第六章园艺植物染色体工程

园艺（本科）遗传学——重点章节知识辅导第五章随着遗传学研究的不断深入，人们发现真核细胞中的线粒体、叶绿体中也存在DNA，它所组成的基因也能决定生物某些性状的表现和遗传。

这类遗传现象，称为细胞质遗传或称染色体外遗传、核外遗传。

细胞质遗传不遵循孟德尔的遗传规律，所以又称为非孟德尔式遗传。

第一节细胞质遗传的一般特征由细胞质基因决定的性状，遗传方式与细胞核基因决定的性状有着不同的特点：1．正交和反交的结果不同，F1通常只表现母本的性状，所以细胞质遗传又称为母性遗传；2．遗传方式是非孟德尔式的，杂种后代一般不表现一定比例的分离；3．通过连续回交能把母本的核基因置换掉，但其细胞质基因及其控制的性状仍不消失。

另外，生物还有一些性状如高等植物雄性不育性状，与细胞质基因及细胞核基因有关。

第二节母性影响和基因组印记母性影响和基因组印记需要同细胞质遗传加以区别。

一、母性影响母性影响又称为母性效应。

它是指子代个体某一性状的表现由母体的核基因型，或积累在卵细胞中的核基因产物所决定，而不受子代个体本身基因型的支配，从而导致子代表型与母本表型相同的现象。

母性影响的一个经典实例是椎实螺外壳旋转方向的遗传。

母性影响属于细胞核遗传，而不属于细胞质遗传，而它的表现具有以下特点：（1）正反交的结果不同，F1的表型同母本一样；（2）子代的表型由受精前的母本卵细胞状态决定；（3）遗传方式遵循孟德尔定律，只是子代的分离比例延迟表现，所以又称为延迟遗传。

二、基因组印记基因组印记是指控制某一表型的等位基因依亲缘（父源或母源）的不同而呈现差异性表达。

这种差异性表达称为亲缘性差异表达。

有的只有父源的基因在子代中有转录活性,而母源的同一基因始终处于沉默状态。

而另外一些基因的情况正好相反。

基因组印记属于表观遗传变异的范畴。

所谓表观遗传变异是指DNA序列不发生变化但基因表达却发生了可遗传的变化，最终导致表型的改变，即基因型未发生变化而表型发生了可遗传的变化。

染色体工程的名词解释染色体工程（Chromosome Engineering），是指利用现代生物技术手段，对生物体的染色体进行人工操控和改造的过程。

通过改变染色体的结构和组成，染色体工程可以实现对生物体基因组的精确编辑和调控，从而影响生物个体的遗传特征和表达方式。

【引言】染色体是细胞核中的重要成分，携带着生物体遗传信息的基因。

染色体工程的出现，为人们深入研究基因的功能和调控机制，以及开展基因治疗、种质改良等方面的研究提供了前所未有的机会。

本文旨在对染色体工程的概念、操作方法和应用领域进行解释与阐述。

【染色体工程的概念】染色体工程源于20世纪60年代末的细胞遗传学研究，当时科学家们最早开始探索将人工合成的DNA序列导入真核细胞中的可能性。

随着技术的不断发展，染色体工程已逐渐演变为一种具有广泛应用前景的生物工程技术。

其基本原理是通过模块化设计的DNA序列和遗传载体的辅助，将人工合成的DNA片段引入目标生物的染色体中，实现对基因组的精确编辑和调控。

【染色体工程的操作方法】染色体工程的操作方法主要包括：基因克隆、DNA合成、基因导入和基因修饰等关键步骤。

首先，科学家们通过PCR、限制性内切酶和DNA合成等技术手段，将目标基因的DNA序列复制并扩增出来。

然后，利用载体（如质粒、病毒等），将目标基因导入到目标生物的染色体上。

最后，利用基因编辑工具（如CRISPR-Cas9系统），对染色体中的目标基因进行精确编辑和修饰。

【染色体工程的应用领域】染色体工程在许多领域都有广泛应用。

其中之一是基因治疗。

通过染色体工程技术，科学家们可以将治疗性基因导入到病人的染色体中，从而校正或替代患者染色体上的缺陷基因，实现对疾病的治疗和预防。

此外，染色体工程也在农业领域有着重要的应用，可以通过编辑作物染色体上的目标基因，提高农作物的产量、品质和抗逆性。

另外，染色体工程还可以用于生物工厂的构建，通过引入特定的代谢途径和基因组部件，实现对微生物的功能强化，从而生产出具有高附加值的化合物。

第六章园艺植物有性杂交育种一、名词解释1.常规有性杂交育种：根据品种选育目标，有目的地选配遗传性不同的品种、变种、亚种或种作为亲本，通过人工交配使它们的雌雄配子结合产生变异的后代，再进行一系列的培育选择，经比较鉴定后，获得遗传性相对稳定的新品种，称为有性杂交育种，也称为重组育种。

2.非轮回亲本：只参加一次杂交的亲本称为非轮回亲本。

3.合成杂交：参加杂交的亲本先两两配成单交种，两个单交种再杂交。

4.轮回亲本：多代用以回交的亲本称为轮回亲本。

5.添加杂交：多个亲本逐个依次参加杂交的称为添加杂交。

6.杂交合成群体：由二个以上自交系品种杂交后繁殖出的分离的混合群体，最后成为一个由多种纯合基因型构成的混合群体。

个体纯合，个体间异质，但主要农艺性状表现差异较小。

7.回交育种：从杂种一代起多次用杂种与亲本之一继续杂交，从而育成新品种的方法。

8.近交：指不存在杂交障碍的同一物种内，不同品种或变种间的杂交。

9.远交：指植物学上不同种、属以上类型间的杂交。

10.亲本选择：根据品种选育目标选用具有优良性状的品种类型作为杂交亲本。

11.亲本选配：是指选用那两个（或两个以上）亲本配组杂交和配组的方式（如决定父母本，多亲杂交时那两个亲本先配组等）。

12.回交：杂交后代与其亲本之一再进行杂交称为回交。

13.单交：两个亲本之间只有一次杂交。

14.系谱法：按照育种目标，以遗传力为依据，从杂种的第一次分离世代开始，代代选单株，直到选出纯合一致、性状稳定的株系后，转为株系(系统) 评定。

由于当选单株有系谱可查，故称系谱法。

15.混合-单株选择法：在杂种分离世代按杂交组合混合种植，不选单株，只淘汰明显的劣株。

直到群体中纯合体频率达到要求(一般要求80%左右)时，才开始选择一次单株，下一代种成株系，从中选择优良株系升级试验。

16.单子传代法：从杂种第一次分离世代开始，每株取1粒(或者2粒)种子混合组成下一代群体，直到纯合程度达到要求时(F6及其以后世代)再按株收获，下年种成株(穗)行，从中选择优良株(穗)系，以后进行产量比较。

第六章染色体变异本章习题1.植株是显性AA纯合体，用隐性aa纯合体的花粉给它授粉杂交，在500 株F1中，有2株表现为aa。

如何证明和解释这个杂交结果？答：这有可能是显性AA株在进行减数分裂时，有A基因的染色体发生断裂, 丢失了具有A基因的染色体片断，与带有a基因的花粉授粉后，F1缺失杂合体植株会表现出a基因性状的假显性现象。

可用以下方法加以证明：⑴.细胞学方法鉴定：①.缺失圈；②.非姐妹染色单体不等长。

（2）.育性：花粉对缺失敏感，故该植株的花粉常常高度不育。

⑶•杂交法：用该隐性性状植株与显性纯合株回交，回交植株的自交后代6 显性：1隐性。

2.玉米植株是第9染色体的缺失杂合体，同时也是Cc杂合体，糊粉层有色基因C在缺失染色体上，与C等位的无色基因c在正常染色体上。

玉米的缺失染色体一般是不能通过花粉而遗传的。

在一次以该缺失杂合体植株为父本与正常的cc纯合体为母本的杂交中，10%的杂交子粒是有色的。

试解释发生这种现象的原因。

答：这可能是Cc缺失杂合体在产生配子时，带有C基因的缺失染色体与正常的带有c基因的染色体发生了交换，其交换值为10%,从而产生带有10%C 基因正常染色体的花粉，它与带有c基因的雌配子授粉后，其杂交子粒是有色的。

3.某个体的某一对同源染色体的区段顺序有所不同，一个是12 - 34567, 另一个是12 • 36547 （〃• 〃代表着丝粒）。

试解释以下三个问题：（1）.这一对染色体在减数分裂时是怎样联会的？⑵.倘若在减数分裂时，5与6之间发生一次非姐妹染色单体的交换，图解说明二分体和四分体的染色体结构，并指出产生的弛子的育性。

（3）.倘若在减数分裂时，着丝粒与3之间和5与6之间各发生一次交换，但构，并指出产生的抱子的育性。

答：如下图说示。

*为败育抱子。

ABCDEFGHIJ 、ABCHGFIDEJ 、ABCHGFEDIJ 。

试论述这3个变种的进化关系。

答：这3个变种的进化关系为：以变种ABCDEFGHIJ 为基础，通过DEFGH 染 色体片段的倒位形成ABCHGFEDIJ,然后以通过EDI 染色体片段的倒位形成ABCHGFIDEJo5. 假设某植物的两个种都有4对染色体：以甲种与乙种杂交得F1,问F1植株的各个染色体在减数分裂时是怎样联会的？绘图表示联会形象。

合肥学院Hefei University细胞工程课程综述题目: 植物染色体工程概述系别:专业:学号:姓名:2013年6月25日植物染色体工程概述李双双1002012045 生工二班摘要：植物细胞工程[1]涉及胚拯救、小孢子培养、体细胞杂交、离体受精、体细胞无性系变异、染色体工程等多方面内容。

本文是对染色体工程这方面的概述，主要内容包括加倍技术、内容、实践运用和发展方向。

关键词：染色体工程加倍技术内容实践运用发展方向染色体工程，又称染色体操作(chromosome manipulation)，是人们按照一定的设计，有计划的削减、添加或代替同种或异种染色体，从而达到定向改变遗传特性和选育新品种的一种技术。

自从1879年，由德国生物学家弗莱明经过大量实验发现了染色体的存在。

由此后1883年美国学者提出了遗传基因，（所谓遗传基因，也称为遗传因子，是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列，是控制性状的基本遗传单位。

）在染色体上的学说，科学家们对染色体的研究就从未断过，染色体工程也就不断在进展。

目前，植物学家们已经将染色体工程用于作物品种的改良，使其成为一门育种新技术，此外它也是研究基因定位和异源基因导入的有效手段。

其基本的操作程序包括如下几个步骤：杂交；依靠杂种(或亲本) 减数分裂时染色体联合的规律性变化产生具有不同染色体组成的配子；在杂种或杂种后代中通过细胞学鉴定，筛选所需要的材料。

一、染色体加倍技术[2]1 化学诱导方法1.1细胞松驰素B(cytochalasin)在细胞分裂中期使用，能抑制肌动蛋白聚合成微丝，从而抑制细胞质分裂，使用最早、最广泛，其诱导效果也最突出。

1.2秋水仙素(colchicine)在细胞分裂中期使用，阻止细胞分裂过程中的纺缍体的形成。

其特点为价格昂贵，有毒性。

2 物理学方法2.1温度休克法包括冷休克法和热休克法两种，即用略高于或略低于致死温度的冷或热休克来诱导三倍体或四倍体的方法。

第一章至第五章一、主要名词和概念：一．1. 植物细胞全能性：植物体的每一个具有完整细胞核的细胞都具有该物种全部遗传物质，在一定条件下具有发育成为完整植物体的潜在能力。

2. 脱分化：将已分化的不分裂的静止细胞放在培养基上培养后，细胞重新进去分裂状态，一个成熟细胞转变为分生状态的过程。

3. 再分化：经脱分化的组织或细胞在一定的培养条件下可转变为各种不同的细胞类型，形成完整植株的过程。

4. 器官发生途径：由外植体或愈伤组织诱导形成不定根或不定芽，再获得再生植株的方法5. 体细胞胚胎发生途径：在组织培养中起源于一个非合子细胞，经过胚胎发生和胚胎发育过程，形成具有双极性的胚状结构而发育成再生植株的途径。

6. 外植体：由活体植物体上切去下来的，用于组织培养的各种接种材料。

包括各种器官、组织、细胞或原生质体等。

7.褐化现象：指在外植体诱导初分化或再分化过程中，自身组织从表面想培养基释放褐色物质以至培养基逐渐变成褐色，外植体也随之进一步变褐而死亡的现象。

8. 看护培养：利用活跃生长的愈伤组织来看护单个细胞，使其持续分裂和增殖的培养方法。

9. 分批培养；把细胞分散在一定容积的培养基中培养，当培养物增值到一定量时，转接继代，建立起单细胞培养物。

10. 连续培养：利用特质的培养容器进行大规模细胞培养的一种培养方式。

11. 体细胞杂交：使分离出来的不同亲本的原生质体，在人工控制条件下，相互融合成一体，形成杂种细胞，并进一步发育成杂种植株的技术。

12. 雄核发育：在适宜的离体培养条件下，花粉（小孢子）的发育可偏离活体时的正常发育转向孢子体发育，经胚状体途径或器官发生途径形成完整植株。

13. 雌核发育：以未受精子房或胚珠为外植体诱导单倍体的方法。

14. 非整倍体：生物体的核内染色体数不是染色体基数整数倍，而发生个别染色体数目增减的生物体。

15. 代换系：生物体的染色体被异源种属染色体所代换的品系。

16. 易位系：某染色体的一个区段移接在非同源的另一个染色体上，具有发生染色体易位的品种。

第一章绪论1.简述园艺植物育种学的概念、内容和主要任务。

概念：园艺植物育种学是研究改良作物遗传性状和繁殖优良品种，特别是改良经济性状使之更符合人类生产和生活需要的理论和技术的科学。

内容：（1）育种目标的制定以及实现育种目标的策略；（2）种质资源的搜集、保存、研究、评价、利用及创新；（3）人工创造变异的途径、方法及技术；（4）人工选择的理论及方法；（5）主要目标性状的鉴定、遗传规律；（6）各种育种方法与应用；（7）新品种保护与品种审定（鉴定）、推广。

任务：研究育种规律；发掘、研究和利用各种种质资源；制定正确的育种目标；通过各种育种途径，应用先进的科学技术与手段，改良品种的遗传素质与群体构成，培育出高产、稳产、优质的新品种或新的类型。

并且在繁殖与推广新品种的过程中，保持优良品种的种性，提供量足、质优、价廉的生产用种，充分发挥优良品种的增产作用，促进高产、高效、优质农业的发展。

2.根据你掌握的进化理论与遗传学的知识，谈谈自然进化、人工进化与遗传改良的关系。

自然进化是自然变异和自然选择的进化；进化的方向主要取决于自然选择的方向。

进化结果是更适应环境，适者生存。

人工进化是人类为发展生产的需要，利用自然变异和人工创造变异，并进行人工选择的进化。

进化的方向主要取决于人工选择的方向。

进化结果是更适于生产，更是人类的需要。

人工进化比自然进化速度快。

二者的方向不完全一致。

遗传改良实际上就是作物的人工进化。

3.作物品种有何特性？园艺植物优良品种在生产中有什么作用？特性：（1）特异性：至少有一个以上明显不同于其他品种的可辨认的标志性状。

（2）一致性：品种内个体间的主要经济性状相对整齐一致。

（3）稳定性：经过繁殖，品种的主要性状相对稳定、没有明显变化。

（4）地区性：每个品种都有一定的适应地区和适宜的栽培条件。

（5）时间性：每个品种又有一定的寿命，即使用期限。

要不断创造符合需要的新品种来更换过时的老品种。

（6）局限性：每个品种都会存在某方面的缺陷，不可能在所有方面都符合生产、加工或消费要求。

园艺植物育种学第一章绪论园艺植物育种学概念：研究选育园艺植物新品种的原理和方法的科学。

园艺植物育种的主要内容：根据人类需要利用自然变异以及利用品种间杂交、远缘杂交、人工诱变、离体组织培养和DNA分子改造等途径来创造新的变异，按照一定的目标进行选择，筛选出新品种。

进化：生物接受环境给予的刺激后产生形态和性状的改变，以适应现有的生境，这种演变发生的过程称为进化。

进化分为自然进化和人工进化。

达尔文把这些进化的要素归为变异、遗传和选择。

变异是选择的基础，遗传是选择的保证，选择是淘汰不良变异，积累优良变异的手段。

品种：指一个种内遗传特性稳定，经济价值较高，具有共同来源和一致性状的良种群体。

是育种的主要对象，同时也是栽培作物的基本单位。

新品种审定的主要内容：优良、适应、稳定、整齐、特异。

品系：育种过程中表现优良的株系。

良种：指在一定时间、一定的地区生产上有发展前途、栽培面积较大的品种。

园艺植物育种的基本途径：①雄性不育性的利用②远缘杂交创造新物种、新类型③花药培养和单倍体育种④诱变技术和诱变育种育种的传统方法：查（已有变异）引（已有变异）选（自然变异）育（创新变异）育种学的任务：根据生产和消费者对品种的要求，确定合适地育种目标，并根据园艺植物的遗传变异规律，不断地创造新种质，培育新品种，以满足生产和消费的需要。

第二章园艺植物的繁殖习性、品种类型和育种特点完全花：一朵具有花萼、花冠、雄蕊群、雌蕊群的花称完全花。

不完全花：缺少花萼、花冠、雄蕊群、雌蕊群一至三部分的花，称不完全花。

自交：雌雄同体的生物同一个体上的雌雄交配。

包括自花授粉和异花的同株授粉。

异交：不同个体上的雌雄交配。

自然异交率(%)：F1中显性性状个体数/ F1总个体数×100%自花授粉：雌蕊接受同一花朵的花粉叫自花授粉。

自花授粉植物：自然情况下，以自花授粉为主的植物叫做自花授粉植物。

特点：①兼有雌蕊和雄蕊的完全花②雌雄蕊同时成熟③不存在自交不亲和④花器结构有利于自花授粉常自花授粉植物：指那些有自花授粉习性，但花器结构不太严密，从而发生部分异花授粉的植物，又叫常自交植物。