D四个亲本参加多系杂交，如进行添加杂交，可用简式表示为 ________________；如进行合成杂交，可用简式表示为________________ 9、植物分类学上的基本单位是______；栽培作物的基本单位是______。 10、通常以引种植物在新地区能_______________作为引种驯化的基本要求。1、 选择按人类是否参与可分为： 11、有性繁殖植物的选择育种有两种基本的选择法，即： 12、杂交的遗传学基础是什么，根据杂交亲本亲缘关系的远近，有性杂交可分为： 13、种质资源的保存方法，从大的角度而言可分为 14、某两对连锁基因之间发生交换的孢母细胞数和重组型配子所占的百分数的关系计算 15、选择的实质 16、种质资源按来源分类可分为 17、杂种优势按其表现可分为： 18、染色体结构的改变包括 19、基因突变可分为哪两种类型 20、概率计算 21、发生点突变时，根据基因转录和翻译产生的蛋白质可把点突变分为哪三种类 型 22、基因定位所采用的两种主要方法是 23、核不育/细胞核不育/核质不育型雄性不育材料的育性特点是 24、秋水仙碱的使用一般采用的浓度范围在0.01%～1.0%，以_____%最为常用。 25、电离辐射作用的过程主要有三个阶段物理阶段、化学阶段和______阶段；________的形成标志着辐射的直接物理作用的结束和化学作用的开始。 26、在园艺植物遗传育种领域中有三个具有划时代意义的人物，他们分别是 遗传标记的发展及其类型 1形态标记 19世纪60年代，Mendel以豌豆为材料，详细研究了豌豆的7对相对性状的遗传规律。由于这些性状都具有典型的外部形态，很容易识别，从而构成了最早的遗传标记，即形态学标记，由此奠定了近代遗传学的基础。形态标记是利用植物外部形态多态性进行的标记技术。自然界中的生物存在着许多非常明显的形态标记，如果形、花色、矮杆、卷叶等。形态标记简单直观且经济方便，但大多数植物中的形态标记数量有限，多态性较差，表型易受环境影响，且形态标记的获得周期长，不适于需要完整的基因组测试的数量性状位点分析，故形态标记在作物遗传育种中的作用有限。 2细胞学标记 细胞学标记是利用植物细胞染色体的变异的标记技术。植物细胞染色体的变异包括染色体核型和带型的变异。细胞学标记虽然能进行一些重要基因的染色体定位，但标记材料的培育需要大量的人力和时间，并且有些物种对染色体数目和结构变异反应敏感，难以获得标记材料，从而限制了细胞学标记在遗传育种上的应用。 3生化标记 生化标记主要指同工酶标记，是依据植物体内有效成分的化学分析进行标记的技术。同工酶是同种功能的酶的不同形式，由一个以上基因座位编码，其可通过电泳和组织化学染色法分离成肉眼可见的酶谱带型。与形态标记和细胞学标记相比，生化标记表现近中性，对植物经济性状无大的不良影响，且是基因产物差异的直接反映，受环境影响较小。但由于在植物群体研究中能表现出位点多态性的同工酶种类较少，使其应用也受到限制而不能成为较理想的遗传标记。 4分子标记 分子标记是以生物大分子的多态性为基础的标记技术，目前使用的分子标记主要是指DNA分子标记。DNA分子标记能反映植物个体或种群的基因组DNA 间的差异，如由于碱基易位、倒位、缺失、插入、重排或由于存在长短与排列不一的重复序列而产生的差异。起步于20世纪70年代的分子标记在近40年间发展迅速，目前已出现了几十种分子标记方法。与前3种标记(形态、细胞学和生化标记)技术相比，分子标记具有巨大的优越性: ①直接以DNA的形式表现，在植物体的各个组织、各发育时期均可检测到，受季节、环境限制，不存在表达 《园林植物遗传育种学》复习题 一、名词解释 1.诱变育种 2.交换 3．种质资源 4．分子育种 5.品种保护 6.雄性不育 7.远缘杂交8.芽变 9.单倍体育种 10.杂交育种 11.多亲杂交 12.回交1 3.体细胞杂交1 4.实生选种1 5.选择育种 二、单项选择题 1.真核生物细胞分裂的一般过程是：（） A. 1N---减数分裂---2N----受精---1N B. 2N---减数分裂---1N----受精--2N C. 1N---有丝分裂---2N----受精---1N D. 2N---有丝分裂---1N----受精---2N 2．对种子进行辐射处理后，选育的群体应该是：（） A. M0 B. M1 C. M2 D. M1和M2 3．通过着丝粒连结的染色单体叫：（） A. 姐妹染色单体 B. 同源染色体 C. 等位基因 D. 双价染色体 4. 减数分裂过程中细胞分裂了几次：（） A.1 B.2 C.3 D.4 5. 对于南树北移，一下做法正确的是：（） A. 适当提早播种 B. 适当延期播种 C. 适当疏植 D. 补光延长日照 6. 对于优势育种的表述，以下错误的是：（） A. 需要选择亲本，进行有性杂交 B. 先使亲本自交纯化，用纯化的自交系杂交获得F1 C. F1用于生产 D. F1用于留种 7. 凡是从外地或外国引进栽培植物或由本地、外地或外国引入野生植物，使他们在本地栽培，这项工作叫做（）。 A. 引种 B. 育种 C. 选种 D.留种 8. 所有育种途径和良种繁育中不可缺少的手段是：（） A. 引种 B. 诱变 C. 选择 D.杂交 9. 下列属于近缘杂交的是：（） A. 种间 B. 属间 C. 品种间 D.地理上相隔很远的不同生态类型间 10. 下列哪一种不是我国特有植物：（） A. 银杏 B. 水杉 C. 珙桐 D.鸡蛋花 11. 中国传统十大名花不包括下列哪一个：（） A. 梅花 B. 牡丹 C. 芍药 D.水仙 12. 选择在育种中的作用不包括下列哪一项：（） A. 独立的育种手段 B. 育种工作的中心环节 C. 选择具有创造性作用 D.物种进化 13.辐射育种时，照射花粉与照射种子相比，其优点是（） A.很少产生嵌合体 B.便于运输和贮藏 C.受环境条件的影响小 D.可诱发孤雌生殖 14.属于杂种优势的一年生草花品种，每年播种都需保持其优势，利用时（） A.可让其自交 B.可让该品种与其它品种杂交 C.年年用其亲本进行制种 D.不利用 一、名词解释 1、变异：亲代与子代以及子代的各个个体之间存在差异的现象. 2、遗传：亲代与子代以及子代的各个个体之间相似的现象. 3、染色体：细胞内存在着一些能被碱性燃料染成深色的物质。 4、作物品种：是人类在一定的生态条件和经济条件下，根据人类的需要所选育的某种作物的一定群体；这种群体具有相对稳定性的遗传特性，在生物学、形态学及经济性状上的相对一致性，与同一作物的其他群体在特征、特性上有所区别；这种群体在相应地区和耕作条件下种植，在产量、抗性、品质等方面都能符合生产发展的需要。 作物品种是人工进化的、人工选择的，即育种的产物，是重要的农业生产资料。在植物分类学上，作物品种属于一定的种及亚种，但不同于分类学上的变种。 5、生物体或其组成部分所表现的形态特征和生理特征称为性状 6、相对性状中，在F1代表现出来的相对性状称为显性性状，而在F1中未表现出来的相对性状称为隐性性状。 7、隐性性状在F1中并没有消失，只是被掩盖了，在F2代显性性状和隐性性状都会表现出来，这就是性状分离现象。 8、成对基因位于同一对同源染色体上。同源染色体上位点相同、控制着同类性状的基因——等位基因 9、基因型：指生物个体基因组合，表示生物个体的遗传组成，又称遗传型 10、表现型：指生物个体的性状表现，简称表型。 11、具有一对相同基因的基因型称为纯合基因型，这类生物个体称为纯合体。 12、一因多效：一个基因影响、控制多个性状发育的现象。 13、引种：作为育种途径之一，指将外地区或外国的品种、品系，经过简单的试验，证明适合本地区栽培后，直接引入并在生产上推广应用的方法。 14、驯化：将引入的外地或外国的品种（系），经选择培育成本地推广的作物品种的措施和过程。 15、独立分配定律：又称“自由组合定律”：两对及两以上相对性状(等位基因)在世代传递过程中表现出来的相互关系 16、二倍体：由受精卵发育而成的个体体细胞中含两个染色体组的个体 17、多倍体：由受精卵发育而来的个体体细胞中含有三个或三个以上染色体组的的个体 18、单倍体：体细胞中含本物种配子染色体数目的个体 19、基因突变：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，引起的园林植物遗传育种(专套本详细整理)
分子标记技术综述
分子遗传学名词解释
药用植物遗传育种学
DNA分子标记技术及其应用
分子标记在植物遗传育种中的应用
分子标记技术的类型原理及应用
分子遗传(名词解释及简答)
植物分子育种复习题
园林植物遗传育种学
园林植物遗传育种学》试题及答案
园林植物遗传育种期末考试复习题
遗传标记的发展及其类型
《园林植物遗传育种学》复习试题
植物遗传育种复习题
相关主题
文本预览