第6章染色体工程2012.ppt

第6章 染色体工程 细胞工程多媒体教案 生物技术研究所 本章主要内容 6.1 染色体变异 6.2 多倍体与单倍体 6.3 染色体工程 6.4 小结 6.1 染色体变异 在丰富多彩的生物界中，蕴含着形形色色的变异现象(如图)。在这些变异现象中，有的仅仅是由于环境因素的影响造成的，并没有引起生物体内的遗传物质的变化，因而不能够遗传下去，属于不遗传的变异。有的变异现象是由于生殖细胞内的遗传物质的改变引起的，因而能够遗传给后代，属于可遗传的变异。 生物学方法 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。 雌性草鱼（2n=48）与雄性三角鲂（ 2n=48）杂交获得子一代染色体数目为72的草鲂杂种三倍体，其中草鱼提供了二倍数目的染色体（48），三角鲂提供了单倍数目的染色体（24）。 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。 物理学方法 温度休克法：包括冷休克法和热休克法两种，即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。此法廉价、易操作，是诱导动物细胞多倍体化的常用手段，也有利于养殖场大规模生产使用。 水静压法：就是采用较高的水静压（65kg/cm2）来抑制第二极体的放出或第一次卵裂产生多倍体。此种方法诱导率高（90%~100%）、处理时间短（3~5min），对受精卵损伤小、成活率高。但该法需要专门的设备——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。 化学方法 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 和聚乙二醇等。 多倍体倍性鉴定方法 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。 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显著高于二倍体。红细胞体积测量法省时、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。 染色体计数：是鉴定多倍性的一个准确的直接方法，但费时。 DNA含量测定：流式细胞仪，较为先进常用的方法，其测定快速准确，并能测出嵌合体，但是仪器昂贵。 多倍体动物的应用 多倍体动物的性腺发育及其应用 三倍体预期是不育的，许多实验也都证明了这一点。生产上可以利用这个不育特性，将生殖腺发育消耗的能量用于动物生长上，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，也避免了生长停滞和死亡率的增高，缩短了养殖周期、减少了养殖成本，可养成大型个体。 与三倍体不同，四倍体是可育的。目前如何大量诱导四倍体并培育至性成熟，尔后与正常二倍体杂交获得不育的三倍体，进行三倍体育种是许多学者正在致力研究的课题。 多倍体动物的应用 多倍体动物的其它经济性状 三倍体虹鳟的鱼肉质量确实优于二倍体，其抗传染性造血器官坏死病毒能力较强； 三倍体大西洋鲑耐低氧，故可适用于低氧环境养殖； 三倍体香鱼对声音和光线的感受能力比二倍体香鱼略显迟钝，适于在噪音较大的环境中放养。 无籽西瓜育种过程 例：在普通二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理，可以得到四倍体植株。然后，用四倍体植株作母本，二倍体植株作父本，进行杂交，这样，在四倍体植株所结的西瓜中则是三倍体的种子。第二年把这些种子种下去，就会长出三倍体植株。由于三倍体植株在减数分裂的过程中，染色体的联会发生紊乱，因而不能形成正常的生殖细胞。实验证明，当三倍体植株开花时，如果授给普通二倍体西瓜的花粉则能刺激子房发育成果实，而胚珠并不发育成种子，所以结出的是无籽西瓜。 必须搞清楚的几个问题 ①关于两次传粉：第一次传粉是杂交得到三倍体种子，第二次传粉是为了刺激子房发育成果实。②为何不以二倍体西瓜为母体？如果以二倍体西瓜作为母体，四倍体西瓜作父本，也能得到三倍体种子，但这种三倍体种子结的西瓜，因珠被发育成厚硬的种皮，达不到“无籽”的目的。 必须搞清楚的几个问题 ③用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗使之成为四倍体，秋水仙素应处理幼苗或萌发的种子。因为萌发的种子、幼苗具有分生能力，细胞进行有丝分裂，秋水仙素处理后可达到使产生的新细胞染色体数目加倍的目的。④秋水仙素处理后，分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未处理的如根部细胞染色体数仍为二倍体。⑤四倍体植株上结四倍体西瓜，四倍体西瓜内结的种子为三倍体，其种皮为四倍体。 雌核发育 首先将两个不同品系的近交系进行杂交。 交配后，在精核与卵核尚未融合之前，从母鼠子宫内冲取受精卵，并用极细的