离体培养的遗传与变异.ppt

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1、细胞培养过程中的遗传变异离体培养中的遗传与变异特点体细胞变异的基础体细胞突变体诱导与筛选的方法遗传与变异特点离体培养的遗传稳定性离体培养下的变异影响体细胞遗传与变异的因素离体培养的遗传稳定性离体培养的细胞学基础是有丝分裂，有丝分裂的DNA半保留复制和染色体的均等分裂机制，从理论上可以保证离体培养物在一般情况下的遗传稳定性。离体培养的遗传稳定性表现的另一个方面是即使发生某些变异，只需根据需要选择适当的培养方式进行离体繁殖，即可淘汰或选择变异、或分离纯合体。离体培养下的变异特点普遍性：变异可发生在各种培养类型中；各种培养植物中局限性：从表型上看，在不同植物类

2、型中经常发生的体细胞变异主要是植株形态（株高、叶形、叶色等）、生长势、育性、某些抗性等性状的变异。从生理生化特性上看，容易出现同功酶谱、次生代谢的消长等变异。嵌合性：嵌合性是指同一有机体中同时存在有遗传组成不同的细胞。嵌合体可以以不同倍性的形式存在，必须分离培养才能纯化。离体培养再生植株的表型变异频率植物种类再生植株来源变异频率(%)烟草体细胞愈伤组织10水稻胚愈伤组织71.9甘蔗幼叶愈伤组织>18玉米体细胞愈伤组织14大麦花粉植株10－15马铃薯叶肉原生质体100菠萝顶芽愈伤组织7腋芽愈伤组织34幼果愈伤组织100离体培养变异的影响因素供体植物遗传背景

3、倍性水平，二倍体比单倍体稳定基因型生理状态来源于茎尖的愈伤组织的DNA含量及染色体数的稳定性好于来源于薄壁细胞的继代培养的次数培养基及培养方式1.8亚二倍体是指正常的46条染色体丢失一个或多个染色体继代次数越多，细胞变异概率越高培养基及培养方式不同的激素浓度可以有选择地诱导不同倍性的细胞的分裂。豌豆，低浓度2,4-D(0.25mg/L)－－多倍体高浓度2,4-D(20mg/L)－－二倍体激素除了引起染色体倍性的增加外，在一些培养中还发现染色体倍性减少的现象。蚕豆，无激素－多倍体发生频率＝6.31%10NAA，2.5KT-单倍体＝13.3％培养基的物理状态

4、以及培养类型也会引起细胞的变异。一般来讲，悬浮培养的细胞较半固体培养的细胞易产生变异。体细胞变异的基础遗传学基础DNA在核内重复复制－－同源多倍体培养天数不同DNA值细胞比例（％）<2C2c~4c<8c8cor>8c088.311.7580.716.82.5134.879.56.69.1179.781.57.90.9硬粒小麦中胚轴培养中DNA值的变化体细胞变异的基础遗传学基础染色体断裂与重组－－非整倍体、四倍体产生染色体结构变异的一般不能正常生长染色体畸变中出现的双着丝粒染色体在细胞分裂后期如不能被拉断，就会在两核之间形成染色体桥，出现四倍体。体细胞变异

5、的基础遗传学基础非正常有丝分裂－－非整倍体体细胞变异的基础分子遗传学基础碱基突变DNA序列的选择性扩增与丢失抗除草剂－草甘磷，3-烯醇丙酮酸莽草酸-5-磷酸合成酶转座子活化DNA甲基化突变的类型及应用自发突变(spontaneousmutation)离体培养再生植株的自发变异比自然条件下的变异高得多，一般可高出几百倍诱导突变(inducedmutation)物理诱变化学诱变复合因子诱变转座子插入诱变DNA复制中，“以假乱真”，如5-溴尿嘧啶(BU)、2-氨基嘌呤等带有不稳定烷基，能改变DNA的化学结构。甲基磺酸乙酯马来酰肼丝裂霉素转座子插入诱变转座子体系

6、--玉米的Ac/Ds系统Ac（Activation，意为活化）。相当于一个显性因子,它位于9号染色体长臂上,Ac与Ds（Dissociation，意为离异）隔开一段距离,但却能遥控指挥Ds(Ds是不稳定的，它可以从染色体的一个位点跳到另一个位点)转座子作用：既可直接将外源基因带入细胞内获得新性状，又可以独立插入通过其转座功能诱导变异。转座子插入诱变操作过程采用基因转化的方法将Ac/Ds导入受体细胞通过体细胞培养或再生植株的自交或侧交使Ac因子切除，由于转座子插入的随机性，即可在切除Ac的植株中筛选出不同变异。成果：已在苜蓿（颜色改变）、马铃薯、番茄、甘蓝

7、等多种植物上获得可利用的体细胞变异植株。突变体的应用创造育种中间材料或直接筛选新品种在全世界50多个国家中，已培育出1000多个由直接突变获得的或由这些突变体杂交而衍生的品种通过体细胞诱变选育的谷类作物品种中，品质得到不同程度改良的占34.3％。抗病，占诱变品种的1/4耐盐抗除草剂耐寒耐旱突变体的应用遗传研究用于基因功能鉴定突变DNA序列用于分子标记发育生物学研究用于建立器官发育模式分析鉴定一些基因的表达与植物发育的关系在烟草、玉米中均通过质体突变体分离鉴定了与植物叶绿体发育的基因突变体的应用生化代谢途径研究根据需要建立某一代谢途径中每一个调节点的突变体

8、。烟草硝酸还原酶缺失突变体cnx和nia具有实用性的突变体类型应用抗氨基酸及类似