植物发育生物学研究方法..pptVIP

植物发育生物学研究方法 植物发育生物学常用研究方法及原理 突变体库构建 基因沉默（RNAi） 蛋白质互作研究 突变体的诱导与选择正向遗传学 突变体的诱导与选择 随着大量物种全基因组序列测序完成，对基因的研究进入了以功能基因组学为代表的后基因组时代。功能基因组学是在结构基因组学丰富信息资源的基础上，利用植物全基因组序列的信息，应用各种实验方法并结合统计和生物信息学方法研究和分析基因的表达、调控与功能以及植物的生长、发育规律的学科。要了解植物体内各基因的生物学功能，如何协调发挥作用，参与一系列的生长发育过程，就需要我们精确了解每个基因的功能及基因间的相互作用；构建基因突变体库，通过突变体分析鉴定基因功能是一种最直接最有效分析鉴定基因功能的方法。 突变体的诱导与选择 突变体可以通过植物自发突变产生，不过研究中常常通过人为手段诱导获得突变体。一般来说，单个植株自发突变的频率介于千分之一至万分之一，单个基因自发突变的频率则介于十万分之一至百万分之一。除了自发突变外，体细胞无性系也会产生突变体。不过最常见的突变体还是通过人工诱变的方法产生的，如理化诱变突变体和插入突变体。 自发突变是在自然条件下发生的突变，是生物变异的重要来源和自然进化的基础。但是自发突变的频率较低，而且许多突变常常是致死型或通过表型无法鉴定而无法获得，因此系统收集自发突变体存在很多困难。即使获得感兴趣的突变体，分离突变体基因和鉴定其功能也是比较困难的。 突变体选择的概念 组织培养筛选突变体的方法，又称离体筛选。 组织培养过程中表现出的变异，体细胞无性系变异 在培养基中加选择压（化学物质）诱导产生变异，具有定向突变特征。 植物细胞工程目前分为五个分支： 脱毒与快速繁殖。 细胞的大量培养。 体细胞杂交。 细胞遗传转化及产生转基因植株。 无性系变异与分离突变体。 后三者则主要利用遗传变异，创建新种质。 二、变异的类型 1. 农作物的品质改良 2.抗病突变体 当病原菌侵染植物组织后往往会产生一种毒素，破坏寄主细胞正常的代谢，严重的甚至导致细胞的死亡。病原毒素一般为一些次生产物，如糖苷、萜类、酚类或氨基酸类似物等。在培养基内加入某种病原毒素可淘汰不抗病的细胞，筛选出可以抗病的细胞。 3 抗逆突变体 耐盐突变体的筛选是通过在培养基中加入高盐浓度，甚至海水来进行的。在盐浓度逐渐增加的条件下，诱导并筛选出耐盐的细胞系。 Dix和Steet（1975）利用加入NaCl的液体培养基，培养辣椒和烟草，结果得到一种可在含1%～2% NaCl条件下生存的抗盐突变细胞株，培养几代在回到含盐培养基中，仍具有抗盐性。在抗盐细胞中游离脯氨酸积累量增加，表明脯氨酸与植物抗盐性的关系。 Dix和Steet用辣椒愈伤组织细胞进行悬浮培养，用甲基磺酸乙酯（EMS）作为诱变剂，在0～-3℃条件下，得到两个抗低温的突变细胞系。 抗UV植物细胞克隆 三、变异的来源 1 .离体培养细胞的自发突变 组织培养后植株变异的原因： 组织培养过程中引起的可遗传的变异。植株的再生方式、生长调节物质、继代培养的时间。 由外源遗传及生理作用引起的变异 植物的细胞、组织、在离体培养时，由于环境条件可以人为控制和培养基中化学因素的影响，会发生各种各样的变异，外植体体细胞发生的变异称为体细胞变异 体细胞无性系变异的特征表现在：随机性，无法精确地分批重复。再生植株的遗传变异性广，包括染色体变异，畸变，点突变，转座，以及线粒体和叶绿体基因组的改变等。 2. 人工诱发突变 物理方法：主要有X射线，r射线处理，32P、14C等。有时用热中子或快中子处理。物理诱变的好处是，使用方便，干净，穿透力强，重复性好，突变频率高，但需专门的设备。 化学诱变：在组织培养中常用化学诱变剂处理，好处是不需专门设备，操作方便，由于处理的材料是组织块、细胞团、游离的单细胞或原生质体，因此可以在一定程度上克服化学诱变剂穿透力差的缺点。所以对培养组织进行诱变，目前较多采用化学诱变剂。用各种诱导剂处理可以提高突变频率10～100倍，下面介绍植物组织培养诱变中常用的诱变剂的种类和使用方法。 烷化剂 甲基磺酸乙酯（EMS）、甲基磺酸甲酯（MMS）、乙基磺酸乙酯（EES）、乙烯亚胺（EI）、亚硝基乙基脲（ENH）等。 烷化剂是栽培作物中诱发突变极其重要的一类化学诱变剂，它带有许多活烷基，烷基能够转移到其他分子中电子密度极高的位置上去，这种通过烷基在分子内的置换作用称为烷基化作用。这些物质通过磷酸基、嘌呤、嘧啶基的烷化而与DNA作用，最终引起遗传物质的破坏、修复与错误修复的各种酶促反应而发生变异。 亚硝基胍（NTG，N-甲基-N-硝基-N-亚硝基胍）是已知的最强的化学诱变剂，在合适的条件下可产生很高的突变率