用复合杂
交的方法有计划地组配成的杂交种。
synthesis variety 综合品种:育种家按照一定的育种目标,选用优良的品系,根据一定的遗传交配方案有计划
地人工合成的群体。综合种具有丰富的遗传变异,群体内包含有育种目标所希望的优良基因, 综合性状优良,
平均数高,是进行遗传改良的理想群体。 二、基本材料的选择
在合成新种质群体选择基本材料时应注意: (1) 基础材料自身性状必须优良;
(2) 基础材料遗传基础要广泛,即类型和性状的多样性要大,以利于在新的种质群体中形成丰富的遗传变异。
(3) 基础材料要求亲缘关系要远,以进一步增加新种质群体的遗传异质性。
三、 基础群体的合成 :合成方式: 一父多母;一母多父;种子混合,隔离区自由授粉;双列杂交;
群体改良的方法
基本的群体改良方法有: 1:群内改良
( 一 ) 混合选择法 (mixed bulk selection)
( 二 ) 改良穗行选择法 (modified ear-row selection) ( 三 ) 自交后代选择 (S1 or S2 selection) ( 四 ) 轮回选择 (recurrent selection) 轮回选择的主要方法:
半同胞轮回选择 (half-Sib recurrent selection) 全同胞轮回选择 (full-sib recurrent selection) 2:群间改良
? 相互轮回选择的主要目的是,通过两基础群体的改良,使它们的优点能够相互补充,从而提高两个群体间 的杂种优势。
? 相互轮回选择可以同时改良两个群体的 GCA 和 SCA。 半同胞相互轮回选择 全同胞相互轮回选择 第十五章:细胞工程 1. 名词
无性系变异:指植物体细胞在离体条件下所发生的各种变异。 体细胞杂交;又称原生质融合(protoplast fussion),是指两个具有完整遗传物质的体细胞之间的融合。结果是
合子中包含双亲体细胞中全部的染色体及全部的细胞质。
胞质杂种:1 个亲本的细胞核+2 个亲本的细胞质,是指体细胞杂交过程中有意识地去除(或杀死)某一亲本
的细胞核,得到的将是一个亲本细胞核和两个亲本细胞质的杂种细胞。 外植体:
植物原生质体:指用特殊方法脱去细胞壁的、裸露的、有生活力的原生质团。就单个细胞而言,除了没有细胞
壁外,它具有活细胞的一切特征。 2. 如何通过组培获得突变体
(1). 组织培养之前的变异及其选择:体细胞变异---分离---组培---再生为植株。
(2)组织培养期间的变异及其选择:指在组培过程中对培养物(愈伤组织)施加某种处理,使之发生变异后再进
行选择。这种方法往往能收到比较好的效果。
(3)组织培养后的选择和鉴定:指对组培后的植株的一些变异进行选择、利用的方法。 原理:诱变剂的继续作用,主要是形态性状,如株型、叶色等;
这种选择方式中所用的培养基一般不包含特定的选择因素,但往往包含诱变剂,由此产生的变异植株可能出现
某种有益的变异,将再生植株种在田间或温室内进行选择。这种选择多局限于形态性状,如株型、叶色以及其他可 见的性状。
3. 体细胞无性系选择中应注意的问题? (1)选择目标的确定(选择前的准备工作): 主要考虑三个因素:
① 性状的意义,如抗逆性,品质等;
② 目标性状基因的数目;单基因易于识别;多基因难识别; ③ 考虑该性状的显隐性;显性的当代表现,隐性的下代表现
(2)外植体的选择:外植体(explant)是指用于组织培养的植物组织或器官。一般而言,外植体越嫩、分化程度
越低,越容易培养。选择外植体要考虑: ① 基因型;选易于组培的品种 ② 植物的合适部位;分生组织
③ 考虑它的合适年龄;玉米幼胚 10~11 天 (3)培养系统的选择:
由外植体到植株再生,根据经过的途径过程不同,可以把组培分成 2 种组培系统:
? 器官发生系统--再生植株由愈伤组织直接分化而成;过程:愈伤组织----再生植株,上部愈伤组织形成叶、
芽,下部形成根
? 胚胎发生系统---外植体首先形成愈伤组织,再由愈伤组织分化出来类似于种子胚的胚状体(embryoid),胚
状体进一步发育成熟而形成完整植株。
过程: 愈伤组织----胚状体----再生植株。愈伤组织形成胚状体,由胚状体再生植株。 影响组培系统(器官、胚胎)的决定因素:外植体的基因型;培养条件;基因型与培养条件的互作?? (4)无性系变异的选择
总的原则:选可以遗传的无性系。无性系变异通常在愈伤组织阶段就有所表现,但是它在再生植株中却有可能
不再出现,而且并非出现在植株上的变异都能遗传,因此必须选择到目标性状稳定才算成功。 对连锁遗传现象的处理方法:
通常具有目标性状的无性系变异植株往往同时具有并发的其他不良的变异。解决这类问题的办法有二:
? 选择的方法 在大量无性系中筛选具有尽可能少的并发变异的个体;
? 杂交的方法 选用两个都具有目标性状的无性系杂交,从他们的后代中筛选没有不良变异
的重组体。
4. 植物体细胞杂交的重要环节? 方法:
A 、 化学法诱导融合
关键是:融合剂的选用,早期用 0.25 mol/L 的 NaNO3 和高 Ca2+作融合剂;后来改用聚乙二醇(PEG)结合高 Ca2+ 高
pH 溶液处理,可大大提高融合率。
其特点是:处理量大、频率高、不影响再生而又不需昂贵的设备;是主要方法。 其缺点是:处理时间过长,有时不易掌握,有时形成多元原生质体融合体。
B、物理法诱导融合: 近年来又研究出一种电融合技术,先在交流电场下形成原生质体凝聚体,然后用直流电脉冲
刺激,使膜发生融合。
5. 未分化植株再生植株的两种系统?
6. 如何进行杂种细胞的鉴别和选择?
胞质杂种与体细胞杂种在核的组成上往往有明显区别,这种差别通常用以下方法才能鉴别: ① 再生植株的花部和营养体的形态观察; ② 细胞学检测(显微镜法); ③ 生化鉴定;
④ 分子生物学分析;
第十六章:基因工程
1. 基因工程技术的理论和技术基础
指利用一些先进的现代生物技术,使外源的 DNA 通过载体植入植物体内,并使外源的 DNA 在植物体内表达。这
一过程称为重组 DNA 或基因工程,这一过程中所需要的技术称为重组 DNA 技术。 基因工程的理论和技术基础: ① 分子生物学中心法则的确立;
② 限制性内切酶及其它工具酶的发现; ③ DNA、RNA 和蛋白质的序列分析;
④ DNA 和 RNA 合成技术和转移基因载体的发现; 2. 用基因工程改造植物性状的主要内容和步骤? 大体上要经过以下 5 个步骤: ① 获取外源 DNA 或目的基因; ② 获取目的基因的载体;
③ 把目的基因连接到载体上,获得 DNA 重组体;
④ 使重组 DNA 进入受体细胞,即实现外源 DNA 的转化;
⑤ 被转化的受体细胞再生成完整植株,外源 DNA 在受体内表达。 (一)分离基因的途径:
1. 通过 RNA 反转录为 cDNA:首先提取目的基因所编码的 mRNA,mRNA 经纯化后经过反转录程序,以其 为模板复制出 cDNA。
2. 从基因文库中获取目的基因: 对于大多数基因而言,cDNA 并不等于其天然结构基因,因为 cDNA 中缺少天然基因中的启动部分和内含子 (intron)。由于在 DNA(天然基因)转录 mRNA 时,其启动部分和内含子没有转录到 mRNA 中;所以大多数
mRNA 中并不包含完整的遗传信息。因此,要用纯化的 mRNA 探针,到事先构建的基因文库中去钓取与之对应 的目的基因。
(二)Ti 质粒及其改造:
一切基因工程载体都是由某种细菌质粒或病毒来充任,而在众多的载体中目前仅有 Ti 质粒在转化植物受体方面
取得较多的成功。所以 Ti 质粒是当前植物基因工程中最常用的载体系统。 (三)重组 DNA 的制备:
已经分离或合成的基因一般都保存在大肠杆菌内的一类辅助质粒中(如pBR322)。在制备重组DNA 时,将pBR322
从大肠杆菌中提出,再导入农杆菌中,使之与经过改造的 Ti 质粒(即 pGV3850)发生一个单交换,前者所携带
的目的基因便转移到 Ti 质粒之中,从而形成目的基因与 Ti 质粒的重组体
(四)重组 DNA 进入植物体——转化:通常是使植物原生质体与农杆菌共培养,14~30 小时后抗生素除去农杆 菌,在选择性培养基中选择转化体(即接受 Ti 质粒的植物细胞)。还可以利用组织进行转化的方法。例如叶的圆
盘(用打孔器切下),茎段和根段等,利用它们的伤面与农杆菌接触转染,效果很好。
(五)被转化受体的再生与鉴定:经过鉴定证实已被转化的受体,无论是原生质体、细胞或某些组织,都要经过
愈伤组织进而诱导出再生植株。最后还要再植株水平上鉴定目的基因是否表达,以及能否连续多代稳定地表达。
否则就不能达到改造植物的目的。
除了上面两种方法外,也有一些不通过载体系统直接把外源基因导入受体细胞的方法。 3. 生物技术在作物育种中的应用前景?
在植物育种中利用重组 DNA 技术方面,可望在短期内取得以下成果: 1. 把抗除草剂基因转化到烟草、大豆、马铃薯、油菜及林木之中。 2. 在更多植物基因组中插入抗病和杀虫基因。
3. 为了提高特异氨基酸水平(如大豆中的蛋氨酸)可以修饰编码同源贮存蛋白的基因,或者转移表达异源贮
存蛋白基因,这种异源贮存蛋白质的氨基酸成分可以补充自然蛋白质的氨基酸成分。
4. 把脂肪酸合成酶基因接上一种特别的启动子,插入油料种子植物中,可以增加植物种子中油的生成。
预计 21 世纪,人们将培育成不要施肥、不需施用杀虫剂、除草剂及其它化学药品的超级植物,由于植物间有性
杂交障碍的克服,将创造出具有更丰富更优越性状的植物,使之成为新颖、高级产品的原料。如用