植物分子育种学45页PPT

植物育种学的相关概念
• 先来回顾一下作物育种学的相关知识。 • 植物育种学 • 种:分类上的基本单位,一群在形态和生理方面
彼此十分相似，或性状间差别很微小，并有 一定自然分布区的动物个体；凡种内的有性 个体间能够互配，并且产生能够发育的个体 后代；不同种的有性个体间不能够互配和产 生后代
• 变种:通常有一定的形态特征和地理分布，并 在特征上与原种有一定的区别，与其他变种 有共同的分布区
DNA片段杂交假说的分子验证
1、同工酶分析 在高粱稻（银坊×亨加利）及其亲本酯酶
同工酶分析研究中发现一条与高粱相同而银坊 （母本）没有的酶带，说明高粱稻中的这条酶 带来自父本高粱；
2、DNA分子杂交
在对高粱稻基因组的分析研究中，取父本高 粱DNA与母本水稻DNA进行分子杂交，除去两者 的同源序列，以其余的高粱DNA序列制备探针， 与高粱稻DNA进行分子杂交，发现高粱稻DNA中 存在高粱的同源序列，从而证实高粱稻基因组中确 实存在高粱DNA片段，此即说明高粱DNA片段已 整合于高粱稻的基因组中。
• 品系 • 良种
植物育种学的内容
• 1.种质资源的搜集、研究和利用。 • 2.育种目标 • 3.育种方法 • 4.育种程序
第一章 绪 论
生物工程日益受到世界各国高度重 视许多有重要意义的研究工作正在蓬勃 展开，它的应用是新技术革命的鲜明标 志。随着生物工程研究的深入和生物技 术不断的开发，其应用面日渐拓宽，成 果累累。生物技术在农业上的应用，为 提高粮食和其它农副产品的产量与品质 开辟了崭新的途径，有力地推动着农业 的现代化。
• 亚种：种内个体在地理上和生殖上充分隔离 后，形成的一类种群；它是一个种内的地理 种群，或生理、生态种群，并具有地理分布 上或生态上的不同。
• 品种：在任一方面具有独特性的栽培植物群 体,它可通过有性的、无性的或其他的方式繁 殖或重组,保持或重现其独特性",并把品种分为 纯系品种、群体品种、杂交品种、综合品种、 多系品种、无性系品种、人造多倍体品种和 中间品种等8类
近年来迅速发展的生物技，改善品质，增强抗病虫和抗逆能力 等方面展示了诱人的灿烂前景。
第一节 植物分子育种的概念和特点
一、植物分子育种的概念： 分子育种是指分子水平生物技术在植物育
种上的应用，是近20年来开创的育种新途径。 从上世纪70年代中期到90年代末，分子育种 经历了20余年的艰苦探索，在这期间，全国 一共召开了3次植物分子育种学术讨论会，分 子生物学，分子遗传学和作物育种学的专家 们汇聚一堂，总结交流经验、切磋技艺，共 商发展，使分子育种事业事业进入了新阶段。
•2、利用植株的特定细胞进行外源DNA或基因的转移， 如卵细胞、受精卵或早期胚胎细胞；或者幼胚、幼苗、 芽丛分裂旺盛的细胞，它们随着整体生长发育的进程 而完成外源DNA或基因的导入、整合与转化过程。 无需经过细胞原生质体离体培养、转化诱导，形成再 生株等一系列繁琐复杂的培养流程。
3、适应面广，单子叶、双子叶植物均可运用这项 技术达到品种创新与改良的育种效果。
4、与常规育种相比，育种时间明显缩短，一般只 需3～4代各选系便可稳定。
5、方法简便，室内外（大田、盆栽场、温室等） 均可进行，常规育种工作者易于掌握。
第二节 植物分子育种的产生与发展
一 、问题的提出 20世纪50年代我国兴起粮食作物远缘杂交试验，
得到了玉米稻、高粱稻等，围绕玉米稻、高粱稻是 否为远缘杂交种，在遗传育种界引起争论。
周光宇认为植物分子育种可概括为两个层次上 的工程技术：
• 1．将带有目的性状基因的供体总DNA片段导 入欲改良的植物受体细胞，使其后代发生变异， 从中筛选出获得目的性状的后代或符合需要的 有价值的新类型，培育出高产、优质、高抗的 新品种；
• 2．分离目的基因，构建重组分子，导入需要 改良的植物受体细胞，经过筛选，培育出获得 目的性状，且综合性状优良的后代，育出新品 种。
随着国民经济的腾飞，人民生活水平的提 高，农业上迫切需要高产、优质、抗病虫害和 抗逆性强的作物新品种。常规育种虽然在农作 物产量提高和品质改良方面取得了很大成绩， 但它存在着局限性：
• 一是遗传物质的转移难以突破生物学隔离的 障碍，使优良种质资源的利用受到限制；
• 二是由于基因连锁的困扰，又不易收到理想 的育种效果。
二、花粉管通道技术的分子验证
• 1.缺口翻译技术验证：以3H标记海岛棉“416” DNA分子，于自花授粉后24h，用50µl微量注 射器向受体（岱字棉滤选204 ）子房注射10 µL 3H标记的 DNA，经30min、1、2、4、6、 8h摘下子房，干冰冷冻子房。同时设对照。3 个月观察发现授粉30min后部分胚囊中有外源 DNA进入。进而发现除从珠孔到胚囊的花粉 管通道外，珠心的任何其它部位都均没自显 影斑点。在花粉管中亦未见3H DNA的痕迹。
二、 DNA片段杂交假说及其分子验证
周光宇提出的“DNA片段杂交”假说：
就整体分子而言，远缘亲本间的染色体结构 是不亲和的，容易相互排斥。但局部DNA分子部 分基因间的结构有可能保持一定的亲和性，因而 远源DNA片段有可能进入受体细胞。在母体DNA 复制过程中，这种DNA片段便与受体基因组相应 区段整合，成为子代所表现的各种典型或非典型 遗传变异现象的内在遗传依据。
总之，分子育种的实施充分体现了
运用分子生物学技术的科学性与先进性， 即可以将不同物种的遗传物质（DNA或 基因）导入受体细胞，再进行培育与选 择，从而育出符合育种目标要求的新品 种。
二、植物分子育种的特点
•1、打破物种分类的界限，充分利用自然界丰富的遗 传资源，使遗传物质能在不同的植物间，甚至在植物、 动物和微生物之间进行交流；
3、DNA复性动力学分析：
在对高粱稻及其两亲本的重复序列 DNA复性动力学分析研究中，发现高粱稻 基因组的中度重复序列部分与母本水稻有 差异，从而进一步说明这是由于父本高粱 稻DNA整合于母本水稻基因组而造成的结 果。
第三节 外源DNA导入育种技术的探索
一、花粉管通道技术:
外源DNA利用植物开花授粉后天然的花粉管通 道进入胚囊，与受精卵或其前后的细胞相接触，这 类细胞在此时尚不具备细胞壁，有如原生质体，能 够吸收DNA，受精后各种生命活动十分活跃，细胞 DNA与RNA的合成很活跃，含量增加。此时一旦外 源DNA片段的结构、功能与受体基因组及其代谢有 一定相容性时，就有可能被整合进入受体基因组， 并且可能表达和遗传。