植物分子育种植物分子育种学.doc

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1、植物分子育种学的概念运用分子生物学技术的科学性与先进性，即可以将不同物种的遗传物质（DNA或基因）导入受体细胞，再进行培育与选择，从而育出符合育种目标要求的新品种。植物分子育种可概括为三个层次上的工程技术：1．将带有目的性状基因的供体总DNA片段导入欲改良的植物受体细胞，使其后代发生变异，从中筛选出获得目的性状的后代或符合需要的有价值的新类型，培育出高产、优质、高抗的新品种；2．分离目的基因，构建重组分子，导入需要改良的植物受体细胞，经过筛选，培育出获得目的性状，且综合性状优良的后代，育出新品种。3．分子标记层次。植物分子育种的特点1、打

2、破物种分类的界限，充分利用自然界丰富的遗传资源，使遗传物质能在不同的植物间，甚至在植物、动物和微生物之间进行交流；2、利用植株的特定细胞进行外源DNA或基因的转移，如卵细胞、受精卵或早期胚胎细胞；或者幼胚、幼苗、芽丛分裂旺盛的细胞，它们随着整体生长发育的进程而完成外源DNA或基因的导入、整合与转化过程。无需经过细胞原生质体离体培养、转化诱导，形成再生株等一系列繁琐复杂的培养流程。3、适应面广，单子叶、双子叶植物均可运用这项技术达到品种创新与改良的育种效果。4、与常规育种相比，育种时间明显缩短，一般只需3～4代各选系便可稳定。5、方法简便，

3、室内外（大田、盆栽场、温室等）均可进行，常规育种工作者易于掌握。周光宇提出的“DNA片段杂交”假说：就整体分子而言，远缘亲本间的染色体结构是不亲和的，容易相互排斥。但局部DNA分子部分基因间的结构有可能保持一定的亲和性，因而远源DNA片段有可能进入受体细胞。在母体DNA复制过程中，这种DNA片段便与受体基因组相应区段整合，成为子代所表现的各种典型或非典型遗传变异现象的内在遗传依据。DNA片段杂交假说的分子验证1、同工酶分析：在高粱稻（银坊×亨加利）及其亲本酯酶同工酶分析研究中发现一条与高粱相同而银坊（母本）没有的酶带，说明高粱稻中的这条酶

4、带来自父本高粱；2、DNA分子杂交：在对高粱稻基因组的分析研究中，取父本高粱DNA与母本水稻DNA进行分子杂交，除去两者的同源序列，以其余的高粱DNA序列制备探针，与高粱稻DNA进行分子杂交，发现高粱稻DNA中存在高粱的同源序列，从而证实高粱稻基因组中确实存在高粱DNA片段，此即说明高粱DNA片段已整合于高粱稻的基因组中。3、DNA复性动力学分析：在对高粱稻及其两亲本的重复序列DNA复性动力学分析研究中，发现高粱稻基因组的中度重复序列部分与母本水稻有差异，从而进一步说明这是由于父本高粱稻DNA整合于母本水稻基因组而造成的结果。外源DNA的

5、导入是指通过某种特定的途径将外源基因或外源DNA片段导入受体细胞，使之整合到受体细胞基因组中，而实现其功能表达的过程。外源DNA导入植物细胞三个关键因素：一、有适宜的基因（包括目的基因、选择标记基因或报告基因）和合适的选择条件；二、组织培养体系，要求植物细胞必需有效的再生成株，频率高，周期短；三、外源基因导入到植物的途径和方法，要求损失小、频率高且外源基因能稳定的整合到基因组，并且具有正常的时空表达能力。外源DNA导入方法：一、按照技术属性可将它们分为物理法、化学法、生物法。1、物理法：基因枪法、电激法、微注射法、激光穿刺法、超声波法、碳

6、化硅纤维法等；2、化学法：聚乙二醇（PEG）法、磷酸钙－DNA共沉淀、脂质体法等；3、生物法：农杆菌介导法、花粉管通道法、浸渍法、病毒介导法等。二、按照媒介类型的有或无，可分为载体介导法、直接导入法和种质系统介导法：1、载体介导法：将目DNA转入农杆菌或病毒中，并以之为载体，随着它们对植物的感染而将目的DNA导入植物细胞中；2、直接导入法：以裸露的外源DNA通过化学或物理方法直接导入植物细胞；3、种质系统介导法：借助植物自身的种质细胞与媒介（如花粉、子房、花粉管通道、幼胚等）来实现外源DNA导入，它包括花粉管导入法、子房、幼穗、幼胚注射法

7、、种子浸渍法等。一、农杆菌介导法又包括：（1）创伤植株感染法（又叫做整株感染）（2）原生质体和农杆菌共培养法转化植物细胞（3）叶盘法转化植物细胞。目的基因通过这种方法进入植物细胞要分几个步骤走：第一，将目的基因重组到适当的Ti质粒载体或Ri质粒载体或其它类型的载体上。根据所选用的载体系统进行重组。重组方法就是基因工程中常用的一些基本方法。第二，目的基因随载体进入农杆菌（即转化农杆菌）。1)直接转化法；2）三亲交配法。第三，目的基因进入植物细胞，即植物细胞的转化。根癌农杆菌获得了外源目的基因后，接下来的工作就是要转化给植物细胞。（原理）：农

8、杆菌是一种革兰氏阴性土壤杆菌，它们侵染植物后能诱发植物形成肿瘤。从一种致癌的农杆菌中分离出了一种巨大质粒（约200Kb），称为致癌质粒，简称Ti质粒。Ti质粒上有一段DNA被称为转移DNA（简