综 述
转录后基因沉默(PTGS)及其在作物遗传改良中的应用*
黄冰艳
1,2
吉万全
1**
郭蔼光3 Sadequr R 4 李忠宜
4
(1西北农林科技大学农学院 杨凌 712100)
(2河南省农业科学院生物技术研究所河南省农作物新品种重点实验室 郑州 450002)
(3西北农林科技大学生命学院 杨凌 712100)
(4Pl ant Industry,Commonwealth Scientific and Indus trial Research Organiz ati on,Canberra 2601,Aus tralia)
摘要 转录后基因沉默(PTGS)或RNA 干扰(RNAi)技术的发展为创造植物遗传变异体提供了新途径。P TGS 于1998年被明确为双链RNA(dsRNA)诱导的序列特异性基因沉默,短短几年内有关
研究取得了突破性进展。结合利用PTGS 技术进行的淀粉合成关键酶基因沉默研究,概述了PTGS 的作用机理和特点、dsRNA 表达载体设计、沉默效应的遗传稳定性及在作物改良应用方面的研究进展。研究表明,基因沉默效应可在子代间稳定遗传并可通过杂交进行重组,显示了其在农作物改良方面的应用潜力。
关键词 转录后基因沉默 RNA 干扰 反向遗传学 双链RNA RNA 发卡结构 作物遗传改良收稿日期:2004-11-01 修回日期:2005-03-03*国家留学基金管理委员会资助项目(21841046)**通讯作者,电子信箱:jiwanquan2003@https://www.doczj.com/doc/b53504222.html,
作物遗传改良离不开突变体的创造。传统的创造突变体的方法包括自发突变的筛选、物理诱变、化学诱变、插入突变和基因剔除等。90年代以来发展起来的通过抑制特定基因表达产生突变体的方法为突变体创造提供了新的途径。近年来,转录后基因沉默(PTGS)或RNA 干扰(RNAi)技术研究取得了突破性进展,使利用基因沉默技术创造突变体成为可能[1~6]
。
基因沉默(gene silencing)是转基因植物中特定基因由于种种原因不表达或表达量很低的遗传现象。一方面,基因沉默为利用遗传操作创造遗传修饰物种(genetically modified organisms,GMOs)造成障碍;另一方面,它又为研究基因功能及植物基因表达调控提供了新途径,即通过有选择地抑制特定基因的表达来创造功能缺失体。可利用反向遗传学方法进一步研究基因的功能,或直接利用创造的特殊性状变异体进行植物改良,同时,在植物发育的不同阶段抑制特定基因的表达,对发育生物学研
究也具有重要意义。
根据基因沉默发生的时期,基因沉默分为转录水平的基因沉默(transcriptional gene silencing,TGS)和转录后水平的基因沉默(pos-t transcriptional gene silencing,P TGS)。前者通常与DNA 甲基化有关,表现为mRNA 不能正常合成,造成基因失活。有研究表明,外源基因较内源基因更易甲基化,但外源基因甲基化不表达不一定影响内源基因的表达。后者虽能合成mRNA,但随后被降解而不能积累,并同时诱导与外源基因同源的内源性基因沉默。近年来,随着转录后基因沉默机制的深入探讨,使人们能够利用它有目的地使特定基因降低表达或不表达,PTGS 技术在功能基因组学和植物改良中显示出巨大的应用潜力。
1 转录后基因沉默现象的发现及定义
转录后基因沉默现象最初发现于植物基因研究中。Napoli 等(1990)利用查尔酮合成酶基因C HS 转化紫花矮牵牛,预期使花色加深,结果却得到许多浅色和杂色花。Jorgensen 等称之为共抑制现象(cosuppression)。随后,Guo 等(1995)在线虫的par -1
中国生物工程杂志 China Biotechnology,2005,25(5):1~5
基因研究中,向线虫注射反义RNA期望造成par-1基因失活,却发现注射正义RNA的对照也出现par 基因关闭现象。直到1998年Fire等才明确了造成这种现象的原因是双链RNA的作用,并称之为RNA干扰(RNA interference)。后来将真菌中的这种现象称为阻抑(quelling),而在植物中一般称这种由双链RNA诱导的抑制基因表达的现象为转录后基因沉默(PTGS),动物中则称为RNA干扰(RNAi)[4]。
2转录后基因沉默的作用机制
尽管定义不同,但许多研究表明,植物、动物和真菌等的基因沉默具有相同的作用机理[7],都是双链RNA(dsRNA)特异性地诱导降解与之同源序列的mRNA,从而特异性地阻断相应基因的表达。PTGS定义着眼于结果,RNAi侧重其作用机制。
关于PTGS的作用机理,人们曾试图套用RNA 阈值模型,但对某些现象难以作出合理解释。根据包括植物、果蝇和线虫的生化和遗传分析所提出的dsRNA模型是目前比较普遍被接受的模型:当dsRNA进入细胞后,被一种dsRNA特异的核酶内切酶Dicer识别,切割成21~23bp的小片段(short interferencing RNA,siRNA)[8~11];siRNA与RNA诱导的沉默复合体(RNA induced silencing comple x, RISC)结合[8,12],并且作为模板识别目的mRNA;然后mRNA与dsRNA的正义链发生链互换,原先dsRNA中的正义链被mRNA代替,从RISC-dsRNA 复合体中释放出来,而mRNA则处于原先的正义链的位置;Dicer在同样位置对mRNA进行切割,这样又产生了21~23bp的dsRNA小片段,与RISC结合,继续对靶RNA进行切割,从而使目的基因沉默[8,10,12,13]。
该模型包括的dsRNA被Dicer切割成21~ 23bp的siRNA(Short interferencing RNA)的过程是基因沉默的核心,dsRNA是基因沉默的诱导因子, siRNA则对引导RNA特异性降解起决定作用。这一模型较好地解释了共抑制、反义RNA介导的基因沉默过程中也出现dsRNA的现象[14]。在发生共抑制的烟草中也鉴定到一些约25bp的RNA[8],进一步证实了共抑制、反义RNA和hpRNA具有共同的介导PTGS的机制。
但该模型中各有关因子的结构、作用部位以及它们的作用方式均尚需进一步研究,随着P TGS作用机制研究的不断深入,将进一步促进PTGS技术的广泛应用。
3PTGS诱导技术
dsRNA可以在体外进行化学合成以及体外转录合成等,也可以通过质粒载体和病毒载体等在组织内表达合成。在植物的功能基因组研究及作物改良中,常用的P TGS或RNAi技术按介导方法包括正义RNA介导的共抑制、反义RNA介导的基因抑制、病毒介导的基因沉默(VI GS)和hpRNA介导的基因沉默。
正义RNA介导的共抑制指特定mRNA的单链片段转入植物体后引起的同源基因表达降低的现象。反义RNA指与特定mRNA互补的单链序列片段。反义RNA技术是将与目的基因mRNA互补的单链序列片段克隆在适宜的启动子和终止子之间,人工构建成反义基因表达载体,然后导入生物体。病毒介导的基因沉默(VIGS)是利用病毒将目的基因序列引入寄主植物。VIGS不需要产生能够稳定表达沉默结构的转化植株后代,因而VIGS在大规模基因功能研究方面优势巨大,但VIGS不能稳定遗传,在植物改良中的应用有所局限。
Waterhouse等[3]首次明确了dsRNA在植物基因沉默中的关键作用。他们研究发现,同时携带与病毒基因组同源的有义和反义基因的植株比单独具有二者之一的植株抗病性更强。他们又以具有靶基因反向重复序列(IRS)的片段进行植物转化以产生自我互补的dsRNA,发现这种结构比单独有义或反义基因片断转化能更有效地抑制基因表达。目前,构建hpRNA高效克隆和表达载体用于特定基因表达调控是RNAi技术应用研究的热点之一。
hpRNA载体导入植物体后,在转录过程中产生mRNA发卡结构,发卡茎部形成稳定的dsRNA诱导同源的内源基因沉默。如果在靶基因的反向重复序列间加入一段非编码序列,如intron(图1),在植物体内转录形成含intron的发卡结构(intron splicing hpRNA,ihpRNA)(图2),则沉默效果与hpRNA相比可从58%提高到90%[5,15]。
hpRNA载体设计过程中,靶基因反向重复片段的长度和位置的选择将影响基因沉默的效率和效果。在植物上一般采用几百bp的靶基因片段构建载体,Matzke等(2003)采用大约300bp的Nos启动子序列反向重复形成的dsRNA与273bp的环就足
2中国生物工程杂志China Biotechnology Vol.25No.52005
图1 含intron 的反向重复结构
F ig.1 Construct of intron -spliced reverse
repeat
图2 含intron 的m RNA 发卡结构Fig.2 Intron -spliced hair pin mRNA
以诱导产生siRNA,使mRNA 转录减少。Chuang 等[16]采用288~409bp 的序列片段,也获得良好的抑制基因表达效果。我们在水稻淀粉脱支酶基因的ihpRNA 载体构建中采用约500bp 的靶基因片段,获得极高的基因沉默效果。显然,这也是植物和动物RNAi 技术应用的区别点之一,在哺乳动物中,超过30bp 的dsRNA 会启动其自身的免疫机制,引起非特异性反应,导致细胞凋亡。
一般认为靶基因序列应选择基因编码区片段。但Stoutjesdijk 等[17]采用FAD2基因的5c UTR 片段也有效地沉默了FAD2的表达。Brum mell 等
[18]
将
农杆菌的3c UTR 序列的反向重复片段连接于多聚半乳糖醛酸酶(PG)基因片段用于番茄转化,91%的植株表现出PG 基因抑制现象,成熟果实中PG 的
mRNA 含量降低98%以上。这种方法在拟南芥中应用也非常有效。理论上,选择保守序列片段有可能同时沉默一族基因,选择非保守序列则会提高沉默单个基因的效率。
针对某些基因沉默后导致发育异常这一问题,可以设计诱导型基因沉默载体加以解决。在没有诱导剂存在时启动子不工作,当在培养基中加入或叶面喷洒诱导剂时,启动子被激活而产生靶基因沉默。某些靶基因的沉默难以观测到表型变化(如感病性在无病环境下不表现病症)或无典型表型(需要借助化学分析才能检测到成份或含量的变化)。为了易于辨别这种基因的沉默程度,采取在一个hpRNA 结构中同时包含2个基因的策略,使难以辨别表型的基因与另一个易于辨别表型的基因,如种皮颜色基因,同时沉默,后者相当于选择标记,从而
可以很容易地通过另一个基因的表型筛选沉默的
靶基因(图3)。
图3 二基因同时沉默的ihpRNA Fig.3 Cosilencing ihpRNA of two genes
高通量的hpRNA 载体构建为PTGS 应用提供了高效的技术保障。Wesley 等[5]构建的高通量载
体pHELLSGATE (E MB L Acc Nos:AJ311874)含有
Gateway TM 克隆体系的2组重组位点attP1和attP2,两组重组位点在内含子片段两侧反向连接,因而便于利用体外重组酶体系通过一步反应将含有attB1和attB2位点的PCR 产物克隆到PHELLSGATE 载体上,为大规模植物基因组功能研究提供便利。同时还可以通过更换适当的启动子,如组织特异和诱导型启动子,而达到特定器官或特定发育时期或阶段基因沉默的目的。
4 hpR NA 介导的PTGS 技术在作物遗传改
良中的应用
PTGS 现象自从明确其作用以来短短几年内受到各个领域的广泛重视,其在功能基因组研究方面的应用潜力引人注目。在线虫和果蝇的功能基因组学研究方面已取得很大进展,人们也在探索其在疾病治疗中的应用。在植物方面的应用以拟南芥基因功能研究和烟草抗病、抗旱等基因筛选为先导,某些商业化应用,如花卉颜色调控,也在进行。迄今为止,P TGS 技术在作物改良中的应用主要集中在培育抗病毒作物和改良作物品质方面。411 培育抗病毒作物
PTGS 现象本身就是植物天然的病毒防御系统[2,19]。利用基因转化系统将表达与病毒同源的dsDNA 的hpRNA 载体整合到植物基因组,表达后就会引起病毒基因组的特异性降解,阻止病毒的复制扩散,获得稳定遗传的抗病毒植物。Waterhouse 等[3]
利用马铃薯Y 病毒(PVY)蛋白酶基因片段构建IRS 载体进行烟草转化,获得抗性植株。Abbott 等[20]以大麦黄矮病毒(B YDV -PAV)的多聚酶基因反向重复序列载体(hpB YDVpol)转化大麦,获得PAV 免疫植株,ELISA 检测和田间接种均未检测到病毒。他们还观察到转基因植株同时受到大麦黄
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黄冰艳等:转录后基因沉默(PTGS)及其在作物遗传改良中的应用
矮病毒(BYDV-PAV)和谷类黄矮病毒(C YDV-PAV)侵染时,仅表现对前者免疫,而对后者感染,显示出免疫性的序列特异性。
412作物品质遗传改良
PTGS技术能否应用于植物改良关键在于产生的变异能否稳定地遗传。Stoutjesdijk等[17]在拟南芥FAD2基因的hpRNA介导的基因沉默研究中证明,基因抑制效果可在子代稳定传递,首次明确了PTGS技术在作物改良,尤其是种子品质性状改良方面的应用潜力。
在此基础上,Liu等[6]利用P TGS技术进行了棉籽油成份的改良研究,通过抑制2个脂肪酸去饱和酶关键基因$9-去饱和酶编码基因ghFAD-1和X6-去饱和酶编码基因ghFAD2-1的表达,分别将硬脂酸含量从2%~3%提高到40%,油酸从非转基因的15%提高到77%。并首次表明通过上述后代的杂交可获得同时提高硬脂酸和油酸的植株,而且基因沉默程度没有降低。进一步显示出PTGS在农作物改良方面应用的优越性。
我们利用PTGS技术进行了淀粉品质的改良研究,旨在通过抑制淀粉生物合成过程中关键酶的活性而改变淀粉的合成途径,从而获得特异淀粉突变体。将构建的含淀粉去分支酶基因反向重复序列结构与胚乳特异表达启动子的载体利用农杆菌介导水稻转化,T1种子发育胚乳的Western和SDS-PAGE结果证明,有些株系的基因沉默效果达90%以上。
此外,Byzova等(2004)利用hpRNA介导的基因沉默技术抑制拟南芥和甘蓝型油菜的花发育相关基因的表达,获得花冠发育为萼片的拟南芥和萼片状花冠的油菜,并且这些性状能够稳定遗传。Shinjiro等(2003)利用RNAi技术抑制咖啡植物中编码可可碱合成酶(Ca MXMT1)基因的表达,转基因植物中可可碱含量下降了30%~80%,咖啡因含量下降50%~70%。随着P TGS的作用机制逐步被阐明,提高沉默效率的技术不断改进,PTGS技术的应用领域将更加广泛。
5展望
随着拟南芥、水稻等植物基因组测序工作的完成以及许多农作物EST资料库的建立,为利用反向遗传学研究基因功能奠定了坚实的基础,同时也为利用PTGS创造植物变异体提供了便利。与传统的理化诱变、插入突变及基因剔除技术等相比,PTGS 技术具有以下优越性:(1)特异性。序列特异性地降解同源mRNA,使特定基因功能丧失或降低而不影响其它基因的表达;(2)多效性。可以产生多个基因同时沉默的表型。传统的基因剔除技术只能一次改变一个基因,而RNA干扰可以利用同一基因家族的多个基因具有同源性很高的保守序列这一特性,以保守序列片段为载体构建靶基因,产生整个基因家族同时受到抑制的表型,这一特点也为多倍体植物的基因功能研究和遗传改良提供了有效的新途径;(3)系列性。可以产生基因不同程度降低表达(knock down)的一系列表型,基因部分失活对完全抑制致死的基因功能研究尤其重要;(4)可选择性。抑制基因表达可以控制在发育的任意阶段和任意器官,这可以通过采用不同的启动子,如诱导型或组织特异型启动子来实现,而剔除技术(knock out)则永久性地(全生育时期),整体(所有器官)剔除了该基因;(5)安全性。整合入基因组的T-DNA序列为植物的同源序列,不存在基因重组的危险,而且由于不产生新的表达蛋白,所以比其它转基因植物生物安全性更大。
因此,PTGS技术在作物改良中具有巨大的应用价值和潜力。尤其是通过抑制作物代谢过程中某些酶的功能从而改变其代谢途径,可以达到调节淀粉、脂肪酸和蛋白质等生物大分子结构和成分的目的[6,7]。另外,通过调节激素合成和分解途径控制果实或籽粒的成熟和发芽等性状也是P TGS技术应用的优势领域。
同时,也应该认识到PTGS技术中还有许多现象尚待研究,如非同源基因(次级靶基因,sec ondary target)的同时沉默问题(van Houdt等,2003),同时还要考虑到转基因植物中T-DNA的插入位点效应对基因沉默效果和效率的影响。另一方面,对大多数作物来说,获得高效的植物转化体系仍是各种基因工程技术包括PTGS技术应用的限制因素。在线虫,利用RNAi技术在基因功能研究方面已取得巨大成就,其原因之一是线虫RNAi可以简单地通过注射dsRNA、RNA浸泡或饲喂产生dsRNA的大肠杆菌而获得。相信随着相关分子生物学技术研究的不断深入,PTGS技术应用也将会更加完善,并在农作物改良中发挥巨大的潜力。
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Post -transcriptional Gene Silencing(PTGS)and Its
Application to Crop Genetic Improvement
HUANG Bing -yan 1,2 JI Wan -quan 2 GUO A-i guang 3 Sadequr R 4 LI Zhong -yi 4
(1College of Agronomy,Northwest A &F University Yangling 712100,China)
(2Biotechnology Research Institute,Henan Academy of Agricultural Sciences Zhengzhou 450002,China)(3College of Life Sciences,Northwes t A &F Universi ty Yangling 712100,China)
(4Pl ant Industry,Commonwealth Scientific and Indus trial Research Organiz ati on,Canberra 2601,Aus tralia)
Abstract The dramatic progress in PTGS or RNAi has de monstrated its potential value for creating plant mutants.PTGS was defined as sequence -specific gene silencing triggered by double -strand RNA in 1998.Here,the progress in mechanism of PTGS,the construct design of intron splicing hpRNA for plant transformation and expression,the phenotypic stability of the gene silencing over generations and the application of PTGS to crop genetic improvement were summarized.The gene silencing effects could be inherited stably over several generations and the changed traits could be recombined by crossing,making this approach a reliable technique for genetic modification of crops.
Key words P TGS RNAi Reverse genetics dsRNA hpRNA Crop genetic improvement
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黄冰艳等:转录后基因沉默(PTGS)及其在作物遗传改良中的应用
SECTION 5 转录和转录水平的调控 重点： 转录的反应体系，原核生物RNA聚合酶和真核生物中的RNA聚合酶的特点，RNA的转录过程大体可分为起始、延长、终止三个阶段。真核RNA的转录后加工，包括各种RNA前体的加工过程。基因表达调控的基本概念、特点、基本原理。乳糖操纵子的结构、负性调控、正性调控、协调调节、转录衰减、SOS 反应。 难点： 转录模板的不对称性极其命名，原核生物及真核生物的转录起始，真核生物的转录终止，mRNA前体的剪接机制（套索的形成及剪接），第Ⅰ、Ⅱ类和第Ⅳ类内含子的剪接过程，四膜虫rRNA前体的加工，核酶的作用机理。真核基因及基因表达调控的特点、顺式作用元件和反式作用因子的概念、种类和特点. 以及它们在转录激活中的作用。 一．模板和酶： 要点 1．模板 RNA的转录合成需要DNA做模板，DNA双链中只有一股链起模板作用，指导RNA合成的一股DNA链称为模板链（template strand），与之相对的另一股链为编码链（coding strand），不对称转录有两方面含义:一是DNA链上只有部分的区段作为转录模板(有意义链或模板链),二是模板链并非自始至终位于同一股DNA单链上。 2．RNA聚合酶 转录需要RNA聚合酶。原核生物的RNA聚合酶由多个亚基组成:α2ββ'称为核心酶,转录延长只需核心酶即可。α2ββ'σ称为全酶,转录起始前需要σ亚基辨认起始点,所以全酶是转录起始必需的。真核生物RNA聚合酶有RNA-polⅠ、Ⅱ、Ⅲ三种,分别转录45s-rRNA; mRNA(其前体是hnRNA);以及5s-rRNA、snRNA和tRNA。 3.模板与酶的辨认结合 转录模板上有被RNA聚合酶辨认和结合的位点。在转录起始之前被RNA聚合酶结合的DNA部位称为启动子。典型的原核生物启动子序列是-35区的TTGACA序列和-10区的Pribnow盒即TATAAT序列。真核生物的转录上游调控序列统称为顺式作用元件,主要有TATA盒、、CG盒、上游活化序列(酵母细胞)、增强子等等。和顺式作用元件结合的蛋白质都有调控转录的作用,统称为反式作用因子。反式作用因子已发现数百种,能够归类的称为转录因子(TF),相应于RNA-polⅠ、Ⅱ、Ⅲ的是TFⅠ、TFⅡ、TFⅢ。TFⅡ又有A、B、C、D、E、F多种及其亚类。 基本概念： 1.不对称转录: 两重含义,一是指双链DNA只有一股单链用作转录模板(模板链);二是对不同基因同一单链上某些区段作为模板链而另一些区段作为编码链，即模板链并非永远在同一单链上。 2.编码链: DNA双链上不用作转录模板的那一段单链,因其碱基序列除由T代 替U而外,其他与转录产物mRNA序列相同而得名。
主要农作物产量改良的主要途径及现状 我国主要农作物产量现状：从粮食分品种看，我国粮食作物有稻谷、小麦、玉米、大豆和薯类五个主要品种，此外还有高梁、谷子等杂粮作物，在我国主要粮食作物品种中，产量一直居于首位的稻谷，占粮食总产量的 40%左右，小麦产量位居第二位，玉米产量位于第三位。1949年全国稻谷总产量仅有4865万吨，到1978年全国稻谷总产量达到1.37亿吨，比1949年增长 1.8倍，1998年全国稻谷产量已达1.98亿吨，比1978年增长 45.1%，比1949年增长3.1倍。稻谷产量稳居世界第一位。与稻谷生产情况相比，我国小麦和玉米生产发展速度更快，从1949年到1998年的50年里，我国小麦和玉米分别增长 6.8倍和9.7倍，年均增产196万吨和246万吨。与其它国家相比，我国小麦产量也居世界第一位，玉米产量仅次于美国，位居世界第二位。受品种结构调整和市场需求的影响，建国以来，我国大豆和薯类产量虽有增长，但增长幅度明显低于前三个品种。到1998年，大豆和薯类产量分别达到1500万吨和3600万吨，分别比建国初期增长1.98倍和2.66倍。 我国的农作物产量之所以一直在不断地增加，是因为当今科技的不断进步，而要使农作物产量经过改良而提高必须依赖于作物的遗传改良，随着我国人口数量不断地增加，我国粮食供应竟会愈加紧张，所以必须借助科技的力量不断将农作物的产量提上去，那就是遗传育种技术。那么作物产量改良主要途径有哪些呢？ 一、引种 引种是指从外地或外国引进作物新品种或新品系，通过适应性试验鉴定后直接在生产上推广的方法。引种并不是一项简单的工作，必须遵循引种的一般规律和一切经过试验的原则。为了保证引种效果，避免浪费和减少损失，引种必须有目标有计划的进行。 首先是引种计划的制订和引种材料的收集。引种前应根据当地的相关发展产业的需要，结合当地自燃经济条件、栽培条件以及现有作物品种存在的问题，确定所要引种的作物种类和品种。引种材料收集是必须分析其选育系谱、生态类型、遗传特性、产量水平和抗病虫能力等，然后从生育期上估计引入品种是否适合本地耕作制度。 然后是引种材料必须严格检疫。因为引种将危害性病虫引入的惨痛事例在世界其他各国及我国曾多次发生。为防止危害性病虫害随着引入种子和其他材料而传入我国和引种地区，必须加强对引种作物和种子的检疫。 其次是要引种实验，它包括观察试验、品种比较试验和区域试验、生产试验。 最后将进入最后阶段引进品种的审定和推广。 二、杂交育种 杂交育种是指用基因型不同的亲本材料通过有性杂交获得杂种，继而对杂种后代进行筛选，以培育符合生产要求的新品种的育种方法。
作物育种学：研究选育和繁育作物优良品种的理论与方法的科学。是研究改良现有品种和创造新品种的学科，即改良植物的遗传性，使之更符合人类的生产和生活的需要，从而可将之为人工进化的学科。 一般配合力：一个被测系与一个遗传基础复杂的群体品种杂交后的产量表现，或被测系与许多其他系杂交后F1的平均值。 特殊配合力：一个被测系与另一个特定的系杂交后的产量表现。 测交种：在测定配合力的工作中，用来与被测系杂交的品种、杂交种、自交系、不育系、恢复系等统称为测验种。这种杂交称侧交，所产生的种子叫测交种。 雄性不育系：具有雄性不育特性的品种或自交系。 雄性不育保持系：保持雄性不育系的不育特性的品种或自交系。 雄性不育恢复性：指某一品系与不育系杂交后可使子代恢复雄性可育特征的品种或自交系。 三系配套：用恢复系的种子在田间大面积播种所得的植株既可以通过传粉结实，又可以在各方面表现出较强的优势。在杂交育种中，雄性不育系、雄性不育保持系和雄性不育恢复性必须配套使用。称为三系配套。系谱法：在选择的过程中，个世代都予以编号以便查找株系的历史亲缘关系，故称为系谱法。 顶交种：一个品种和自交系杂交产生的杂交后代。 单交种：两个自交系间杂交所产生的杂交种。 三交种：一个单交种和自交系杂交产生的杂交种。 双交种：两个单交种杂交产生的杂交种。 综合种：10个以上自交系杂交，或几个单交种、双交种杂交后通过混合选育的杂交种。 回交育种的意义和特点：一、意义：1、当一个优良品种由于感染某种病害而失去其利用价值时，用回交育种能有效改良其性状。2、雄性不育特性的转育。3、给父本品种导入标准性状。4、回交在解决远缘杂交中存在的杂种不育和分离世代过长方面，已被证明是有效的。5、回交可以打破连锁，创造出综合双亲优良性状的后代。二、特点：1、育种过程中可以对目标性状进行有目的的选择，使育种工作有更大的准确性。2、目标明确，可以利用温室、异地或者异季培养以加速育种进程。3、回交育种所得到的新品种丰产性和优良性状与原有优良品种相似，能够迅速推广应用。4、只能改良少数的性状。5、被改良性状属于多基因控制，效果差。6、工作量大。 不同繁殖方式作物的遗传育种特点 一、自花授粉作物遗传特点1）基因型与表现型的相对一致性。2）遗传行为的相对稳定性。3）没有自交衰退现象。4）通过人工选择可迅速分离出许多纯系。育种特点：纯系内选择是无效的，纯系间选择是有效的。二、异花授粉作物遗传特点１）个体的异质性，个体的表现型和基因型的不一致性。２）遗传行为的不稳定性，为了获得稳定的春和后代强制自交。３）异花授粉作物自交衰退严重。育种特点１）简单的单株选择效果不好。２）良种繁育必须严格隔离。３）可利用杂种优势。三、常异花授粉作物遗传特点遗传基础基本是纯合状态，只是异质花程度没有异花授粉的显著。育种特点采用系统育种和杂交育种是有效的。四、无性繁殖作物遗传特点1）基因型的杂合性。2）无性繁殖后代，个体间基因型的一致性。育种特点1）可以采取选择（系统）育种的方法，选择优良的单株。2）杂种优势利用不需保持系。 三种选择育种的方法： 一、单株选择，适用于自花授粉和常异花授粉作物，是将当选的优良个体分别脱粒保存，翌年分别各种一区行，根据小区植株的表现鉴定上年当选个体的优劣。有一次和多次的，直至达到选择目的。其缺点是1、异花授粉作物为利用杂种优势而培育自交系要采用单株选择，但不适宜单株选择选育品种。2、同一优良品种内进行选择，因为单株间或系统间差异小，难以选到优良个体且花费人力物力。 二、混合选择，从品种混杂群体中，把成熟期、株高、茎叶性状和颜色一致的相似优良个体（单株）选出，混合脱粒脱铃，第二年与原品种比较，优异的就可作为新品种推广。这种方法工作简易，收效迅速，不需要较多劳动力。其缺点是不能了解各个个体后代性状的表现，有的个体具有不良的地产效能，会影响整个品种群体的优良程度，降低选择效果。 三、集团选择，当品种的群体复杂而表现若干类型，每一类型又有一定数量植株时，可把每一类型相同的个体选出，集中混合脱粒播种，翌年各类型进行产量比较，选出新品种。
作物遗传育种综合练习题及答案汇总 作物遗传育种综合练习题及答案 一、名词解释： 1、遗传：指生物亲代与子代的相似性。 2、变异：指生物亲代与子代的相异性。 3、同源染色体：指体细胞内形态和结构相同的一对染色体。 4、非同源染色体：形态和结构不同的染色体。 5、核型分析：对生物核内全部染色体的形态特征进行的分析。 6、授粉：雄蕊中成熟的花粉传到雌蕊柱头上的过程。 7、胚乳直感（花粉直感）：在3N的胚乳性状上由于精核的影响而直接表现父本的某些性状。 8、果实直感：种皮或果皮在发育过程中由于花粉的影响而直接表现父本的某些性状，称为果实直感。 9、相对性状：单位性状的不同表现形式叫相对性状。 10、基因型：个体基因的组合。 11、表现型：植株表现出来的性状。 12、等位基因：同源染色体对等位置上的基因，叫等位基因。 13、完全显性：用二个相对性状不同个体杂交，F1完全表现一个亲本性状。 14、多因一效：许多基因共同控制某一性状的表现，这种基因的多因一效性叫多因一效。 15、交换值：在连锁遗传情况
下，由杂种产生的重组型配子占总配子数的百分比叫交换值。 16、性染色体：直接与性别决定有关的一个或一对染色体。 17、伴性遗传：指连锁在性染色体上的某些基因的遗传，常伴随性别的不同而不同的遗传现象。 18、数量性状：表现为连续变异的性状叫数量性状。杂种后代中难以求出不同类型比例。 19、超亲遗传：指在杂种后代中出现超越父母双亲性状的现象。 20、遗传率：指遗传方差在总方差中所占的比例。 21、近亲繁殖：指亲缘关系相近的二个个体间的交配。 22、自交：指同一朵花或同一植株所产生的雌雄配子相结合的交配方式。 23、回交：指杂种后代与双亲之一的再次交配。 24、杂种优势：指二个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种第一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等方面优于其亲本的现象。 25、芽变：植物的分生组织由基因突变而产生的变异。 26、镶嵌现象：指同一个体的一部分组织表现一种性状，另一部分表现另一种性状的现象。 27、染色体组：遗传上把由不同形态、结构和连锁基因的染色体所构成的一个完整而协调的体系叫染色体组。 28、一倍体：指细胞中含有一个染色体组的个体。 29、单倍体：指细胞中具有配子染色体数的个体。 30、多倍体：指细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
2008年湖南农业大学博士研究生入学考试试题 课程名称及代码：作物生物学（2115） 适用专业：作物学，作物栽培学与耕作学，作物遗传育种学，作物信息科学，种子科学与工程，烟草科学与工程技术，草业工程学 考生注意事项：1.所有答案必须做在答题纸上，做在试卷纸上一律无效； 2.按试题顺序答题，在答题纸上标明题目序号。 1，请阐述作物营养生长与生殖生长的关系，在作物高产栽培中如何协调两者之间的关系？ （15分） 2，试阐述作物冻害的机理。冻害对作物生理功能的影响有哪些？如何防治？（20分）3，作物光能利用率不高的原因是什么？怎样提高作物群体光能利用率？（15分） 4，试述基因概念的发展？（15分） 5，如何利用基因工程的途径进行作物改良？（15分） 6，在作物育种实践中，你认为应该采取哪些研究手段或方法来研究作物数量性状的遗传特点？（20分）
课程名称及代码：作物学概论（3117） 适用专业：作物学，作物遗传育种，草业科学工程学 考生注意事项：1.所有答案必须做在答题纸上，做在试卷纸上一律无效； 2.按试题顺序答题，在答题纸上标明题目序号。 一，名词解释（共20分，每小题2分） 1，作物发展 2，作物的营养品质 3，蒸腾系数 4，杂交育种 5，作物感光性 6，四碳作物 7，基因工程 8，复种轮作 9，Sustainable agriculture 10，Harvest index 二，简答题（共30分，每小题6分） 1，如何理解农业是国民经济的基础？ 2，作物营养生长和生殖生长之间的关系？ 3，作物的优良品种应具备哪些特点？ 4，作物良种繁育的程序？ 5，作物种植制度的优化应兼顾哪些方面？ 三，论述题（共50分，任选5题，每小题10分） 1，为什么说我国粮食需求的压力将长期存在？ 2，以1种作物为例，阐述作物的产量形成过程及产量各构成因素之间的关系。 3，概述作物品种改良的主要途径和方法。 4，分析作物免耕栽培技术的优缺点及其应用前景。
多路径下基因的转录平均水平与噪音强度 摘要 基因表达及其调控是分子生物学的核心问题,是当前生命科学研究的重要分支。作为国际上研究的热门课题,它引起了生物、化学、物理、医学等领域专家的广泛关注。基因转录是基因表达的第一步,也是最为关键的一步。由于RNA观测技术的发展,比如对单个活细胞中RNA合成的实时观测,生物学家们发现基因是以随机的、不连续的、爆发的方式转录的。基因转录的随机性直接导致了RNA与蛋白质的不均匀、不规则分布。近年来,许多科学家对基因表达的随机性产生了浓厚的兴趣,并运用数学方法进行了深入的研究。通过研究，当我们确定了表达式之后，就能更科学地表达基因表达的随机性 本课题的重点是理解微分方程和随机分析的方法，建立随机基因表达的数学模型，得到了由模型参数确定的mRNA或蛋白质数量的均值、噪声、噪声强度、及概率分布函数的解析表达式。 关键词：基因转录，噪音，噪音强度，mRNA
Abstract: gene expression and regulation is the core issue of molecular biology, is the most important branch of life science research. As a hot topic of research in the world, it has attracted extensive attention in biology, chemistry, physics, expert medical fields. Gene transcription is the first step of gene expression, but also the most critical step. Due to the development of RNA observation techniques, such as a single live real-time observation synthesis in RNA cells, biologists found that the gene is in a random, discontinuous, burst mode of transcription. Random gene transcription and protein RNA directly leads to the uneven, irregular distribution. In recent years, many scientists of random gene expression had a strong interest in, and studied by using mathematical method. Through the study, when we determine the expression, can more scientific expression of random gene expression The focus of this project is to understand the method of differential equation and stochastic analysis, a stochastic gene expression model, analytical expressions for the mean number of mRNA or protein, noise, noise intensity, and the probability distribution function is determined by the parameters of the model are obtained. Keywords: gene transcription, noise, noise intensity, mRNA
作物遗传育种综合练习题及答案
作物遗传育种综合练习题及答案 一、名词解释： 1、遗传：指生物亲代与子代的相似性。 2、变异：指生物亲代与子代的相异性。 3、同源染色体：指体细胞内形态和结构相同的一对染色体。 4、非同源染色体：形态和结构不同的染色体。 5、核型分析：对生物核内全部染色体的形态特征进行的分析。 6、授粉：雄蕊中成熟的花粉传到雌蕊柱头上的过程。 7、胚乳直感（花粉直感）：在3N的胚乳性状上由于精核的影响而直接表现父本的某些性状。 8、果实直感：种皮或果皮在发育过程中由于花粉的影响而直接表现父本的某些性状，称为果实 直感。 9、相对性状：单位性状的不同表现形式叫相对性状。 10、基因型：个体基因的组合。 11、表现型：植株表现出来的性状。 12、等位基因：同源染色体对等位置上的基因，叫等位基因。 13、完全显性：用二个相对性状不同个体杂交，F1完全表现一个亲本性状。 14、多因一效：许多基因共同控制某一性状的表现，这种基因的多因一效性叫多因一效。 15、交换值：在连锁遗传情况下，由杂种产生的重组型配子占总配子数的百分比叫交换值。 16、性染色体：直接与性别决定有关的一个或一对染色体。 17、伴性遗传：指连锁在性染色体上的某些基因的遗传，常伴随性别的不同而不同的遗传现象。 18、数量性状：表现为连续变异的性状叫数量性状。杂种后代中难以求出不同类型比例。
19、超亲遗传：指在杂种后代中出现超越父母双亲性状的现象。 20、遗传率：指遗传方差在总方差中所占的比例。 21、近亲繁殖：指亲缘关系相近的二个个体间的交配。 22、自交：指同一朵花或同一植株所产生的雌雄配子相结合的交配方式。 23、回交：指杂种后代与双亲之一的再次交配。 24、杂种优势：指二个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种第一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等方面优于其亲本的现象。 25、 25、芽变：植物的分生组织由基因突变而产生的变异。 26、镶嵌现象：指同一个体的一部分组织表现一种性状，另一部分表现另一种性状的现象。 27、染色体组：遗传上把由不同形态、结构和连锁基因的染色体所构成的一个完整而协调的体系叫染色体组。 28、一倍体：指细胞中含有一个染色体组的个体。 29、单倍体：指细胞中具有配子染色体数的个体。 30、多倍体：指细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。 31非整倍体：指在正常染色体的基础上、某个染色体组减少或增加1-2个染色体的变异。 32、细胞质遗传：由细胞质基因控制的性状遗传，叫细胞质遗传。 33、简并：一个氨基酸由一个以上的三联体密码所决定的现象。 34、中心法则：指遗传信息从DNA mRNA 蛋白质的转录和翻译的过程。 35、基因工程：采用类似于工程建设的方式，按预先设计的蓝图，借助于实验室技术，将某种生物的基因或基因组转移到另一种生物中去，使后者定向地获得新的遗传性状，成为新类型。 36、生物技术：指利用生物有机体或其组成部分和工程原理，提供商品和社会服务的综合科学技术。包括细胞工程、基因工程、酶工程和发酵工程四个方面。 37、遗传改良：指作物品种改良。
作物驯化和品种改良所张学勇1,*马琳1郑军2 1中国农业科学院作物科学研究所, 北京100081摘要: 近15~20年作物基因组学迅速发展析和单元型区段(也称单倍型区段)分析渗透深刻, 使其进入基因组学的全新时代。一批的解析, 更清晰地揭示了作物驯化和品种似之处, 也存在明显的差异。驯化选择常常然只有100年左右的历史, 但其对基因组影变化, 育种选择目标基因(等位变异)会发生相择重塑了多倍体物种的基因组, 使其亚基因基因组和基因中留下的踪迹, 凝炼其规律点研发计划专项“主要农作物优异种质资源关键词: 作物基因组; 驯化; 育种; 关键基因 Characteristics of Genes Sel Crop Plants ZHANG Xue-Yong 1,*, MA Lin 1, and Z 1Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agric Sciences, Linfen 041000,China Abstract : Crop genomics made great progre reduced the cost of genome sequencing, brou system biology, genetics, breeding and genetic currently widely used forexploring animal and help us elucidate the history of crop domestica concepts and strategies. Most crop cultivars domestication and breeding. Despite so many Domestication relatively affects small regions effect.Although the breeding history is only a targets much more genes than domestication.only one alleleiskept, which referred as fixed. H can be present at the same time in varient popu Frequency of favored alleles in new cultivar 本研究由国家重点研发计划专项(2016YFD0100300)The Principal Investigator was supported by the Nation *通讯作者(Corresponding author): 张学勇, E-mail: Received(收稿日期): 2016-09-22; Accepted(接受日URL:https://www.doczj.com/doc/b53504222.html,/kcms/detail/11.1809.S.201所选择的关键基因及其特点 0081; 2山西省农业科学院小麦研究所, 山西临汾041000 发展, 特别是第2代测序技术的普及, 显著降低了测序成本, 析渗透到生命科学的各个领域, 对系统生物学、遗传学、种质一批驯化选择基因的克隆, 特别是对一些控制复杂性状形成品种改良的历史, 提升了人们对育种的认知, 推动育种方法的改择常常发生在少数关键基因或位点, 对基因的选择几乎是一步因组影响更为强烈, 是一些重要代谢途径不断优化的过程。发生相应的变化或调整, 因此对基因(等位变异)的选择是逐步亚基因组与供体种基因组明显不同。本文在群体水平上, 系统规律, 将为品种改良和育种提供科学理论和指导, 同时也简要介质资源形成与演化规律”的基本研究思路。 键基因; 单元型区段 es Selected by Domestication and Intens ZHENG Jun 2 Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 2Wheat Research Institute, progress in last 15–20 years. Second generation sequencing te brought life science into the times of genomics,and strongly genetic resources. Single nucleotide polymorphism (SNP) and ha al and plant genetic resources and breeding. Successful isolation estication and breeding, andpredict the future of breeding. It has b ltivars used today have experienced two major steps of hars many similarities between domestication and breeding, they are gions of plant genome. The dramatic reduction of diversity is only about 100 years, it has brought tremendous alteration in mo ion.It is very difficult for further selection of alleles at domestica ixed. However, it is not in the case of selecting alleles at breeding populations and rotate at the same locus in cultivars released in ultivars has been increased dramatically because of positive se 0300)资助。 National Research and Development Program (2016YFD0100300). ail: zhangxueyong@https://www.doczj.com/doc/b53504222.html, 接受日期): 2016-11-03; Published online(网络出版日期):2016-11-18..S.20161118.1356.002.html 使单核苷酸多态性(SNP)分种质资源学和育种学影响最为形成的遗传基础及其调控机制法的改进。驯化和育种既有相是一步到位; 而现代作物育种虽。随着生态环境或栽培条件的是逐步的。此外, 强烈的定向选系统分析了驯化和育种在作物简要介绍了“十三五”国家重ntensive Breeding in tute, Shanxi Academy of Agricultural ng technology has dramatically gly promoted development of and haplotype block analysis are olation of many important genes t has been changing the breeding harsh artificial selection, i.e., are different in some aspects. usually caused by bottleneck in most crop genomes.Breeding estication targeted locus, usually eding targeted locus. Few alleles in different periods or regions. ive selection. In addition,strong .
作物遗传育种综合练习题及答案 一、名词解释： 1、遗传：指生物亲代与子代的相似性。 2、变异：指生物亲代与子代的相异性。 3、同源染色体：指体细胞内形态和结构相同的一对染色体。 4、非同源染色体：形态和结构不同的染色体。 5、核型分析：对生物核内全部染色体的形态特征进行的分析。 6、授粉：雄蕊中成熟的花粉传到雌蕊柱头上的过程。 7、胚乳直感（花粉直感）：在3N的胚乳性状上由于精核的影响而直接表现父本的某些性状。 8、果实直感：种皮或果皮在发育过程中由于花粉的影响而直接表现父本的某些性状，称为果实直感。 9、相对性状：单位性状的不同表现形式叫相对性状。 10、基因型：个体基因的组合。 11、表现型：植株表现出来的性状。 12、等位基因：同源染色体对等位置上的基因，叫等位基因。 13、完全显性：用二个相对性状不同个体杂交，F1完全表现一个亲本性状。 14、多因一效：许多基因共同控制某一性状的表现，这种基因的多因一效性叫多因一效。 15、交换值：在连锁遗传情况下，由杂种产生的重组型配子占总配子数的百分比叫交换值。 16、性染色体：直接与性别决定有关的一个或一对染色体。 17、伴性遗传：指连锁在性染色体上的某些基因的遗传，常伴随性别的不同而不同的遗传现象。 18、数量性状：表现为连续变异的性状叫数量性状。杂种后代中难以求出不同类型比例。 19、超亲遗传：指在杂种后代中出现超越父母双亲性状的现象。 20、遗传率：指遗传方差在总方差中所占的比例。 21、近亲繁殖：指亲缘关系相近的二个个体间的交配。 22、自交：指同一朵花或同一植株所产生的雌雄配子相结合的交配方式。 23、回交：指杂种后代与双亲之一的再次交配。 24、杂种优势：指二个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种第一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等方面优于其亲本的现象。 25、芽变：植物的分生组织由基因突变而产生的变异。 26、镶嵌现象：指同一个体的一部分组织表现一种性状，另一部分表现另一种性状的现象。 27、染色体组：遗传上把由不同形态、结构和连锁基因的染色体所构成的一个完整而协调的体系叫染色体组。 28、一倍体：指细胞中含有一个染色体组的个体。 29、单倍体：指细胞中具有配子染色体数的个体。 30、多倍体：指细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。 31非整倍体：指在正常染色体的基础上、某个染色体组减少或增加1-2个染色体的变异。 32、细胞质遗传：由细胞质基因控制的性状遗传，叫细胞质遗传。 33、简并：一个氨基酸由一个以上的三联体密码所决定的现象。 34、中心法则：指遗传信息从DNA mRNA 蛋白质的转录和翻译的过程。 35、基因工程：采用类似于工程建设的方式，按预先设计的蓝图，借助于实验室技术，将某种生物的基因或基因组转移到另一种生物中去，使后者定向地获得新的遗传性状，成为新类型。 36、生物技术：指利用生物有机体或其组成部分和工程原理，提供商品和社会服务的综合科学技术。包括细胞工程、基因工程、酶工程和发酵工程四个方面。 37、遗传改良：指作物品种改良。 38、育种目标：指在一定地区的自然、耕作栽培及经济条件下，所育成新品种应具备的一系列的优良性状指标。 39、收获系数（经济系数）：指经济产量与生物产量之比。 40、高光效育种：以提高光合效率为目标的遗传改良。
作物遗传育种学科简介 作物遗传育种学科，是原华南热带农业大学与中国热带农业科学院有机结合共建的学科，最初是以国家战略物资——橡胶为主要研究对象，现在拓宽到几乎所有的热带作物领域的研究，具有显著的“热带”特色。该学科点1984年获硕士学位授予权，1993年获博士学位授予权，1997年建立作物学一级学科博士后流动站，1999年被评为海南省和农业部重点学科，2000年获作物学一级学科博士学位授予权，2002年被评为国家重点学科，2004年建立国家橡胶树育种中心，2006年又建立了博士后科研工作站和国家重要热带作物工程技术研究中心。 学科研究方向本学科以热带作物（主要包括橡胶树等热带经济作物，木薯、甘蔗等生物质能源作物，香蕉、芒果、荔枝、番木瓜等热带果树，热带牧草和南药等）和主要农作物（如水稻等）为研究对象，主要在以下4个研究方向开展科学研究与教学工作。 （1）作物育种原理与方法：主要探索热带作物育种新原理与方法，利用常规育种技术与分子辅助育种技术相结合培育高产、优质、抗逆的热带作物新品种，研发能充分发挥新品种作用的配套技术。 （2）植物细胞与分子生物学：主要研究热带作物主要经济性状、抗逆性的形成机制，分子标记鉴定和功能基因克隆等，为新品种选育
提供有效的新分子标记和新功能基因。 （3）农业生物技术：主要建立热带作物遗传转化体系和遗传转化方法，通过遗传转化技术培育新品种。 （4）热带作物种质资源学：主要进行热带种质资源（包括橡胶、木薯、牧草、甘蔗、旱稻等）的挖掘、保存、创新利用，并建立种质资源共享网络平台，为细胞与分子生物学研究和新品种选育提供有效材料。 人才队伍该学科点现有讲师以上科教人员65人，其中校内专职人员25人、中国热带农业科学院人员40人；有教授/研究员34人（含热科院，下同），副教授/副研究员22人。有研究生导师50名，学科人员平均年龄42岁。 学科点先后引进8名博士，在本学科在职培养硕士或博士12人次，在国内做博士后5名。在国外留学或进修8名。目前47人具有博士学位。 科学研究7年来共计获得省部级以上科研项目105项，经费达5687.3万元；横向及国际合作项目5项，经费为345元；院校科研基金253.2万元。国家级项目主要为：“973”前期、“973”计划、“863”计划、国家自然科学基金、国家转基因植物研究开发专项、国家科技成果重点推广计划、国家科技基础条件平台工作项目、国家科技基础性工作专项、中央级科研院所技术开发研究专项、国家农业科技成果转化资金、科研院所社会公益研究专项、国家现代产业体系。 部级项目主要为：教育部科技研究重点项目、教育部“新世纪优秀人
https://www.doczj.com/doc/b53504222.html, 作物遗传育种论文参考文献 一、作物遗传育种论文期刊参考文献 [1].近15年国家自然科学基金稻、麦类作物遗传育种领域项目申请情况分析. 《作物学报》.被中信所《中国科技期刊引证报告》收录ISTIC.被北京大学《中文核心期刊要目总览》收录PKU.2015年5期.邹华文.王道杰.边秀秀.商海红.杨新泉. [3].怎样教好作物遗传育种精品课. 《职业教育（下旬）》.2014年12期.尹春.王雪玉.侯建华. [4].湖南农业大学作物遗传育种专业研究生学位论文分析. 《中国农学通报》.被中信所《中国科技期刊引证报告》收录ISTIC.被北京大学《中文核心期刊要目总览》收录PKU.2008年4期.罗红兵.袁名安.罗水清. [5].地方高校重点学科建设的探索与实践——以宜春学院作物遗传育种学科为例. 《宜春学院学报》.2015年6期.焦茂兴.李润根.刘苏铭.刘小林. [6].我国作物遗传育种学科的发展现状与“十三五”发展重点. 《河北农业科学》.2015年6期.张江丽.董文琦.杜晓东. [7].科研与教学相互促进,全面提高作物遗传育种学教学质量. 《考试周刊》.2012年58期.林小虎.杜利强.郭振清.孟俊青.郭俊良.董洪平.东方阳. [8].高职院校《作物遗传育种》课程教学改革的研究. 《环球市场信息导报》.2014年10期.付艳. [9].作物遗传育种研究进展Ⅲ.作物基因工程与基因组编辑. 《作物研究》.被中信所《中国科技期刊引证报告》收录ISTIC.2014年3期.刘忠松. [10].单核苷酸多态性在作物遗传育种中的研究. 《安徽农学通报》.2012年23期.邹枚伶.王海燕.卢诚.王文泉. 二、作物遗传育种论文参考文献学位论文类 [1].玉米籽粒品质性状QTL定位及其遗传相关研究.被引次数：7 作者：王延召.作物遗传育种河南农业大学2007（学位年度）
第二节真核基因转录水平的调控 一、真核生物的RNA聚合酶 有三种RNA聚合酶：RNA聚合酶Ⅰ；RNA聚合酶Ⅱ；RNA聚合酶Ⅲ。 二、真核基因顺式作用元件 （一）、顺式作用元件概念 指DNA上对基因表达在调节活性的某些特定的调控序列，其活性仅影响其自身处于同一DNA分子上的基因。 （二）、种类 启动子、增强子、静止子 1、启动子的结构和功能 启动子与原核启动子的含义相同，是指RNA聚合酶结合并起动转录的DNA序列。 但真核同启动子间不像原核那样有明显共同一致的序列。而且单靠RNA聚合酶难以结合DNA而起动转录，而是需要多种蛋白质因子的相互协调作用。 RNA聚合酶Ⅱ启动子结构 1）TATA框（TATA frame）：其一致顺序为TATAA(TAA(T。TATA框中心在-30附近，相当于原核的-10序列（pribnow box）。 对大多数真核生物来说，RNA聚合酶与TATA框牢固结合之后才能开始转录。 TATA框的左右富含G┇C 序列，这就有利于该框与RNA聚合酶形成开放性启动子复合物。
2）CAAT框（CAAT frame）：位置在-75附近，一致序列为GG C(TCAATCT。CAAT框可能控制着转录起始的频率。 （3）GC框 在-90bp左右的GGGCGG序列称为GC框。 一个在-30—+15即核心启动子(core promoter element，另一为上游启动子区(upstream promoter element在-150—-50，不同物种的启动子因子有显著差异，启动子区没有和mRNA的TATA和CAAT盒顺序，故物种间大前体-rRNA基因的转录起始是不同的。基因间间隔含一个或几个终止信号可终止其之前的基因的转录而其本身不转录，间隔区含多种反向顺序可作为增强子结合转录因子 2、增强子的结构和功能 增强子（enhancer）：又称为远上游序列（far upstream sequence 。它是远距离调节启动子以增加转录速率的DNA序列，其增强作用与序列的方向无关，与它在基因的上下游位置无关。增强子有强烈的细胞类型选择，即不同细胞类型，增强作用不同。 1）它能通过启动子大幅度地增加同一条DNA链上靶基因转录的频率，一般能增加 10～200倍，有的甚至可达千倍。 （2）增强子的作用对同源或异源的基因同样有效，如把SV40 的增强子连接到兔β-珠蛋白的基因上，可使转录强度增大100倍； （3）增强子的位置可在基因5′上游、基因内或其3′下游的序列中，而其作用与所在基因旁侧部位的方向似无关系，因为无论正向还是反向，它都具有增强效应； （4）增强子所含核苷酸序列大多为重复序列，其内部含有的核心序列，对于它进入到另一宿主之后重新产生增强子效应至关重要；
第6讲分子标记与植物遗传改良 一、分子标记在植物遗传研究中的应用p1 二、分子标记在植物育种中的应用p4 三、DNA分子标记的原理p11 四、质量性状的分子标记p25 (p1-14, p15-32) 一、分子标记在植物遗传研究中的应用 分子标记是指一类在分子水平（多为DNA）上的具有多态性的遗传标记。1980年RFLP 作为新型遗传标记首次被提出，开创了直接应用DNA变异的新阶段。分子标记技术多种多样，各具特点，在实际中应根据需要和条件来选用。从植物遗传改良的角度来看，技术难度较小、使用成本较低且准确度又较高的分子标记将更易于为人们所接受。总之，随着多种类型分子标记的发展，分子标记技术将在植物遗传研究中得到越来越广泛的应用。 （一）分子标记连锁图的构建 近年来，农作物基因组和分子生物学研究取得了巨大进展，构建了许多高密度的分子标记连锁图。 早在1988年，美国Cornell大学即用一个50株的籼粳亚种间F2群体（IR34583/Bulu Dalum）构建了第1张水稻RFLP连锁图。 1994年底，Cornell大学和日本水稻基因组研究组（RGP）同时发表了各自构建的高密度水稻分子标记连锁图。前者的作图群体为113株的野-栽回交群体（Oryza sativa/ O. longistaminata// O. sativa）。图谱全长1491cM，共含726个分子标记，其中多为基因组DNA 克隆，标记间平均距离2cM。后者是利用186株籼粳亚种间F2群体构建而成，全长1575cM，共含1383个分子标记，其中cDNA克隆883个，基因组DNA克隆265个，RAPD标记147个。（基因的遗传距离以图距为单位，1个图距单位相当于1%的重组率。cM：一种度量重组概率的单位。在生殖细胞形成的减数分裂过程中，常常会发生同源染色体之间的交叉现象，如果两个标记之间发生交叉重组的概率为1％，那么它们之间的距离就定义为1cM。对人类基因组，1cM大致相当于1Mbp。水稻基因组的大小估计为430Mb，是禾谷类作物基因组中最小的，大约为人基因组大小的1/7，）为了使两张图能相互参照，信息通用，华中农业大学从两张图中选出了400多个RFLP
西北农林科技大学考博作物遗传育种学复习题（在外漂泊整理）第四章引种 1. 引种（广义的和狭义的）。 2. 引种的原理，气候相似论。 3. 名词：生态因素、生态环境、生态适应、生态地区、生态类型、引种驯化。 4. 引种的规律（如：小麦南种北引会怎样?） 第五章．选择育种 1. 选择的基本方法是什么?它们有哪些区别？如何根据植物的繁殖方式和育种任务采取适宜的选择方法？ 2. 名词:选择育种,系统育种(纯系育种),混合选择育种。 3. 简述品种自然变异产生的主要原因(选择育种的原理)。 4. 简述有性繁殖植物的系统育种和混合选择育种的一般工作步骤，以及如何提高选择育种的效率？ 第六章杂交育种 1.名词：杂交、杂交育种、轮回(非轮回)亲本、早代测验 2.简述组合育种/超亲育种的概念及其遗传机理 3.简述亲本选配的概念及原则 4. 杂种后代的处理方式及各自的特点 5. 简述杂交方式，并简述复交方式的适用范围 6.混合法和系谱法的比较 7.为了提高选择和育种效率，对不同处理方法应注意哪些问题 8.简述杂交育种程序以及加速育种进程的方法 9.简述回交育种的概念、意义 10.回交育种与其他育种方法相比较的主要优点、缺点和局限性 11.营养系杂交育种与有性杂交育种的区别 第七章杂种优势利用 1．杂种优势的概念、度量方法 2．杂种优势表现的特点 3．杂种优势利用与杂交育种的比较 4．利用杂种优势的基本原则 5．不同繁殖方式作物利用杂种优势的特点 6．选育杂交种的程序 7．自交系的概念、应具备的条件 8．利用杂种优势的途径
9．自交不亲和的概念、类型、要求 10．杂种优势衰退的主要原因 11．雄性不育系的遗传类型。不育系、保持系、恢复系 12．利用三系制种的方法 13．比较有性繁殖植物的杂交育种、营养系的杂交育种和杂种优势利用三者之间有何主要的联系与区别。 第八章远缘杂交育种 1．名词：远缘杂交 2．远缘杂交在植物育种中的重要作用 3．远缘杂交不亲和性的原因及其克服方法 4．克服远缘杂种夭亡、不育的方法 5．远缘杂交后代遗传特点、选择特点 第九章倍性育种 1. 系谱法与系统育种 2. 品种与品系 3. 杂交种与杂交育种 4. 作物育种中，变异是如何产生的？ 5. 系统育种、杂交育种、杂种优势利用3者之间有何主要区别与联系？ 6．名词：同源多倍体、异源多倍体、单倍体/一倍体 7．诱导产生单倍体的方法 第十章诱变育种 1. 诱变育种的概念、特点 2. 临界(致死)剂量 3. 试从创造遗传变异的途径上对作物育种的方法进行归类，并说明主要的区别。 4. 作物育种的方法：引种、选择育种、杂交育种、远缘杂交育种、杂种优势利用、倍性育种、诱变育种、细胞融合、转基因育种。 第十三章品种区域化鉴定、品种审定与推广 1. 良种繁育/种子生产