自交不亲和浅显理解PPT课件
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如何理解烟草等植物的自交不亲和?自交不亲和问题的提出一个基因如果存在多种等位基因的形式,这种现象就称为复等位基因。
复等位基因除了教材上提到的A B O血型之外,还有复等位现象就是植物的自交不亲和。
自交不亲和示意图问题:如何理解有些植物的自交不亲和?大多数高等植物是雌雄同株的,其中有些能正常自花授粉,但有部分植物如烟草等是自交不育的。
在烟草中至少有15个自交不亲和基因S1、S2、……S15构成一个复等位系列,相互间没有显隐性关系。
在烟草中,基因型为S1S2的植株的花粉会受到具有相同基因型S1S2的植株的花柱所抑阻,花粉不能萌发,但基因型为S1S2的花粉落在S2S3的柱头上时,S2的花粉受到仰阻,而S1的花粉不被抑阻,因而可以参加受精,生成S1S2和S2S3的合子(如图)。
自交不亲和可以分为三种:由于自交不亲和性,同一基因型的花粉落在同一基因型的柱头上是不能授精的,这在生产实践中就产生了这样一个问题,很多果树如苹果、梨、桃等都是通过扦插或是嫁接进行营养繁殖产生,它们的基因型是相同的,如果这些果树是自交不亲和的,那么整个果园的结实率就很低。
在这种情况下,通过在果园里添种一些不同基因型系列的授粉植物来供应合适基因型的花粉,从而可促使正常结实。
试题:自交不亲和性是指某一植物的雌雄两性机能正常,但不能进行自花传粉或同一品系内异花传粉的现象。
如某品种烟草为二倍体雌雄同株植物,却无法自交产生后代。
请回答问题:(1)烟草的自交不亲和性是由位于一对同源染色体上的复等位基因(S1、S2…S15)控制,烟草的花粉只有通过花粉管伸长(花粉管由花粉萌发产生)输送到卵细胞所在处,才能完成受精。
下表为不亲和基因的作用机制:将基因型为S1S4的花粉授于基因型为S2S4的烟草,则子代的基因型为;若将上述亲本进行反交,子代的基因型为。
自然条件下,烟草不存在S系列基因的纯合个体,分析原因是。
(2)科学家将某抗病基因M成功导入基因型为S2S4的烟草体细胞,经植物组织培养后获得成熟的抗病植株。
10-01 自交不亲和性的原因及其对策详解所谓自交不亲和性(Self - incompatibility, SI)是指植物雌蕊的柱头或花柱通过识别自体或异体花粉,并抑制自体花粉的萌发或生长,导致自体受精不能正常进行的现象。
根据植物花型不同,可分为异型和同型自交不亲和。
同一物种内不同个体中花器的雌蕊或雄蕊无任何形态差异的不亲和性称为同型不亲和性(homomorphic incompatibility),在具有异型的雌、雄蕊(如相对长度不同)之间的不亲和则称为异型自交不亲和(heteromorphic incompatibility)。
同型不亲和性根据其遗传机制不同又分为配子体不亲和性(gametophytic self-incompatibility, GSI)与孢子体不亲和性(sporophytic self-inconmpatibility, SSI)。
多数的情况下,SI是由单一的S位点复等位基因控制的,这个位点至少包括编码1个花柱组分和1个花药组分的基因,S基因的产物决定花粉在柱头和花柱组织中是否能正常生长。
若自交不亲和的花粉S基因是由产生花粉的植株(孢子体)的S-基因型所决定的即为孢子体不亲和性,目前发现存在于十字花科、菊科植物中;而自交不亲和的花粉S基因是由花粉本身单一的S基因所控制的即为配子体不亲和性,这种现象在茄科、蔷薇科、罂粟科、玄参科、桔梗科等植物中较为常见。
SI的遗传控制机制较为复杂,如禾本科中是由2个基因位点(S-和Z-)控制的,甜菜中则由4个基因控制。
1 自交不亲和的机制配子型自交不亲和目前只分离鉴定了配子体自交不亲和植物控制雌蕊的不亲和基因及其表达产物,但尚未得到花粉不亲和基因的表达产物,因此,有关雌蕊不亲和因子和花粉不亲和因子的作用机制尚不完全清楚。
根据目前的研究结果,配子型自交不亲和反应有两种类型:(1)在茄科、蔷薇科植物中,成熟雌蕊中产生的S-RNase(S-核酸酶)通过分泌到达花柱表面,与花粉管壁上的S受体(S蛋白)结合,并发生识别反应,当雌蕊和花粉的不亲和基因型相同时,S-RNase可进入花粉管,引起花粉rRNA的降解,抑制花粉管的生长,导致自交不亲和性的产生。
自交不亲和性现代遗传学告诉我们,近交可引起隐性有害基因的纯合,导致近交衰退。
植物固着生长无法移动,雌雄同花植物的花粉易取“近水楼台”之便而自花授粉,产生比近交更为严重的遗传效应。
植物是如何防止自花授粉的呢?原来植物都会“以逸待劳”,利用风力、水流、昆虫等媒介尽可能远距离传播花粉。
而且,许多显花植物还有一项特殊本领,即便是正常可育花粉落到“自己的”柱头上也会阻止其完成受精过程,这就是所谓自交不亲和性。
自交不亲和性在植物界中广泛分布,超过60%的被子植物都有这种特性,涉及大约320多个科。
自交不亲和指具有完全花并可以形成正常雌、雄配子,但缺乏自花授粉结实能力的一种自交不育性。
具有自交不亲和性的作物有甘蓝、黑麦、白菜型油菜、向日葵、甜菜、白菜和甘薯等。
一、自交不亲和的类型根据花粉识别特异性的遗传决定方式,自交不亲和性分为配子体自交不亲和性和孢子体自交不亲和性两种类型。
1.配子体型自交不亲和性(GSI)花粉在柱头上萌发后可侵入柱头,并能在花柱组织中延伸一段,此后就受到抑制。
花粉管与雌性因素的抑制关系发生在单倍体配子体(即卵细胞与精细胞)之间。
常见于豆科、茄科和禾本科的一些植物。
这种抑制关系的发生可以在花柱组织内,也可以在花粉管与胚囊组织之间;有的甚至是花粉管释放的精子已达胚囊内,但仍不能与卵细胞结合。
2.孢子体型自交不亲和性(SSI)花粉落在柱头上不能正常发芽,或发芽后在柱头乳突细胞上缠绕而无法侵入柱头。
由于这种不亲和关系发生在花粉管与柱头乳突细胞的孢子体之间,花粉的行为决定于二倍体亲本的基因型,因而称为孢子体型自交不亲和性,多见于十字花科和菊科植物。
二者发生不亲和的部位不同:孢子体型自交不亲和性发生于柱头表面,表现为花粉管不能穿过柱头,而配子体型自交不亲和性发生在花柱中,表现为花粉管生长停顿、破裂。
远缘杂交不亲和性常会表现出花粉管在花柱内生长缓慢,不能及时进入胚囊等症状。
二、自交不亲和的机理二十世纪初,伴随经典遗传学的诞生,人们开始通过杂交实验和野外调查研究自交不亲和现象。