植物育种第十二章PPT.ppt

第十二章 生物技术在植物育种中的应用;第一节 细胞和组织培养在植物育种中的应用;一、体细胞变异体和突变体的筛选;;;;;二、离体培养技术在植物育种中的应用;三、 细胞和组织培养技术的其他利用途径;;;马铃薯脱毒种薯快速繁殖;第二节 植物原生质体培养和体细胞杂交;一、 原生质体的分离和培养;;;; 基因工程：在分子水平上，采取工程建设方式?? 按照预先设计的蓝图?? 借助于实验室技术将某种生物的基因或基因组转移到另一生物中去?? 使后者定向获得新遗传性状的一门技术。 基因工程技术的建立，使实验生物学领域产生巨大变革 ; 转基因小麦和棉花; ; 与常规育种技术相比，转基因育种在技术上较为复杂，要求也很高，但是具有常规育种所不具备的优势。主要体现在：;转基因育种技术体系的建立使可利用的基因资源大大拓宽。实践表明，从动物、植物、微生物中分离克隆的基因通过转基因的方法可使其在三者之间相互转移利用。;2. 转基因育种技术为培育高产、优质、高抗，适应各种不良环境条件的优良品种提供了崭新的育种途径。这既可大大减少杀虫剂、杀菌剂的使用，有利于环境保护，也可以提高作物的生产能力、扩大作物品种的适应性和种植区域。;3. 利用转基因育种技术可以对植物的目标性状进行定向变异和定向选择，同时随着对基因认识的不断深入和转基因技术手段的完善，对多个基因进行定向操作也将成为可能，这在常规育种中是难以想象的。;4. 利用转基因技术可以大大提高选择效率，加快育种进程。此外，通过转基因的方法，还可将植物作为生物反应器生产药物等生物制品。正是由于转基因技术育种具有上述优势，使得转基因技术从发现到如今仅30多年的历史就得到了快速的发展。;图. 转基因作物的全球种植面积 ;图. 2003年全球转基因作物的种植国家;转Bt基因抗虫棉对棉铃虫的抗性表现; 目前所种植的转基因作物主要为大豆、玉米和油菜等，其中以转基因大豆的种植面积最大。; 转基因作物的主要目标集中在培育具有抗除草剂特性的农作物优良品种，其次为培育抗虫和抗病毒病新品种上。;我国转基因作物研究与利用概况 我国是世界上第一个商品化种植转基因作物的国家。自行培育的双价转基因烟草的抗病虫性达到60%，产量比对照可增加15%，产值可增加20%。; 据农业部资料，我国已批准进行中试的转基因作物包括水稻、小麦、玉米、番茄、白菜、番木瓜、甜瓜、花生、棉花、烟草、广藿香等作物；主要目标性状是抗虫、抗病、耐盐、抗冻、耐储藏和抗衰老等。已批准环境释放的有水稻、玉米、大豆、马铃薯、番茄、甜椒、线辣椒、棉花、杨树、烟草等植物。; 目前经农业部审查并经全国基因工程安全委员会批准商品化生产的作物已有我国自行研制开发的抗虫转基因棉花（转Bt及Bt + CpTI双价抗虫棉）、美国Monsanto公司开发的Bt抗虫棉，延迟成熟期的转基因番茄，抗黄瓜花叶病毒（CMV）转基因番茄，抗CMV转基因甜椒。转基因抗虫棉已在生产上大面积推广。;基因工程包括以下内容： 1）.从细胞和组织中分离DNA。 2）.利用限制性内切核酸酶酶切DNA分子，制备DNA片段。 3）.将酶切的DNA片段与载体DNA连接，构建重组DNA分子。 4）.将重组DNA分子导入宿主细胞后，在细胞内复制。 5）.重组DNA能随宿主细胞的分裂而分配到子细胞，使子代群体细胞均具有重组DNA分子。建立无性繁殖系(clone)或发育成个体； 6）. 从细胞群体中选出所需要的无性繁殖系， 并使外源基因在受体细胞中正常表达，翻译成蛋白质等基因产物、回收或筛选出获得定向性状变异的个体。;切 接 转 表达;一、目的基因的获取;1、功能克隆法 根据目的基因的功能即其表达的功能蛋白质或多肽为线索进行克隆的技术。 具体做法：首先分离和纯化目标性状基因所编码的蛋白质或多肽并进行氨基酸测序，进而推导出基因的核苷酸序列。 存在问题：基因表达合成蛋白质受植物发育阶段和环境的影响，有些基因表达的产量不足以进行氨基酸序列分析或制备抗体，有些基因表达的产物不是蛋白质。;2、序列克隆法 根据相关基因或cDNA或编码蛋白所提供的目标基因核苷酸序列信息，设计探针或PCR引物来钓取或扩增目标基因的方法。 （1）同源序列法：根据基因家族成员所编码的蛋白质结构中氨基酸保守序列推导出核苷酸序列，设计简并引物，通过PCR扩增从DNA文库或cDNA文库中分离克隆目的基因；或者设计制备探针从DNA文库或cDNA文库中钓取基因片段，进一步分离克隆目的基因。;（2）表达序列标签法,EST： 从cDNA文库中随机挑取克隆，对其进行一轮大规模测序所获得的部分cDNA的5‘或3’端序