舌尖课件lecture农作物驯化与传统育种

舌尖上的植物2016年12月22农作物驯化与传统育现代农业生物技术与转基因育北京大学现代农玉米,水稻,小麦三大粮食作物的驯，从野生状态改造成栽培类型约四、五千年90新月沃地区（今天伊拉克，叙利玉米的

PhotobyJohn大刍大刍草假GeorgeGeorge1939GeorgeBeadle玉米起源唯一路径：大刍草JohnMatsuoka,etal.2002.Proc.Natl.Acad.Sci.USA99:6080-6084.墨西哥西南盆地一带是玉米依玉米“棒子”大小进化的化依Plantevolutionandtheoriginofcropspecies(Hancock

基本结论：少数几个大效应的位点控制关键形态性状ResultsfromJohnDoebley大刍 玉

tb1isTCPtranscriptiontb1functionsasarepressorofTransposoninsert(s)formedatb1SelectionactedonstandinggeneticStuderetal.2011;MeyerandPuruggananTga1基因突变把玉米粒从果壳里解（Wangetal.Tga1基因单位点突变(Lysto多个变0 Willsetal. 野生稻是栽培稻的祖 普通野生稻与亚洲栽培稻形态性状比 ⽣长习匍匐⽣直立⽣落粒易落不易芒红⾊长芒、短芒或⽆芒、茎基部鞘紫绿花药长(多数长于5短颖⾕粒长／宽长/宽比长/宽比米穂粒少多生长习性（株型）四足爬行行 两足直立行O.O.匍匐生长习 直立生长习Tanetal.,2008,NatureGenetics40:落粒性Linetal.2007,Planta.穗型的野生 栽培上游Zhuetal.,2013,NatureCommun,4:2200doi:芒性的O. O.长刺芒帮助野生稻

BAdhesionBAdhesionpotential(%

barbedglabrouscAdA aDEFDESSelf-plantingratio(%

2cm

awnles7c 4c 2cmawnles长刺芒帮助野生稻的防御鸟兽传统育种是基因重新组合改变的u绿色革命本质上是由矮化基因的引入所驱动的：矮化-->杂交水 矮化小传统育种技术已经充绿色革命:作物高秆变解决19个发展中国家国民吃饭问如：墨西哥194319561964 度1966年7,235万198015,237杂交利用水稻野败型细胞质不育基因资源了“三系”杂交水水稻产量提高了近已累计推广50多亿亩增产粮食1万多亿 1987 13分子标记辅助育常规杂交育Ø常规种子:自花授粉作物自交结实产生的Ø杂交种子通过两个亲本杂交产生，每一个亲Ø传统育种通过亲本有性杂交培育及创造优良Ø作物产量提高的献目前已近极 Ø1997-2008年十余间中国粮食总产徘Ø大量使用农药化肥环境、耕地造成污Ø受到严重污染耕地超1亿

Ø可进一步提高粮作物的单Ø可使中国粮食总量提高千亿Ø可以减少农药和肥的使Ø恢复和减少受到重污染耕农作物育种的分子标记的重传统育种与分子标记辅助育传统育分子标记辅助育过程描田间观察，不断选择，表选基因过对特定分子标记跟踪，用实验室据进行选择，基因选表型过过程特效能分盲目性大、规模小、效率争对性强、规模大、效率技术ØØ国外公司如KWS、利马格兰、孟山都、先锋等都形成了新种质资源创制ØTALENgenome-editingØCRISPRgenome-editingtool（2015年10CELLCRISPR-在作物改良中如何利用在作物改良中如何利用删删不具备目的品质的品 具备目的品质的品编编不耐干旱或盐胁迫品 耐干旱或盐胁迫品替替感病或不抗虫品 抗病或抗虫品高品质+高品质+感低品质+目的性高品质+高品质+感低品质+抗白粉病（powderymildew）的小麦新图片来源：NatureBiotechnology2013年全2013年全球转基因作物种植面积达1.75亿公顷，值156.1亿美元，转基因种子占全球种子市场份额的35%转基因技术在农业生产领域得到广泛美国2014年种植的转基因作物面积达7310和93%植物转基因的历植物组织培先得到细胞聚体(cellagregates)，然后得到完整植株 农杆菌诱发的剑兰的根部肿农杆菌介导的植物转基因历(ErwinSmith)发现根瘤病是根瘤农杆菌诱发形成的1943年,发现根瘤组织可自主生1948年,发现存在肿瘤诱1969年,发现根瘤农杆菌的致病1974年,分离得到农杆菌肿瘤诱发(Ti)质1977年,在植物根瘤细胞中发现从Ti质粒转移而来的T-1980年,发现T-DNA1981年,发现T-DNA可以整合在宿主植物1983年,构建农杆菌介导的转基因载体和植物转高等植物的转