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1、第三章第三章 染色體工程與植物育種染色體工程與植物育種 n n植物染色體工程的用途十分廣泛，主要用在植物染色體工程的用途十分廣泛，主要用在植物染色體工程的用途十分廣泛，主要用在植物染色體工程的用途十分廣泛，主要用在基因定基因定基因定基因定位和異源基因的導(dǎo)入位和異源基因的導(dǎo)入位和異源基因的導(dǎo)入位和異源基因的導(dǎo)入。n n我國(guó)自我國(guó)自我國(guó)自我國(guó)自80808080年代開始進(jìn)行染色體工程育種研究，經(jīng)過年代開始進(jìn)行染色體工程育種研究，經(jīng)過年代開始進(jìn)行染色體工程育種研究，經(jīng)過年代開始進(jìn)行染色體工程育種研究，經(jīng)過“六五六五六五六五”和和和和“七五七五七五七五”協(xié)作攻關(guān)，在小麥染色體工程協(xié)作攻關(guān)，在小麥染色體工

2、程協(xié)作攻關(guān)，在小麥染色體工程協(xié)作攻關(guān)，在小麥染色體工程育種方面有較大進(jìn)展，創(chuàng)制了小麥與黑麥育種方面有較大進(jìn)展，創(chuàng)制了小麥與黑麥育種方面有較大進(jìn)展，創(chuàng)制了小麥與黑麥育種方面有較大進(jìn)展，創(chuàng)制了小麥與黑麥(Secale(Secale(Secale(Secale cereals)cereals)cereals)cereals)、山羊草、山羊草、山羊草、山羊草(Aegilops tauschii)(Aegilops tauschii)(Aegilops tauschii)(Aegilops tauschii)、簇毛麥、簇毛麥、簇毛麥、簇毛麥(Haynaldia villosa)(Haynaldia vi

3、llosa)(Haynaldia villosa)(Haynaldia villosa)、大麥、大麥、大麥、大麥(Hodeum vulgare)(Hodeum vulgare)(Hodeum vulgare)(Hodeum vulgare)、類、類、類、類麥麥麥麥(Thinopyrum)(Thinopyrum)(Thinopyrum)(Thinopyrum)等近緣種、屬的等近緣種、屬的等近緣種、屬的等近緣種、屬的雙二倍體雙二倍體雙二倍體雙二倍體，轉(zhuǎn)育了，轉(zhuǎn)育了，轉(zhuǎn)育了，轉(zhuǎn)育了不同生態(tài)型的小麥不同生態(tài)型的小麥不同生態(tài)型的小麥不同生態(tài)型的小麥單體系統(tǒng)和缺體系統(tǒng)單體系統(tǒng)和缺體系統(tǒng)單體系統(tǒng)和缺體系統(tǒng)單

4、體系統(tǒng)和缺體系統(tǒng)，選育出了，選育出了，選育出了，選育出了多種多種多種多種異附加系、異代換系和易位系異附加系、異代換系和易位系異附加系、異代換系和易位系異附加系、異代換系和易位系。這是一批十分。這是一批十分。這是一批十分。這是一批十分有用的染色體工程基礎(chǔ)材料，是選育小麥良種的寶有用的染色體工程基礎(chǔ)材料，是選育小麥良種的寶有用的染色體工程基礎(chǔ)材料，是選育小麥良種的寶有用的染色體工程基礎(chǔ)材料，是選育小麥良種的寶貴資源。貴資源。貴資源。貴資源。本章內(nèi)容提要本章內(nèi)容提要第一節(jié)第一節(jié) 染色體工程的一般概念和主要內(nèi)容染色體工程的一般概念和主要內(nèi)容第二節(jié)第二節(jié) 染色體組水平的操縱技術(shù)染色體組水平的操縱技術(shù)第三

5、節(jié)第三節(jié) 染色體水平的細(xì)胞遺傳學(xué)操縱染色體水平的細(xì)胞遺傳學(xué)操縱第四節(jié)第四節(jié) 染色體片段的細(xì)胞遺傳學(xué)操縱染色體片段的細(xì)胞遺傳學(xué)操縱第五節(jié)第五節(jié) 染色體微切割和人工染色體染色體微切割和人工染色體第六節(jié)第六節(jié) 染色體工程和作物育種染色體工程和作物育種第一節(jié)第一節(jié) 染色體工程的一般概念和主要內(nèi)容染色體工程的一般概念和主要內(nèi)容 一、概念一、概念二、親緣關(guān)系遠(yuǎn)近與遺傳操作策略二、親緣關(guān)系遠(yuǎn)近與遺傳操作策略三、染色體的操縱的三個(gè)水平三、染色體的操縱的三個(gè)水平一、染色體工程概念一、染色體工程概念n n該術(shù)語最早由里克（該術(shù)語最早由里克（RickRick）和庫(kù)升（）和庫(kù)升（KhushKhush）于）于19661

6、966年年在論述番茄單體、三體和缺體時(shí)提出提出的。的。n n染色體工程：按照人們預(yù)定目標(biāo)，采用一定的方染色體工程：按照人們預(yù)定目標(biāo)，采用一定的方法和步驟，通過染色體操縱改變生物染色體組，法和步驟，通過染色體操縱改變生物染色體組，并進(jìn)而改變其遺傳性的過程。并進(jìn)而改變其遺傳性的過程。陳佩度陳佩度n n染色體工程：是人們按照一定的設(shè)計(jì)，有計(jì)劃地染色體工程：是人們按照一定的設(shè)計(jì)，有計(jì)劃地消減、添加或代換同種或異種染色體消減、添加或代換同種或異種染色體，從而達(dá)到，從而達(dá)到定向改變遺傳性和選育新品種的一種技術(shù)。定向改變遺傳性和選育新品種的一種技術(shù)。李志勇李志勇n n染色體工程：指某一種植物的染色體或染色體

7、片染色體工程：指某一種植物的染色體或染色體片段按照人們的意愿進(jìn)行添加、消減、代換或易位，段按照人們的意愿進(jìn)行添加、消減、代換或易位，從而達(dá)到定向改變植物遺傳性的一項(xiàng)技術(shù)。從而達(dá)到定向改變植物遺傳性的一項(xiàng)技術(shù)。陳耀鋒陳耀鋒陳佩度陳佩度本課教材編者本課教材編者狹義和廣義染色體工程：n n狹義：指人工分離染色體或染色體片段，導(dǎo)入受體原生質(zhì)體，再經(jīng)過原生質(zhì)體培養(yǎng)再生細(xì)胞壁、愈傷組織，直至再生出完整植株的過程。n n廣義的還應(yīng)包括應(yīng)用細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù)通過有性雜交和回交、細(xì)胞組織培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交等方法，按預(yù)定目標(biāo)有計(jì)劃有步驟地轉(zhuǎn)移染色體組、染色體或染色體片段。n n注：導(dǎo)入的染色體必須是有活力的，導(dǎo)入原生注

8、：導(dǎo)入的染色體必須是有活力的，導(dǎo)入原生質(zhì)后，又涉及到如何與受體染色體質(zhì)后，又涉及到如何與受體染色體“共處共處”或或“重組重組”問題。染色體工程在培育抗病新品種問題。染色體工程在培育抗病新品種上有重要意義，而且是基因定位和染色體轉(zhuǎn)移上有重要意義，而且是基因定位和染色體轉(zhuǎn)移等基礎(chǔ)研究的有效手段。等基礎(chǔ)研究的有效手段。n n染色體組：生物體內(nèi)維持生命活動(dòng)所必須的一套非同源染色體（用x表示），它是遺傳的生命單位。n n部分同源群：分別處于不同染色體組中，最早可能由同一條染色體演化而成的，具有不同程度同源關(guān)系的染色體互稱為部分同源染色體并共同組成一個(gè)部分同源群。它們具有基本相似的核苷酸組成和排列次序，相

9、互之間具有一定的補(bǔ)償性。染色體組和部分同源群染色體組和部分同源群二、親緣關(guān)系遠(yuǎn)近與遺傳操作策略 1、含有同源染色體組物種間的遺傳操縱n n特點(diǎn)：有性雜交容易成功，F(xiàn)1雌雄配子的育性較好n n策略：采用一般的有性雜交技術(shù)，如果雙親間遺傳性狀差異大，要加大雜種群體、增加選擇代數(shù)、或輔以花藥花粉培養(yǎng)等技術(shù)誘導(dǎo)單倍體，然后加倍，加速形成純合體。2、含有部分同源染色體組物種間的遺傳操縱n n特點(diǎn)：沒有相同的染色體組，但具有部分同源關(guān)特點(diǎn)：沒有相同的染色體組，但具有部分同源關(guān)系，有性雜交有難度，雜種后代雙親染色體間很系，有性雜交有難度，雜種后代雙親染色體間很少或基本不配對(duì)。少或基本不配對(duì)。n n策略：通過

10、回交，育成異附加系或異代換系；通策略：通過回交，育成異附加系或異代換系；通過操縱染色體配對(duì)控制體系（如小麥過操縱染色體配對(duì)控制體系（如小麥5B5B），可促），可促進(jìn)具有部分同源關(guān)系的染色體間配對(duì)，發(fā)生交換進(jìn)具有部分同源關(guān)系的染色體間配對(duì)，發(fā)生交換和重組；也可以通過理化因子或生物因子（如小和重組；也可以通過理化因子或生物因子（如小麥近緣種中的殺配子基因）誘導(dǎo)染色體斷裂、重麥近緣種中的殺配子基因）誘導(dǎo)染色體斷裂、重接，產(chǎn)生易位。接，產(chǎn)生易位。3、無同源染色體組物種間的遺傳操縱n n特點(diǎn)：無同源性，有性雜交極其困難，或至今得不到有性雜種。n n策略：采用體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得體細(xì)胞雜種。三、染色體操縱的

11、三個(gè)水平 1、染色體組操縱：添加或消減同種或異種染色體組，合成雙二倍體或部分雙二倍體，或者創(chuàng)造單倍體。2、染色體操縱：整條染色體的附加、消除、代換，導(dǎo)入的染色體要有完整的著絲粒和端粒，以保持其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和進(jìn)行正常的復(fù)制分裂。3、染色體片段操縱：指染色體片段的轉(zhuǎn)移易位、添加或消除。需要經(jīng)過染色體斷裂和重接，新形成的染色體具有且只具有一個(gè)著絲粒，而且染色體兩端形成完好端粒。n n在育種中，不僅要求整組染色體、整條染色體或染色體片段的操縱成功，還要求經(jīng)操縱后的個(gè)體在細(xì)胞遺傳學(xué)上的穩(wěn)定性，在遺傳組成和形態(tài)特性上比原有親本更加優(yōu)良。（補(bǔ)充）染色體變異染色體結(jié)構(gòu)變異染色體易位染色體易位染色體易位染色體易位

12、：一個(gè)染色體上某一區(qū)段與另一非同源染色體上的區(qū)段：一個(gè)染色體上某一區(qū)段與另一非同源染色體上的區(qū)段發(fā)生互換。發(fā)生互換。染色體缺失染色體缺失染色體缺失染色體缺失：染色體的某一區(qū)段及其帶有的基因一起丟失。：染色體的某一區(qū)段及其帶有的基因一起丟失。染色體倒位染色體倒位染色體倒位染色體倒位：染色體上某一區(qū)段連同它帶有的基因順序發(fā)生：染色體上某一區(qū)段連同它帶有的基因順序發(fā)生180180度度倒轉(zhuǎn)。倒轉(zhuǎn)。染色體重復(fù)染色體重復(fù)染色體重復(fù)染色體重復(fù)：一個(gè)染色體上增加了相同的某個(gè)區(qū)段。：一個(gè)染色體上增加了相同的某個(gè)區(qū)段。（補(bǔ)充）染色體變異染色體數(shù)變異染色體數(shù)變異一是體細(xì)胞內(nèi)以染色體組為基數(shù)進(jìn)行的整倍性變化，以一是體

13、細(xì)胞內(nèi)以染色體組為基數(shù)進(jìn)行的整倍性變化，以整倍體染色體數(shù)目變化產(chǎn)生的變異會(huì)產(chǎn)生多倍體和單倍整倍體染色體數(shù)目變化產(chǎn)生的變異會(huì)產(chǎn)生多倍體和單倍體；體；另一種是染色體組內(nèi)的個(gè)別染色體數(shù)目有所增減，使細(xì)另一種是染色體組內(nèi)的個(gè)別染色體數(shù)目有所增減，使細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目不是基數(shù)的的完整倍數(shù)，因此被稱為胞內(nèi)的染色體數(shù)目不是基數(shù)的的完整倍數(shù)，因此被稱為非整倍體。非整倍體。第二節(jié)第二節(jié) 染色體組水平的操縱技術(shù)染色體組水平的操縱技術(shù) 一、遠(yuǎn)緣雜交障礙及克服途徑二、染色體組的消減：即單倍體產(chǎn)生和二倍體化三、染色體組的添加異源多倍體、同源多倍體等一、遠(yuǎn)緣雜交障礙及克服途徑n n障礙：花粉萌發(fā)不好、花粉管伸長(zhǎng)緩慢、雄配

14、子不能順利通過珠孔進(jìn)入胚囊殼完成受精、遠(yuǎn)緣雜種的某親本的染色體全部或部分消失、雜種滅亡和雜種不育。n n克服途徑：使用失活的母本花粉、生長(zhǎng)素類物質(zhì)（2，4D）或利用可交配基因和橋梁親本，采取幼胚拯救和染色體加倍等措施。二、染色體組的消減：即單倍體產(chǎn)生和二倍體化 1、單倍體：含有配子染色體數(shù)目的孢子體。單倍體包括：（1）整倍體單倍體：一倍體、多倍單倍體（同源多倍單倍體、異源多倍單倍體）（2）非整倍體單倍體：二體單倍體（n+1）、附加單倍體（n+1）、缺體單倍體（n-1）、置換單倍體（n-1+1）2、單倍體的產(chǎn)生自然產(chǎn)生：雙生苗（多胚現(xiàn)象）、半配合（精、卵各自分裂嵌合體）誘發(fā)產(chǎn)生：遠(yuǎn)源雜交誘導(dǎo)、延

15、遲授粉、單倍體的誘發(fā)基因（大麥中的hap基因）和核質(zhì)互作、利用合子發(fā)育過程中染色體消減，以及花藥、花粉核未授粉的子房、胚珠培養(yǎng)等。3、二倍體化n n可自然加倍，但頻率很低，一般需要人工加倍。目前最常用的方法是用秋水仙素處理在細(xì)胞分裂時(shí)期的分生組織，使其新生器官的染色體加倍。4、單倍體在育種上的應(yīng)用（1）提高選擇效率，加速育種進(jìn)程，因?yàn)閱伪扼w的基因型核表現(xiàn)型是一致的，對(duì)于隱性基因控制的性狀特別有效，常規(guī)雜交育種需要810年，而單倍體育種只須一個(gè)世代即可得到純合二倍體。（2）加速純系的獲得，尤其對(duì)于玉米等異花授粉作物雜種優(yōu)勢(shì)利用來說具有特別重要意義。（3）利用花粉植株進(jìn)行異源染色體或基因的轉(zhuǎn)移，例

16、如：小黑麥（AABBRR）小麥（AABBDD）F1（AABBRD）R、D兩組單體在減數(shù)分裂過程中將以07的各種可能出現(xiàn)于子細(xì)胞中。通過花粉培養(yǎng)可得到類型豐富的花粉植株，這些植株在遺傳育種中具有重要的研究利用價(jià)值。（4）利用單倍體進(jìn)行突變體的選擇，由于單倍體沒有顯隱性關(guān)系，所以無論是培養(yǎng)過程中引起的體細(xì)胞變異還是在人工誘導(dǎo)產(chǎn)生的突變體，特別是隱性突變體，均可以有效地表現(xiàn)出來。5、單倍體育種的不足（1）基因重組的機(jī)會(huì)只有一次，缺少常規(guī)雜交育種各個(gè)分離世代的基因交換與重組的機(jī)會(huì)，后代不能積累更多的優(yōu)良基因。（2）單倍體誘導(dǎo)技術(shù)還不是很完善，花培出愈率和綠苗率均較低，單倍體群體小，很多優(yōu)良基因可能被淘

17、汰。三、染色體組的添加異源多倍體、同源多倍體等 n n多倍體（多倍體（polyploidpolyploid）這個(gè)名詞是由）這個(gè)名詞是由WinklerWinkler（19161916年）首先使用的，它是指每個(gè)體細(xì)年）首先使用的，它是指每個(gè)體細(xì)胞中含有胞中含有三個(gè)或更多染色體組三個(gè)或更多染色體組的個(gè)體而言。染色的個(gè)體而言。染色體組成多倍性現(xiàn)象在高等植物中相當(dāng)多，但動(dòng)物體組成多倍性現(xiàn)象在高等植物中相當(dāng)多，但動(dòng)物界的多倍體現(xiàn)象卻少得多。自從界的多倍體現(xiàn)象卻少得多。自從6060年代發(fā)現(xiàn)一種年代發(fā)現(xiàn)一種美洲角蛙是一個(gè)確定的四倍體動(dòng)物以來，學(xué)者們美洲角蛙是一個(gè)確定的四倍體動(dòng)物以來，學(xué)者們陸續(xù)在低等脊椎動(dòng)物中

18、發(fā)現(xiàn)許多多倍體動(dòng)物，包陸續(xù)在低等脊椎動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)許多多倍體動(dòng)物，包括魚類、兩棲類和爬行類。括魚類、兩棲類和爬行類。n n由于多倍體動(dòng)物具有生長(zhǎng)速度快，成活率高及抗由于多倍體動(dòng)物具有生長(zhǎng)速度快，成活率高及抗由于多倍體動(dòng)物具有生長(zhǎng)速度快，成活率高及抗由于多倍體動(dòng)物具有生長(zhǎng)速度快，成活率高及抗病能力強(qiáng)等特點(diǎn)，所以人工誘導(dǎo)多倍體、改善動(dòng)病能力強(qiáng)等特點(diǎn)，所以人工誘導(dǎo)多倍體、改善動(dòng)病能力強(qiáng)等特點(diǎn)，所以人工誘導(dǎo)多倍體、改善動(dòng)病能力強(qiáng)等特點(diǎn)，所以人工誘導(dǎo)多倍體、改善動(dòng)物經(jīng)濟(jì)性狀倍受重視物經(jīng)濟(jì)性狀倍受重視物經(jīng)濟(jì)性狀倍受重視物經(jīng)濟(jì)性狀倍受重視n n染色體組的添加可以自然發(fā)生，也可以人工誘導(dǎo)合成1、異源多倍體：在正常

19、二倍體染色體組的基礎(chǔ)上添加一個(gè)至多個(gè)異種染色體組的個(gè)體。如：小麥、燕麥、棉花等n n典型的例子是普通小麥和小黑麥一粒小麥（一粒小麥（AA）2n14？（？（BB）AB染色體自然加倍染色體自然加倍二粒小麥（二粒小麥（AABB）2n28 節(jié)節(jié)麥（節(jié)節(jié)麥（DD）2n14ABD染色體自然加倍染色體自然加倍普通小麥（普通小麥（AABBDD）2n42普通小麥普通小麥AABBDD黑麥黑麥RR ABDR（不育）（不育）染色體加倍染色體加倍 AABBDDRR八倍體小黑麥八倍體小黑麥 硬粒小麥（硬粒小麥（AABB）黑麥（黑麥（RR）ABR（不育）（不育）染色體加倍染色體加倍 AABBRR（六倍體小黑麥）（六倍體小黑

20、麥）2 2、同源多倍體：在正常二倍體的染、同源多倍體：在正常二倍體的染、同源多倍體：在正常二倍體的染、同源多倍體：在正常二倍體的染色體基礎(chǔ)上添加一個(gè)至多個(gè)同種色體基礎(chǔ)上添加一個(gè)至多個(gè)同種色體基礎(chǔ)上添加一個(gè)至多個(gè)同種色體基礎(chǔ)上添加一個(gè)至多個(gè)同種染色體組的個(gè)體。如：馬鈴薯等染色體組的個(gè)體。如：馬鈴薯等染色體組的個(gè)體。如：馬鈴薯等染色體組的個(gè)體。如：馬鈴薯等n n同源多倍體在有利基因劑量效應(yīng)同源多倍體在有利基因劑量效應(yīng)同源多倍體在有利基因劑量效應(yīng)同源多倍體在有利基因劑量效應(yīng)對(duì)植株的生長(zhǎng)量和某些生物產(chǎn)物對(duì)植株的生長(zhǎng)量和某些生物產(chǎn)物對(duì)植株的生長(zhǎng)量和某些生物產(chǎn)物對(duì)植株的生長(zhǎng)量和某些生物產(chǎn)物有促進(jìn)作用。如三

21、倍體甜菜、橡有促進(jìn)作用。如三倍體甜菜、橡有促進(jìn)作用。如三倍體甜菜、橡有促進(jìn)作用。如三倍體甜菜、橡膠、香蕉、西瓜、草莓等。膠、香蕉、西瓜、草莓等。膠、香蕉、西瓜、草莓等。膠、香蕉、西瓜、草莓等。n n典型例子：三倍體無籽西瓜典型例子：三倍體無籽西瓜典型例子：三倍體無籽西瓜典型例子：三倍體無籽西瓜3 3、同源異源多倍體（如、同源異源多倍體（如、同源異源多倍體（如、同源異源多倍體（如AAAAGGAAAAGG）是介于同源多倍體和）是介于同源多倍體和）是介于同源多倍體和）是介于同源多倍體和異源多倍體之間的過渡類型。異源多倍體之間的過渡類型。異源多倍體之間的過渡類型。異源多倍體之間的過渡類型。典型例子：三

22、倍體無籽西瓜典型例子：三倍體無籽西瓜典型例子：三倍體無籽西瓜典型例子：三倍體無籽西瓜 二倍體西瓜（二倍體西瓜（BB 2n2x22）0.2%秋水仙素處理生長(zhǎng)秋水仙素處理生長(zhǎng)點(diǎn)點(diǎn) 四倍體西瓜（四倍體西瓜（BBBB）二倍體西瓜二倍體西瓜 三倍體西瓜（三倍體西瓜（BBB）（*不育，不結(jié)籽，不育，不結(jié)籽，在外界花粉刺激下可結(jié)實(shí)在外界花粉刺激下可結(jié)實(shí)）四、人工誘導(dǎo)多倍體的方法生物學(xué)方法 n nRaschRasch等（等（19651965）年首次證明了三倍體脊椎動(dòng)物可以通過雜交產(chǎn)）年首次證明了三倍體脊椎動(dòng)物可以通過雜交產(chǎn)生，他們將雌核發(fā)育的二倍體帆鱂（生，他們將雌核發(fā)育的二倍體帆鱂（Poecilia for

23、mosaPoecilia formosa）與）與P.VittateP.Vittate雜交，得到三倍體后裔。雜交，得到三倍體后裔。n n雌性草魚（雌性草魚（2n=482n=48）與雄性三角魴（）與雄性三角魴（2n=48 2n=48）雜交獲得子一代染）雜交獲得子一代染色體數(shù)目為色體數(shù)目為7272的草魴雜種三倍體，其中草魚提供了二倍數(shù)目的染的草魴雜種三倍體，其中草魚提供了二倍數(shù)目的染色體（色體（4848），三角魴提供了單倍數(shù)目的染色體（），三角魴提供了單倍數(shù)目的染色體（2424）。）。n n異育銀鯽與興國(guó)紅鯉雜交獲得的復(fù)合四倍體，通過細(xì)胞方法證明異育銀鯽與興國(guó)紅鯉雜交獲得的復(fù)合四倍體，通過細(xì)胞方法證

24、明其產(chǎn)生的原因是受精卵發(fā)生了兩性融合。其產(chǎn)生的原因是受精卵發(fā)生了兩性融合。物理學(xué)方法物理學(xué)方法n n溫度休克法：包括冷休克法和熱休克法兩種，即用略高于或略低于致死溫度的冷或溫度休克法：包括冷休克法和熱休克法兩種，即用略高于或略低于致死溫度的冷或熱休克來誘導(dǎo)三倍體或四倍體的方法。此法廉價(jià)、易操作，是誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞多倍熱休克來誘導(dǎo)三倍體或四倍體的方法。此法廉價(jià)、易操作，是誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞多倍體化的常用手段，也有利于養(yǎng)殖場(chǎng)大規(guī)模生產(chǎn)使用。體化的常用手段，也有利于養(yǎng)殖場(chǎng)大規(guī)模生產(chǎn)使用。n n水靜壓法：就是采用較高的水靜壓（水靜壓法：就是采用較高的水靜壓（65kg/cm265kg/cm2）來抑制第二極體的放出

25、或第一次卵）來抑制第二極體的放出或第一次卵裂產(chǎn)生多倍體。此種方法誘導(dǎo)率高（裂產(chǎn)生多倍體。此種方法誘導(dǎo)率高（90%100%90%100%）、處理時(shí)間短（）、處理時(shí)間短（35min35min），對(duì)受），對(duì)受精卵損傷小、成活率高。但該法需要專門的設(shè)備精卵損傷小、成活率高。但該法需要專門的設(shè)備水壓機(jī)，成本較高，其樣品水壓機(jī)，成本較高，其樣品室容量有限，處理卵的量有限，所以不適于大規(guī)模生產(chǎn)。室容量有限，處理卵的量有限，所以不適于大規(guī)模生產(chǎn)?；瘜W(xué)方法化學(xué)方法n n細(xì)胞松馳素細(xì)胞松馳素B B：能抑制肌動(dòng)蛋白聚合成微絲，從而抑制細(xì)胞質(zhì)分裂。：能抑制肌動(dòng)蛋白聚合成微絲，從而抑制細(xì)胞質(zhì)分裂。n n秋水仙堿：可以抑

26、制細(xì)胞分裂中紡綞絲的形成，因而抑制有絲分裂。秋水仙堿：可以抑制細(xì)胞分裂中紡綞絲的形成，因而抑制有絲分裂。n n其它藥物：其它藥物：N N2 2O O 和聚乙二醇等。和聚乙二醇等。五、多倍體倍性鑒定的方法n n核體積測(cè)量：二倍體核體積測(cè)量：二倍體/三倍體核體積之比為三倍體核體積之比為1:1.51:1.5，二倍體與四倍，二倍體與四倍體的核體積之比為體的核體積之比為1:1.741:1.74。n n蛋白質(zhì)電泳：蛋白質(zhì)電泳：n n生化分析：如在關(guān)東系銀鯽中，三倍體紅血球的丙酮酸激酶的含生化分析：如在關(guān)東系銀鯽中，三倍體紅血球的丙酮酸激酶的含量含著高于二倍體。量含著高于二倍體。n n染色體計(jì)數(shù)：是鑒定多倍

27、性的一個(gè)準(zhǔn)確的直接方法。染色體計(jì)數(shù)：是鑒定多倍性的一個(gè)準(zhǔn)確的直接方法。n nDNADNA含量測(cè)定：流式細(xì)胞儀。含量測(cè)定：流式細(xì)胞儀。n n染色體直接計(jì)數(shù)法準(zhǔn)確、直接，但費(fèi)時(shí)；染色體直接計(jì)數(shù)法準(zhǔn)確、直接，但費(fèi)時(shí)；n n紅細(xì)胞體積測(cè)量法省時(shí)、簡(jiǎn)單，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)就能進(jìn)行而廣紅細(xì)胞體積測(cè)量法省時(shí)、簡(jiǎn)單，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)就能進(jìn)行而廣為人們采用，但缺乏準(zhǔn)確性，亦測(cè)不出嵌合體，往往需要為人們采用，但缺乏準(zhǔn)確性，亦測(cè)不出嵌合體，往往需要校正；校正；n nDNADNA含量測(cè)定法是較為先進(jìn)常用的方法，其測(cè)定快速準(zhǔn)確，含量測(cè)定法是較為先進(jìn)常用的方法，其測(cè)定快速準(zhǔn)確，并能測(cè)出嵌合體，但需要特殊的儀器設(shè)備。并能測(cè)出嵌合體，但需

28、要特殊的儀器設(shè)備。六、多倍體動(dòng)物的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)n n多倍體動(dòng)物的生活力及生長(zhǎng)能力。多倍體動(dòng)物的生活力及生長(zhǎng)能力。多倍體動(dòng)物的生活力及生長(zhǎng)能力。多倍體動(dòng)物的生活力及生長(zhǎng)能力。n許多誘導(dǎo)的多倍體動(dòng)物如兩棲類、魚類、貝類等許多誘導(dǎo)的多倍體動(dòng)物如兩棲類、魚類、貝類等都具有良好的生存力和生長(zhǎng)率。都具有良好的生存力和生長(zhǎng)率。n誘導(dǎo)三倍體可以增加種間雜種的成活率，三倍體誘導(dǎo)三倍體可以增加種間雜種的成活率，三倍體種間雜種可以比二倍體雜種成活得更好一些。種間雜種可以比二倍體雜種成活得更好一些。多倍體動(dòng)物的性腺發(fā)育及其應(yīng)用多倍體動(dòng)物的性腺發(fā)育及其應(yīng)用多倍體動(dòng)物的性腺發(fā)育及其應(yīng)用多倍體動(dòng)物的性腺發(fā)育及其應(yīng)用n n

29、 三倍體預(yù)期是不育的，許多實(shí)驗(yàn)也都證明了這一點(diǎn)。生產(chǎn)上可三倍體預(yù)期是不育的，許多實(shí)驗(yàn)也都證明了這一點(diǎn)。生產(chǎn)上可以利用這個(gè)不育特性，將生殖腺發(fā)育消耗的能量用于動(dòng)物生長(zhǎng)上，以利用這個(gè)不育特性，將生殖腺發(fā)育消耗的能量用于動(dòng)物生長(zhǎng)上，避免因繁殖季節(jié)及肉質(zhì)下降而延誤上市時(shí)間或影響商品價(jià)值，也避免因繁殖季節(jié)及肉質(zhì)下降而延誤上市時(shí)間或影響商品價(jià)值，也避免了生長(zhǎng)停滯和死亡率的增高，縮短了養(yǎng)殖周期、減少了養(yǎng)殖避免了生長(zhǎng)停滯和死亡率的增高，縮短了養(yǎng)殖周期、減少了養(yǎng)殖成本，可養(yǎng)成大型個(gè)體。成本，可養(yǎng)成大型個(gè)體。n n與三倍體不同，四倍體是可育的。目前如何大量誘導(dǎo)四倍體并培與三倍體不同，四倍體是可育的。目前如何大量誘

30、導(dǎo)四倍體并培育至性成熟，爾后與正常二倍體雜交獲得不育的三倍體，進(jìn)行三育至性成熟，爾后與正常二倍體雜交獲得不育的三倍體，進(jìn)行三倍體育種是許多學(xué)者正在致力研究的課題。倍體育種是許多學(xué)者正在致力研究的課題。n n多倍體動(dòng)物的其它經(jīng)濟(jì)性狀多倍體動(dòng)物的其它經(jīng)濟(jì)性狀多倍體動(dòng)物的其它經(jīng)濟(jì)性狀多倍體動(dòng)物的其它經(jīng)濟(jì)性狀n n三倍體虹鱒的魚肉質(zhì)量確實(shí)優(yōu)于二倍體，其抗傳染性造血三倍體虹鱒的魚肉質(zhì)量確實(shí)優(yōu)于二倍體，其抗傳染性造血器官壞死病毒能力較強(qiáng)；器官壞死病毒能力較強(qiáng)；n n三倍體大西洋鮭耐低氧，故可適用于低氧環(huán)境養(yǎng)殖；三倍體大西洋鮭耐低氧，故可適用于低氧環(huán)境養(yǎng)殖；n n三倍體香魚對(duì)聲音和光線的感受能力比二倍體香魚

31、略顯遲三倍體香魚對(duì)聲音和光線的感受能力比二倍體香魚略顯遲鈍，適于在噪音較大的環(huán)境中放養(yǎng)。鈍，適于在噪音較大的環(huán)境中放養(yǎng)。七、多倍育種中存在的問題n n準(zhǔn)確的處理時(shí)間；n n誘導(dǎo)率、成活率及孵化率的提高；n n準(zhǔn)確可靠的倍性鑒定方法的確定。第三節(jié)第三節(jié) 染色體水平的細(xì)胞遺傳學(xué)操縱染色體水平的細(xì)胞遺傳學(xué)操縱 一、染色體的消減二、染色體的添加三、染色體的代換一、染色體的消減一、染色體的消減 n n從正常細(xì)胞中去掉一條染色體，染色體數(shù)變?yōu)椋?n-1），叫做單體；n n去掉一對(duì)同源染色體，則叫缺體（2n-2）；n n如果去掉的是兩條非同源染色體則稱為雙單體（2n-1-1）。n n除了消減正常的整條染色體

32、外，還可以消減染色體的某一個(gè)臂，稱為端體。n n單體在遺傳上不穩(wěn)定，自交后可分離出正常的二體、單體和缺體三種類型，除缺體外，多數(shù)單體和二體在外部形態(tài)上十分相似，直觀上很難區(qū)分，必須進(jìn)行細(xì)胞學(xué)觀察，才能把單體植株挑選出來。因此，單體植株的保存很困難。以小偃以小偃6號(hào)號(hào)1D單體（含單體（含1415）作為受體與含有）作為受體與含有510優(yōu)質(zhì)優(yōu)質(zhì)亞基的品種雜交，進(jìn)行優(yōu)質(zhì)亞基聚合的染色體工程法。亞基的品種雜交，進(jìn)行優(yōu)質(zhì)亞基聚合的染色體工程法。2D單體小麥與遺單體小麥與遺4212雜交雜交F1出現(xiàn)的單價(jià)出現(xiàn)的單價(jià)體體箭頭示雙單體箭頭示雙單體4D缺體小麥缺體小麥PMC減數(shù)分裂減數(shù)分裂MI 2n=20八倍體小堰

33、麥八倍體小堰麥PMC減數(shù)分裂減數(shù)分裂MI 2n=28雜種雜種F1根尖染根尖染色體色體 2n=48簇毛麥簇毛麥6VS端體：端體：a,T240-6-1(2n=41+t);b,T240-6-1(2n=41+2t)n n在染色體工程上，常用單體植物系統(tǒng)和缺體植物系統(tǒng)，它們是染色體工程和基因定位的重要材料。例如，已知某植物的某對(duì)性狀是由A和a一對(duì)基因控制的，而且已獲得該植物的所有單體或缺體，用單體法或缺體法確定A（a）基因所在的染色體。1、單體法2、缺體法單體、缺體在基因定位上的應(yīng)用1、單體法（1）若測(cè)定的二體植株的基因是隱性純合時(shí)，則單體系列為顯性。P a表現(xiàn)型二體（表現(xiàn)型二體（n-1）+aa A表現(xiàn)

34、型單體（表現(xiàn)型單體（n-1）+A G （n-1）+a （n-1）（n-1）+A F1 （n-1）+a （n-1）+Aa 所有單體為所有單體為a表現(xiàn)型表現(xiàn)型 所有二體為所有二體為A表現(xiàn)型表現(xiàn)型 若待測(cè)基因若待測(cè)基因在某單體染色體上在某單體染色體上時(shí)，則時(shí)，則aaaa基因型雙體（基因型雙體（2n2n）與）與A A表現(xiàn)型的該染色體的單體（表現(xiàn)型的該染色體的單體（2n-12n-1）雜交后，）雜交后，F(xiàn)1F1代表現(xiàn)型為：代表現(xiàn)型為：若待測(cè)基因若待測(cè)基因不在某單體染色體上不在某單體染色體上時(shí)，則時(shí)，則F F1 1表現(xiàn)型為：表現(xiàn)型為：P a表現(xiàn)型二體（表現(xiàn)型二體（n-1）aa+A表現(xiàn)型單體（表現(xiàn)型單體（n-

35、1）AA+G （n-1）a+（n-1）A （n-1）A+F1 （n-1）Aa+（n-1）Aa+無論單體還是二體，均為無論單體還是二體，均為A表現(xiàn)型表現(xiàn)型（2）若測(cè)定的基因?yàn)轱@性純合時(shí)，則單體材料為隱性。若待測(cè)基因若待測(cè)基因若待測(cè)基因若待測(cè)基因在某單體染色體上在某單體染色體上在某單體染色體上在某單體染色體上時(shí)，則時(shí)，則時(shí)，則時(shí)，則AAAA基因型基因型基因型基因型二體（二體（二體（二體（2n2n）與）與）與）與a a基因型的該染色體單體（基因型的該染色體單體（基因型的該染色體單體（基因型的該染色體單體（2n-12n-1）雜）雜）雜）雜交后，交后，交后，交后，F(xiàn)2F2代的分離情況為：代的分離情況為：

36、代的分離情況為：代的分離情況為：P A表現(xiàn)型二體（表現(xiàn)型二體（n-1）+AA a表現(xiàn)型單體（表現(xiàn)型單體（n-1）+a G （n-1）+A （n-1）（n-1）+a F1 （n-1）+A （n-1）+Aa F2 （n-1）+AA （n-1）+AA （n-1）+A （n-1）+Aa （n-1）（n-1）+aa 因缺體的生活力較弱，占很因缺體的生活力較弱，占很少一部分幾乎全部為顯性性少一部分幾乎全部為顯性性狀狀 顯隱性比例為顯隱性比例為31自交自交 自交自交 若待測(cè)基因若待測(cè)基因不在某單體染色體不在某單體染色體上，則上，則F2分離情況為：分離情況為：P A表現(xiàn)型二體（表現(xiàn)型二體（n-1）AA+a表現(xiàn)

37、型單體（表現(xiàn)型單體（n-1）aa+G （n-1）A+（n-1）a （n-1）a+F1 （n-1）Aa+（n-1）+Aa 自交自交 自交自交 F2 （n-1）AA+（n-1）Aa+（n-1）aa+（n-1）AA+（n-1）Aa+（n-1）aa+（n-1）AA （n-1）Aa （n-1）aa 顯隱性比例為顯隱性比例為31（n-1）AA+（n-1）Aa+（n-1）aa+顯隱性比例為顯隱性比例為31P a表現(xiàn)型二體（表現(xiàn)型二體（n-1）+aa 缺體（缺體（n-1）F1 （n-1）+a 全部為全部為a表現(xiàn)型的單體表現(xiàn)型的單體 自交自交 F2 （n-1）+aa （n-1）+a （n-1）2 2、缺體法、缺

38、體法（1 1）若待測(cè)定的是隱性基因）若待測(cè)定的是隱性基因a a，則用顯性缺體系統(tǒng)，則用顯性缺體系統(tǒng) 若待測(cè)基因若待測(cè)基因a a在缺體染色體上，則：在缺體染色體上，則：若待測(cè)基因a不在缺體染色體上，則：P a表現(xiàn)型二體（表現(xiàn)型二體（n-1）aa+缺體（缺體（n-1）AA F1 （n-1）Aa+全部為全部為A表現(xiàn)型的單體表現(xiàn)型的單體 F2 （n-1）AA+（n-1）Aa+（n-1）aa+（n-1）AA+（n-1）Aa+（n-1）aa+（n-1）AA （n-1）Aa （n-1）aa 顯隱性比例為顯隱性比例為31 自交自交（2）若測(cè)定的是顯性基因A，則用隱性缺體系統(tǒng) 若待測(cè)基因A在缺體染色體上，則：P

39、 A表現(xiàn)型二體（表現(xiàn)型二體（n-1）+AA 缺體（缺體（n-1）F1 （n-1）+A F2 （n-1）+AA （n-1）+A （n-1）缺體很少，幾乎全是顯性缺體很少，幾乎全是顯性 自交自交 若待測(cè)基因A不在缺體染色體上，則：P A表現(xiàn)型二體（表現(xiàn)型二體（n-1）AA+缺體（缺體（n-1）aa F1 （n-1）Aa+F2 （n-1）AA+（n-1）AA+（n-1）AA （n-1）Aa+（n-1）AA+（n-1）Aa （n-1）aa+（n-1）aa+（n-1）aa 無論單體、缺體、二體無論單體、缺體、二體，顯隱性比例均為，顯隱性比例均為31 自交自交 n n除了用單、缺體進(jìn)行基因定位外，端體也是

40、進(jìn)行基因定位的好材料，端體分析法基因定位，不僅能將基因定位在特定的染色體上，而且能定位在特定染色體的某一個(gè)臂上。（但較復(fù)雜）二、染色體的添加 n n一個(gè)種的染色體組經(jīng)過雜交或其它方法導(dǎo)入同種或異種染色體叫染色體的添加。1、同種染色體的添加：在原來正常染色體數(shù)的基礎(chǔ)上添加了一條或一對(duì)同種染色體（1）三體：指同源染色體為三條的個(gè)體,三體作為遺傳工程的基礎(chǔ)材料在理論和實(shí)踐上都有重要的意義，可用來進(jìn)行基因定位，并在育種實(shí)踐中發(fā)揮作用。結(jié)球甘藍(lán)結(jié)球甘藍(lán)1號(hào)和號(hào)和4號(hào)染色體三體核型號(hào)染色體三體核型菜薹菜薹7號(hào)染色體三體號(hào)染色體三體陸地棉三體陸地棉三體陸地棉三體陸地棉三體PMCPMC：25+325+3基因定

41、位例如：若待測(cè)隱性基因a在三體染色體上，則：P a突變純合二體（突變純合二體（n-1）+aa 三體（三體（n-1）+AAA G （n-1）+a （n-1）+A （n-1）+AA F1 （n-1）+Aa （n-1）+AAa 自交自交 自交自交 F2 顯隱性比例為顯隱性比例為31 顯隱性比例為顯隱性比例為351 若待測(cè)隱性基因a不在三體染色體上，則：P a突變純合二體（突變純合二體（n-1）aa+三體（三體（n-1）AA+G （n-1）a+（n-1）A+（n-1）A+F1 （n-1）Aa+（n-1）Aa+自交自交 自交自交 F2 顯隱性比例為顯隱性比例為31 顯隱性比例為顯隱性比例為31 三體在育

42、種實(shí)踐上最成功的實(shí)例是大麥核不育系的雜交 三級(jí)三體大麥的保持和利用三級(jí)三體大麥的保持和利用（2 2）四體：指某同源染色體為）四體：指某同源染色體為4 4條的個(gè)體，是研究條的個(gè)體，是研究劑量劑量效應(yīng)的特殊材料效應(yīng)的特殊材料。n n人們對(duì)四體研究不多，但補(bǔ)償性的缺體人們對(duì)四體研究不多，但補(bǔ)償性的缺體四體具有四體具有特殊的作用而被人們重視，在小麥中比較典型。特殊的作用而被人們重視，在小麥中比較典型。谷子四體谷子四體2、異種染色體的添加異附加系n n異附加系：添加有外源染色體的個(gè)體。單體異附加系添加了1條外源染色體的個(gè)體；二體異附加系添加了1對(duì)外源染色體的個(gè)體；雙單體異附加系添加了2條不同外源染色體的

43、個(gè)體；雙二體異附加系添加了2對(duì)不同外源染色體的個(gè)體。（1）異附加系的產(chǎn)生：常用方法是栽培物種與親緣物種或通過橋梁親本再與親緣物種雜交，再用受體親本與F1或F1加倍成的雙倍體回交一至數(shù)次，選出附加單體，再經(jīng)自交即產(chǎn)生。（詳見P6566）抗白粉病八倍體小偃麥和雙體附加系的鑒定抗白粉病八倍體小偃麥和雙體附加系的鑒定Fig10、山農(nóng)、山農(nóng)Line15根尖染色體熒光原位雜交（箭根尖染色體熒光原位雜交（箭頭所示微附加系中的中間偃麥草染色體）頭所示微附加系中的中間偃麥草染色體）抗大麥黃矮病毒的抗大麥黃矮病毒的RAPD特異帶特異帶左邊第一個(gè)：中間偃麥草，第三第八個(gè)，含抗病基因左邊第一個(gè)：中間偃麥草，第三第八個(gè)

44、，含抗病基因第二個(gè)：第二個(gè)：775433，不含抗病基因。，不含抗病基因。（2）異附加系的鑒定：形態(tài)標(biāo)記染色體計(jì)數(shù)和染色體構(gòu)型分析、染色體分帶、生化標(biāo)記（同工酶和蛋白質(zhì)）、分子標(biāo)記、原位雜交等方法鑒定異附加系。（3 3）異附加系的應(yīng)用：）異附加系的應(yīng)用：n n生產(chǎn)中尚沒有可直接利用的異附加系，原因主要生產(chǎn)中尚沒有可直接利用的異附加系，原因主要是細(xì)胞學(xué)上不穩(wěn)定、遺傳學(xué)上不平衡，在導(dǎo)入攜是細(xì)胞學(xué)上不穩(wěn)定、遺傳學(xué)上不平衡，在導(dǎo)入攜帶有利基因的整條染色體時(shí)不可避免地帶入該染帶有利基因的整條染色體時(shí)不可避免地帶入該染色體的許多不利基因。色體的許多不利基因。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：是培育代換系和易位系的有用中間材料；是

45、培育代換系和易位系的有用中間材料；是研究染色體組親緣關(guān)系、物種起源進(jìn)化、基是研究染色體組親緣關(guān)系、物種起源進(jìn)化、基因互作、基因表達(dá)的有用遺傳材料；因互作、基因表達(dá)的有用遺傳材料；利用連鎖利用連鎖標(biāo)記生產(chǎn)雜交小麥種子等。標(biāo)記生產(chǎn)雜交小麥種子等。三、染色體的代換 由外源染色體代換受體品種染色體的個(gè)體稱異代換系。通常發(fā)生在同一個(gè)部分同源群內(nèi)的不同染色體之間，又分為單體異代換系、二體異代換系等，根據(jù)代換的染色體不同，可分為同種染色體的代換和異種染色體的代換，同種染色體的代換系通?？梢灾苯幼鳛槠贩N使用，而異種染色體的代換系通常是轉(zhuǎn)移有利基因的有效的中間材料。遺遺4212 C-分帶分析，箭頭示分帶分析，箭

46、頭示2D染色體被攜帶抗染色體被攜帶抗黃矮病基因的中間偃麥草染色體代換黃矮病基因的中間偃麥草染色體代換GISH檢測(cè)藍(lán)粒小麥中含有長(zhǎng)穗偃麥草的染色體片段和染色體檢測(cè)藍(lán)粒小麥中含有長(zhǎng)穗偃麥草的染色體片段和染色體（一）異代換系的產(chǎn)生（1）在遠(yuǎn)緣雜交的回交、自交過程中自發(fā)產(chǎn)生（2）在選育異附加系過程中，由于產(chǎn)生n-1+1配子而產(chǎn)生（3）利用缺體或單體異附加系，再自交，也可產(chǎn)生異代換系（二）異代換系的鑒定（二）異代換系的鑒定 與異附加系的鑒定方法相同，但由于染色體數(shù)與異附加系的鑒定方法相同，但由于染色體數(shù)不發(fā)生變化，所以一般不發(fā)生變化，所以一般不能通過染色體計(jì)數(shù)來鑒不能通過染色體計(jì)數(shù)來鑒定異代換系定異代換

47、系，必須輔助減數(shù)分裂期染色體配子對(duì)，必須輔助減數(shù)分裂期染色體配子對(duì)分析進(jìn)行。分析進(jìn)行?？梢岳猛っ负秃怂嵯拗菩云伍L(zhǎng)度多態(tài)性可以利用同工酶和核酸限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性來檢測(cè)導(dǎo)入受體的外源染色體乃至染色體片段，來檢測(cè)導(dǎo)入受體的外源染色體乃至染色體片段，并據(jù)此確定導(dǎo)入的外源染色體與被代換的受體親并據(jù)此確定導(dǎo)入的外源染色體與被代換的受體親本染色體之間的部分同源關(guān)系。本染色體之間的部分同源關(guān)系。（三）異代換系的應(yīng)用（1）可在生產(chǎn)上直接利用，如小麥Lovlin13（1B/1R代換系）（2）用代換系來轉(zhuǎn)移有用基因，培育易位系比用附加系有優(yōu)勢(shì)（3）在基因定位、研究基因效應(yīng)、基因互作方面有特殊優(yōu)越性（特別是整

48、套代換系）第四節(jié)第四節(jié) 染色體片段的細(xì)胞遺傳學(xué)操縱染色體片段的細(xì)胞遺傳學(xué)操縱 一、誘導(dǎo)染色體片段轉(zhuǎn)移的方法一、誘導(dǎo)染色體片段轉(zhuǎn)移的方法二、易位系的鑒定二、易位系的鑒定三、易位系的利用三、易位系的利用n n轉(zhuǎn)移外源基因較理想的方法是導(dǎo)入攜有有轉(zhuǎn)移外源基因較理想的方法是導(dǎo)入攜有有利基因的染色體片段，而且伴隨的額外染利基因的染色體片段，而且伴隨的額外染色體物質(zhì)愈少愈好（最理想就是轉(zhuǎn)基因了）色體物質(zhì)愈少愈好（最理想就是轉(zhuǎn)基因了）n n易位系：指某物種的一段染色體和另一物易位系：指某物種的一段染色體和另一物種的相應(yīng)染色體節(jié)段發(fā)生交換后，基因連種的相應(yīng)染色體節(jié)段發(fā)生交換后，基因連鎖群也隨之發(fā)生改變而產(chǎn)生的

49、新類型。鎖群也隨之發(fā)生改變而產(chǎn)生的新類型。一、誘導(dǎo)染色體片段轉(zhuǎn)移的方法（一）輻射誘導(dǎo)易位，最常用的電離輻射。（一）輻射誘導(dǎo)易位，最常用的電離輻射。（二）用細(xì)胞、組織培養(yǎng)誘導(dǎo)染色體易位，（二）用細(xì)胞、組織培養(yǎng)誘導(dǎo)染色體易位，原因可能與培養(yǎng)基中的某些成分和培養(yǎng)過原因可能與培養(yǎng)基中的某些成分和培養(yǎng)過程中的理化因素刺激有關(guān)，因此，組織培程中的理化因素刺激有關(guān)，因此，組織培養(yǎng)結(jié)合理化誘變可大大提高變異體的頻率，養(yǎng)結(jié)合理化誘變可大大提高變異體的頻率，其中將會(huì)有不少易位。其中將會(huì)有不少易位。（三）利用遺傳控制體系誘導(dǎo)染色體易位ph基因n n如在小麥如在小麥5BL上的上的ph1基因抑制部分同源染色基因抑制部分

50、同源染色體之間配對(duì)，在體之間配對(duì)，在5BS上存在染色體配對(duì)促進(jìn)上存在染色體配對(duì)促進(jìn)基因；還有基因；還有3DS上的上的ph2基因，以及基因，以及3A、4D、2A等上的一些微效抑制基因。因此有人認(rèn)為，等上的一些微效抑制基因。因此有人認(rèn)為，小麥染色體配對(duì)控制基因小麥染色體配對(duì)控制基因ph基因是主效基因，基因是主效基因，它還受位于它還受位于5BS、5DL和和5DS、3BL、3DL、2AS等上載有的促進(jìn)染色體配對(duì)基因的制約，等上載有的促進(jìn)染色體配對(duì)基因的制約，它是通過一套遺傳體系來實(shí)現(xiàn)的。它是通過一套遺傳體系來實(shí)現(xiàn)的。（四）利用殺配子基因誘導(dǎo)染色體易位n n所謂殺配子基因，乃是當(dāng)載有這些基因的所謂殺配子

51、基因，乃是當(dāng)載有這些基因的染色體處于半合雜合狀態(tài)時(shí)，不含該染色染色體處于半合雜合狀態(tài)時(shí)，不含該染色體的雌雄配子無受精能力，而這些染色體體的雌雄配子無受精能力，而這些染色體自身則優(yōu)先傳遞。還有研究認(rèn)為小麥農(nóng)林自身則優(yōu)先傳遞。還有研究認(rèn)為小麥農(nóng)林26的的3B染色體上帶有抑制殺配子效應(yīng)的基染色體上帶有抑制殺配子效應(yīng)的基因因Igcl，該基因和殺配子基因（，該基因和殺配子基因（3S、3C染染色體上）互作，產(chǎn)生染色體斷裂、重接，色體上）互作，產(chǎn)生染色體斷裂、重接，并可誘導(dǎo)易位。并可誘導(dǎo)易位。（五）利用著絲粒融合誘發(fā)易位，以及利用（五）利用著絲粒融合誘發(fā)易位，以及利用“染色染色體組重建體組重建”基因誘發(fā)易位

52、基因誘發(fā)易位n n在減數(shù)分裂時(shí)，兩個(gè)非同源的單價(jià)染色體同時(shí)發(fā)在減數(shù)分裂時(shí)，兩個(gè)非同源的單價(jià)染色體同時(shí)發(fā)在減數(shù)分裂時(shí)，兩個(gè)非同源的單價(jià)染色體同時(shí)發(fā)在減數(shù)分裂時(shí)，兩個(gè)非同源的單價(jià)染色體同時(shí)發(fā)生錯(cuò)分裂，產(chǎn)生端著絲粒染色體。由這些非同源生錯(cuò)分裂，產(chǎn)生端著絲粒染色體。由這些非同源生錯(cuò)分裂，產(chǎn)生端著絲粒染色體。由這些非同源生錯(cuò)分裂，產(chǎn)生端著絲粒染色體。由這些非同源染色體形成的新端著絲粒染色體融合而形成的易染色體形成的新端著絲粒染色體融合而形成的易染色體形成的新端著絲粒染色體融合而形成的易染色體形成的新端著絲粒染色體融合而形成的易位叫羅伯遜易位。位叫羅伯遜易位。位叫羅伯遜易位。位叫羅伯遜易位。n n“染色體

53、組重建染色體組重建染色體組重建染色體組重建”基因能誘發(fā)高頻率的染色體斷基因能誘發(fā)高頻率的染色體斷基因能誘發(fā)高頻率的染色體斷基因能誘發(fā)高頻率的染色體斷裂和重接。如，在玉米中有一種與染色體重排有裂和重接。如，在玉米中有一種與染色體重排有裂和重接。如，在玉米中有一種與染色體重排有裂和重接。如，在玉米中有一種與染色體重排有關(guān)的系統(tǒng)關(guān)的系統(tǒng)關(guān)的系統(tǒng)關(guān)的系統(tǒng)XX組分，在高大山羊草品系中，發(fā)組分，在高大山羊草品系中，發(fā)組分，在高大山羊草品系中，發(fā)組分，在高大山羊草品系中，發(fā)現(xiàn)一個(gè)調(diào)控基因組的基因，等等?，F(xiàn)一個(gè)調(diào)控基因組的基因，等等。現(xiàn)一個(gè)調(diào)控基因組的基因，等等。現(xiàn)一個(gè)調(diào)控基因組的基因，等等。n n不管用什么

54、方法誘導(dǎo)染色體易位，在育種不管用什么方法誘導(dǎo)染色體易位，在育種上有用的易位上有用的易位最好是攜帶有用基因的小片最好是攜帶有用基因的小片段中間插入易位段中間插入易位，它們?cè)诩?xì)胞學(xué)和遺傳學(xué)，它們?cè)诩?xì)胞學(xué)和遺傳學(xué)上比較穩(wěn)定且容易通過基因重組轉(zhuǎn)入栽培上比較穩(wěn)定且容易通過基因重組轉(zhuǎn)入栽培品種并遺傳給后代。品種并遺傳給后代。二、易位系的鑒定二、易位系的鑒定 n n比代換系和附加系的鑒定要困難得多，尤比代換系和附加系的鑒定要困難得多，尤其是小片段易位。使用的方法通常是染色其是小片段易位。使用的方法通常是染色體分帶、分子原位雜交、生化標(biāo)記和分子體分帶、分子原位雜交、生化標(biāo)記和分子標(biāo)記等。標(biāo)記等。通過通過C-分

55、帶鑒定小麥簇毛麥分帶鑒定小麥簇毛麥6VS/6AL易位系易位系圖圖A和圖和圖B:小麥小麥-黑麥易位系黑麥易位系BC152-1-1 染色體的染色體的C-帶帶(A)和和GISH(B)三、易位系的利用三、易位系的利用 n n（1）直接利用：一般是指具有優(yōu)良遺傳背）直接利用：一般是指具有優(yōu)良遺傳背景的易位系。如，具有景的易位系。如，具有1RS/1BL易位的許多易位的許多小麥品種。小麥品種。n n（2）用作品種改良的親本：指攜有親緣物）用作品種改良的親本：指攜有親緣物種有用基因的易位系，如小麥種有用基因的易位系，如小麥簇毛麥簇毛麥6Vs/6AL易位系。易位系。第五節(jié)第五節(jié) 染色體微切割和人工染色體染色體微

56、切割和人工染色體 一、染色體微切割一、染色體微切割二、人工染色體構(gòu)建的依據(jù)二、人工染色體構(gòu)建的依據(jù)一、染色體微切割一、染色體微切割 n n指在顯微鏡下利用特種工具對(duì)某個(gè)特定的指在顯微鏡下利用特種工具對(duì)某個(gè)特定的染色體片斷切割加工。要進(jìn)行染色體微切染色體片斷切割加工。要進(jìn)行染色體微切割，首先要對(duì)染色體進(jìn)行識(shí)別鑒定。又由割，首先要對(duì)染色體進(jìn)行識(shí)別鑒定。又由于目標(biāo)染色體片斷于目標(biāo)染色體片斷DNA的量很少，或者由的量很少，或者由于目標(biāo)基因大多數(shù)為單拷貝或寡拷貝，因于目標(biāo)基因大多數(shù)為單拷貝或寡拷貝，因此，常要借助此，常要借助PCR技術(shù)。目前，染色體微技術(shù)。目前，染色體微切割仍局限于構(gòu)建特定染色體和特定染

57、色切割仍局限于構(gòu)建特定染色體和特定染色體片段的微切割文庫(kù)。體片段的微切割文庫(kù)。染色體分離的基本原理染色體分離的基本原理由于熒光染料由于熒光染料由于熒光染料由于熒光染料Hoechst Hoechst 只對(duì)只對(duì)只對(duì)只對(duì)A-TA-T特異性染色，而染料特異性染色，而染料特異性染色，而染料特異性染色，而染料ChromomycinChromomycin只對(duì)只對(duì)只對(duì)只對(duì)G-CG-C特異性染色。染色體上特異性染色。染色體上特異性染色。染色體上特異性染色。染色體上DNADNA的堿基的堿基的堿基的堿基序列是不同的，因此這些特異性染料和不同染色體上序列是不同的，因此這些特異性染料和不同染色體上序列是不同的，因此這些

58、特異性染料和不同染色體上序列是不同的，因此這些特異性染料和不同染色體上DNADNA結(jié)合的量和比例是不同的。結(jié)合這些染后，再經(jīng)激光照射，結(jié)合的量和比例是不同的。結(jié)合這些染后，再經(jīng)激光照射，結(jié)合的量和比例是不同的。結(jié)合這些染后，再經(jīng)激光照射，結(jié)合的量和比例是不同的。結(jié)合這些染后，再經(jīng)激光照射，染色體就會(huì)呈現(xiàn)不同的熒光帶。將特定染色體發(fā)出的熒光染色體就會(huì)呈現(xiàn)不同的熒光帶。將特定染色體發(fā)出的熒光染色體就會(huì)呈現(xiàn)不同的熒光帶。將特定染色體發(fā)出的熒光染色體就會(huì)呈現(xiàn)不同的熒光帶。將特定染色體發(fā)出的熒光波長(zhǎng)輸入計(jì)算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)控制就可將發(fā)出同一波長(zhǎng)的波長(zhǎng)輸入計(jì)算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)控制就可將發(fā)出同一波長(zhǎng)的波長(zhǎng)輸入計(jì)

59、算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)控制就可將發(fā)出同一波長(zhǎng)的波長(zhǎng)輸入計(jì)算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)控制就可將發(fā)出同一波長(zhǎng)的染色體收集在一起，從而實(shí)現(xiàn)染色體的分離。染色體收集在一起，從而實(shí)現(xiàn)染色體的分離。染色體收集在一起，從而實(shí)現(xiàn)染色體的分離。染色體收集在一起，從而實(shí)現(xiàn)染色體的分離。Chromosomes of Chinese Spring stained with Carbo Fuchsin,One of chromosome 6B indicated in A was microdissected into R1,R2,R3 and R4 sections(B)Bar represents 10m染色體微切割最常用的方法有

60、兩種染色體微切割最常用的方法有兩種微細(xì)玻璃針切割法：微細(xì)玻璃針切割法：采用特細(xì)的玻璃針（尖端直徑約為0.17m）在倒置 顯微鏡下對(duì)目的基因所在染色體區(qū)段進(jìn)行切割與分離。顯微激光切割法：微激光切割法：將染色體標(biāo)本在底部貼有特殊薄膜的培養(yǎng)皿上制作，利用 激光共聚焦掃描顯微系統(tǒng)，依靠高能量激光照射非選擇細(xì) 胞或染色體，使其受熱蒸發(fā)，最后只留下目的染色體。二、人工染色體構(gòu)建的依據(jù)二、人工染色體構(gòu)建的依據(jù) n n染色體要確保在細(xì)胞分裂中保持穩(wěn)定，必染色體要確保在細(xì)胞分裂中保持穩(wěn)定，必須要能夠自我復(fù)制和向子細(xì)胞中平均分配。須要能夠自我復(fù)制和向子細(xì)胞中平均分配。它需要它需要3個(gè)關(guān)鍵序列，包括個(gè)關(guān)鍵序列，包括

61、自主復(fù)制自主復(fù)制DNA序序列列（autonomously replicating sequence，ARS）、）、著絲粒著絲粒DNA序列序列（centromere DNA sequence，CEN)和和端粒端粒DNA序列序列（telomere DNA sequence,TEL）。）。n n著絲粒、端粒、復(fù)制起始點(diǎn)是真核生物染著絲粒、端粒、復(fù)制起始點(diǎn)是真核生物染色體的三個(gè)最基本的組成元件。色體的三個(gè)最基本的組成元件。實(shí)際研究實(shí)際研究中常是根據(jù)不同的需要進(jìn)行構(gòu)建。中常是根據(jù)不同的需要進(jìn)行構(gòu)建。n n如，酵母人工染色體（如，酵母人工染色體（YAC）是目前容量）是目前容量最大的克隆載體，但遺傳不穩(wěn)定。

62、細(xì)菌人最大的克隆載體，但遺傳不穩(wěn)定。細(xì)菌人工染色體（工染色體（BAC）和）和P1克隆系列和源于克隆系列和源于P1的的PAC可作為可作為YAC的重要補(bǔ)充，但它們都的重要補(bǔ)充，但它們都不能直接轉(zhuǎn)化植物細(xì)胞。不能直接轉(zhuǎn)化植物細(xì)胞。n n因此，又有人構(gòu)建了雙元細(xì)菌人工染色體因此，又有人構(gòu)建了雙元細(xì)菌人工染色體（BIBAC）和可能轉(zhuǎn)化人工染色體）和可能轉(zhuǎn)化人工染色體（TAC）。而上述這些人工染色體都是針）。而上述這些人工染色體都是針對(duì)基因克隆存在的一些問題而設(shè)計(jì)的。在對(duì)基因克隆存在的一些問題而設(shè)計(jì)的。在育種中可能真正有作用的人工染色體，如育種中可能真正有作用的人工染色體，如哺乳動(dòng)物人工染色體（哺乳動(dòng)物人

63、工染色體（MAC）和植物人工）和植物人工染色體（染色體（PAC），還處在研究階段中。），還處在研究階段中。將將將將3 3個(gè)關(guān)鍵序列用分子生物學(xué)方法拼接起來就得到人造微小染色體個(gè)關(guān)鍵序列用分子生物學(xué)方法拼接起來就得到人造微小染色體個(gè)關(guān)鍵序列用分子生物學(xué)方法拼接起來就得到人造微小染色體個(gè)關(guān)鍵序列用分子生物學(xué)方法拼接起來就得到人造微小染色體（artificial minichromosomeartificial minichromosome），在大片段），在大片段），在大片段），在大片段DNADNA分子的克隆、基因組分子的克隆、基因組分子的克隆、基因組分子的克隆、基因組分析、基因功能鑒定、基因治療以

64、及研究染色體結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系等研分析、基因功能鑒定、基因治療以及研究染色體結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系等研分析、基因功能鑒定、基因治療以及研究染色體結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系等研分析、基因功能鑒定、基因治療以及研究染色體結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系等研究中得到了廣泛的應(yīng)用，具有極為重要的價(jià)值。目前，正在研究或應(yīng)究中得到了廣泛的應(yīng)用，具有極為重要的價(jià)值。目前，正在研究或應(yīng)究中得到了廣泛的應(yīng)用，具有極為重要的價(jià)值。目前，正在研究或應(yīng)究中得到了廣泛的應(yīng)用，具有極為重要的價(jià)值。目前，正在研究或應(yīng)用的有：用的有：用的有：用的有：n n酵母人工染色體酵母人工染色體酵母人工染色體酵母人工染色體(yeast artificial chromosome

65、,YAC)(yeast artificial chromosome,YAC)n n細(xì)菌人工染色體（細(xì)菌人工染色體（細(xì)菌人工染色體（細(xì)菌人工染色體（bacterial artificial chromosome,BACbacterial artificial chromosome,BAC）n n哺乳動(dòng)物人工染色體哺乳動(dòng)物人工染色體哺乳動(dòng)物人工染色體哺乳動(dòng)物人工染色體(mammalian artificial chromosome)(mammalian artificial chromosome)?；诨贏RS、CEN、TEL是線性染色體穩(wěn)定的功能序列是線性染色體穩(wěn)定的功能序列,人們?nèi)藗兝眠@些

66、序列構(gòu)建載體利用這些序列構(gòu)建載體,重組后的重組后的DNA以線性狀態(tài)存在以線性狀態(tài)存在,這樣這樣不僅穩(wěn)定不僅穩(wěn)定,而且大大提高了插入外源基因的能力而且大大提高了插入外源基因的能力,并且可以像并且可以像天然染色體一樣在寄主細(xì)胞中穩(wěn)定復(fù)制和遺傳，稱為人工染色天然染色體一樣在寄主細(xì)胞中穩(wěn)定復(fù)制和遺傳，稱為人工染色體。如利用從酵母染色體上分離的體。如利用從酵母染色體上分離的ARS、CEN、TEL序列構(gòu)序列構(gòu)建載體，然后用這種載體構(gòu)建的染色體即稱為酵母人工染色體。建載體，然后用這種載體構(gòu)建的染色體即稱為酵母人工染色體。酵母人工染色體的構(gòu)建酵母人工染色體的構(gòu)建 是基于大腸桿菌的 F 質(zhì)粒構(gòu)建的，高通量低拷貝的質(zhì)粒載體。每個(gè)環(huán)狀 DNA 分子中攜帶一個(gè)抗生素抗性標(biāo)記，一個(gè)來源于大腸桿菌 F 因子（致育因子）的嚴(yán)謹(jǐn)型控制的復(fù)制子 oriS（Shizuya et al.1992），一個(gè)易于 DNA 復(fù)制的由 ATP 驅(qū)動(dòng)的解旋酶（RepE）以及三個(gè)確保低拷貝質(zhì)粒精確分配至子代細(xì)胞的基因座（parA,parB,和 parC）。第六節(jié)第六節(jié) 染色體工程和作物育種染色體工程和作物育種 一、染色體工程中值得注意的