遗传与育种

遗传与育种（精选十篇）

遗传与育种 篇1

种质资源是开展多种科学研究的基础材料,对种质资源进行有效鉴定与评价是收集和再利用的前提。过去丝瓜栽培品种多为地方品种,栽培方式主要是与其它作物间套作种植或者庭院零星栽培,且一般采用露地栽培方式,多是春季种植,夏秋季供应。我国蔬菜品种和种类繁多,且长久以来,由于丝瓜种植面积小,严重限制了其在蔬菜周年生产和供应中发挥的作用,导致其遗传育种的研究起步晚且进展缓慢。近年来,我国各地设施蔬菜产业发展迅速、设施栽培丝瓜种植规模和种植区域也呈逐年扩大趋势,且已实现周年生产和供应,加之人们消费习惯不断改变以及对丝瓜食疗保健作用的日益了解,丝瓜市场需求不断扩大,因此对专用、优质丝瓜新品种选育提出了更高要求。本文就丝瓜种质资源分类评价报道稀少的研究现状,概述了其收集与利用状况,并着重对丝瓜新品种选育与遗传育种研究进展等成果进行综述,提出了目前丝瓜研究中存在的普遍问题,并进行了展望,以期为今后丝瓜育种生产及科研提供参考指导。

1 丝瓜种质资源研究和利用

1.1 丝瓜的起源与分类

丝瓜起源于亚洲热带地区,自宋、明代引入我国以来,经过长期的自然选择和进化,迄今共发现9个不同种[3,4],其中普通丝瓜和有棱丝瓜为我国的主要栽培种[5]。

历年来,我国南方以普通丝瓜栽培为主,北方栽培较少;由于丝瓜适应性较强,北方栽培面积目前也在逐年增加,但主生产区及丝瓜种质资源仍集中在华东地区及我国南部。栽培区域及类型上,长江三角洲地区以普通丝瓜栽培为主,华南主要栽培有棱丝瓜[6]。尽管丝瓜已成为世界上广泛种植的蔬菜作物之一,但由于传统丝瓜育种局限于种内,而长期的人工选择压力致使种内基因趋于贫乏、遗传基础相对狭窄,致使丝瓜遗传育种难以突破,一直以来进展缓慢。

1.2 我国丝瓜种质资源收集和利用

随着栽培技术提高和设施完善,丝瓜种植模式已成功发展,由与保护地结合栽培的模式替代了传统的陆地栽培模式,种植区域由过去长江流域及其以南地区到现在的全国性地大面积多地区种植,供应模式由夏季生产供应到目前已实现周年生产、均衡供应的局面。

近年来,广大科研工作者与科研单位已在全国范围内成功收集到了大量丝瓜种质,广西农业科学院蔬菜研究中心目前已收集当地丝瓜资源百余份,其中35份有棱丝瓜,明确了不同类型丝瓜品种的基本特性并对广西优良丝瓜品种资源及其利用进行了研究[7,8]。广东省农业科学院蔬菜研究所选取从各地收集的62份材料进行了鉴定、保存和利用[9]。浙江省农业科学院园艺所通过观察引入的32份丝瓜品种农艺性状与抗性指标,发现目前栽培丝瓜主要为早熟品种,而缺少果型好、品质优、产量高的品种[10]。江苏省农业科学院蔬菜所曾调用我国生产上102份主栽品种以及部分地方品种资源,并对其质量性状进行了鉴定评价[11,12]。

1.3 丝瓜品种选育研究现状

国内丝瓜育种起步较晚,当前生产上多以地方品种为主,且育种方式多采用常规育种,以期达到丰产增收之目的,因此,不仅面临品种退化的严重问题,而且也不适宜面积不断增大的保护地栽培模式;近年来,国内各单位开始重视丝瓜新品种选育与相关理论技术研究,以杂交育种为主,注重选育早熟、抗病、耐冷/热、优质丰产及保护地专用丝瓜品种[13]。

广东省农业科学院蔬菜研究所近年育成优质、丰产、适宜华南夏季长日照下栽培以主蔓结果为主的雅绿1号[14],早熟、生长势强的雅绿2号[15]。广西农业科学院育成丰棱一号等有棱丝瓜新品种;广州蔬菜研究中心培育出春丝瓜绿胜1号与绿胜2号等有棱丝瓜品种,这些品种均具备早熟、优质、丰产的特性[16,17]。而广州市农业科学所育成的碧绿新品种,具有中熟、耐寒、耐涝、商品性强、高产优质的特点[18];早熟、优质、高产品种夏绿1号[19]。福建省福州市蔬菜研究所育成的耐热、耐寒、耐涝新品种农福丝瓜601[20];河南驻马店市农业科学研究院育成杂种一代早熟丝瓜品种驻丝瓜1号[21]和驻丝瓜3号[22]、5号[23]等;安徽省农业科学院育成皖绿1号早熟丰产丝瓜品种[24];武汉蔬菜科学研究所育成早熟品种翡翠二号[25];长沙蔬菜科学研究所育成早熟、连续结果能力强的早优1号[26]与早优3号[27];江苏省农业科学院蔬菜所育成适宜早春保护地和露地栽培的江蔬一号特早熟品种与江蔬肉丝瓜品种[28,29]。近几年,各地还育成了较多新品种,如重庆农业科学研究所的春帅[30];绍兴农业科学院的春丝1号[31];湖北咸宁市蔬菜科技中心选育的白皮肉丝瓜早杂1号、早杂3号;东莞市蕉菜研究所选育成的中晚熟春优丝瓜[32];南京蔬菜所的新翠玉等丝瓜品种。

2 丝瓜遗传育种研究进展

2.1 丝瓜主栽品种的发展规律

近年来,丝瓜的种植区域和生产面积逐年扩大,全国各地主栽品种进行了多轮更新换代,经历了从过去直接使用地方品种到使用经提纯复壮的地方品种,对地方品种的提纯复壮保持了品种种性,再到使用提纯复壮的名特优地方品种,从而使名特优地方品种的种性得到保持,提高了一致性和整齐度,稳定了产量和熟性,到现在发展为大面积推广使用表现优异的杂交品种,使得从整体上提高了丝瓜的熟性、产量、抗逆性、抗病性和商品性。

目前生产上种植面积较大的普通丝瓜名特优地方品种主要有:永康白皮丝瓜、特长号、无锡坊前肉丝瓜、五叶香丝瓜、南京蛇形丝瓜、冷江肉丝瓜、长沙肉丝瓜等。主栽的杂交品种有:江蔬肉丝瓜、早杂一代丝瓜、江蔬一号丝瓜、早冠丝瓜、早杂一号肉丝瓜等。

生产上有棱丝瓜种植面积较大的名特优地方品种有:夏绿一号、乌耳丝瓜、春优丝瓜、夏棠一号;有棱丝瓜新品种江秀7号[33]等;主栽的有棱丝瓜杂交品种有:绿旺、丰抗、雅绿、绿胜号等。

2.2 丝瓜抗病育种研究进展

丝瓜过去主要以庭院零星栽培或春、夏季露地栽培时与其它作物间套作栽培模式,因丝瓜作物其本身具备抗逆、抗病性强的特性,因而较少病虫害发生且受害程度一般较轻,所以往往不被重视对其抗病性的研究。但随着目前保护地栽培面积的逐年扩大和周年栽培,常有发生连作障碍甚至重茬,导致多种病害加重,近年来因病害导致减产、绝产的报道不断,因此丝瓜的抗病育种工作开始逐渐被重视。

近年来我国长江流域生产上丝瓜栽培常采用设施栽培模式,但由于重茬等原因,导致霜霉病、病毒病等病害发生频繁、也更趋严重,其中发生最为普遍、为害最大的为丝瓜病毒病。

陈再廖等研究初步确认黄瓜花叶病毒为引起丝瓜病毒病的主要病原[34]。谢大森等研究了有棱丝瓜霜霉病菌人工接种技术,确定了最佳接种浓度与接种方法[35]。谢文华等[36]对多个有棱丝瓜品种与霜霉病的抗性相关性及有棱丝瓜霜霉病抗性遗传进行了研究,为今后丝瓜抗霜霉病育种工作的开展提供了有益的借鉴。目前全国各单位加快丝瓜抗病育种研究步伐,成功育成多个抗病新品种,如汕头市白沙蔬菜原种研究所林奕韩等2005年育成白沙夏优3号和白沙夏优2号[37,38];广东省农业科学院蔬菜研究所育成抗白粉病和霜霉病、早熟杂种一代丰抗,及高抗疫病与枯萎病的绿白皮色粤优丝瓜新品种;广西农业科学院蔬菜研究中心先后育成皇冠1号、皇冠2号与桂林八棱瓜等新品种,这些品种均能有效抗角斑病与霜霉病[8];广州市农业科学研究所育成高抗疫病、枯萎病与霜霉病的夏绿3号;湖南衡阳蔬菜研究所育成的一代杂种早冠,该品种为极早熟、且较抗枯萎病[39];以及湖南蔬菜研究所研究的高抗病毒病的湘丝瓜1号。

2.3 丝瓜杂种优势利用与遗传特性研究

丝瓜新品种选育途径主要有:(1)通过自交、杂交、回交等系统选育法,如用此方法培育出的绿旺、碧绿等;(2)通过结合单株与混合选择法,先选出优良单株,后稳定培育,如目前使用广泛的夏绿一号等;(3)通过优势育种法,是当前丝瓜育种的主要途径。

目前关于丝瓜杂种优势和遗传特性的研究多集中在早熟性、产量、抗病性、生长势以及普通丝瓜和有棱丝瓜种间杂交优势等方面。

通过对普通丝瓜自交系及其杂交组合主要经济性状的遗传分析结果表明,普通丝瓜的皮纹和皮色属质量性状遗传,其F1代杂种存在明显的杂种优势[40]。谭云峰[41]等对有棱丝瓜和普通丝瓜自交系按完全双列杂交设计得到杂交组合进行分析得出,有棱丝瓜与普通丝瓜种间杂交亲和性较高。谢文军[42]对有棱丝瓜和普通丝瓜种内和种间杂交优势的研究发现,有棱丝瓜与普通丝瓜种间杂交组合的产量大幅下降,植株的生长势较之前增强。袁希汉[43]等选用普通丝瓜纯合自交系配制杂交组合,并对其中农艺性状进行了相关分析,总结得到单瓜重与结果数在丝瓜高产育种中为主要性状。高军红的研究结果同样表明,普通丝瓜杂交组合在产量、早熟性、抗病性等方面表现出杂种优势[44]。

3 存在的问题

目前我国丝瓜种质资源类型和保存的数量还远远不能满足育种目标多样性的需求。

目前丝瓜研究多集中于其对栽培技术与新品种选育的探索,而忽略了有关其病理、生理及性状遗传规律的研究。

对丝瓜抗病性基本理论以及育种方法的研究创新没有引起足够的重视,且品质育种过多关注外观表型,未开展丝瓜内在品质的育种研究。

尚未涉及利用传统的育种方法与生物技术、基因工程等现代技术相结合的育种方法进行育种技术改良、创造新的种质,这远远落后于其它作物的育种进程。

不够重视保护地专用品种的选育。

4 展望

动物遗传育种与繁殖学系 篇2

动物遗传育种与繁殖学科是第一批在国内本专业领域被批准设有博士点的国家重点学科，并被批准为全国首批“211”工程项目建设学科。本学科设有国家家禽测定中心、农业部畜禽遗传育种重点开放实验室、动物胚胎生物技术重点实验室─“211”工程建设项目、分子及生化遗传实验室、计算机室、细胞遗传实验室、果蝇与赤拟谷稻实验室、动物繁殖实验室。农业部畜禽遗传育种重点开放实验室：实验室总面积约1000平方米，拥有仪器设备固定资产值人民币约1000万元，其中包括DNA自动测序仪、显微操作仪、脉冲场电泳系统、图像分析系统、工作站计算机等大中型设备。动物胚胎生物技术重点实验室：其中包括低温生物学实验室、显微操作实验室及细胞和分子生物学实验室，拥有显微操作仪系统、PCR

仪、自动冷冻仪、荧光显微镜、腹腔内窥镜、体视镜、CO2培养箱和超净工作台、低温离心机、超低温离心机、Milli-Q超纯水仪等大型进口仪器设备。具备从事数量遗传学、分子遗传学、细胞遗传学、免疫和生化遗传学、家畜繁殖学等领域科学研究所必需的实验条件。可承担所有国家级重点科研项目。主要研究方向有：动物分子数量遗传学；畜禽育种的理论与技术；畜禽遗传资源保存的理论和技术；动物繁殖生物技术。本系现有教职工37人,其中中科院院士1人，教授10人（均为博士生导师，其中1人为长江学者奖励计划特聘教授，3人为国家杰出青年基金获得者），副教授10人。在国际学术团体任职者4人，在国内一级学会任副

理事长以上者2人，在国内二级学会任副理事长以上者7人。近5年本学科共承担国家“973”、“863”、“跨越计划”、自然科学基金、国际合作等各类科研项目60余项，总经费达4100余万元。发表论文400余篇，出版专著和教材15部。获国家科技进步二等奖、国家技术发明二等奖等奖项共15项、国际专利1项、国家专利2项。培养博士45人，硕士50人。设有博士后流动站1个，培养博士后7名。

教改项目：

《家畜繁殖学》校一类课程教改项目建设（2001～2003）

《家畜繁殖学》北京市教育精品教材建设项目（2002～2003）

《动物生殖生理》校研究生重点课程建设项目（2003～2005）

获得美国专利 1项：

DNA markers for pig litter size

获得国家发明专利 2项：

（1）简单高效胚胎玻璃化冷冻解冻方法

（2）一步法胚胎玻璃化冷冻保存 国际合作与交流：

近年来本系人员出国合作研究、进修和参加国际会议50余人次，应邀到国内其他院校和单位作学术报告或讲学或技术指导共40余人次。1997年与国家农业生物技术重点实验室合作成功地举办了动物生物技术国际会议，有近20个 国家的约300名从事动物生物技术的科学家参加了会议。2000年再次与国家农业生物技术重点实验室合作举办了中欧动物生物技术研讨会，有来自10余个国家的约80人参加了会议。2003年12月又与华南农业大学动物科学学院合作成功地举办了动物功能基因组学与体细胞克隆国际会议。来自10余个国家的约30人参加了会议。这些合作研究和学术交流对本系学术水平的提高起到了很大的促进作用，同时也大大提高了本系在国内外的知名度。特聘教授岗位：

本学科在“数量遗传学与动物育种方向”与“分子遗传学与动物育种方向”均设有特聘教授岗位，拟招聘年龄在45周岁以下，能从事科研教学第一线工作；具有博士学位；国内应聘人员应是国家杰出青年基金获得者;国外应聘人员应具有相当于assistant professor职称(需有证书)；能胜任本学科核心课程“数量遗传学与

动物育种”或“分子遗传学与动物育种”之一讲授任务的科研工作人员。受聘者将主要从事“数量”或“分子”方向之一领域的科研工作。受聘者的工作目标是：至少在上述的一个研究领域或分支领域中取得世界领先的研究成果。李宁教授作为第一批授聘人员成为我系的特聘教授。动物繁殖研究方向：

水稻抗旱性遗传育种与节水抗旱栽培 篇3

【关键词】水稻；抗旱性；遗传育种；节水栽培

在当前农业科技研究领域，水稻的抗旱性一直是备受科研人员关注的研究课题，尤其是在我国北方部分地区淡水资源短缺，农业灌溉用水严重不足的情况下，研究抗旱性水稻品种更是具有非常重要的农业发展战略意义。就目前而言，国内外都在积极的研究水稻的抗旱性遗传育种与栽培技术，并且已经取得了一定的成就，这为节约水资源，提高水稻种植产量起到很大推动作用。以下本文中就主要分析了水稻抗旱性的遗传育种技术方法和抗旱品种的栽培技术，以供参考交流。

1.水稻抗旱性遗传育种研究现状

在对水稻的抗旱性进行研究的过程中，发现要想通过遗传的方式进行抗旱性水稻品种培育是一项非常复杂的研究工作，需要从水稻的形态、发育、生理以及生化等各个方面进行判定和试验，以排除不影响水稻抗旱性的功能基因，确定影响水稻抗旱性的遗传基因，并对其进行分子标记，来研究该基因会对水稻生长产生哪些影响，继而再利用遗传与基因定位来确定水稻的抗旱性影响因素，培育具有较强抗旱性的水稻品种，经过多季试验，最终才能成功培育出优质高产的抗旱性水稻品种。除了采用遗传与基因定位的技术方法以外，还有一些研究人员利用转基因技术进行水稻抗旱性育种研究，这种研究方法也取得了一定的成就。

2.水稻抗旱品选育的技术方法与发展

2.1选育方法

在水稻的抗旱性品种选育技术中，目前较为成熟的两种选育方法就是杂交选育和花药培养。其中杂交选育方法是最主要的一种培育种子的方法，并且在杂交技术的不断成熟完善下也得到很大发展。现如今我国北方很多地区种植使用的水稻品种都是由杂交选育方法培养出的抗旱品种。而花药培育技术则是以花药培养为主的单倍体育种技术，在植物种质改良方面具有重要作用，具有其他种质改良方法所不可比拟的优良特性。例如有些科研人员对3个水稻与早稻杂交组合F1进行花药培养，结合田间水、旱处理，创造抗旱性强的水稻种质资源。3个组合共获得108份花培材料，对其中68份进行抗旱性鉴定，45份表现抗旱，抗旱植株获得率为66.18%。其中，抗旱性级别为1级、3级、5级，分别为4.41%，17.65%，44.12%，这些材料将为抗旱育种拓宽种质资源。

除此之外，还有一种水稻抗旱性品种选育技术，即转基因技术。近年来，水稻的抗旱基因工程取得了一定的进展，得到了一大批转基因的抗旱植株。例如科研人员将吡咯啉羧基化合成酶导入水稻，提高水稻的抗盐和抗旱能力。

2.2抗旱性品种的选育发展

在抗旱新材料的筛选与创建方面，国内多家水稻育种单位做了有益的探索。例如近几年来对北方主栽的68份水稻品种（系）的抗旱性进行了分析，鉴定出综合抗旱能力较好的水稻品种（系）有：‘牡丹江22、‘东农425、‘垦稻l2、‘牡丹江19、‘龙稻6号，抗旱综合指数均达到70%以上。再例如通过栽培旱稻与野生C4植物长芒稗进行远缘杂交，培育出了稻、稗属间远缘杂交抗旱高产旱稻新种质。又有研究员等选取了分蘖力强、叶片直立的稗草材料为供体亲本，利用花粉管通道技术将稗草总DNA导入综合性状优良、品质优的受体亲本1351R、7108R、2142B等恢复系和保持系材料中，对导入后代材料的变异情况进行了观察，从中筛选出了4份含稗草基因的耐旱性强的水稻材料，在田块严重缺水的试验条件下仍能正常生长，表现出较强的耐旱能力，为抗旱新品种的选育奠定了基础。

“培育节水抗旱稻”项目已被科技部作为“十二五”重大项目入库，国际学术界也已认可了节水抗旱稻的理念，视之为一种新的水稻品种类型。2004年世界首例杂交旱稻‘旱优3号在我国诞生，并先后在我国北方多个地区进行引种试种，取得了较好的培育效果。最新育成的粳型杂交节水抗旱稻‘旱优8号，抗旱性强、产量高，稻米品质达到国标二级优质米标准。中国水稻研究所在旱稻新品种选育上也取得了积极进展，选育出了耐旱性强、优质高产旱稻新品种‘中旱3号（2003030）、‘中旱221（国审稻2006071）、‘中旱1号等，具有抗旱性强、品质优、产量高等特点，值得大力推广种植。另外，国内外其他农业科研单位在抗旱性品种筛选上也做了积极探索，为水稻抗旱性选育技术水平的提高做出巨大贡献。

3.节水抗旱栽培技术

由于抗旱性水稻品种的生物特性与一般的水稻有很大区别，因此在种植栽培的过程中也需要使用不同的栽培技术方法，只有这样才能保证抗旱性水稻正常生长，实现节水高产的种植效果。而如果在种植的过程中使用的栽培技术方法仍然是按照普通水稻品种的种植方法进行培育，不但不能实现节水增产效益，反而会适得其反，造成水稻减产的不良后果。基于此，笔者结合自己的研究现状，就抗旱性水稻品种的种植栽培技术进行了研究探讨，总结出以下几点需要注意的栽培技术要点，具体分析如下所示：

3.1选育抗旱性品种

培育抗旱的水稻品种，开展水稻旱作，不仅可节约水资源，而且有利于增产稳产、节约能源和减少环境污染，具有极其重要的意义。要选早熟、中熟、根系发达前期生长快、较抗旱也抗盐碱的品种，最好选择高抗旱能力的早稻品种种植。

3.2节水栽秧

集中劳力在快速整地基础上集中插秧。由于缺水要影响水稻分蘖，所以要加大密度。进行合理密植为了弥补缺水条件下有效分蘖少、单位面积有效穗数少、产量低的问题，应适当提高栽插密度，每hm2窝数应增加20%左右。

3.3间歇性灌溉

当缓慢干旱发生时，干旱发生前进行间歇灌溉的水稻表现为比干旱发生前进行淹水灌溉的水稻具有较低的腊氧合酶（LOX）活性、较低的游离亚麻酸含量和较低的丙二醛（MDA）含量，谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性变化不大，干旱复水后叶片保水能力较强。试验结果提示，间歇灌溉提高了水稻后期的抗旱能力，表现为在后期缓慢干旱发生时能一定程度上减缓膜脂过氧化伤害。

3.4覆盖保湿

充分利用油菜籽壳、麦糠、麦草等秸秆均匀地铺在稻苗行间，每hm2大约需要秸秆3750kg左右。这样既可减少稻田水分蒸发，保持土壤湿润，又可供给稻苗养分，抑制杂草生长。

3.5以肥调水

按照水稻需肥规律，坚持配方施肥、平稳促进、全面深施与灵活调节的施肥原则。基肥增施有机肥，采用全层施肥技术，追肥“以水带肥”，施肥与灌水相结合，要施用长效化肥，增施钾肥、硅肥。这样既能显著提高土壤保水抗旱能力，又可使水稻叶片气孔关闭，减少蒸腾，提高植株抗旱能力。

4.结束语

由于目前全球范围内的自然环境都遭受严重破坏，自然资源短缺加剧，给农作物的生长环境造成很大影响。尤其是水资源短缺严重影响了水稻的生产产量，更是引起了农业科研人员对抗旱性水稻品种研究的重视。在长期的科研试验下，我国已经取得了较好的抗旱性水稻新品种研究成果，并在选育方法和栽培技术上进行了改革创新，极大的提高了我国水稻种植的节水效益，实现了水稻的增收增产。尤其是在北方的水稻种植发展中，抗旱性水稻品种更是具有非常实用的重要意义。

【参考文献】

[1]王麒，等.黑龙江省抗旱水稻品种（系）的筛选[J].黑龙江农业科学，2009（04）.

遗传与育种 篇4

关键词：主要组织相容性复合体,经济性状,结构,功能,动物遗传与育种

MHC广泛存在于脊椎动物体内,早期对MHC基因的研究主要集中于小鼠,而后在很多物种如羊、牛、鸡等脊椎动物的不同染色体上都发现了这一区域 [1,2,3]。MHC是由紧密连锁且高度多态的基因座组成的一个遗传区域,其编码产物是免疫系统中极为复杂且具有高度多态性的一类细胞表面转膜蛋白即MHC抗原。MHC抗原参与机体的免疫反应,在机体的免疫应答调控、抗原识别及提呈等方面起着重要作用。同时,不同个体间由于MHC遗传背景的差异和多样性水平的高低都会导致个体对疾病的抗性和易感性的差异。因此MHC作为疾病的抗性和易感性的候选基因已成为遗传育种研究中的一个热点,并且也越来越受到生态学家、种群遗传学家和动物遗传育种学家的高度关注。本文就MHC基因结构、特点及近几年来MHC在动物遗传与育种方面的研究成果做简要介绍。

1 MHC基因结构、功能、遗传特性

1.1 MHC基因结构

根据MHC基因编码蛋白产物的类型不同可将其分为三类:I型分子、II型分子和III型分子。I型分子和II型分子都参与抗原呈递过程,在I型和II型分子中都存在多态性的抗原结合位点;而III型分子不参与抗原提呈,一般很少研究。I型分子与β2微球蛋白相连构成异源二聚体几乎存在于所有有核细胞和血小板的表面,β2微球蛋白是由其它基因编码的分子较小的蛋白质。I型分子是跨膜蛋白,在细胞膜外侧有2个多态性区域α1和α2,为抗原结合位点。II型MHC分子的分布范围相对来说比较狭窄,主要存在于抗原递呈细胞表面,分子是由α和β两条糖化多肽链以非共价键组成的异源二聚体,α链和β链均由MHC基因编码且结构相似。α链和β链也为跨膜蛋白,在细胞外分别包括2个功能区:α1、α2和β1、β2。其中α1和β1是外来抗原的结合部位,呈多态性。

1.2 MHC基因功能

MHC基因处于机体特异免疫反应的中心地位。各类生物MHC基因的生物学功能都是相同的,它们与机体免疫应答、免疫调节及某些病理状态的产生密切相关。MHC基因主要负责抗原提呈,I型分子和II型分子在抗原提呈过程中结合的抗原种类和刺激的T细胞类型均有差异。I型分子主要结合胞内抗原,如细胞内的病毒性抗原及一些肿瘤抗原,形成肽-MHCI类分子复合物,激活细胞毒T细胞,进行细胞免疫。II型分子则主要结合胞外抗原,如由于巨噬细胞非特异的胞饮作用而进入细胞内的外源性抗原,形成肽-MHCII类分子复合物,复合物呈递给辅助T细胞,进行体液免疫[4]。

1.3 MHC的遗传特性

MHC是一组紧密连锁的高度多态的基因群,为共显性遗传。MHC基因遗传特性中最为突出的特点就是高度的多态性。这种多态性主要表现在:在群体内有大量的具有一定频率的等位基因、等位基因之间具有高度的遗传多样性或核苷酸多样性、等位基因之间存在跨种进化的现象。郭秀丽等[5](2007)应用比较基因组学和生物信息学方法分析了绵羊、牛、狗和鹿的MHC-DQA1基因部分序列,计算了这些物种DQA1的核苷酸多样性,发现鹿、绵羊DQA1多态性都较丰富。很多关于MHC基因的研究[6,7,8]都表明MHC基因具有多态性的特点,并推测多态座位的产生可能是由基因重复引起的,新的基因座位形成后,由于突变、座位间重组、座位内重组等方式而变成新的功能基因或者假基因;多态性的保持可能是由于超显性选择、平衡选择、杂化交配。

2 MHC基因在动物遗传学基础研究上的意义

2.1 物种遗传多样性分析

遗传多样性是指物种中不同个体遗传变异的总和。为物种制定合理的管理策略的前提条件就是要了解物种的遗传多样性水平。物种对环境的适应能力和进化潜力就取决于遗传多样性水平的高低。MHC的变异可以反映物种基因组水平的变异。因此可以通过研究MHC的变异有效评估物种的遗传多样性大小。孟青龙等[9](2007)用PCR-SSCP技术检测了50匹中国乌珠穆沁马(Equus przewalskii)的ELA-DQA第二外显子,共检测出A、B、C、D、E五种等位基因,等位基因频率分别为0.28、0.25、0.11、0.16和0.20,表明乌珠穆沁马ELA-DQA第二外显子多态性丰富,从理论上证实乌珠穆沁马对其生存环境有很强的适应能力。Van等[10]对南非白纹牛羚(Damaliscus pygargus)的2个亚种D.p.phillipsi和D.p.pygargus的MHCII-DRB基因的多样性进行了研究,虽然在44个D.p.phillipsi亚种个体中发现了22个等位基因,而在45个D.p.pygargus亚种个体中仅发现了6个等位基因,但总体上来说2个亚种在MHC-DRB基因抗原结合区的核苷酸非同义替换率与同义替换率的比值要显著高于非抗原结合区,说明这两个亚种对生存环境有一定的适应能力,推测这种多态性的保持机制可能与依赖频率的选择有关。

2.2 种群遗传结构分析

同一个物种的不同种群由于生活环境的差异,可能受到不同病原体的胁迫,致使MHC等位基因在不同种群中频率的差异,这从一定程度上也有助于探讨物种地理分布格局形成的原因。Ekblom等[11]以北极燕鸥(Gallinago media)的纳维亚山区种群和东欧陆地种群为研究对象作了MHCII类B基因的种群结构研究,发现这些种群中MHC等位基因有差异,尤其是在所发现的50个等位基因中有78%的等位基因为某一种群所特有,提示由于适应不同的环境而促使种群间MHC基因型的差异。Rakus等[12]检测了9个鲤鱼(Cyprinus carpio)饲养家系共119个个体MHCIIB基因的多样性,共得到7个不同的单元型。在不同的家系中享有不同的单元型且频率也不相同。R0、R7和Ur3个家系是单态的,R0、R7家系都仅有一种单元型C,Ur家系仅有单元型A。多态性最高的家系是Lit家系,有4种不同的单元型A、D、F、G,其中D、F、G是此家系特有的。如此情况也从一定程度上解释了不同饲养家系生存能力的差别。

2.3 进化历史和种群动态

对于多数物种而言其进化历史是一个复杂漫长的过程,在这个过程中种群可能经历了繁盛期,也可能经历了瓶颈期。Mainguy等[13]对高山山羊(Oreamnos americanus)三个种群的MHC-DRB基因进行研究,发现这三个种群竟然只有2个等位基因,推测如此低的遗传多样性可能是由于更新世时期的瓶颈事件造成的,也可能是由于高山山羊栖息地孤立化缺乏种群间的基因交流引起,也可能与高山山羊的分布有关。高山山羊分布在纬度较高的地方,而这样的地方与纬度低的地方相比,环境中病原体的种类及其流行程度就低很多,致使MHC基因面临的选择压力也随之就小一些,因此高山山羊中MHC-DRB基因的遗传变异水平就低一些。大苇莺(Acrocephalus arundinaceus)和塞舌尔鸣鸟(Acrocephalus sechellensis)是有着不同的种群进化历史的同属动物,大苇莺种群数量大且是进行远系繁殖的物种;而塞舌尔鸣鸟正好相反,种群数量小、近交繁殖,并且曾经经历过瓶颈效应。Richardson等[14]选取这两个野生鸟类进行研究,评估这两个物种MHCI类分子中外显子3的序列变异度,推测这两个物种MHC基因的遗传多样性以及平衡选择是否作用于大苇莺用于维持其多样性。结果表明塞舌尔鸣鸟的MHCI类分子中外显子3的序列变异度远远低于大苇莺,这与它们的进化历史相符,但核苷酸歧义度、氨基酸歧义度在这两个物种中并没有显著差别,表明平衡选择可能参与维持大苇莺MHC基因的多样性。

3 MHC基因在动物育种方面的应用

育种就是在不破坏种质资源的前提下,利用现代分子生物学技术和传统育种技术相结合的手段,培育出高产优质的新品种。MHC基因不仅与物种对疾病的抗性有关,并且还与许多经济性状有关,因此MHC基因是动物育种中的优选标记基因。

3.1 种质资源保护方面的应用

为了有效地保护物种,必须先弄清楚物种种群之间的遗传变异程度,然后把与其它种群差异较大、独自进化的种群划分为进化显著单元(evolutionarily significant units,ESUs),最后在进化显著单元中确定管理单元(management units,MUs),这样才能有效地实施保护策略,真正地实现对物种的保护。一般来说中性遗传标记(如微卫星标记)是最适合确定进化显著单元和管理单元的,但制定进化显著单元和管理单元的根本目的是为了保存物种的适应性变异,因此有必要结合适应性标记MHC的分析结果。Hedrick等[15]以濒危物种北美食蚊鱼(Poeciliopsis occidentalis)为研究对象,确定2个亚种p.o.occidentalis、p.o.sonoriensis微卫星标记和MHC基因的多样性程度,结果显示这两种标记的研究结果相符,两个亚种间遗传差别很大,并且p.o.occidentails亚种形成了5个截然不同的种群,建议这些种群被划分为2个进化显著单元,每个进化显著单元由4个管理单元组成。

3.2 在生产性能分析中的应用

生产性能是育种中的一个重要指标,在部分物种中已经发现MHC基因与生产性能密切相关。欧阳建华等[16]采用酶切法对泰和乌鸡(Gallus gallus)MHC分子进行研究,探讨了各基因型与其繁殖性能的相关度,结果表明鸡MHC与产蛋数及受精率具有较强的相关性,提示在进行分子水平育种时,MHC可作为一个重要的候选基因座。同样在对猪(Sus scrofa)的繁殖性状研究中发现SLA与排卵数之间也存在某种关系[17]。鹿茸是雄性梅花鹿尚未骨化的鹿角,李波[18]对梅花鹿(Cervus Nippon)MHC-DRB基因多态性及其与产茸量性能做了研究,发现MHC-DRB基因杂合度高的梅花鹿个体的产茸量要高于MHC-DRB基因杂合度低的梅花鹿个体。因此在以培养稳定品种为目标的育种工作中可将MHC基因作为某些物种育种的候选基因。

3.3 在抗病能力分析中的应用

由于MHC基因参与免疫反应中的抗原呈递过程,因此也可作为抗病能力的候选基因。Wedekind等[19]培育了7个白鱼(Erythroculter ilishaeformis)家系的14个群体共1 016个个体,对MHCII类基因B1座位进行分析,并计算了由于胚胎畸形造成的早期死亡率和由于荧光假单胞菌引起胚胎死亡的晚期死亡率,发现MHCII类基因B1座位与胚胎对荧光假单胞菌的易感性有密切关系。对于美洲野牛(Bison bison)饲养业而言,恶性卡他热病毒会引起非常严重的疾病,很多野牛会因此死亡。但在相同的饲养场中,大概有20%的美洲野牛感染后不会导致临床上的一些症状。弄清对这种病毒易感性的遗传背景差异有助于更好地制定策略控制病毒感染带来的严重后果。Traul等[20]选取了10个刚刚暴发过恶性卡他热的牛群,采集了189头美洲野牛样品,对它们MHC-DRB3基因进行了详细的研究,把获取的DRB3等位基因分为3类:抗型(resistant,R)、易感型(susceptible,S)、中型(neuttral,N)。因此野牛群体被分为6类:N/N,N/R,N/S,R/R,R/S,S/S。结果显示R/R基因型个体与对恶性卡他热病毒的抗性最强,而S/S基因型个体最易感染恶性卡他热病毒,从而证实不同MHC-DRB3基因型的个体对恶性卡他热病毒的抗性存在差异。

3.4 在交配选择中的应用

杂化交配即避免MHC型相同的配偶,这样可以增强后代对病原体的抗性,也可以避免因近交带来的严重后果。早在30年前就有关于选择不同MHC型交配的报道,现如今在老鼠、人、鸟类中也有类似的研究,表明在交配选择时更倾向于选择MHC型差异较大的配偶。但在交配选择时还有一个必须考虑的内容就是遗传的相容性,如果交配的个体之间MHC型相差甚远则有可能造成自身免疫应答、部分T细胞丢失等现象。因此,为了更为详细地了解MHC分子在交配选择中的作用,Forsberg等[21]选取了48条成年的褐色鲑鱼(salmo trutta L)为研究对象,探讨交配个体之间MHCII类分子β位点基因型的差异度。研究结果表明在交配过程中并不是选取MHC基因型差异度最大的个体作为配偶,而是选取MHC基因型差异度适中的个体,推测其原因可能是为了增强后代对当地环境的适应能力,并增强种群间MHC基因的分化。

遗传与育种 篇5

这一章内容比较多，重点是要求掌握杂交育种中亲本选配原则，杂交方式、杂种后代处理方法和育种程序。但是对远缘杂交、倍性育种也要有所了解，因为这些育种方法的成果也是很大的。其实这几种育种方法，基础还是杂交，只不过亲本不一样，因而产生的问题和要注意的方面不一样。

一般我们所说的杂交育种就是种内不同品种的杂交。而回交育种是一种特定的杂交，就是杂种后代和亲本之一的杂交。而远缘杂交是种间的杂交，由于亲缘关系远，就出现不育、杂种后代不育等等问题。而倍性育种，是从染色体的倍数性角度考虑和研究的，自然界有很多植物是多倍体的，既有同源多倍体，更多的是异源多倍体。由于可以通过人工诱导的方法使染色体加倍成为纯合二倍体，那么单倍体育种就成了一个育种的捷径，单倍体育种就发展起来了。

下面我们就先来看：

1．杂交育种法

是当前最常用、最有效，也是成果最多的育种方法，它的工作内容包括亲本选配、杂交、杂种后代的选择、培育及鉴定等。

亲本选配的原则是：双亲优点多，缺点少，且缺点能互补，这样就比较容易克服掉缺点，或者说发现克服掉缺点的植株的可能性比较大；双亲之一为当地推广品种，这样配出的后代对当地的适应性比较好，同时后代的综合基础水平比较好；双亲生态型不同，产地相距较远，由于遗传物质基础差异较大，后代分离范围广，变异类型多，出现优良变异的可能性增加；选用一般配合力高的材料作亲本，因为一般配合力好，往往会得到好的后代，容易选出好的品种。

杂交组合方式有：单交、复交和回交。

单交就是两亲本进行成对杂交。所以也叫成对杂交。单交，因为只进行一次杂交，就进入分离世代选择阶段，所以简单易行，育种时间短，杂种后代群体规模相对比较小。如果双亲性状互补，综合性状符合育种目标，采用这种方法最容易获得成功。大部分作物正反交差异不大，但有时正反交对后代的影响不同。

复交是两个以上亲本进行两次以上杂交的方式。应用复交时，合理安排各亲本的组合方式以及在各次杂交中的先后次序很重要。一般把综合性状好、适应性强并有一定丰产性的亲本放在最后一次杂交，使其在核遗传中占有较大比重，保证在杂种后代中出现优良性状。因为复交亲本多杂交次数多，杂交工作量和后代群体规模比单交大得多。实际应用中，在能够达到育种目标的前提下，尽量少用亲本。

回交是两个品种杂交以后，后代再和亲本之一杂交的方式。回交可以进行一次或者多次，一直达到预期的目标为止。

要求掌握各类杂交方式的特点。

杂交后代的处理方法有：系谱法及混合法，书上系谱法有个示意图，要求结合这个图，掌握系谱法的整个过程。要求了解系谱法和混合法各自的优缺点并掌握它们的具体方法。

系谱法和混合法是杂种后代处理的两种基本方法。优缺点如下：

1．对质量性状和遗传较简单的数量性状如生育期、株高等，用系谱法可以尽早起到定向选择的作用，较早地集中精力于少数优良家系上，可以提高育种效率。系谱法对家系的亲缘关系和性状的遗传特点跟踪调查，便于总结育种经验，正确评价亲本。

混合法由于世代数要求固定，不能灵活提前选出优系，在稳定世代选出的家系缺乏系统观察，因此评价时难以取舍。

2．系谱法对多基因控制的性状，中选率低。混合法可以保留更多的类型和高产个体。在以高产为主要目标的育种工作中，采用混合法较为有效。

3．系谱法操作复杂、环节多，工作量大；混合法操作简单，方便易行。

杂交育种程序由原始材料及亲本圃、选种圃、鉴定圃、品种比较试验、区域试验、生产试验等组成。掌握育种程序中各试验圃的工作内容。

在原始材料和亲本圃，种植原始材料和亲本材料。每一杂交亲本相邻种植，注意花期相遇问题。亲本材料一般点播稀植，便于操作管理，成熟时按组合收获。

选种圃种植杂交组合分离世代，从杂种一代到杂种四代。系谱法中，在选种圃内连续选单株，直到选出性状稳定一致的品系升级为止。

鉴定圃种植的是升级的新品系以及上一年鉴定圃中需要继续鉴定的材料。鉴定圃中不再选单株，而是对中选的品系进行初步产量比较，观察性状的稳定性，要对育种目标中所要求的性状进行必要的鉴定。性状稳定并且表现优良的品系可以升到品系比较试验。产量超过对照品种的优良品系升级到品种比较试验。

在品种比较试验就种植由鉴定圃升级的品系和上年品种比较试验中需要继续进行试验的优良品种。这里要对所选育的品系作最后的全面评价，只有显著优于现有推广品种而且表现高产、稳产、优质、低耗的品系才能中选进一步参加区域试验。

参加品种比较试验的品种数目相对较少，小区面积较大，并对品系的产量、生育期及抗性等进行系统的观察记载，收获后进行室内考种。品种比较试验一般要进行二年以上。

经过品种比较试验选出来的品系，分别在一定生态区域的不同地点上做品比试验，就称为区域试验。各试验点的试验设计方法和品种比较试验一样，对照采用当地大面积生产主栽的同类型品种。一般要求试验2~3年。区域试验是鉴定品系的适应种植区。同时也有推广示范和多点繁殖的作用。

生产试验，就是经过区域试验的少数入选品系安排在适应区域内的多个试验点上，做大面积无重复的对比实验。一般试验1~2年。有三个作用：1 大面积的生产条件下鉴定品系的生产能力；2 大量繁殖种子；3 示范宣传，为将来新品种的大面积推广应用打下基础。

最后一个环节是品种的审定和推广，在各级试验中表现优异，在产量、品质、适应性其抗逆性方面都达到育种目标的品系，可以向当地省级品种审定委员会申报审定。经过审定合格的，可以定名成为新品种，并且在生产中应用推广。

以上是一般的杂交育种程序，实践中也是可以根据具体情况灵活运用的。比如选种圃里特别突出的材料，在种子数量允许时，可以越级参加品种比较试验。

2．回交育种法

是两亲本杂交后，它的后代再和亲本之一进行多次杂交的方法。通过遗传学部分的学习，我们知道，这种方法可以置换细胞核，主要是要求育成品种具有某一亲本的某个性状，同时又具有另一亲本的大部分性状。

3．远缘杂交

是指种间、亚种间、属间，就是亲缘关系很远的个体间进行的杂交。比如，马和驴杂交，生的骡子，比如教材上介绍的八倍体小黑麦等，都是远缘杂交成功的例子。但是远缘杂交毕竟是亲缘关系远，产生杂种不容易，要想让杂种产生后代更不容易，就要想很多办法，来克服这种种间的生殖隔离。克服的方法介绍了好多种，比如媒介法、重复授粉、理化因素处理、染色体预先加倍、柱头移植法等等。

4．倍性育种

包括多倍体育种及单倍体育种。多倍体育种又分为同源多倍体和异源多倍体。

选育异源多倍体最常用的方法是远缘杂交后，对远缘杂种进行染色体加倍，再进行选择培育，从而育成新品种。

单倍体育种是对杂种一代先进行人工诱发单倍体，而后再进行染色体加倍，使其成为纯合二倍体，并从中选出优良单株培育成新品种的方法。人工诱发单倍体最常用的方法是花药（花粉）的离体培养。此法在育种上有克服杂种分离、缩短育种年限，提高选择效率等作用。

第八章 杂种优势利用

在遗传学部分，我们学习了杂种优势的理论，在这一章，要求掌握利用杂种优势的途径和技术；特别是要重点掌握雄性不育性在杂交制种中的重要意义和应用。

1．杂种优势的概念和表现特点

杂种优势就是指杂交后代表现出的某些性状或综合性状优于亲本的现象。

表现特点：既普遍又复杂。说它普遍是因为它广泛表现于各种作物上。说它复杂，是各种作物、各种不同的性状，它的优势表现不同。关于不同主要性状杂种优势的表现，可以通过教材316页了解。

2．利用杂种优势的原则

利用杂种优势要根据作物的繁殖方式、去雄难易及种子繁殖系数等特点，来选用各自适宜的方法，并根据配合力测定的结果，采用配合力高的材料作亲本杂交，以便获得既丰产、综合性状又优的杂交种供生产应用。

原则有三方面内容：选配优良杂交组合、提高亲本的纯合性以及采用简易的制种技术。

3．不同繁殖方式作物利用杂种优势的特点

自花授粉和常异花授粉作物其遗传基础一般是纯合的。两个品种杂交得到的杂种一代，优势高而整齐一致。因此利用杂种优势的主要方式，就是选配两个优良品种进行杂交，获得品种间杂种。这类作物能否利用杂种优势，关键在于解决去雄问题，如果雄蕊去除不干净，就会自交结实，产生假杂种，降低制种质量。比较方便的是利用雄性不育系，来生产杂种种子。

异花授粉作物由于天然异交率高，品种的遗传基础复杂，利用杂种优势的重要特点就是选育基因型纯合、优良、配合力高的自交系，配制自交系间杂交种。这在玉米上应用广泛。

无性繁殖作物利用杂种优势的主要特点是：依照育种目标选配亲本进行有性杂交后，从杂种一代中选择优良单株进行无性繁殖，使杂种后代能在较长时期内维持象F1那样的优势水平，而不必年年生产F1种子。

4．杂交种的类别：

品种间杂交种、品种-自交系间杂交种、自交系间杂交种（单交种、双交种、三交种、综合品种）、雄性不育杂交种、自交不亲和系杂交种、种间和亚种间杂交种。

品种间杂交种的特点就是育种程序简单。但在异花授粉的品种，亲本没有经过严格自交，个体间遗传基础不一致，杂种一代表现不太整齐，杂种优势低于自交系间杂种，所以现在异花授粉作物不利用品种间杂交种。

品种-自交系间杂交种是用自由授粉品种和自交系组配的杂交种，又叫做顶交种。一般增产幅度不大，性状不整齐。生产上已经很少了。

自交系间杂交种，是目前生产上普遍采用的方式，而且增产效果显著，一般可以比优良品种增产25%~40%，或者更多。但就是育种程序复杂，需要的时间长，但是配出的杂种生长整齐一致，优势明显。到杂种二代会发生性状的分离，因此只利用一代。

自交系间杂种，根据亲本数目、组配方式的不同，又分为单交种、双交种、三交种和综合品种。

雄性不育杂交种是用各种雄性不育系作母本配制成的。质-核不育杂交种，比如水稻、高粱、玉米的恢复性雄性不育杂交种属于这种类型。细胞核不育杂交种，比如棉花的两系杂交种，水稻的光敏核雄性不育杂交种。

自交不亲和系杂交种，比如十字花科的蔬菜，甘蓝、大白菜、萝卜，甘蓝型油菜，因为母本自交不亲和，不结实，只能接受正常品种父本的花粉，不必人工去雄。

有些作物不同的种间和亚种间杂交能够正常结实，就可以配制杂交种，利用杂种一代的优势。

5．利用杂种优势的途径

在配制杂种种子时，可采用人工去雄、化学杀雄、利用自交不亲和性及雄性不育性等方法解决去雄问题，其中利用雄性不育性制种是目前利用杂种优势的最有效的途径。

从遗传学的学习我们知道，雄性不育的遗传基础有两大类，质-核互作的不育和细胞核不育。质-核互作的不育型，是可以稳定遗传的雄性不育，由于不育的细胞质基因和细胞核基因的不同组合，植株的表现可以分成三类，也就是我们在生产上应用的不育系、恢复系和保持系。就是通过保持系给不育系授粉来繁殖雄性不育系，用恢复系给不育系授粉生产杂交一代种子，保持系和恢复系都是采用系内授粉繁殖。

细胞核不育，简称核不育，不育型和可育型杂交时，其后代育性的遗传方式符合孟德尔遗传，会发生分离，所以生产上难以利用。核不育分为由单隐性基因、双隐性基因、单显性基因和双显性基因控制四种类型。

植物界的这种由核基因控制的雄性不育，大部分是由隐性基因控制的，少部分由显性基因控制。我国发现的水稻光敏核不育，是在长日照条件下表现完全雄性不育，而在短日照条件下表现为可育，并且这种由日照长度调控的育性转换，是可以稳定遗传的。这样，就可以采用两系法，不育系和恢复系两系法生产杂种，不需要有保持系了。

这一章要求掌握制种中“三系”的关系、两系法和“三系法”的制种技术。

第九章诱变育种

自然界存在着可以引起突变的各种因素，生活中一些化学物质也有诱发突变的可能。对于我们人类。要尽量避免和这些诱变因素接触，而用于育种，我们又希望通过这些因素的诱发，发现有利于人类的新的优良性状的发生。

这一章要求掌握理化诱变育种的方法和程序。

1．诱变的因素

分为物理诱变剂和化学诱变剂两大类。

典型的物理诱变剂是各种射线，育种工作常用的是X射线、γ射线和中子。处理的剂量、处理的时间要根据不同作物对辐射的敏感性来确定，不同的作物敏感性不同。作物的不同器官、组织以及不同的发育时期和生理状况，对辐射的敏感性不同；处理前后的环境条件对诱变也有一定的影响。

化学诱变剂主要有烷化剂、叠氮化钠以及碱基类似物。化学诱变剂处理可以采用一定浓度的液体浸泡或气体处理。要使诱变效果好，必须注意诱变剂的浓度、处理持续时间、温度和溶液的pH值以及种子的含水量。

突变率是随着诱变剂剂量的增大或处理时间的延长而增加的，集中诱变剂复合处理比单独物理或化学因素处理，更可以提高突变率。

2．诱变育种的特点

（1）提高突变率，扩大突变谱

（2）有效地改变个别性状

通过诱变育种可以改良一个推广品种的个别缺点，而保持其他优良性状基本不变；

（3）缩短育种年限

诱发的变异大多是一个主基因的改变，因此稳定较快；

（4）“定向”变异和有益突变的频率低

也就是说大量的变异是有害的，是未知的。

3．物理诱变剂

常应用的物理诱变剂是各种不同种类的射线。通过内照射或外照射引起染色体的改变。使DNA链发生断裂，或是造成重复、倒位、易位等畸变。照射强度、剂量强度、剂量率不同，效果不同，往往是致死的比较多。

4． 化学诱变剂的特点

与物理诱变剂相比，化学诱变的特点有：

（1）诱发突变率较高，而染色体畸变较少；

（2）对处理材料损伤轻，有的化学诱变剂只限于DNA的某些特定部位发生变异；

（3）大部分有效的化学诱变剂较物理诱变剂的生物损伤大，容易引起生活力和育性下降。

诱变育种方法：

（1）选择遗传背景恰当的原始材料；

（2）选用适当的诱变剂及适宜的剂量；

（3）育种群体不能太小；

（4）在M1不进行选择。

第＋章生物技术在植物育种中的应用

这一章的内容是了解的内容。介绍了生物技术中的组织培养、原生质体培养和体细胞杂交以及重组DNA技术等在植物育种中应用的概况和进展，它们是近十年来发展起来的高新技术，是传统育种技术的重要补充和发展。

1．组织培养

什么叫组织培养，它的应用范围和步骤。是指在无菌条件下，在人工制备的培养基上培养植物的各离体器官、组织或细胞，如根、茎、叶、花、果实、种子、胚、胚珠、子房、花序、花药、花粉等。这些离体部分可以不断地一代代地连续生长，并可再生成植株。在培养过程中，会发生变异，可通过选择、培养，育成新品种。其应用范围较广，如单倍体育种、克服远缘杂交不实及杂种不育、打破种子休眠、快速繁殖植株、种质资源保存、无性繁殖植物的脱病毒培养、原生质体的培养等

2．原生质体的培养和原生质体融合

什么叫体细胞杂交，可获得体细胞杂交产物，克服有性杂交中双亲不亲和的现象，扩大了杂交亲本和种质资源的利用范围。其具体步骤是：原生质体分离培养、原生质体融合、杂种细胞的鉴别与选择及诱导杂种细胞产生愈伤组织及再生植株

3．基因工程

其主要工作内容是：目的基因的提取、将目的基因转移到载体上形成重组DNA、重组DNA进入受体植物细胞、诱导受体细胞再生植株、目的基因在受体中表达。

近几年基因工程应用在育种上，育成了抗虫棉、抗寒的西红柿等等，成果很大。

从第十一章开始，就进入这门课程的最后一部分，通过上面介绍的各种方法，新品种培育成功了，还要做些什么工作，怎么样去推广，这里要介绍相关的内容。

第十一章品种审定和推广

这一章要了解为什么要进行品种审定，怎么进行审定，掌握品种推广的方式和良种繁育技术。特别要了解品种退化的原因并掌握防止品种混杂退化的方法；熟悉种子生产的程序。

1．为什么要进行品种审定

实行品种审定制度，可以加强农作物的品种管理，有计划、因地制宜地推广良种，加速育种成果的转化、利用；避免盲目引种和不良播种材料的扩散。

2．如何进行良种推广

推广良种要注意品种的区域化和良种的合理布局、合理搭配及良种良法的配套。

3．品种推广的方式

新品种的推广可采用分片式、波浪式或多点式进行。

4．防止品种混杂退化

在生产中，由于机械混杂、生物学混杂、基因突变和分离、不良环境条件的影响等，而使品种发生混杂、退化现象。防止混杂退化的措施：严防机械混杂（单收单打单藏等）、防止生物学混杂（隔离种植），严格去杂去劣、搞好提纯。

5．品种分级繁育

品种的分级繁育是种子专业化生产的主要内容。分级繁育是一种将不同级别的种子按等级或世代分级繁殖，完成生产用种、世代更新的良种繁育制度。

目前种子的分级繁殖和进行更新所采用的技术路线是保纯繁殖和提纯复壮。

保纯繁殖就是从育种者种子开始到生产用种，进行分级繁殖。供下一个等级种植，每个等级自己都不留种。这样每个等级的种子只能种一次，即从育种者种子到生产用种，最多繁殖四代。保纯繁殖是在品种区域化、生产专业化、加工机械化、质量标准化和经营商品化的条件下形成的，它要求有良好的技术设备条件，并有充分的贮运能力，因而需要有较高的生产力水平。

提纯更新复壮则是用原种圃或种子田的材料，根据品种特征、特性以选择为主要手段，循环选择，生产原种和原种的繁殖。采用二圃制或三圃制生产原种。

最后一章关于计算机在育种工作中的应用，就是总结了前面许许多多专家的育种经验，形成了专家系统，来帮助分析、推断某些亲本的后代情况。

还有就是在种质资源管理上，应用计算机。

遗传与育种 篇6

【关键词】高职高专 遗传育种 教学改革

【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）01-0251-01

1.教学过程中存在问题

1.1 学生对课程的认识度不够

目前，高职高专学院的学生在学习作物遗传育种学科时，认识程度不够，学习主观能动性不足，存在的问题较多，主要体现在基础知识掌握不牢固，对本课程的兴趣缺乏，对知识不求甚解，学习主动性差等问题。

1.2 学科的难度较高

《作物遗传育种学》的学习难度本身较高，课程总体理论居多，硬性理解的知识多，学生学习存在较大的难度，表现在为作物遗传部分理论性强且深奥难懂，加之学校教学设备、科学技术水平等条件所限，教学上难以做到理论联系实际，课堂上达不到理想的教学效果。

1.3学科的考核方式落后

学生的成绩考核是由平时成绩（包括出勤率、课堂表现、作业完成情况等）和期末考试两部分构成的，且平时成绩在期末成绩中所占比例较低，导致学生平时不认真听课学习，到期末针对考试重点突击学习，整个过程表现为应试型学习。

1.4 教师实践

专业教师的技能直接影响到所培养学生的技能，而专业教师的技能往往与生产实际脱节，跟不上新的生产技术，表现为理论知识强，实践能力差，导致在教学的过程中知识的运用不灵活，学生的掌握效果差。

2.教学改革思路

2.1注重教学考核与实践

2.1.1提高课堂教学有效性

授课是整个教学过程中的重要环节，是教学活动的主要形式，是提高教学质量的基本途径。

“作物遗传育种”课是一门较抽象又较复杂的课，课堂上应合理组织教学，利用“多媒体演示、项目导向，微视频， 翻转课堂”等教学模式，激发学生的学习兴趣及主动性，从而调动学生的积极性，提升教学对象对课程的主观认识。

2.1.2理论与实践相结合

在授课时，教师应针对各地的生产实际情况选择授课内容。加强实践环节的教学，农业生产具有极强的季节性，教学安排也具有时间相对固定的特点，实践教学应贯穿于作物的整个生育期中。我系马铃薯杂交育种课程设置在第三学期上半学期，学生可以在学习期间参与到马铃薯父母本的播种、苗期管理、叶龄观测等管理中，而杂交育种项目的操作由于学校假期，部分学生因假期不能参加，教师可通过播放参与学生的视频及其讲解弥补缺失实践内容。

2.1.3重视实习

高职院校肩负着培养高级应用型人才的重任，学生不仅需要具备扎实的专业理论知识，更要具备较强的动手能力，为本门课程的学生尽力联系育种单位、种子生产企业，让学生参与到生产中去，有助于学生对本内容的巩固。实习期间，在保证实习计划系统性、完整性的前提下，要求学生如实记载种子生产程序、方法，在实习结束后由小组做PPT并汇报交流。实习过程中，学生亲自动手，对课程知识印象加深，有效地提高学生的动手能力和驾驭知识的能力。

2.1.4 改革考核方法

把单一的考试改为理论与技能考核相结合。教学考核要注重过程，平时把考核分配到每一次的实验课和实践教学中，每次实验（实践）课都要进行考核，考核成绩与期末考试成绩合理搭配，每次考核成绩都直接影响到课程期末成绩，提高了实践教学效果，改变应试型学习模式。

2.2 加强专业教师实践锻炼，提高专业教师的专业技能

2.2.1 教学与科研

教学与科研是高等学校和专业学校教师两个主要工作，处理好二者的关系，对提升教师的个人能力和提高教学质量具有重要意义。适时地采用科研与教学互动的方法教学，可以达到提高学生学习兴趣、丰富教学环节、提升教学质量的目的。在作物遗传育种学教学中充分利用科研案例，适时地采用科研与教学互动的方法教学，可以有效提高学生学习兴趣、丰富教学环节、提升教学质量的。

2.2.2教师的企业锻炼

专业教师除了可在学校的实训基地进行实践锻炼外，还应到生产一线的企业进行实践锻炼，通过下企业的实践锻炼，切实提高专业教师的实践技能，打造一支双师型素质与双师型结构的专业教学团体，这是教师提高教学能力的重要途径。而针对工作时间较短、实践经验少的年轻教师而言，入企锻炼更是快速提高教育教学水平的关键方法。

总之，通过以上几方面的探索和尝试，教学己经收到了明显的成效，学生整体反映较好。

参考文献：

[1]任四妹，欧鉴基.《植物遗传育种学》实验课程教学改革与实践[J].安徽农业科学， 2012，40（1）：560-561

[2]樊保臣.高职院校学生实践能力培养对策的研究[J].吉林省经济管理干部学院学报，2010.24 （4） ：111一113

“遗传育种专题复习”教学设计 篇7

“遗传育种专题复习”涉及孟德尔定律、减数分裂、基因重组、基因突变、染色体畸变、转基因技术和植物体细胞杂交等遗传学基础知识, 包括杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、基因工程育种和植物细胞工程育种等多种遗传育种方法, 复习教学需帮助学生建构一个知识网络。其中“基于遗传育种新情境的创新能力培养”既是教学重点也是教学难点, 教师在教学中可利用一个个真实新颖的学习情境为学习活动载体, 引发学生积极思考, 以取得较好的教学效果。

二、教学目标

1. 知识目标: 说出遗传育种的各种方法的主要步骤, 辨别其主要遗传学原理。

2. 能力目标: 运用遗传育种方法解决新情境问题。

3. 情感态度与价值观目标: 关注科学、技术和社会的关系; 认同遗传学研究对人类生活的科学价值和应用价值。

三、教学过程

1. 创设情境, 导入课题

图片展示金鱼“红似火、白如雪、蓝若繁星、橙似黄花”以及可以为金鱼生活提供氧气的金鱼藻, 简介金鱼和金鱼藻的相关生物学特性: 金鱼是二倍体, 只有受精的卵细胞才能发育成个体, 三倍体、四倍体也可以存活。金鱼藻是被子植物, 水中受精, 早春种子在泥中萌发。进而导入课题。

2. 杂交育种中亲本的选择和子代基因型的鉴定

[例题1]人们偶然发现一头罕见的大尾鳍金鱼。假设大尾鳍 ( A) 对小尾鳍 ( a) 显性, 红色 ( B) 对白色 ( b) 显性, 且在两对常染色体上。现有纯合的小尾鳍红色金鱼 ( aa BB) , 试利用该大尾鳍白色金鱼 ( Aabb) 设计杂交实验, 以尽快获得纯合的大尾鳍红色金鱼 ( AABB) 。 ( 写出遗传图解并结合文字说明)

参考答案:

2第二代杂交:

3利用第二代杂交后代中的aabb对A_B_进行鉴定, 得到AABB个体。

教学意图: 1复习杂交育种; 2让学生理解为得到AABB个体需进行两代杂交, 并思考如何选择杂交亲本;3让学生明白在A_B_中鉴定得到AABB个体, 需进行第三代杂交。

教学反思: 为数不少的学生让第二代杂交后代中的A_B_进行“连续自交”以得到AABB个体, 这显然不对。因为A_B_个体的基因型不能确定, 连续自交实际上就是A_B_群体内的随机交配。这些学生只是生搬硬套了植物杂交育种选育纯合子的方法, 同时也有审题不清的原因, 没有注意到题干中的“尽快”。

3. 基因工程育种以及纯合子的选育

[例题2]现有纯合的小尾鳍红色金鱼 ( aa BB) , 试设计实验思路, 培育得到纯合小尾鳍红色具荧光金鱼 ( 荧光基因用D表示) 。

参考答案: 利用转基因技术将荧光基因 ( D) 导入受精卵得到Dd个体 ( d表示无荧光基因) , 将Dd自交得到DD、Dd和dd后代, 再利用dd对DD和Dd进行鉴定, 得到DD个体。

教学意图: 1复习基因工程育种; 2让学生学会如何利用Dd个体选育得到DD个体。

教学反思: 笔者在备课时没有想过通过转基因技术得到的是一条还是多条Dd金鱼。部分学生认为基因工程育种只得到一条Dd金鱼, 因此让该Dd个体与dd个体杂交, 再让杂交后代中Dd雌雄个体互相交配得到DD后代, 同样合理。

4. 多倍体育种以及同源四倍体在减数分裂过程中同源染色体如何分离

[例题3]欲将小尾鳍红色具荧光转基因金鱼品种 ( aa BBD) 在自然水域放养, 但又担心外源荧光基因通过与野生近缘种的有性杂交在自然界污染扩散。试设计实验思路解决这一难题。

参考答案: 将该品种Dd ( d表示无荧光基因) 自交得到DD、Dd和dd的受精卵, 经秋水仙素处理得到DDDD、DDdd和dddd的个体, 再让DDDD、DDdd与原品种Dd杂交得到三倍体后代, 最后还需淘汰三倍体后代中的ddd个体。

教学意图: 1复习多倍体育种; 2在理解三倍体高度不育的基础上, 参考无籽西瓜的培育过程, 设计三倍体金鱼的遗传育种方案; 3让学生思考同源四倍体在减数分裂过程中同源染色体如何分离, 并明白DDdd个体将产生3种配子, 即DD、Dd和dd, 比例为1∶4∶1, 因此最后还需淘汰三倍体后代中的ddd个体。

教学反思: 1部分学生认为培育得到四倍体金鱼就可以在自然水域放养了, 即使与野生二倍体鱼交配, 产生的三倍体后代也是高度不育的。这种想法是不正确的, 因为四倍体个体互相交配产生的后代是可育的。2部分学生将题干中一条Dd金鱼与普通金鱼杂交以获得更多Dd个体, 再让Dd自交, 这是因为没有认识到欲在自然水域放养的金鱼品种应该是有很多雌雄个体的, 并不是只有一条。3部分学生让DDDD、DDdd与普通金鱼dd杂交以得到三倍体后代, 同样合理。4部分学生没有想到DDdd个体会产生dd配子, 因此最后还需淘汰三倍体后代中的ddd个体。

5. 诱变育种

[例题4]现有纯合的大尾鳍金鱼 ( AA) , 试设计实验思路, 期望培育得到超大尾鳍金鱼。

参考答案: 利用诱变育种方法, 有可能获得超大尾鳍 ( A+) 的性状表现。

教学意图: 复习诱变育种。

教学反思: 期望培育得到的是“超大尾鳍”金鱼, 并不是“超大”金鱼, 而超大尾鳍是原来金鱼品种所没有的新性状, 故应运用诱变育种方法。部分学生审题不清, 拟采用多倍体育种方法, 这样将可能得到超大金鱼。

6. 单倍体育种与多倍体育种

[例题5]以AAbbdd和aa BBDD金鱼藻植株为原始材料 ( 3对基因在3对同源染色体上) , 试利用遗传育种方法, 尽快得到aaabbb DDD植株。

参考答案: 1AAbbdd与aa BBDD杂交得到F1植株Aa Bb Dd; 2F1植株进行花药离体培养, 长出幼苗经秋水仙素处理得到aabb DD植株 ( 甲) , 收获其种子; 3一部分甲种子长出幼苗经秋水仙素处理得到aaaabbbb DDDD植株 ( 乙) , 乙植株与未经秋水仙素处理的甲植株杂交, 即可得到aaabbb DDD植株。

教学意图: 1复习单倍体育种和多倍体育种。2引导学生在得到Aa Bb Dd植株后, 如何尽快得到aaabbb DDD植株。

教学反思: 1部分学生直接将原始材料用秋水仙素处理, 没有注意到原始材料是植株而不是幼苗, 故不能达到目的。2获得乙植株, 以及乙植株与甲植株杂交, 如果两者在前后两年完成, 则不符合“尽快”要求。

7. 植物细胞工程育种

[例题6]科学家以金鱼藻与狐尾藻为材料, 利用生物工程技术培育得到光补偿点更低、产氧量更大的金鱼藻 - 狐尾藻植株。请说出这一生物工程应用的具体操作步骤。

参考答案: 制备金鱼藻和狐尾藻的原生质体, 并获得两者体细胞杂交形成的重组细胞, 重组细胞再经细胞壁再生、脱分化和再分化, 最后发育形成金鱼藻 - 狐尾藻植株。

教学意图: 复习植物细胞工程育种。

遗传与育种 篇8

1 遗传标记的发展

1.1 形态标记

形态标记是指能够明确显示遗传多态性的外观性状。典型的形态标记用肉眼即可识别和观察, 广义的形态标记还包括借助测试即可识别的某些形状如生理特性、生殖特性、抗病性等。形态标记是与目标性状紧密连锁, 表型上可识别的等位基因突变体, 利用形态标记, 从表型上观察就可选择到与之连锁的目标个体。自然界的生物存在着许多非常明显的形态标记, 这些一直是人类选育新品种的重要标记, 也是孟德尔遗传学的重要基础。但由于形态标记数量少、多态性差、易受环境条件的影响, 因而远远不能满足遗传育种的需要。

1.2 细胞学标记

细胞学标记是指能够显示遗传多态性的细胞学特征。细胞遗传学研究发现, 染色体数目的变化如缺体、单体、三体及结构的变化如缺失、易位、倒位、重复等, 常常引起某些表型性状的变化, 染色体的机构特征和数量特征是常见的细胞学标记。染色体的变化作为一种遗传标记, 用于测定基因所在的染色体及位置, 或通过染色体代换等遗传操作进行基因定位。细胞标记虽可克服形态标记的某些不足, 但这类标记材料的产生需要大量的人力和时间, 并且有些物种对染色体数目和结构变异反应敏感, 或适应此种变异的能力较差, 难以获得标记材料, 从而限制了细胞标记在家畜、禽遗传育种上的应用。

1.3蛋白质标记

1952年Neilands首次结晶出两种类型的乳酸脱氢酶, 并证实它们是催化反应性质相同而分子结构有差异的酶蛋白分子。酶作为遗传标记是在Markert和Moller (1959) 提出了同工酶概念后迅速发展起来的。与其他蛋白质一样, 同工酶是基因表达的产物, 由于不同的同工酶所带的电荷不同, 可通过电泳分离, 并经与底物反应或染色, 检测它们的存在与否和分子质量的大小, 因而可作为遗传标记。现在已有几十种同工酶系统如酯酶同工酶、过氧化物同工酶等, 同工酶标记已被广泛用于建立遗传图谱、种群分析等研究中。蛋白质是基因表达的产物, 与形态性状、细胞学特征相比, 数量上更为丰富, 受环境影响更小, 能更好的反应遗传多态性。但是, 蛋白标记仍然存在诸多不足, 在动植物的群体研究中, 同工酶表现出位点多态性的数目有限。因而, 同工酶标记也具有局限性, 不能成为理想的遗传标记。

1.4 分子标记

随着分子生物学及分子克隆技术的发展和完善, 诞生了直接从DNA水平上进行遗传分析的分子标记, 在人类基因组计划的推动下, 分子标记的研究与应用得到了迅猛的发展。与以往的遗传标记相比, 分子标记还有许多特殊的优点, 如无表型效应、不受环境限制和影响, 并且有许多分子标记表现为共显性, 能提供完整的遗传信息等等。当前分子标记已广泛应用于物种资源研究、遗传图谱构建、目的基因定位和分子标记辅助选择等方面。分子标记检测技术大致可分为5类: (1) 基于DNA杂交的分子标记技术, 主要有RFLP等; (2) 基于PCR分子标记技术, 代表性技术有RAPD、SSR等; (3) 基于PCR和限制性内切酶的分子标记技术, 代表性技术有AFLP等; (4) 单核苷酸多态性的分子标记; (5) 基于EST的分子标记。

2 分子标记方法的应用

2.1 基于DNA杂交的分子标记—RFLP

RFLP由Bostein (1980) 首先提出, 是最早发展的分子标记技术。它是由于DNA分子中限制性内切酶酶切识别序列中出现碱基的插入、缺失、置换、倒位而导致酶切位点的增减所引起的基因型间限制性片段长度的差异。其原理是检测DNA在限制性内切酶酶切后形成特定DNA片段的大小。RFLP主要应用于构建遗传图谱和标记位点与QTL连锁及其在动物体数量性状中的改良。但该技术在操作过程中涉及了DNA的提取、酶切、电泳分离、探针的制备和Southern杂交等一系列分子生物学技术, 步骤繁杂, 工作量大, 且分析中需要的DNA量大 (2~10) , 因此在很大程度上限制了RFLP技术的发展。由于动物线粒体DNA分子量小、结构简单, 为共价闭环双链DNA, 可直接酶切进行RFLP分析, 因此, 目前RFLP技术的应用较多的是对线粒体DNA的分析。马成学等对中国大陆4个水系的8个地理种群绒螯蟹样本的线粒体细胞色素b基因进行RFLP分析, 应用的6种内切酶共检测到5种复合限制性酶切类型, 依据群体间的净遗传距离绘制UPGMA分子系统树[1]。

2.2 基于PCR的分子标记—RAPD、SSR (微卫星)

RAPD是建立在PCR基础上的一种新型的DNA分子标记技术。基本原理是采用随机合成的寡核苷酸作PCR反应的引物, 对基因组进行PCR扩增, 在4 000 bp之内, 存在反向平行的与该引物互补的双链DNA, 合成的新链作下一次合成的模板, 经35~40个循环, 即可得到大量的DNA片段, 扩增产物经琼脂糖凝胶电泳、EB染色, 紫外下显带。自建立以来, RAPD技术被广泛的应用于动物的类群划分、遗传多样性分析及遗传距离测定等。如朱飞云等 (2001) 利用RAPD技术分析了绵羊品种间的遗传关系, 结果表明, 中国美利奴A品系的随即扩增多态DNA共享度较高, 构成的姊妹群依次与哈萨克羊、中国美利奴羊多胎品系成为对应的姊妹品种[2]。RAPD技术虽已广泛应用于动植物领域, 但其也有自身的局限性, 如RAPD标记为显性分子标记, 因此不能在F2代区分纯合体与杂合体, 必须进行F3分析;由于采用的引物短、Tm值低、扩增结果易受外界因素的影响, 试验的重复性较差, 因此在试验中要严格控制试验条件, 才能得到可重复、理想的扩增效果。

微卫星又称简单重复序列或短串联重复序列。基本原理是根据微卫星序列两端互补序列设计引物, 通过PCR反应扩增微卫星片段, 由于核心序列串联重复数目不同, 因而能够扩增出不同长度的产物, 将扩增产物进行聚丙烯酰胺凝胶电泳, 根据分离片段的大小决定基因型, 并计算等位基因发生频率通过银染显示出结果, 这一方法灵敏度高, 谱带清晰。在缺乏其他自然变异的特征时, 等位基因频率的数据可以用来探讨该物种遗传多样性、亲缘关系、同源概率, 种群结构和QTL基因定位等问题。张爱玲等 (2006) 通过对6个地方山羊品种的分子水平上的遗传多样性研究, 结果表明, 19个微卫星位点均为中度和高度多态位点, 平均多态信息含量 (PIC) 达0.686~0.708, 6个品种平均位点杂合度在0.383~0.428之间[3]。孙允东等 (2006) 运用SSR技术研究表明, 27个微卫星位点在4个山东地方山羊品种中的多态信息含量都较高 (PIC>0.5) 。大部分位点的杂合度也较高, 最高达到0.9, 说明选用的位点基本能反映4个山羊品种的遗传多样性。通过聚类分析得出相似系数可从而得知亲缘关系远近, 如张亚平等 (1995) 用微卫星DNA进行圈养大熊猫的亲子鉴定, 发现在一雌多雄交配过程中, 只有对个别雄性是有效的, 该研究还进一步结合微卫星DNA的鉴定结果, 制定了繁殖计划, 以防近交衰退[4]。众多研究表明, SSR位点的等位基因数目比其他分子标记揭示的等位基因数目多, 还具备共显性遗传、多态信息量大、检测容易、省时、重复性较好等优点, 被认为是一种理想的分子标记。

2.3 基于PCR与限制性内切酶的分子标记—AFLP

AFLP是1993年由荷兰keygene公司科学家Zabeau等人发明的一种DNA分子标记技术, 基本原理是对基因组DNA进行限制性酶切片段的选择性扩增。此方法也主要是从事物种鉴别及遗传多样性分析。杨兴元等 (2003) 对西门塔尔牛、延边牛、南阳牛通过AFLP标记进行基因型的指纹鉴定研究, 结果表明, 3个牛品种都有其特殊的指纹图谱, 而且有其特异的条带, 进而为这3个牛品种的鉴别提供了依据[5]。江明峰等 (2003) 运用此技术从40对AFLP引物中筛选出4对多态性高、分辨率强的引物对30头麦洼牦牛进行遗传多样性研究, 结果表明, 4对引物在麦洼牦牛中均表现出较高的遗传多态性[6]。AFLP技术实际上是将RFLP和PCR相结合的一种技术, 该技术既继承了RFLP的稳定性, 又具有PCR反应快速、灵敏的特点, 同时克服了RFLP和RAPD的缺点, 且扩增的带纹多 (50~100条) , 试验重复性高, 但该技术试验成本较高。

2.4 基于单核苷酸多态性的分子标记

1998年, D G Wang等利用基因芯片技术对人类基因组的2.3 Mb DNA进行检测, 鉴别出3 241个候选的SNP, 并将其中的2 227个SNP标记定位到遗传图谱中, 从此该技术开始被广泛应用。它是由于基因组核苷酸的变异引起的DNA序列的多态性, 包括碱基转换、颠换、单碱基插入或缺失等。SNP位点分布广, 几乎遍布整个基因组, 平均约l 000 bp就会出现一个SNP标记。基本原理是将被检测的DNA片段与高密度DNA探针列阵进行杂交, 每一探针的序列与原基因相应序列相比, 除有原互补序列外, 还包括其他3种改变了的碱基序列, 列阵完整而有序, 杂交结果通过计算机分析, 最后显示出SNP。目前SNP的分析方法主要采用基因测序技术、DNA芯片技术、毛细管电泳技术等, 人类基因组研究中SNP的研究最为广泛, 现在在果蝇、鸡、牛、绵羊、猪、犬类等动物上也开展了SNP研究。如狄江等 (2004) 设计了6套引物对Limousin和Jersey两个牛品种杂交一代的3头公牛进行DES基因的PCR扩增和测序, 除引物4外均获得扩增产物, 并在引物1扩增产物的上、下游及引物2扩增产物的上游序列的非编码区中各发现一个SNP, 分别为SNP1 (A/G) 、SNP2 (C/T) 和SNP3 (T/G) 。同时测得公牛1、2、3的SNP1、SNP2、SNP3的基因型分别为A/A、A/G、A/G, C/C、C/C、C/T, T/G、G/G、G/G[7]。雷雪芹等 (2004) 以秦川牛和荷斯坦奶牛的双胎母牛和单胎母牛为试验材料, 用SNP法进行多态检测, 结果发现, 在秦川牛的双胎母牛中突变率为60%, 而在单胎母牛中突变率为20%;在荷斯坦奶牛中, 双胎母牛突变率为31.25%, 单胎母牛突变率为6.67%, 由此可见双胎牛和单胎牛二者之间FSHR基因的第10个外显子的突变率差异明显, 这表明选择FSHR基因的第10个外显子有可能作为双胎性状的候选基因[8]。由于它的高信息量, SNP可进行自动化检测势必有一个广阔的应用空间。

2.5 基于EST的分子标记

近年来随着功能基因组学的快速发展, EST标记逐渐被认识。根据开发的方法不同, EST标记可分为4类: (1) EST-PCR和EST-SSR; (2) EST-SNP; (3) EST-AFLP; (4) EST-RFLP。它除具备传统基因组来源的其他标记所有优势外, 能与基因功能表达具有直接或间接关系, 从而强化了其他标记在遗传研究中的应用。目前, EST-SSR标记应用较为广泛, 已经在多种植物如葡萄、甘蔗、番茄、大麦和小麦中报道。此外, 在牛中, NCBI已报道1 428 145个EST序列 (截至2007-03-06) , 从这些已报道的EST中可以发掘出大量SSR, 并且其只是EST测序计划的副产品, 可节省大量人力和物力。EST标记的发展以及多态性标记的发现和应用, 将会从功能基因的水平上更深入地揭示其遗传多样性并在标记辅助育种中发挥重要作用。同时, 由于不同物种间基因共线性和保守性, 从一种动物中开发的EST标记可同时用于其他动物研究, 从而能够为比较基因组学和同源基因克隆提供新的途径。但是这项技术也有一定的不足, EST研究中有相当一部分为未知基因, 利用这些EST开发的分子标记, 不易很快与功能建立联系。基于PCR的EST分子标记以长度多态性为基础, 取决于高分辨率的凝胶, 然而由于高频率非长度变异的等位基因的存在, 检测这些信息存在一定难度。尽管存在以上问题, 但随着EST计划的开展、深入研究以及相关研究技术和分析手段的不断改进并走向成熟, EST数据资源将不断丰富, 其本身又具备独特的优势和多方面的利用价值, 开发也较简便, 此类标记将会大规模开发并广泛应用于生物之间关系的研究。

3 小结

由形态标记向分子标记逐步发展的过程, 体现了人类对于基因由现象到本质的认识发展过程。在这一过程中, 传统的形态标记和细胞学标记始终是遗传标记发展的基础, 而蛋白标记和分子标记则是遗传学、生物化学和分子生物学的发展导致遗传标记发展的必然结果。近年来, 在家畜瘤胃的研究中, 通过对微生物DNA的多态性分析, 可以突破微生物形态相似而无法准确区分的局限。从基因和分子水平上调查微生物群体的遗传多样性, 为研究近缘种及种内群体间的遗传差异、分析种内及种间的进化及系统地位开辟了一条新的途径。随着科学技术的不断进步, 新型的分子标记不断涌现, 新近发展的基于DNA测序和DNA芯片技术的SNP标记和基于EST的标记可为DNA标记技术的发展展示了美好的前景。随着分子生物学技术的深入和完善以及畜牧研究工作的不断进取, 利用各种分子遗传标记技术将对品种资源保护和合理开发利用提供科学依据, 对遗传学研究和遗传育种起到巨大的推动作用。

参考文献

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[2]朱飞云, 余育和, 缪炜, 等.利用RAPD技术分析绵羊品种间遗传关系[J].新疆农业科学, 2001, (增) :32-35.

[3]张爱玲, 马月辉, 李宏滨, 等.利用微卫星标记分析6个山羊品种遗传多样性[J].农业生物技术学报, 2006, 14 (1) :38-44.

[4]张亚平, 王文, 宿兵.大熊猫微卫星DNA的筛选及其应用[J].动物学研究, 1995, 16:301-306.

[5]杨兴元, 许尚忠, 于汝梁, 等.遗传标记AFLP在西门塔尔牛、延边牛、南阳牛品种鉴别中的应用[J].黄牛杂志, 2003, (5) :11-14.

[6]江明峰, 姜权.AFLP分子标记在牦牛遗传分析中的初探[J].四川畜牧兽医, 2003, 11 (30) :20-21.

[7]狄江, Cynthia DK Bottema, Bozena Kruk.牛DES基因的SNPs检测[J].西北农业学报, 2004, (3) :1-4.

遗传与育种 篇9

我系自二零零五年开办至今, 所设的饲料与动物营养专业和畜牧兽医专业须开设该门课程, 我以前的授课方法较简单、枯燥, 就是一支粉笔、一块黑板、一本教材、一根教鞭, 学生学起来比较无兴趣, 后来经过自己的努力和同事们的帮助, 自己制作多媒体课件, 并逐渐完善该门课程教学的改革。随着时代的需要, 四川民族学院环境与生命科学系《遗传学》精品课程组提出了新的教学方法, 确立了以人为本, 全面发展的教学理念, 大胆改革传统的课堂教学, 不断加强教师教育思想的转变, 创立并逐步完善了以学生为中心, 把学习的主动权交给学生, 充分发展学生的智力和潜能。抛弃以前教师“一言堂”的教学模式。现在, 教学中不仅重视知识的传授, 更注重知识形成过程中学生能力的培养和智力的开发, 学生动口、动手、动脑, 主动探索, 大胆质疑, 真正成为学习的主人。

作为教育工作者, 都知道课堂教学是实施素质教育的主阵地。在课堂教学中, 教师该如何操作, 这将影响到“教师的主导地位和学生的主体地位”。我们不难看到这样的状况:教师在讲台上滔滔不绝地讲, 下面学生死气沉沉地听;教师零零碎碎地问, 学生断断续续地答, 无疑, 这样的课堂教学并不能适应当今的素质教育。因此就应该把课堂还给学生, 用古人的话, 就是要求教师“授人以鱼, 不如授人以渔”。这就要求教师在教学过程中, 把学生的能力培养放在第一位, 引导他们在实践中主动地获取知识, 形成能力, 避免繁琐的分析和琐碎机械的练习。以计算机为核心的信息技术作为新型的教学媒体, 为新型教学模式的创建提供了最理想的教学环境。

总之, 要提高课堂教学质量, 必须转变教学观念, 改革课堂教学。

第一步:导入:

要求以新颖、形象、与学生密切相关的具体事例或一段录象导入新课。例如:在学习《性别决定和伴性遗传》的内容时, 可以先播放一段有关“利用伴性遗传生产自别雌雄鸡”和“达尔文色盲”的录像, 创设适当的教学情境, 激发学生强烈兴趣和好奇心。这体现了以人为本的培养原则。遵循了人性本身发展的内在规律, 从认知心理、意志品质、思维特性、兴趣情感、智能等出发, 激发学生的学习潜能、创新潜能。然后利用多媒体以图解的形式说明其原理。

第二步:在授课过程中根据学生是教学中的主体的教学原则, 教师创设相关情境引导学生通过自己创造性的思维得出结论。提高分析归纳能力。

例如:在学习多基因遗传病的特点时, 首先以同学们所熟悉的常见病、多发病如高血压、糖尿病等为例, 让学生举出这些疾病的发病特点、临床症状及体征, 说出这些病人的治疗方法及在日常生活中所注意的细节等, 帮助学生归纳出这些疾病有家族聚集倾向及可通过改变生活方式方法的手段来改善病情的结论, 引出“既受遗传因素控制, 又受环境因素影响是多基因遗传病的特点”的观点, 然后再讲解有关动物的一些多基因遗传病。实践证明, 这样的引导式教学要优于开篇便平铺直叙讲述多基因遗传的定义的效果。再者, 讲课应生动有趣。大多数学生都有这么一个共识:遗传学知识涉及面广, 难度大, 内容枯燥。因此, 如何把枯燥乏味的知识讲得生动有趣是遗传学教学的难点, 老师应当在这难点上下功夫。比如, 在讲述染色体显带技术时, 学生往往会问:“染色体为什么要进行显带染色?”老师便可从自然界中斑马的条纹说起, 斑马的条纹不仅是适应环境的保护色, 也是其识别自己同类家族中成员的标志, 染色体的带纹也象斑马的条纹一样, 因非同源染色体经染色后显出的带纹各不相同, 因此可通过染色体显带进行辨别。这样的授课方式既生动形象, 又能帮助学生解开染色体为什么要进行显带染色的困惑。由此提高了学生的归纳能力与发散思维的能力。这要求教师对教材发掘要深, 又要搞好学情分析, 提出的问题既不能脱离学生的实际, 过难、范围过广令学生难以回答, 也不能提一些不必经过深入思考就回答上来, 对培养学生能力无任何益处的问题。通过学生自己的思考与归纳总结出结论。对于那些不会思考的学生, 要引导他们多方面多角度多层次地进行思考, 启迪学生领悟前人知识创新过程中的思维方式。

第三步:学生学习知识是为了运用的。教师可以设置一些与学生实际联系密切的问题情境, 主要培养学生的理论指导实践的能力。教师不拿现成的解决方法来传授学生, 乃是把相关的方法安排停当, 指导他, 使他以最短的时间, 经过相类似的经验, 发生相类似的联想。自己将这个办法找出来, 并且利用这种经验联想来找别的方法, 解决别的问题。现在我们也在逐步地进行让学生自己提问, 自己回答, 这需要教师的多方引导, 令学生学会看到一则新闻, 知道一个事例, 从哪些角度提问题并知道问题的解决方法。充分体现学生的主体地位。例如:让学生利用所学的伴性遗传规律, 设计生产自别雌雄的鸡系 (如羽毛颜色、羽毛生长速度) 。

第四步:对教材内容进行拓展, 开阔学生的视野, 利用现有条件开办实验实习, 并布置相关的实践作业。

课堂教学是培养学生创新精神的主阵地。在课堂教学中要点拨学生关注学科发展的前沿问题和现实生活中的热点、难点问题, 播下学生对未知世界的求新探索的种子。根据实际性的发展原则, 拓展学生活动的时间和空间, 交给学生一些富有探索性, 研究性的实践任务, 引导他们去观察生活、观察自然、观察社会, 在观察中思考, 在思考中质疑, 在探索中求新。实践是创新的源泉。针对课程内容, 开办实验实习, 作一些与此相关的练习题。

第四步问卷调查的开展

对课程教学质量的评估, 传统方法是老师通过对学生作业的批改, 对学生考试答案的质量分析中发现自己教学活动的不足并加以改正, 这在一定程度上的确能促使教师进一步改进自己的教学方法, 然这似乎有些亡羊补牢之感, 针对这一情况, 开展课前及课后问卷调查, 对于教师教学质量的提高有极大的帮助, 其中问卷内容包括以下几点:本次课的教学要求;学生在本次课中最想弄清的问题;学生对本次课程教学满意程度;学生希望老师如何教学等。通过调查, 一方面可以使教师在上课之前就已经了解学生在本次教学内容中所感兴趣的知识点, 有的放矢进行教学, 在课后了解学生对课堂教学的评价, 适当采纳学生意见及时更改, 不断提高自己的教学水平;另一方面, 注重了学生的能动作用, 让他们一起参与到提高教学质量的行动中。通过以上改革措施, 我系遗传学的教学水平的确得到了明显的提高。随着科技不断进步, 医学不断发展, 社会对人才的要求不断提高, 我们将不断优化课程体系, 不断探索更有利于提高遗传学教学效果的方法, 充分调动学生学习医学遗传学的积极性, 提高学生综合素质, 为将来从事临床医疗工作做好充分的准备。

为使适应创新教育的要求, 教师自身素质的提高:

转变旧的思想观念, 树立民主思想, 营造宽松、融和的教学气氛, 做到师生地位平等, 人格平等。容许学生有各种各样的见解看法, 鼓励学生的主动性和质疑精神。

树立终身学习的思想。不断完善和调整自己的知识结构。人类知识在不断创新, 科技也在不断创新, 不断用新知识, 新科技手段来武装自己。在教学中不断发掘教材中的知识创新内容。只有创新的老师才能培养出创新的学生。

猪的遗传育种工作进展及发展策略 篇10

1 猪的遗传育种现状

1.1 优良种猪基因大多由国外引进

我国在畜牧基因遗传技术方面不够先进, 并且长期处于这种由引进到育种到再引进的模式, 没有真正长期研发跟进, 也容易导致一些基因缺陷的疾病发生, 这样的育种过程也给我国畜牧经济带来不必要的浪费。

1.2 现阶段种猪的遗传育种进程

为了提高我国种猪的生产数量及质量, 我国大量引进国外先进技术, 使得猪的品种更加多元化, 杂交猪、黑猪、白猪等都是多元化的产物。目前国内猪的种类为108个, 根据2004年的《中国畜禽遗传资源状况》显示, 我国地方品种猪为72个, 基因培育的猪种为19个, 国外引进猪种为8个, 由此数据表明我国猪的品种较为丰富。虽然我国生猪品种较多, 但是技术却没有随着品种数量的增加而提高, 所以大多群体只能支撑小规模的育种, 很难使育种工作的进展得到快速有效的长远发展[1]。

2 猪的遗传育种存在的问题

2.1 生猪育种资金缺乏

我国对于生猪育种所投放的资金相对于这个行业今后的发展还较为薄弱, 从而使得相关人员的工作积极性不高, 而当生猪的市场经济转好时, 容易导致一些相关人员把没有合格的种猪投放到市场中, 卖掉体重不达标的种猪, 严重影响了猪育种数据工作的记录, 阻碍了猪育种工作的进展。

2.2 育种基础性条件较为薄弱

育种工作是一项长期科研性的工作, 对于育种科研数据过程长期的详细记录存档也是看似简单却枯燥无味的重复性工作, 但却是以后育种的创新发展的根源。对于育种的相关工作人员, 这个行业也是相对缺乏系统的培训, 工作人员专业技术参差不齐, 导致工作中的失误, 阻碍了育种工作的发展。同时由于资金的缺乏等原因, 导致设备较为落后等都是制约遗传猪育种的因素。

2.3 育种技术及观念较落后缺乏长远的育种眼光

我国部分从事育种工作的管理人员旧观念较为根深蒂固, 对于开放型的新知识不能真正去学习接受, 对于新技术也缺乏积极应用的思想, 始终处于各自为战的状态, 各个猪场之间也无遗传联系, 更无法进行遗传评估, 导致猪的育种工作受到严重制约, 使得生猪养殖规模无法做大做强, 长期处于小规模的发展现状。

3 猪育种工作的发展建议

3.1 加强相关行业人员的技术培训

育种工作的发展离不开相关工作人员的辛勤劳动, 只有扎实的基础团队, 才能共创行业发展的未来, 因此培养技术一流, 职业道德一流, 稳定的技术团队, 对今后育种工作的发展才有良好的保障。

3.2 育种工作资源共享联合发展

全国各地育种工作进行的情况各有千秋, 可通过建立相关网站等互联网工具作为大家互相交流, 资源共享的沟通途径, 根据各地实际情况取长补短, 例如猪育种的人工受精技术早已实施发展, 但一些偏远地方小规模养殖场技术人员不能适应新的技术, 还用最原始自然交配的方法进行育种繁殖, 阻碍了优良基因的发展。资源共享不光使得育种工作得到相应的宣传, 也提供了良好的资源平台, 让大家联合在一起共同发展[2]。

3.3 加强生猪的疾病预防

我国生猪品种多样, 较多为小规模的养殖系统, 例如生产环境, 繁育条件, 饲料喂养等养殖设施环境差异较大, 使得生猪的疾病感染也加大了风险, 而一些传染性疾病也随着基因的改变越来越危险, 因此生猪的健康问题要引起相关企业及养殖人员的高度重视, 保质保量的完成育种的数量和发展[3]。

4 猪遗传育种的工作展望

发现问题解决问题才能使得生猪育种工作不断的发展与进步, 通过加强相关工作人员的技术培训指导、互联网等形式的资源共享合作、生猪疾病的预防控制这三大点加强工作, 一定可以完善建立良好的生猪基因库。而资源共享式的联合育种可更加准确快速的使工作落实到位。

随着社会的发展需求, 我国生猪产业也是在逐渐扩大, 而对优质生猪的需求量也在大幅度增长。因此, 我们要通过现代的遗传育种工作, 让生猪的数量质量都得到有效的提高, 通过不断的创新发展, 满足现阶段社会的需求。我国猪的遗传育种目前还处于发展阶段, 对于以后的工作, 任重而道远, 但通过相关科技、工作人员的工作配合和国家的大力支持, 共同努力, 一定可以推进猪的遗传育种工作快速进步。

参考文献

[1]徐桂芳, 张金松, 薛明.中国种猪联合育种工作的进展[J].中国畜牧杂志, 2006 (42) .

[2]陈瑶生.中国的猪育种研究现状与发展趋势[J].宁夏师范学院学报 (社科) , 2005 (10) .