第十一章植物体细胞无性系变异.pptVIP

三、细胞突变体的筛选与利用 （一）富含氨基酸和氨基酸类似物细胞突变体 大豆缺失甲硫氨酸、玉米缺失赖氨酸和色氨酸、小麦缺失赖氨酸和苏氨酸、水稻缺失赖氨酸。 通过采用氨基酸和氨基酸类似物选择抗性细胞突变体，达到改良人类食物营养品质需要的目的。 高浓度的氨基酸或氨基酸类似物可以通过反馈性抑制与氨基酸生物合成的关键酶作用，而抑制植物细胞的正常生长。 高赖氨酸玉米、高甲硫氨酸沙打旺、芦笋等。 （二）抗病细胞突变体 在离体条件下直接以毒素为选择压力筛选抗病细胞突变体，由这些突变细胞进一步再生出抗病植株。 马铃薯晚疫病 烟草野火病 第十一章：植物体细胞无性系变异 微生物：诱变育种、诱发遗传变异机理的 研究 高等植物：20世纪70年代后，生物技术发展使得能利用离体培养的植物细胞，在 细胞水平上直接进行诱变和筛选。 第一节：体细胞无性系变异的来源与特征 一、体细胞无性变异的概念与应用 体细胞无性系：是指一切由植物的体细胞再生的植株。 经过组织培养循环出现的再生植株的变异称为体细胞无性变异（stmaclonal variation). 体细胞无性变异的优点：诱变群体大，筛选方便；不受季节限制效率高；试验重复性好，诱变条件可控；诱变频率高变化幅度大；出现新的变异；在单细胞上进行避免出现嵌合体；可以拓宽种质资源、加快育种进程。 缺点：畸变率高、依赖于基因型、变异并不总是稳定和遗传。 海雀稗体细胞耐寒突变体筛选 拓宽遗传资源，进行遗传改良 在山东省潍坊地区，海雀稗原始品种受冻害致死，耐寒突变体材料能安全越冬（绿化）。 遗传学研究、发育生物学研究、生化代谢途径研究。 二、体细胞无性系变异的来源及影响变异的主要因素 外植体来源： 离体培养诱导： 嵌合体 存在于分化的细胞中 嵌合体 。 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????3 影响变异的主要因素： 1. 外植体的种类和基因型、染色体水平、生理状态、不同培养器官 2. 培养基的成分 3. 继代培养时间 三、体细胞无性系变异的特征 1. 普遍性和多样性 2. 可遗传性 不同植物都具有体细胞无性变异 变异涉及到农艺性状、生化特征、抗病性和抗逆性、细胞遗传学和分子生物学方面的变异。 可以通过有性生殖传递给后代。 外遗传（epigenetic): 性状的变异不是有DNA序列改变引起的植物表型变异，而是特定培养条件使某些基因表达调控发生变化所致，变异具有方向性，但不能通过有性生殖进行传递。 体细胞变异的植物 第二节：植物体细胞无性系变异机理 在培养植物细胞和再生植株中发现各种不同变异存在，其中有些是可以遗传的变异，被称为体细胞无性系变异。 细胞水平的变异： 分子水平的变异 一、细胞无性系细胞水平的变异 （一）染色体数目变化 整倍体变异：姊妹染色体分离与细胞分裂不同步。 非整倍体变异：姊妹染色体进入相同的细胞。 1. 有丝分裂失败或进行无丝分裂 2. 核内有丝分裂，染色体复制而细胞并不分裂 3. 核内DNA复制而染色体并不复制，导致二分染色体和多线染色体的形成，二者恢复为正常染色体则也可能形成多倍体细胞。 4. 有丝分裂时出现多极纺锤体，分裂完成后产生3个以上细胞。 细胞有丝分裂过程 Plant Cell Animal Cell 多倍体细胞的产生 （二）染色体结构变化 染色体断裂后经过修复和重新联结所形成的易位、倒位、缺失和重复是造成无性系变异的真正原因。 二、分子水平的变化 （一）核基因突变 基因突变是指基因序列中碱基发生了改变，导致由一种遗传状态转变为另一种遗传状态。 Brettell 等（1986）从645株玉米杂种胚培养的再生植株中发现了一个表现稳定的Adh1（乙醇脱氢酶）位点变异体。 由单碱基突变引起的：编码106位的赖氨酸（AAG）突变为终止密码子（TAG）。 （二）DNA总量和DNA重复序列拷贝数的变异 在水稻中，用DNA重复序列进行的研究发现，一些重复序列在组织培养中有显著的选择性扩增，愈伤组织的DNA重复序列与叶片相比有5-70倍的拷贝数差异，而不同品种叶子间的差异只有2-3倍。 亚麻的卫星DNA 小麦的rRNA (三）DNA甲基化 有些植物细胞经过离体培养后，基因组中的碱基会发生某种化学修饰，如甲基化，从而影响基因的表达。一般来说甲基化的程度与基因的表达呈负相关。 对DNA甲基化，一般采用CCGG位点的特异性限制内切酶Hpa II/Msp I 来进行研究。Hpa II 识别并切割未甲基化的CCGG序列，但对甲基化的CG不起作用；Msp I 识别并切割所有的CCGG序列。 （四）转座子（transposible elements) 的活化 能够进行自我复制、在染色体上能够进行随机插入的DNA