第七章 动物染色体工程

体的单倍体，上述小麦的单倍体；
（3）节段异源多元单倍体 (segmental allo-polyhaploid) 指来 源于节段异源多倍体的单倍体，如紫花首蓿的单倍体 n=A1A2=2x =16。
二、单倍体的特征
（一）决定某些动物的性别 动物几乎都是二倍体的，但动物中有少数自然存在的一
倍体，且与性别有关。例如某些膜翅目昆虫( 蜂、蚁 )和 某些同翅目昆虫(白蚁)的雄性个体就属于一倍体，它们是 由未受精的卵子 (n=x)发育成的（单性孤雌生殖）。而雌 性个体则为二倍体。
染色体组的构成。 （三）遗传分析 单倍体的每一种基因都只有一个, 所以在单
倍体细胞内, 每个基因都能发挥自己对性状发育的作用，不 管是显性还是隐性。 （四）创制新种质 利用花粉小麦染色体工程，获得了小麦 各种异源非整倍体花粉株系：异源易位系、异源代换系、 异源附加系、异源多附加系和异源附加-代换系等（胡含等， 1999）。
韩学莉等（2006）的研究表明，玉米的单倍体除叶宽外，单倍体的 株高、穗位高、叶长、主轴长、雄穗分枝数、花粉活力均显著低于二 倍体（表7-1）。 除了保卫细胞的大小存在差异外，细胞内的叶绿体数也存在差异。例如， 烟草(Nicotiana tabacum) 气孔保卫细胞叶绿体数平均为32.25个，而单 倍体仅为11.02个（朱惠琴等，2006）。
（3）用化学药剂诱发 常用的化学药剂有用甲苯胶蓝 (TB)、 马来酰肼、二甲基亚砜、2, 4-D、赤霉素等多种药品。
3. 单亲染色体消失 在某些有性远缘杂交，例如小麦 与球茎大麦、栽培大麦与球茎大麦的远缘杂交中， 球茎大麦的染色体在上述杂种的胚胎发育早期会逐 步丢失。染色体消除的可能原因之一是双亲体细胞 分裂周期长短不一，双亲染色体在分裂周期中不同 步而导致某一亲本染色体的丢失。

技术、基因编辑技术等。
基因治疗在遗传性疾病、肿瘤、感染性疾病等领域具有广泛的应用前景 ，是生物医学领域的重要发展方向之一。
疾病模型的建立
通过染色体工程技术，可以构建各种人类疾病的动物 模型和细胞模型，模拟人类疾病的发生和发展过程， 为疾病的机制研究、药物筛选和治疗方法提供重要的 实验基础。
疾病模型的建立是研究疾病发生、发展和治疗的重要 手段之一。
染色体复制技术
染色体复制技术是指通过生物技 术手段，使染色体的DNA进行 复制，从而获得更多相同染色体
的一种技术。
染色体复制技术是染色体工程中 的一项基本技术，它对于遗传学 研究和基因治疗等领域具有重要
意义。
目前，常用的染色体复制技术包 括PCR技术和重组DNA技术等
。
染色体转座技术
染色体转座技术是指将一个染色体的DNA片段转移到另一个染色体上，从而实现染 色体的重新排列和组合的一种技术。
染色体工程的应用领域
01
02
03
农业
通过染色体工程改良作物 的遗传性状，提高产量和 抗逆性，为农业生产提供 更好的保障。
医学
染色体工程可用于基因治 疗、疾病诊断和预防等领 域，为人类健康提供更好 的保障。
生物多样性
染色体工程可用于保护和 恢复濒危物种，维护生物 多样性，促进生态平衡。
02
染色体工程的基本技术
在疫苗研发方面，染色体工程技术可以用于疫苗的设计和制备， 通过对病毒或细菌的基因进行操作，制备出具有免疫原性的疫苗 ，提高疫苗的免疫效果和安全性。
04
染色体工程面临的挑战与前景
技术瓶颈与突破
技术瓶颈
当前染色体工程技术仍面临许多技术瓶颈，如精确编辑、染色体异常检测、染 色体数目异常纠正等。

(4)显微外科学方法：显微操作吸出ICM培养
２）ES细胞的分化抑制培养
在ES细胞的培养过程中，一方面要给以足够的营养物质以满足其增殖的需要，另一方面要抑制其分化，其中前者由基础培养基来解决，后者则由分化抑制物来完成。
分化抑制物的选择目前有三种分化抑制物比较常用：
饲养层（feeder layer）：常用的有STO（一种已成系的小鼠成纤维细胞）、小鼠原始胚胎成纤维细胞（PMEF)
Mammary gland bioreactor:乳腺生物反应器利用哺乳动物乳腺特异性表达的启动子元件构建转基因动物，指导外源基因在乳腺中的表达，并从转基因动物的乳汁中获取重组蛋白。
正负双向选择系统(positive-negative-selection, PNS)
同源重组时，只有载体的同源区以内部分发生重组，同源区以外部分将被切除。随机整合时，是在载体的两端将整个载体连入染色体内。置换型载体含有正负选择基因各一，正选择基因多为neo基因，位于同源区内，其在随机整合和同源重组中均可正常表达。负选择基因在靶基因同源区之外，位于载体的3’末端，常用HSV-tk基因，在同源重组时，tk基因将被切除而丢失，相反在随机整合时，所有的序列均保留（包括tk）。
2.简介转基因动物技术的应用
1)动物品种改良；
2)生物制药(乳腺生物反应器)；
3)建立人类疾病的动物模型；
4)生产可移植用的动物器官；
5)基因治疗(动物模型)；
6)基因打靶。
3.简介转基因哺乳动物的制备方法
显微注射法
逆转录病毒载体感染
精子载体介导法
胚胎干细胞介导法
细胞核移植技术
YAC介导的基因转移
4.请阐述胚胎干细胞途径的基因打靶的基本原理及实验流程

绪论1染色体工程技术是以现代生物学为基础，是生命科学发展的前沿学科和龙头学科。

2生物工程：酶工程发酵工程细胞工程（染色体工程染色体组工程基因工程细胞质工程体细胞杂交）3染色体工程技术的主要任务：研究现有chr组的增加和削减，以及新chr的合成，研究chr 的数目行为结构的变异探索生命发生发展的机制和规律，进而达到人工控制和改造生命遗传变异的目的，涉及学科较多，如细胞遗传学细胞分类学细胞地理学物种生物学遗传学包括经典遗传学数量遗传学分子遗传学人类遗传学行为遗传学时控遗传学量子遗传学毒理遗传学植物/动物/微生物遗传学群体遗传学光生物学涉及的基础学科：植物学遗传学动植物生理学4染色体工程技术这一术语是由理查德1966年提出来的，目前仍在个体水平上进行，广义的染色体工程包括应用细胞遗传学技术通过有性杂交和回交体细胞杂交的方法，有计划的转移染色体组染色体或染色体片段，将亲缘关系较近的染色体进行杂交时会产生杂交的不可交配性，通过用外源的生长物质桥梁来预先改变染色体的倍数，用混入失活的亲本花粉促进远缘花粉萌发的措施均能程度不同的提高远缘杂交结实率，对于只能发育原胚阶段的远缘杂种采用活体离体培养的方法或者是先诱导愈伤组织分化成苗的分化培养法获得远缘杂交的后代称新物种或新种质 chr概念分类chr组注意区分n x n：配子体所含染色体组。

X：系统发育的结果一个chr组中的chr数目Eg：普通小麦（6倍体）2n=6x=425染色体工程对于研究植物多样性的意义：生物多样性的主要组成部分主要是农作物农作物的多样性不仅包括任何地区任何时间所栽培的植物中全部的基因遗传（基因库），还包括半驯化半野生的种，采，伐，接摘，放牧过程中人类所利用的多种植物，这种资源越丰富，改良育种多样性越多。

农作物基因库按血缘关系的远近分为：a第一基因库栽培品种资源基因库b野生种质资源基因库c近源属或亚属植物基因库d其他属植物基因库e近缘克植物基因库f其他科植物基因库包括半驯化半野生的种6中国农用植物多样性的概括（名词概念）据不完全统计我国农用植物1万种左右可分为3个大类22个类群a食用植物：在直接食用的植物当中，包括粮食作物100种，食用油类植物100种糖类植物50余种蔬菜类200余种果树类300余种饮料类50种间接食用的植物：饲料类500余种牧草类2500余种b工业植物：木材2000种橡胶类50余种芳香油植物350种工业油类500种柔质类300种色素类60种纺织类150种昆虫胶植物（染色剂）醋酸洋红染色剂来源于胭脂虫雌虫以内c药用植物 5000余种（人用）兽用药用植物500种土农药200种d环保植物：观赏类500种指示类160种固沙防沙类固N植物农作物：抗病抗逆丰产优质育种目标：高产（稳产）优质多抗中国是禾谷类植物籽粒糯性基因的起源中心：稻粟（小米）黍高粱五谷：稻黍麦稷（高粱）菽（豆类）7染色体工程与特殊遗传材料方面的研究特殊遗传材料主要是利用染色体工程技术人工合成的同源多倍体，非整倍体异源染色体代换系易位系附加系不孕系核质置换系可以概括为某物种染色体数目或结构变异所包含基因有特殊价值并能够通过繁殖将遗传特性传递给子代的材料非整倍体：单体（2n-1）蝗虫甲虫缺体（2n-2）三体(2n+1) 四体（2n+2）eg：“中国春”小麦：普通小麦*黑麦鲍文奎：中国科学院院士以中国春为背景选育出一只哦那个春小麦（小偃麦小冰麦小簇麦及其附加系代换系易位系不少具抗病抗旱抗逆抗寒耐盐性）转基因植物a大豆：抗除草剂基因 b棉花：抗棉虫基因此外还有火铜草荞麦8染色体工程应用于分子生物学方面的研究（4种）对自主发生的DNA序列多态性进行检测和利用使作物遗传资源和育种研究具重要意义和新的发展，利用染色体工程用于远缘杂交的研究，在新种质创育方面取得显著成绩如8倍体小黑麦的研究棉花远缘杂交的研究杂交水稻的研究小麦染色体工程研究目前用于分子标记的类型:：a.RFLP:：（最早发展起来的）用限制性内切酶酶切不同个体基因组DNA后，用印迹转移杂交（即探针杂交用一段已知序列的核酸片段作探针与变性后的单链基因组DNA接触时，如果两者的碱基完全配对，则可褪火成双链通过标记的DNA探针探测有无阳性信号，从而表明被检测基因组DNA中是否含有已知的DNA序列，它是目前基因诊断的一种方法）的方法检测同源序列，酶切片段长度上的差异（也有人称之为限制性片段长度多态性（RFLP））b RAPD：随机扩增多态性，用短的DNA寡核苷酸作为随机产物，对基因组DNA进行PCR扩增而产生多态性的DNA片段，其特点是不依赖于种属特异性和基因组的结构合成一套引物，可以用于不同生物的基因分析，它基于PCR技术，分析程序简单所需DNA量很少，遗传上呈显性，已被广泛应用于基因的快速定位和遗传作图，但其受反应条件的影响较大，因而重复性交差c SSR：又称微卫星DNA（短的串联的简单的重复序列）是指含有n个（1-5）碱基对串联，重复的DNA序列，由于这些序列广泛存在于其核细胞的基因组，串联重复的数目是可变的而呈现出高度多态性以及在单个微卫星位点上可作共显性的等位基因分析，近年来，微卫星序列作为比较理想的分子结构标记广泛用于遗传图谱的构建，同一种族以及系统发育的研究。