九染色体工程.ppt

第九章 染色体工程 什么是染色体工程？ 染色体工程（chromosome engineering）： 　　是人们按照一定的设计，有计划地消减、添加或代换同种或异种染色体，从而达到定向改变遗传特性和选育新品种的一种技术。广义上讲它还应包括染色体内部的部分遗传操作技术，因此也称为染色体操作。 第一节　人工诱导多倍体 技术方法 倍性鉴定方法 优点与缺点 多倍体（polyploid）是指每个体细胞中含有三个或更多染色体组的个体而言。在自然界中，多倍体现象在高等植物中相当多，而动物界却少得多。 1939年，Frankhauser和Griftiths首先在两栖类中成功地诱发了三倍体。 由于多倍体动物具有生长速度快，成活率高及抗病能力强等特点，所以人工诱导多倍体、改善动物经济性状倍受重视。 　　　多倍体是由于细胞内染色体加倍而形成的，即通过抑制受精卵第二极体的放出产生三倍体，或抑制第一次卵裂产生四倍体，可以利用生物、物理和化学的方法得到多倍体。 1. 生物学方法 生物学上主要通过杂交尤其是种间杂交获得异源多倍体。 Rasch等（1965）年首次证明了三倍体脊椎动物可以通过杂交产生，他们将雌核发育的二倍体帆鱂（Poecilia formosa）与P.Vittate杂交，得到三倍体后裔。 例如用雌性草鱼（2n＝48）与雄性三角鲂（2n＝48）杂交可以获得子一代染色体数目为72的草鲂杂种三倍体。 异育银鲫与兴国红鲤杂交获得的复合四倍体，通过细胞方法证明其产生的原因是受精卵发生了两性融合。 这种不同科、属、种之间的远源杂交，会导致第二极体不排出，而产生多倍体。 2. 物理学方法 　　包括温度激变（温度休克法）、机械创伤、电离辐射、离心、水静压法和高盐高碱法等。 ⑴ 温度休克法：冷休克法（0～5℃）和热休克法（30℃）。 　定义：用略高于或略低于致死温度的冷或热休克来诱导三倍体或四倍体的方法。 　关键：能否成功地阻止第二次成熟分裂或第二极体的排出。要达到这一点，必须考虑温度处理的开始时间（TA）、处理持续时间（D）和处理温度（T）这三个因素。 　目前对鱼类使用温度休克法诱导三倍体的工作报道较多。一般来说，冷水性鱼类如鲑科种类应用热休克法好，而温水性鱼类用冷休克效果较好。 　优点：廉价、易操作，是诱导动物细胞多倍体化的常用手段，也有利于大规模生产使用。 ⑵ 水静压法：采用较高的水静压（65kg/cm2）抑制第二极体的放出或第一次卵裂来产生多倍体。 　优点：诱导率高（一般在90％～100％）、处理时间短（3～5min），对受精卵损伤小、成活率高。 　缺点：需要专门的设备——水压机，成本较高，其样品室容量有限，处理卵的量有限，所以不适于大规模生产的。 3. 化学方法 　　有些化学物质也可以用来阻止第二极体的排出或受精卵的有丝分裂而产生三倍体或四倍体。 　 细胞松驰素B：能抑制肌动蛋白聚合成微丝，从而抑制细胞质分裂。 　秋水仙碱：可以抑制细胞分裂中纺缍丝的形成，因而抑制有丝分裂。 　其它药物：N2O 、CHCIF2和聚乙二醇等。 　缺点：化学药品一般比较昂贵、且具有毒性，影响处理后的胚胎发育，同时加上化学药物诱导产生的多倍体往往是在育种上没有价值的镶嵌体，所以化学方法在实际中的应用不及物理方法。 间接法：核体积测量、蛋白质电泳、系列化学分析、形态学检查等； 直接法：染色体计数、DNA含量测定等。 核体积测量：二倍体/三倍体核体积之比为1:1.5，二倍体与四倍体的核体积之比为1:1.74。核体积测量法省时、简单，在生产现场就能进行而广为人们采用，但缺乏准确性，亦测不出嵌合体，往往需要校正； 生化分析：如在关东系银鲫中，三倍体红血球的丙酮酸激酶的含量含著高于二倍体。 染色体计数：是鉴定多倍性倍性的一种最为准确、直接方法，但缺点是费时； DNA含量测定：流式细胞仪。是较为先进常用的方法，其测定快速准确，并能测出嵌合体，但需要特殊的仪器设备。 采用何种方法均有利有弊，进行鉴定主要依赖于所测样本的发育时期、实验要求和所具备的仪器设备条件。 1. 优点 多倍体育种技术方法简单、见效快，具有潜在的理论和应用价值。 许多诱导的多倍体动物如两栖类、鱼类、贝类等都具有良好的生存力和生长率。 种间杂种生长快，可以同时具有两个不同的种的优良特性。 利用三倍体不育的特性，将生殖腺发育消耗的能量用于动物生长，可以避免因繁殖季节及肉质下降而延误上市时间或影响商品价值，缩短了养殖周期，减少了养殖成本，这在鲍鱼、昆虫等方面已有应用。 某些多倍体动物肉质量、含氧量、抗病性等经济性状较二倍体好。 2. 缺点 准确的处理时间； 诱导率、成活率及孵化率的提高； 准确可靠的倍性鉴定方法的确定。 第二节　雌、雄核发育 人工诱导雌核发育的方法 雌核发育