染色体工程与植物育种

1、 陈佩度陈佩度 本课教材编者本课教材编者 染色体组和部分同源群染色体组和部分同源群 一粒小麦（一粒小麦（aa）2n14 ？（？（bb） ab 染色体自然加倍染色体自然加倍 二粒小麦（二粒小麦（aabb）2n28 节节麦（节节麦（dd）2n14 abd 染色体自然加倍染色体自然加倍 普通小麦（普通小麦（aabbdd）2n42 普通小麦普通小麦aabbdd黑麦黑麦rr abdr（不育）（不育） 染色体加倍染色体加倍 aabbddrr八倍体小黑麦八倍体小黑麦 硬粒小麦（硬粒小麦（aabb）黑麦（黑麦（rr） abr（不育）（不育） 染色体加倍染色体加倍 aabbrr（六倍体小黑麦）（六倍体小黑麦）

2、二倍体西瓜（二倍体西瓜（bb 2n2x22） 0.2%秋水仙素处理生长点秋水仙素处理生长点 四倍体西瓜（四倍体西瓜（bbbb） 二倍体西瓜二倍体西瓜 三倍体西瓜（三倍体西瓜（bbb） （*不育，不结籽，不育，不结籽，在外界花粉刺激下可结实在外界花粉刺激下可结实） 以小偃以小偃6号号1d单体（含单体（含1415）作为受体与含有）作为受体与含有510优质亚优质亚 基的品种杂交，进行优质亚基聚合的染色体工程法。基的品种杂交，进行优质亚基聚合的染色体工程法。 2d单体小麦与遗单体小麦与遗4212杂交杂交f1出现的单价体出现的单价体 箭头示双单体箭头示双单体 4d缺体小麦缺体小麦pmc 减数分裂减数分裂

3、mi 2n=20 八倍体小堰麦八倍体小堰麦 pmc减数分裂减数分裂 mi 2n=28 杂种杂种f1根尖染色根尖染色 体体 2n=48 簇毛麦簇毛麦6vs端体：端体：a,t240-6-1(2n=41+t); b, t240-6-1(2n=41+2t) p a表现型二体（表现型二体（n-1）+aa a表现型单体（表现型单体（n-1）+a g （n-1）+a （n-1） （n-1）+a f1 （n-1）+a （n-1）+aa 所有单体为所有单体为a表现型表现型 所有二体为所有二体为a表现型表现型 p a表现型二体（表现型二体（n-1）aa+ a表现型单体（表现型单体（n-1）aa+ g （n-1）a

4、 + （n-1）a （n-1）a + f1 （n-1）aa+ （n-1）aa + 无论单体还是二体，均为无论单体还是二体，均为a表现型表现型 p a表现型二体（表现型二体（n-1）+aa a表现型单体（表现型单体（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 因缺体的生活力较弱，占很因缺体的生活力较弱，占很 少一部分几乎全部为显性性少一部分几乎全部为显性性 状状 显隐性比例为显隐性比例为31 自交自交 自交自交 若待测基因若待测基因不

5、在某单体染色体不在某单体染色体上，则上，则f2分离情况为：分离情况为： p a表现型二体（表现型二体（n-1）aa + a表现型单体（表现型单体（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 显隐性比例为显隐性比例为31 （n-1）aa+ （n-1）aa+ （n-1）aa+ 显隐性比例为显隐性比例为31 p a表现型二体（表现型二体（n-1）+aa 缺体（缺

6、体（n-1） f1 （n-1）+a 全部为全部为a表现型的单体表现型的单体 自交自交 f2 （n-1）+aa （n-1）+a （n-1） 若待测基因a不在缺体染色体上，则： p a表现型二体（表现型二体（n-1）aa+ 缺体（缺体（n-1）aa f1 （n-1）aa+ 全部为全部为a表现型的单体表现型的单体 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 显隐性比例为显隐性比例为31 自交自交 （2）若测定的是显性基因a，则用隐性缺体系统 若待测基因a在缺体染色体上，则： p a表现型

7、二体（表现型二体（n-1）+aa 缺体（缺体（n-1） f1 （n-1）+a f2 （n-1）+aa （n-1）+a （n-1） 缺体很少，几乎全是显性缺体很少，几乎全是显性 自交自交 若待测基因a不在缺体染色体上，则： p a表现型二体（表现型二体（n-1）aa+ 缺体（缺体（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 无论单体、缺体、二体无论单体、缺体、二体，显隐性比例均为，显隐性比例均为31 自交自交 结球甘蓝结球甘蓝1号和号和4号染

8、色体三体核型号染色体三体核型 菜薹菜薹7号染色体三体号染色体三体 基因定位 例如：若待测隐性基因a在三体染色体上，则： p a突变纯合二体（突变纯合二体（n-1）+aa 三体（三体（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 显隐性比例为显隐性比例为31 显隐性比例为显隐性比例为351 若待测隐性基因a不在三体染色体上，则： p a突变纯合二体（突变纯合二体（n-1）aa+ 三体（三体（n-1）aa+ g （n-1）a + （n-1）a + （n-1）a + f1 （n-1）aa + （n-1）a

9、a+ 自交自交 自交自交 f2 显隐性比例为显隐性比例为31 显隐性比例为显隐性比例为31 三体在育种实践上最成功的实例是大麦核不育系的杂交 三级三体大麦的保持和利用三级三体大麦的保持和利用 谷子四体谷子四体 抗白粉病八倍体小偃麦和双体附加系的鉴定抗白粉病八倍体小偃麦和双体附加系的鉴定 fig10、山农、山农line15根尖染色体荧光原位杂交（箭根尖染色体荧光原位杂交（箭 头所示微附加系中的中间偃麦草染色体）头所示微附加系中的中间偃麦草染色体） 抗大麦黄矮病毒的抗大麦黄矮病毒的rapd特异带特异带 左边第一个：中间偃麦草，第三第八个，含抗病基因左边第一个：中间偃麦草，第三第八个，含抗病基因 第

10、二个：第二个：775433，不含抗病基因。，不含抗病基因。 遗遗4212 c-分带分析，箭头示分带分析，箭头示2d染色体被携带抗染色体被携带抗 黄矮病基因的中间偃麦草染色体代换黄矮病基因的中间偃麦草染色体代换 gish检测蓝粒小麦中含有长穗偃麦草的染色体片段和染色体检测蓝粒小麦中含有长穗偃麦草的染色体片段和染色体 通过通过c-分带鉴定小麦簇毛麦分带鉴定小麦簇毛麦6vs/6al易位系易位系 图图a和图和图b:小麦小麦-黑麦易位系黑麦易位系bc152-1-1 染色体的染色体的c-带带(a) 和和gish(b) chromosomes of chinese spring stained with c

11、arbo fuchsin ,one of chromosome 6b indicated in a was microdissected into r1,r2,r3 and r4 sections (b) bar represents 10m 染色体微切割最常用的方法有两种染色体微切割最常用的方法有两种 微细玻璃针切割法：微细玻璃针切割法：采用特细的玻璃针（尖端直径约为0.17m）在倒置 显微镜下对目的基因所在染色体区段进行切割与分离。 显微激光切割法：显微激光切割法：将染色体标本在底部贴有特殊薄膜的培养皿上制作，利用 激光共聚焦扫描显微系统，依靠高能量激光照射非选择细 胞或染色体，使其受热蒸

12、发，最后只留下目的染色体。 基于基于ars、cen、tel是线性染色体稳定的功能序列是线性染色体稳定的功能序列,人们人们 利用这些序列构建载体利用这些序列构建载体, 重组后的重组后的dna以线性状态存在以线性状态存在, 这样这样 不仅稳定不仅稳定,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, 并且可以像天并且可以像天 然染色体一样在寄主细胞中稳定复制和遗传，称为人工染色然染色体一样在寄主细胞中稳定复制和遗传，称为人工染色 体。如利用从酵母染色体上分离的体。如利用从酵母染色体上分离的ars、cen、tel序列构序列构 建载体，然后用这种载体构建的染色体即称为酵母人工染色建载体，然后用这种载体构建的染色体即称为酵母人工染色 体。体。 酵母人工染色体的构建酵母人工染色体的构建 是基于大肠杆菌的 f 质粒构