生物技术与作物育种

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1、第十五章生物技术与作物育种第一节细胞工程与作物育种植物细胞工程：是以植物组织和细胞培养技术为基础发展起来的一门科学。它以细胞为单位，在体外（invitro）条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿生产某种物质过程。包括花药培养、体细胞变异筛选、幼胚培养、试管受精和原生质体融合等理论基础：细胞的全能性（celltotipotency）。指细胞所具有的形成各种细胞类型的潜在能力。因为细胞核内有保持物种遗传性所需要的全套遗传物质所以高度分化的体细胞具有发育成一个生物体的能力。一、植物细胞和组织培养技术（一）培养基及其组成1、培养基的种类和特点

2、（1）MS培养基（2）B5培养基（3）White培养基（4）N6培养基（5）KM-8p培养基（6）SH培养基2、培养基的成分无机盐和水大量元素C.H.O.N.P.K.Ca.Mg.S.Cl微量元素Fe.Cu.Mo.Zn.Mn.Co.B.Na水蒸馏水、双蒸水或使用去离子水有机化合物糖碳源和能源氨基酸类有机氮源维生素类维生素b1(盐酸硫胺素)、维生素b6(盐酸砒哆醇)、生物素、烟酸、叶酸等生长调节物质生长素IAA、NAA、2,4-D、IBA细胞分裂素天然：6-BA、KT（激动素，糠基酰嘌呤）人工：ZT（玉米素）、2-iP赤霉素GA3成份不定物质椰乳、酵母提取物、番

3、茄汁、香蕉泥琼脂从海藻中提取的一种高分子碳水化合物3、培养基的配置(1)水和药品水必须采用蒸馏水或无离子水，药品最好采用分析纯，至少是化学纯药品。(2)母液的配置为方便培养基的制备，现将培养基的各种成份分类配成浓缩的母液，正式配制时按规定用量稀释混合。(3)制备培养基混合各成分母液熔化琼脂(4)培养基的消毒主要有高温高压灭菌和过滤灭菌两种方法。调pH值分装灭菌放置备用搅拌混匀4、无菌操作方法（1）消毒剂消毒剂使用浓度（%）消除难易消毒时间（min）消毒效果次氯酸钠2易5~30很好次氯酸钙9~10易5~30很好过氧化氢10~12最易5~15好溴水1~2易2~1

4、0很好硝酸银1较难5~30好氯化汞0.1~1较难2~10最好抗生素4~50mg/L中30~60较好（2）无菌操作（3）无菌培养二、细胞和组织培养与作物育种（一）体细胞克隆变异及其育种利用1、体细胞克隆变异的遗传基础（1）染色体数目变异（2）染色体结构变异（3）点突变2、突变体的筛选3、在作物改良上应用（1）抗病（2）抗除草剂（3）抗氨基酸或氨基酸类似物（4）耐盐（5）耐旱优良品种细胞培养R0R0群体改良体细胞克隆确定遗传方式遗传稳定性测试田间试验育种新品系多点田间试验区域试验继续田间试验、种子富集审定投入生产利用体细胞克隆变异技术路线（二）单倍体细胞培养及育

5、种利用1、单倍体细胞培养在遗传和育种中的应用价值（1）后代的快速纯合（2）提高选择效率（3）排除杂种优势对后代选择干扰（4）遗传研究的良好实验材料体系（5）突变体的筛选母本X父本F1F2品系比较实验区域试验花药培养花药培养加倍选择鉴定杂交育种与单倍体育种周期比较2、离体培养条件下的小孢子发育（1）营养细胞发育途径（2）生殖细胞发育途径（3）营养细胞和生殖细胞并进发育途径（4）花粉均等发育途径3、影响花药培养的因素（1）供体植株的生长条件（2）供体植株的年龄（3）花粉发育时期（4）花蕾和花药处理（5）培养基（6）培养条件4、单倍体细胞培养与植物育种A品种XB品

6、种F1杂种单倍体培养重组纯合体重组了A和B品种优点的纯系遗传稳定性测试新品系品种亲本推广利用杂种优势利用田间测试自交，田间测试确定遗传基础杂交和分离测试选择染色体加倍小孢子培养或花药培养三、植物原生质体培养和体细胞杂交植物原生质体：指用特殊方法脱去细胞壁的、裸露的、有生活力的原生质团。（一）原生质体的分离原则：保证原生质体不受伤害及不损害它的再生能力，先决条件要有一个合适渗透压。1、分离方法（1）机械法（2）酶法2、影响原生质体分离因素（1）材料来源（2）渗透压（3）酶（4）分离培养基（5）培养条件（6）组织前处理3、原生质体的收集、纯化和活力测定（二）原生

7、质体培养（三）细胞融合（体细胞杂交）1、融合方法（1）NaNO3处理诱发融合（2）高pH-高浓度钙离子处理（3）PEG处理（4）电融合2、融合方式3、杂种细胞筛选（1）形态互补（2）遗传互补（3）代谢互补（4）生长互补4、杂种鉴定5、细胞融合与作物育种第二节转基因技术与作物育种作物转基因育种：根据育种目标，从供体生物中分离目的基因，经DNA重组与遗传转化或直接运载进入受体作物，经过筛选获得稳定表达的遗传工程体，在经过田间试验与大田选择育成转基因新品种或种质资源。常规育种技术相比，转基因育种具有很大优势：1.可以利用的基因资源大大拓宽。2.为培育优良品种提供了

8、崭新的育种途径。3.可以对植物的目标性状进行定向变异