离体培养的遗传与变异.ppt

第一页，共二十七页，2022年，8月28日 遗传与变异特点 离体培养的遗传稳定性 离体培养下的变异 影响体细胞遗传与变异的因素 第二页，共二十七页，2022年，8月28日 离体培养的遗传稳定性 离体培养的细胞学基础是有丝分裂，有丝分裂的DNA半保留复制和染色体的均等分裂机制，从理论上可以保证离体培养物在一般情况下的遗传稳定性。 离体培养的遗传稳定性表现的另一个方面是即使发生某些变异，只需根据需要选择适当的培养方式进行离体繁殖，即可淘汰或选择变异、或分离纯合体。 第三页，共二十七页，2022年，8月28日 离体培养下的变异特点 普遍性： 变异可发生在各种培养类型中；各种培养植物中 局限性： 从表型上看，在不同植物类型中经常发生的体细胞变异主要是植株形态（株高、叶形、叶色等）、生长势、育性、某些抗性等性状的变异。 从生理生化特性上看，容易出现同功酶谱、次生代谢的消长等变异。 嵌合性： 嵌合性是指同一有机体中同时存在有遗传组成不同的细胞。 嵌合体可以以不同倍性的形式存在，必须分离培养才能纯化。 第四页，共二十七页，2022年，8月28日 第五页，共二十七页，2022年，8月28日 离体培养再生植株的表型变异频率 植物种类 再生植株来源 变异频率(%) 烟草 体细胞愈伤组织 10 水稻 胚愈伤组织 71.9 甘蔗 幼叶愈伤组织 18 玉米 体细胞愈伤组织 14 大麦 花粉植株 10－15 马铃薯 叶肉原生质体 100 菠萝 顶芽愈伤组织 7 腋芽愈伤组织 34 幼果愈伤组织 100 第六页，共二十七页，2022年，8月28日 离体培养变异的影响因素 供体植物 遗传背景 倍性水平，二倍体比单倍体稳定 基因型 生理状态 来源于茎尖的愈伤组织的DNA含量及染色体数的稳定性好于来源于薄壁细胞的 继代培养的次数 培养基及培养方式 第七页，共二十七页，2022年，8月28日 1.8 第八页，共二十七页，2022年，8月28日 亚二倍体是指正常的46条染色体丢失一个或多个染色体 继代次数越多，细胞变异概率越高 第九页，共二十七页，2022年，8月28日 培养基及培养方式 不同的激素浓度可以有选择地诱导不同倍性的细胞的分裂。 豌豆，低浓度2,4-D(0.25 mg/L)－－多倍体 高浓度2,4-D(20 mg/L)－－二倍体 激素除了引起染色体倍性的增加外，在一些培养中还发现染色体倍性减少的现象。 蚕豆，无激素－多倍体发生频率＝6.31% 10NAA，2.5KT-单倍体＝13.3％ 培养基的物理状态以及培养类型也会引起细胞的变异。一般来讲，悬浮培养的细胞较半固体培养的细胞易产生变异。 第十页，共二十七页，2022年，8月28日 体细胞变异的基础 遗传学基础 DNA在核内重复复制－－同源多倍体 培养天数 不同DNA值细胞比例（％） 2C 2c~4c 8c 8c or 8c 0 88.3 11.7 5 80.7 16.8 2.5 13 4.8 79.5 6.6 9.1 17 9.7 81.5 7.9 0.9 硬粒小麦中胚轴培养中DNA值的变化 第十一页，共二十七页，2022年，8月28日 体细胞变异的基础 遗传学基础 染色体断裂与重组－－非整倍体、四倍体 产生染色体结构变异的一般不能正常生长 染色体畸变中出现的双着丝粒染色体在细胞分裂后期如不能被拉断，就会在两核之间形成染色体桥，出现四倍体。 第十二页，共二十七页，2022年，8月28日 体细胞变异的基础 遗传学基础 非正常有丝分裂－－非整倍体 第十三页，共二十七页，2022年，8月28日 体细胞变异的基础 分子遗传学基础 碱基突变 DNA序列的选择性扩增与丢失 抗除草剂－草甘磷，3-烯醇丙酮酸莽草酸-5-磷酸合成酶 转座子活化 DNA甲基化 第十四页，共二十七页，2022年，8月28日 突变的类型及应用 自发突变(spontaneous mutation) 离体培养再生植株的自发变异比自然条件下的变异高得多，一般可高出几百倍 诱导突变(induced mutation) 物理诱变 化学诱变 复合因子诱变 转座子插入诱变 第十五页，共二十七页，2022年，8月28日 DNA复制中，“以假乱真”，如5-溴尿嘧啶(BU)、2-氨基嘌呤等 带有不稳定烷基，能改变DNA的化学结构。甲基磺酸乙酯 马来酰肼 丝裂霉素 诱变剂 物理诱变剂 化学诱变剂 X,α,β,γ 射线及紫外线 碱基类似物 诱发染色体 断裂的物质 烷化剂 第十六页，共二十七页，2022年，8月28日 转座子插入诱变 转座子体系--玉米的Ac/Ds系统 Ac（Activation，意为活化）。相当于一个显性因子,它位于9号染色体长臂上,Ac与Ds （Dissociation，意为离异）隔开一段距离,但却能遥控指挥Ds(Ds