第十二分子育种

1、第12章 分子育种 12.1 分子育种12.1 植物分子育种概述12.1.1 植物分子育种的含义 是以植物基因工程育种和分子标记辅助选择为主要技术，在经典遗传学和现代分子生物学、分子遗传学理论的指导下，将现代生物技术手段整合于经典遗传育种方法中，结合表现型和基因型筛选，培育植物优良新品种的方法。 植物基因工程育种：也称为转基因育种技术，即利用DNA重组技术，把经过分离或人工构建的目的基因通过适当的转基因方法插入到植物基因组中，使该基因得到表达并能遗传至后代的技术体系。通过外源基因导入使之整合到植物基因组上，可以使之最终表达为观赏性状从而创造植物新品种。12.1.2 分子育种特点：1 分子生物学

2、研究表明，所有生物都有共同的遗传密码，这使人类、动植物和微生物之间的基因交流成为可能，为创造新品种开拓了广阔的前景。2 遗传性的改变完全根据人类的目的和有计划的控制之下，因而可定向地改造生物，甚至创造全新的生物类型。3 由于直接操作遗传物质，育种速度大大加快，避免杂交育种后代分离和多代自交、重复选择等，在短时间内可稳定形成新品种新类型。4 能改变观赏植物的单一性状，而其它性状保持不变。吊 兰石 蒜石 斛 兰 基因工程的作用（1）抗病基因工程(2) 抗虫基因工程（3）抗除草剂基因工程（4）抗逆境基因工程（5）提高果实耐贮性和切花寿命基因工程12.2 园林植物基因工程育种：基本步骤基因工程的基本步

3、骤 第一步：分离和克隆目的基因 第二步：植物表达载体的构建 第三步：植物的遗传转化 第四步：转基因植株的检测与鉴定12.2.1 DNA重组技术相关概念 NDA克隆：应用酶学的方法，在体外把外源DNA片段与载体DNA分子连接，形成具有自我复制能力的DNA分子，继而使之转化或转染宿主细胞，筛选出含有外源片段的转化细胞，在进行繁殖扩增，获得大量含有同样序列的DNA分子，这一过程即为DNA分子克隆，也称为DNA重组技术。 工具酶： 1 限制性核酸内切酶 2 DNA连接酶 3 DNA多聚酶 4 DNA末端转移酶 5 逆转录酶 目的基因：指能够表达为蛋白质产物的DNA片段。 载体：指能和目的基因连接的DN

4、A分子。12.2.2 获得目的基因的主要方法 利用探针在基因组文库或cDNA文库中获得已知基因 利用基因的差异表达获得未知功能的基因 转座子标签法及T-DNA插入突变法 图谱克隆法金 鱼 草香 石 竹矮 牵 牛蔷 薇12.2.3 植物基因工程的质粒分子及其构建 质粒：将外源目的基因导入植物体的DNA分子。包括：载体、目的片段和报告基因。12.2.4 建立植物再生体系的途径 愈伤组织再生系统 不定芽发育再生系统 直接分化再生系统 体细胞胚状体再生系统 原生质体再生系统12.2.5 植物遗传转化体系 生物介导的转化方法 其他载体介导的遗传转化 DNA直接导入技术12.2.6 转基因植株的鉴定 要有

5、严格的对照实验结果。 要提供转化当代外源基因整合和表达的分子生物学证据，物理数据与表型分析。 提供外源基因控制的表型性状证据。无性繁殖作物有繁殖一代稳定遗传的证据。 根据该植物的繁殖方式提供遗传证据。 对转化质粒上的报告基因进行检测的证据。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 11 12 13 1：DL2000 DNA ladder；2：阴性对照，其它为不同的转基因品系：阴性对照，其它为不同的转基因品系Note:1:DL2000 DNA ladder ;2:Negative control;3-13:others:Transformed Plants图图4-4转转PutSOD基因拟南芥

6、基因拟南芥PCR部分鉴定结果部分鉴定结果Fig4-4 PCR results of SOD gene from transformed Arabidopsis thaliana 12.2.7 转基因植物的田间释放及其安全性12.2.7.1转基因植物释放的风险性 它本身或者使其他杂草的生长变得难以控制； 通过基因在物种间的横向漂移而破坏生态平衡。12.2.7.2 转基因植物的安全性评价 转基因植物的环境安全性 转基因食品的安全性 转基因园林植物的安全性12.3 分子标记及其在育种中的作用12.3.1 分子标记的种类及其原理和方法分子标记辅助育种：借助于目标基因紧密连锁的遗传标记的基因型分析，鉴定

7、分离群体中 含有目标基因的个体，以提高选择的效率，即采用标记辅助选择手段，减少育种过程中的盲目性，从而加速育种的进程。1 RFLP标记：用已知的限制性内切酶消化目标DNA，电泳印迹，再用DNA探针杂交并放射自显影，从而得到与探针同源的DNA序列酶切后在长度上的差异。2 RAPD标记：以PCR为基础，利用9-10bp的随机脱氧核糖核酸序列为引物，以所研究的基因组DNA为模板进行PCR扩增，扩增产物经琼脂糖或聚丙烯酰胺凝胶电泳分离，然后用染色或放射性自显影途径来检测扩增产物DNA片段的多态性。3 AFLP标记：AFLP标记的基本原理是用两种不同限制性内切酶将生物体基因组进行酶切，产生不同大小的酶切片段，在给这些酶切片段两端连接上已知序列的接头，然后用大约含20个碱基的引物进行PCR扩增。由于不同材料的DNA酶切片段存在差异，因而产生了扩增产物的多态性。4 SSR标记：利用真核生物的基因组中普遍存在着二核苷酸、三核苷酸或四核苷酸的简单串联重复特性作为分子标记的，重复序列的两侧往往有一小段保守的序列，根据重复序列两测保守序列设计特异引物进行P