草育种学生物技术在草育种中的应用

草育种学生物技术在草育种中的应用第一页，共四十八页，编辑于2023年，星期二概述1、生物技术以生命科学为基础，利用生物体系和工程原理生产生物制品和创造新物种的综合性科学技术。（中国农业百科全书）第二页，共四十八页，编辑于2023年，星期二生物技术

基因工程：

细胞工程：将生物细胞或分生组织培养技术去壁的原生质体在离体条件下愈伤组织培养技术进行培养繁殖和精细的人工操器官培养技术作，使其特性按照人们的意志悬浮细胞培养发生改变，从而达到改良生物原生质体培养和融合技术品种和创造新物种的目的

酶工程

发酵工程第三页，共四十八页，编辑于2023年，星期二2、生物技术在育种上的应用优越性（1）能扩大种质资源的利用范围，创造出用传统方法难以或不能创造的有重要经济价值的新品种或新物种。（2）加快育种进程，克服育种的盲目性，提高选择准确性和育种效率。（3）使良种繁育工厂化第四页，共四十八页，编辑于2023年，星期二（1）已应用到育种的各个环节并且利用转基因，花药培养等技术培育出一批植物新品种，许多植物的良种繁育实现了工厂化（2）许多理论问题需要进一步研究，许多技术和方法需要进一步完善（3）应用前景广阔生物技术将改变人们的衣食住行，对解决粮食、环境等问题前景广阔3、应用现状和前景

第五页，共四十八页，编辑于2023年，星期二愈伤组织培养茎尖培养:脱毒快繁幼胚培养:豆科胚珠培养；禾本科草多用幼胚培养花药培养:可用于获得单倍体植株，第一节细胞工程第六页，共四十八页，编辑于2023年，星期二组织培养分两步（1）接种在含2，4-D的诱导培养基上，形成愈伤组织。（2）转移到去掉2，4-D，但加入NAA和细胞分裂素的分化培养基上，分化出植株。第七页，共四十八页，编辑于2023年，星期二愈伤组织培养第八页，共四十八页，编辑于2023年，星期二第九页，共四十八页，编辑于2023年，星期二第十页，共四十八页，编辑于2023年，星期二第十一页，共四十八页，编辑于2023年，星期二第十二页，共四十八页，编辑于2023年，星期二第十三页，共四十八页，编辑于2023年，星期二第十四页，共四十八页，编辑于2023年，星期二第十五页，共四十八页，编辑于2023年，星期二（一）花药培养技术是将植物的花药或花粉无菌接种到人工培制的培养基上，诱导出愈伤组织，经过继代和再生，形成单倍体植株的方法。

1953年银杏花粉培养第一次诱导获得愈伤组织

1964年毛叶曼陀螺花粉培养获得单倍体植株到1988年，已有35科52属160多种植物获得了单倍体植株，其中有20多种植物包括小麦、水稻和大麦等首先在中国获得。第十六页，共四十八页，编辑于2023年，星期二1、花药培养程序

幼穗

花药或花粉花粉愈伤组织继代培养和植株再生试管苗移栽第十七页，共四十八页，编辑于2023年，星期二2、影响花培成功的因素★基因型★供体植株状态★取材时期★预处理★培养基★培养方法★培养条件第十八页，共四十八页，编辑于2023年，星期二3、花药培养育种的特点★加速育种材料的纯合，缩短育种年限

★提高了选择效率

★获得优良基因型的机会小★不能用常规方法处理后代材料★要求较高的技术第十九页，共四十八页，编辑于2023年，星期二原生质体培养原生质体—细胞壁分离后，为质膜所包围的裸露植物细胞。由于没有细胞壁的障碍，很容易将外源基因导入原生质体，或进行体细胞杂交、诱变体细胞变异。（一）原生质体的分离材料的选择：细嫩部份，细胞分裂旺盛的部位。酶的选择：纤维素酶、果胶酶,有时加半纤维素酶。渗透压稳定剂：等渗的环境，防止胀破。酶解处理：第二十页，共四十八页，编辑于2023年，星期二(二）突变体筛选1、概述（1）突变体筛选的由来

组织培养中客观地存在着许多变异

Larkin和Scowcroft（1981）提出了体细胞无性系变异以区分于外植体是配子体来源的离体培养物的再生植株及其后代变异。不加任何选择压力而筛选出的变异个体称为变异体。经过施加选择压力所选出的无性系变异，称为突变体。从离体培养的植物材料中，筛选拟定目标突变体的方法，称为突变体筛选。第二十一页，共四十八页，编辑于2023年，星期二2、突变体筛选的程序诱变材料的准备预处理材料培养植株再生突变细胞系的筛选选择变异体植株再生

突变体鉴定方法：一步筛选法和分步筛选法(二）突变体筛选第二十二页，共四十八页，编辑于2023年，星期二3、无性系变异产生的遗传基础●染色体畸变●可转位基因的激活●DNA甲基状态的改变●点突变●表观遗传变异epigeneticvariation

(二）突变体筛选第二十三页，共四十八页，编辑于2023年，星期二1、概述

体细胞杂交就是把植物原生质体分离出来，在人工控制的条件下，使不同亲本的原生质体互相融合，继而把融合的杂种细胞培养成植株。体细胞杂交为植物育种开辟了新的途径(三）体细胞杂交第二十四页，共四十八页，编辑于2023年，星期二

选择材料游离原生质体诱导原生质体融合选择杂种细胞诱导杂种细胞再生植株杂种植株的鉴定(三）体细胞杂交方法第二十五页，共四十八页，编辑于2023年，星期二

用基因工程的方法培育作物新品种具有以下特点●能大大拓宽基因资源的利用范围●育种速度比常规的育种方法快●能够达到定向改造生物的目的

将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体性状可遗传的修饰，这一技术称为转基因技术。遗传修饰过的生物称为GMO(geneticallymodifiedorganism)。第二节基因工程第二十六页，共四十八页，编辑于2023年，星期二第二十七页，共四十八页，编辑于2023年，星期二转基因技术1973年DNA重组技术建立1983年Ti质粒用于植物转化，同年第一株转基因烟草问世2000年12个国家转基因植物商业化第二十八页，共四十八页，编辑于2023年，星期二第二十九页，共四十八页，编辑于2023年，星期二第三十页，共四十八页，编辑于2023年，星期二2、转基因育种程序

确定育种目标获得目的基因，确定受体亲本用适当的方法将目的基因转入到受体亲本中转入基因的检测及转基因后代的性状鉴定品种比较试验、区域试验和生产试验品种审定转基因技术第三十一页，共四十八页，编辑于2023年，星期二转基因发法第三十二页，共四十八页，编辑于2023年，星期二1、基因工程在育种上的应用●培育新品种●培育工程不育系和恢复系

100多个与花粉育性有关的基因●自交不亲和系●种质资源保存和创新●品种识别和育种者权利保护终止子技术特殊性状的遗传利用限制技术第三十三页，共四十八页，编辑于2023年，星期二转基因技术抗虫●Bt毒蛋白基因●蛋白酶抑制基因第三十四页，共四十八页，编辑于2023年，星期二抗病●抗病毒各种病毒的外壳蛋白基因（20多种如CMV、TMV和PVX）●抗细菌和真菌◆与木质素和植保素等合成有关的酶类如查耳酮合成酶等◆致病相关蛋白基因如几丁质酶等◆各种抗病基因◆从动物和微生物分离出来的抗性基因如抗菌肽转基因技术第三十五页，共四十八页，编辑于2023年，星期二2、该方法的应用前景（1）转基因作为生物技术的核心技术有着广阔的应用前景（2）目前限制该方法应用的因素

●目的基因的获得●高效的转基因技术体系的建立●外源基因在植物中的表达调控●转基因的遗传●食品安全性第三十六页，共四十八页，编辑于2023年，星期二第三节分子标记技术1、分子标记的含义遗传标记：形态标记细胞学标记生化标记分子标记第三十七页，共四十八页，编辑于2023年，星期二2、分子标记的特点1.DNA的变异丰富，分子标记的数量无限；2.有些分子标记（如RFLP,SCAR）是共显性标记，对选择隐性基因控制的农艺性状十分有利；3.不同发育阶段、不同组织的DNA均可用于标记分析，使得对作物基因型的早期选择成为可能4.分子标记直接揭示来自DNA的变异，使育种家有可能依据植株基因型而不只是表现型来选择优良性状组合。第三十八页，共四十八页，编辑于2023年，星期二3、分子标记的种类

限制性片段长度多态性(RFLP)

随机扩增多态性DNA(RAPD)

扩增片段长度多态性(AFLP)

简单重复序列(SSR)

序列特异扩增区域(SCAR)

第三十九页，共四十八页，编辑于2023年，星期二4、分子标记在育种上的应用（1）分子图谱构建、基因定位和基因克隆（2）建立品种指纹库（3）亲本选配和预测杂种优势（4）分子标记辅助选择（5）突变体和杂种细胞的鉴定等第四十页，共四十八页，编辑于2023年，星期二5、分子标记辅助选择（1）概念

通过对与目标性状基因紧密连锁的分子标记的选择来间接选择目标性状的方法，是一种对基因型的间接选择。第四十一页，共四十八页，编辑于2023年，星期二（2）基本原理第四十二页，共四十八页，编辑于2023年，星期二（3）分子标记辅助选择方法取叶片抽提DNAPCR扩增电泳染色读带第四十三页，共四十八页，编辑于2023年，星期二（4）影响选择准确性的因素●标记与目标基因间的距离●所用标记的数目●标记与目标基因连锁●