染色体工程植物育种

染色体工程植物育种（精选6篇）

篇1：染色体工程植物育种

植物细胞与染色体工程国家重点实验室

开放课题申报指南

（2018）

一、总则

植物细胞与染色体工程国家重点实验室（以下简称实验室）作为我国农业生物学领域的一个应用基础研究实验室，面对国家需求，致力于为我国农业科技发展做出应有的贡献。实验室在李振声院士提出的“少投入、多产出，护环境，可持续发展”的总体研究思路的指导下，面向国家粮食安全和农业可持续发展的重大战略需求，瞄准植物科学国际前沿，聚焦小麦、水稻、大豆、玉米等主要农作物遗传育种的重大关键科学问题，开展基础与应用基础研究。尊照国家重点实验室“开放、流动、联合、竞争”的原则，特设置开放课题基金。开放课题的设定和管理规定遵照《国家重点实验室建设与运行管理办法》（国科发基【2008】539号）、《国家重点实验室专项经费管理办法》（财教【2008】531号）文件精神制定。

开放课题基金面向国内外从事基础理论研究和应用基础研究的大学、研究所等单位。凡具备申请条件的研究人员均可提出申请。申请应符合实验室当年发布的课题申请指南，依照“公平竞争、择优支持”的原则，经过同行专家评审后确定。

二、资助范围

围绕植物细胞与染色体工程国家重点实验研究方向的领域，以小麦、水稻、大豆、玉米等作物为主要研究对象的研究，包括以下几个研究方向：

1.作物基因组学研究 2.植物养分及光能高效利用 3.植物抗病分子机制 4.株型与光合产物的有效分配

5.作物的品质性状形成的分子机制及改良 6.染色体工程及作物品种的分子设计

开放课题应与实验室目前从事的研究项目相结合。并与实验室现有课题组形成合作研究。开放课题基金优先资助学术思想新颖，立论根据充分，研究目标明确、研究内容具体的项目。

三、申请条件

凡申请者请首先确定与植物细胞与染色体工程国家重点实验室的研究组合作，联合提出申请报告，并须具备下列条件：

1.需在与重点实验室研究组建立合作关系的基础上提出申请； 2.在所申请的相关领域有相当的理论和技术积累； 3.具有副高级（含副高级）以上专业技术职称； 4.研究内容必须符合开放课题基金的资助范围； 5.应得到所在单位或部门的同意；

6.按时提交申请，手续完备，所需资料齐全。

四、申报程序

申请开放课题基金必须按规定的格式实事求是地填写（植物细胞与染色体工程国家重点实验室开放课题基金申请书）。

申请者所在单位应签署意见，单位领导在申请书上签字并加盖单位公章，向植物细胞与染色体工程国家重点实验室报送《申请书》一式2份，同时须提交电子版（PDF文件）申请书至：brzhang@genetics.ac.cn（邮件需抄送合作研究组组长）

开放课题基金的受理申请时间为3月15日—4月15日（以邮戳或者email发件日期为准）。

五、审批程序

开放课题基金的评审按同行专家评阅决定的程序进行。

植物细胞与染色体工程国家重点实验室负责开放课题基金的申请受理工作。

六、课题及成果管理

开放课题资助年限一般为2年。

重点实验室对每项开放课题根据申请者要求，确定一位实验室的课题组长作为该项开放课题的项目合作者，并负责开放课题基金的实施管理。管理内容包括：

1．在课题研究过程中，如研究计划有较大变动，须经重点实验室审批。2．经费管理

（1）每项课题经费将直接下达到重点实验室内部申请者的合作研究组，不外拨。

（2）开放基金是重点实验室为开放课题投入的专项经费，必须专款专用。（3）开放课题经费使用范围：主要用于课题研究所需要的材料费、分析测试费、仪器设备租用费等；国内外学术会议和国内外刊物的论文发表费以及客座研究人员来重点实验室工作的津贴、补助、交通费和住宿费。

（4）课题结束后，课题研究人员应及时作出经费使用决算。3．课题监督

实验室主任和实验室学术委员会主任负责监督和检查课题进展及执行情况，发现问题时，有权调整或中止项目及资助。

4．课题验收

课题结束后2个月内，申请人员应认真填写《课题总结报告》。报告内容应包括工作总结、课题完成情况、成果目录和论文目录等。报告经项目合作者审查签署意见后，交由重点实验室验收。逾期不按要求提交总结报告者，取消其今后申请植物细胞与染色体工程国家重点实验室开放课题基金的资格，并通报其工作单位。

课题实施结束后完成既定要求，达到预定目标的，若需继续深入研究，可向本重点实验室提出申请，并其研究课题确有重大研究价值需继续追加资金的，报学术委员会同意后方可追加资金予以支持。

5．成果说明

申请人员在开放课题基金资助下取得的成果（包括专利、学术论文的知识产权等），归研究者个人与植物细胞与染色体工程国家重点实验室共享。开放课题研究成果发表论文时，按研究者实际工作量确定署名顺序，并必须在论文中注明受中国科学院遗传与发育生物学研究所植物细胞与染色体工程国家重点实验室开放课题项目基金资助。

七、经费下拨

每项开放课题总经费为10万元人民币。

项目经费下拨时间为课题被批准后的1个月内一次拨付。

注：上述规定最终解释权归中国科学院遗传与发育生物学研究所植物细胞与染色体工程国家重点实验室所有。

……………………………………………………………………………………………………… 通讯地址：北京市朝阳区北辰西路1号院2号，100101

中国科学院遗传与发育生物学研究所

植物细胞与染色体工程国家重点实验室

联 系 人： 张佰茹（010-64806537，brzhang@genetics.ac.cn）

篇2：染色体工程植物育种

摘 要 基因工程是通过DNA重组技术，获得具有特殊生物遗传性状和功能的遗传工程生物体。基因工程在农作物育种中得到了广泛的应用，尤其在抗虫、抗病、抗除草剂等新品种选育方面已取得较大成果。但基因工程自身存在安全性的问题，在享受基因工程带来的福祉的同时，应加强对基因工程安全性的监管。

关键词：基因工程、育种、安全性

基因工程作为生物技术的核心内容，已成为现代高新技术的标志之一。目前，基因工程领域的研究与开发工作十分活跃，新成果不断涌现，发展日新月异。经过几十年的发展，基因工程技术已走出实验室，基因工程技术的应用已发展成为一个巨大的产业，不仅科研机构进行研究和开发，很多商业机构也积极参与。基因工程在农业、医药、食品、环保等领域已显示出巨大的应用价值。

植物基因工程技术是利用重组DNA技术，有计划地在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物基因进行改造和从新组合，然后再插入、整合到事先准备好的受体植物基因组中，使重组基因在受体细胞内表达，从而使受体植物获得新的性状，培育出高产、多抗和[1]优质的新品种。利用植物基因工程技术可以更方便地对更多基因进行有目的的操作，打破自然界物种间难以交配的天然屏障，将不同物种的基因按人们的意志重新组合，拓宽了植物可利用的基因库，为创造新种质资源，培育植物新品种开辟了新的技术路线。必将在作物育种和品种改良中发挥重要作用。

1.基因工程的定义

所谓基因工程是指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其他载体分子，构成遗传物质的新组合并使之掺入到原先没有这类分子的寄主细胞内，而能持续稳定地繁殖的技术。或者说，基因工程是对DNA(脱氧核酸)大分子上的遗传单元(基因)进行体外操作，把不同来源的基因按照单元设计的蓝图，重新构成新的基因组合(即重组体)，再把它引入细胞中，构成具

[2]有新的遗传特性的生物。这种DNA 分子的新组合是按照工程学的方法进行设计和操作的，这就赋予基因工程跨越天然物种屏障的能力，克服了固有的生物种间的限制，扩大和带来了定向创新生物的可能性，这是基因工程的最大特点。基因工程的第二个特征是，一种确定的DNA 小片断能够在新寄主细胞中进行扩增。正是由于具备了这种特征，我们才能够制备到大量纯化的DNA 片段，从而拓宽了分子生物学的研究领域，包括核苷酸的序列测定、位点特异的突变形成，以及以确保所编码的多肽链能够在寄主细胞中实现高水平表达为目的的基因序列操作等。

植物基因工程是指植物学领域的基因工程，其研究对象是植物。植物基因工程的研究始于20世纪70年代。在基因突变和有性杂交研究的基础上，拓宽植物可利用的基因库，进行基因转移，采用分子生物学和基因工程技术将外源基因有目的、有计划地插入、整合到事先准备好的受体植物基因组中，使其在后一植株中得以遗传和表达，从而使受体植物获得新的性状，培育出新的优良品种。近20年植物基因工程研究成果显著，在当前农业生产中已显

[3] 示出巨大的经济效益，并展示了植物基因工程在未来农业生产中的广阔前景。植物基因工程不断发展，目前已形成了一套较为成熟的植物基因转化技术，它构成了植物基因工程的研究内容，主要又包括了以下几个方面：1)目的基因的获取:供植物基因转化的基因可以来自植物本身，也可以来自微生物和动物，少数还可以人工合成，通常以来自植物本身为主。它有一些常见的技术如PCR技术、转座子示踪技术、基因组相减技术、染色体步查技术。2)目的基因的修饰。3)目的基因转化到植物受体细胞的方法如：将目的基因与运载体结合，实际上是不同来源的DNA重组过程。直接转移法。聚乙二醇、多聚赖氨酸、多聚鸟氨酸等尤其是聚乙二醇是常采用的协助基因转移的聚合物。电击法、基因枪法等是常用的方法。此外，还有激光微束穿孔法、显微注射法、脂质体介导法等。4)植物转化细胞的筛选和转基因植物细胞的组织培养:目前，转化细胞与未转化细胞的区分及未转化细胞的淘汰常采用抗生素抗性基因和抗除草剂基因，即筛选标记基因和筛选试剂。为了实现有效的转化，必须依据转化材料和转移方法选择合适的抗性基因和筛选试剂。5)目的基因的表达和鉴定等

2.基因工程在植物育种中的应用 基因工程技术作为育种工作的一个突破，拓宽了作物可利用的基因库，按照人们事先计划好的方案引发定向变异已成为现实，给植物育种带来了变革。基因工程在植物育种中的以下几个方面得到了较为广泛的应用。

2.1基因工程在培育抗虫作物品种中的应用

虫害严重影响农业生产，影响作物的产量和品质，制约农业经济的稳定发展。全世界粮

[4]食产量因虫害所造成的损失占14%左右。采用化学药剂虽然是目前普遍使用的治虫方法之一，但由于特异性不高，具有一定污染性等原因，一直困扰着现代农业的发展。采用生物技术，提高作物自身的抗虫害性能，为农作物害虫的无公害防治开辟了新的途径。目前，在农作物上普遍通过根癌农杆菌、发根农杆菌、花椰菜花叶病毒等为中介的基因工程方法，将一些抗虫基因苏云金杆菌抗虫毒素基因(Bt毒素基因)、菜豆抗虫蛋白基因(胰蛋白酶抑制的CPTI基因)、蓼草抗虫基因等导入水稻、玉米、棉花、马铃薯、烟草、番茄等作物细胞，并使表达这些外源抗虫基因的转基因植株得到再生，有的投入大田实验。如含Bt的烟草能有效地阻止烟草天蛾幼虫的危害。在转基因玉米植株中，玉米螟取食死亡率可达 70%。培育成功的抗虫番茄植株，对危害番茄果实的烟草天蛾和烟草夜蛾幼虫的防治效果达100%，对棉

[5]铃虫也有很好的杀虫作用。国外正在研究的转Bt抗虫作物还有大豆、油菜、苜蓿、多种蔬菜及杨树等多种树木。由此表明，应用生物技术改良某些作物的抗虫性具有很大的潜力。

棉花是世界重要的经济作物之一，每年由于棉铃虫、红铃虫的危害，一般减产10%左右，高的达30%以上。施用化学农药防治，不仅耗资巨大，增加生产成本，而且容易引起环境污染、杀死害虫天敌、破坏生态平衡。采用生物防治，虽然能减轻对环境污染，但也有在大发生年份防效差等局限性。因此，利用基因工程将苏云金芽孢杆菌(Bt)杀虫基因导入棉花品种中，将培育出具有抗虫性能的棉花品种，成为当今防止棉铃虫、红铃虫最为先进、安全与经 济有效的手段。

2.2基因工程在培育抗病作物品种中的应用

病害是植物产量降低的一个重要原因。产生病害的原因是由于植物对病原菌抗菌机理复杂，因而使相应抗病基因的克隆困难，给植物基因工程抗病菌的研究带来了难度。抗细菌病害基因工程的主要策略:一是利用非植物的抗菌蛋白，包括昆虫裂解肽、溶菌酶和其它抗菌肽。抗菌蛋白能杀死大多数细菌，目前已克隆了一些抗菌蛋白基因并在植物体内得到表达。二是增强植物本身的抗病能力。激发子是能够被植物识别并能激发植物防疫机制的信号分子。在马铃薯中，已通过基因工程手段产生激发子来提高抗病性。

真菌性病害是另一类主要病害。植物抗真菌性病害基因工程的主要策略:一是基于寄主-病原菌相互识别和信号传导体系的基因工程，其中主要是抗病基因(R基因)的转移。应用分子标记和图位克隆，目前已克隆了数十个R基因。由于多数R基因的抗性十分专化，不仅抗病谱窄，而且抗性容易丧失，因此发现和克隆持久抗性的基因具有重要意义。二是基于抗真菌蛋白的基因工程策略，包括几丁质酶和葡聚糖酶，病程相关蛋白(PR蛋白)和核糖体失活

[6] 蛋白(RIP)，抗真菌多肽，草酸氧化酶和葡萄糖氧化酶。

2.3基因工程在培育抗除草剂作物品种中的应用

抗除草剂转基因作物的选育首先是作为一种杂草防除对策而提出的。通过化学方法来控制杂草己成为现代化农业生产中不可缺少的一部分。但除草剂在杀死杂草的同时污染环境，有的对农作物产生预想不到的影响。而通过基因工程，将除草剂耐性基因导入作物，增加了对除草剂的选择性和安全性，就能有效解决这些问题。目前，世界上采用的除草剂主要分为两大类:(l)通过破坏氨基酸合成途径来杀死杂草，Monsanto公司的除草剂多为此类。如草甘膦，它是目前用得最广的一种非选择性除草剂，可杀死世界上78种恶性杂草中的76种，对人畜无毒，且易为土壤微生物分解。20世纪80年代，美国Monsanto公司率先开展抗除草剂转基因作物的研究，育成了一系列抗草甘膦的大豆、玉米、棉花、油菜、甜菜、向日葵[7]品种。(2)通过破坏植物光合作用中电子链的蛋白来杀死杂草。

抗除草剂基因工程育种主要有两条途径：一是修饰除草剂作用的靶蛋白，使其对除草剂不敏感，或促其过量表达以使植物吸收除草剂后仍能正常代谢；二是具有抗草丁磷特性，是在作物中导人了从吸水链霉菌中克隆的抗草丁磷(PPT)基因(bar)，能将PPT转化为无毒的乙酞化形式。由于bar基因等抗除草剂基因本身亦可作为植物转化过程中的抗性标记，因此许

[8] 多具有其它改良性状的转基因油料作物同时也拥有杭除草剂特性。

3.植物基因工程的安全性评价

基因工程在农业等领域已显示出巨大的应用价值。但从人类历史发展的经验来看，科学技术给人类社会带来福音的同时，都潜在着对人类自身或生存环境造成危害的一面，基因工程也不例外，在开展基因工程应用的同时，也要注意到其潜在的危害，加强安全性管理。早在七十年代，基因工程安全性问题就引起了广泛的讨论，人们已注意到基因工程对生态环境、人类健康、社会经济等可能带来的一些问题。

3.1基因工程对生态环境的影响

地球的生命已经存在了三十多亿年，简单的生命经过漫长的进化过程，形成了今天地球上由千万种生物所组成的复杂生态系统。采用基因工程的手段改造生物体，就有可能过快打乱自然界经过漫长时间进化所形成的秩序，破坏生态平衡。转基因生物的代谢产物会向外界环境扩散，造成链锁反应，凭目前的生物技术发展水平，还不能准确预测基因工程生物体及其代谢产物的表现形态和潜在危害，也难以提出针对性的防范措施。基因工程对生态系统的危害主要体现在：基因漂移；对非目标生物产生危害；产生有害生物，危害生物群落等问题上。

3.2基因工程对人类健康的影响

很多经基因改造的农作物经过加工成为食品，虽然基因工程技术可大大提高食品的产量和质量，但也可能引起食品成分非预期的改变，对食用者的健康产生潜在的危害。这体现在:是否会含有新的过敏原，抗昆虫农作物是否含有残留的抗昆虫内毒素，抗除草剂农作物是否最终导致除草剂用量增加，引起除草剂在食品中残留。抗病毒农作物中含有的病毒外壳蛋白基因是否会对人体造成危害。

3.3基因工程对社会经济的影响

开发基因工程产品需要巨大的经费投入，如开发一种转基因农作物，需要经过试验室研究、中间试验、环境释放、商品化生产等环节，为保证商业利益，基因工程作物种子往往价格昂贵，并且有专利保护，使农业生产高投入、高产出的趋势更明显，发展中国家和贫穷国家由于资金不足，防碍转基因作物的开发与应用，随着转基因产品数量增加，对发达国家的[9] 依赖程度也会增加，可能使贫富差距拉大，引起新的发展不平衡。发展中国家和落后国家在基因资源的利用方面也处于不利地位。宝贵的基因资源谁先发现，谁就可以申请专利而得到保护。基因资源是有限的、不可再生的，在基因资源的争夺战中，发达国家凭借其资金和技术占尽先机，通过所谓“合作研究”获取其他国家的基因资源。这使得未来在基因资源利用、开发具有自主知识产权的转基因产品方面，发展中国家和贫穷国家越来越处于被动地位。

4.展望

近20年来，基因工程的发展日新月异，硕果累累。基因转化技术的日臻成熟，使育种途径进入一个高新时代。大量转基因作物的研究表明，作物基因工程是在基因水平上改造作物的遗传物质，定向改造了作物遗传性状，扩展了育种范围，打破了物种间的生殖隔离障碍，丰富了基因资源。从而使育种更具有科学性、精确性、目的性、共用性和可操作性。新基因的克隆和转基因技术手段的完善，对多个基因进行定向操作也将成为可能，有望出现高产优质、集高光效、抗病、抗虫和抗逆等特性于一身的作物新年品种。一些重要有经济价值的转基因植物已陆续进入大田，并取得了较好的经济效益、社会效益和环境效益，在解决人类所面临的资源短缺、环境恶化和效益衰退三大难题中显示出越来越重要的作用，为农业的持续、稳定发展提供了强有力的保障。但科学是一把双刃剑，基因工程在为人类创造福祉的同时也带来了诸如基因工程产品的安全性等问题。

篇3：染色体工程植物育种

1家猪染色体研究现状

1.1家猪染色体核型研究国内家猪染色体核型的研究始于1976年, 到目前为止, 我国对引进猪种 (如长白猪、杜洛克和汉普夏等) 、国内猪种 (如高坡猪、久仰香猪、贵州香猪、滇陆新品系猪和巴马小型猪等) 进行了研究, 分别报道家猪染色体核型、C带、G带及高分辨G带模式图、Ag-NORs带和R带, 表明引进猪种、国内猪种及杂种猪间有一定差异。见表1。

1.2家猪染色体高分辨显带研究家猪起源是由野猪进化而来, 在不同时期、不同地区、不同条件下或在同一时期、不同地区、不同条件下选育形成的家猪不同品种之间存在遗传上的差别会在染色体上表现出来, 通过对染色体进行显带处理, 不同品种间的差异会通过带纹显现, 而随染色体显带带纹的增加, 差异程度会相应加大。家猪高分辨显带更能把染色体上的深染区域与浅染区域区分开。丹麦Hansen[6]对家猪染色体Q带、G带、R带进行了比较分析。国内陈文元[7]首次报道了我国4个家猪品种的G带带型模式图。

随家猪基因组计划和基因定位的需要, 国内外进行了对家猪染色体高分辨显带的研究, Renne M[8]获得了近400条带的高分辨R带;王喜忠等[9]获得了内江猪、藏猪、姜曲海猪、梅花猪、滇南小耳猪、二花脸猪、东北民猪等高分辨G带, 带数达444条;于汝梁等[10]发表了420条带和503条带的G带模式图;夏金星等[11]绘制了家猪高分辨G带染色体577条带纹模式图;曹阳等[12]获得了松辽黑猪G-带带型与其他家猪相比没有明显差异。

1.3家猪染色体C带研究Hansen[13]首次成功地把C带染色体应用于家猪染色体的研究。随后曾养志等[14]对家猪C带从不同角度进行探讨, 发现家猪的C带同其它哺乳动物一样, 也表现出多态性。从而为染色体物质结构及呈现多态性的进一步研究奠定了基础。国内外对有关家猪染色体C带的主要研究内容有以下几个方面。

1.3.1染色体C带分带技术:张玄兵[15]对生物染色体显带技术的研究与应用进行了探讨。

1.3.2染色体C带与猪品种差异:徐银学等[16]对家猪不同品种间杂交组合间同源染色体C带多态性进行了研究, 表明不同品种间C带长度、面积和异染色质的量的多态性方面存在显著差异, 具有品种或群体特征。周全等[17]对家猪染色体C带带纹量化记述法的探讨, 首次提出用C带带纹量化法进行数量化处理, 更便于对染色体的分析和计算机处理。徐银学等[16]对家猪染色体C带 (C-band of chromosomes) 的定量分析进行了研究, 分析了二花脸、大约克纯种猪染色体C带的长度、面积和异染色质的量之间的差异, 表明染色体C带可以作为区分品种之间差异的重要依据。

1.3.3家猪染色体C带多态性及品种、个体间差异研究:表现在同源染色体间C带大小的差异, 王晓飞等[18]C带分布位置在两品种间是一致的, C带的大小在同一个体的同源染色体间有差别, 这种差别在不同细胞中是稳定的, 在不同个体间是有差异的;不同对染色体间C带大小的差异和同一对染色体间C带大小在不同品种和个体间的差异。陈文元等[19]曾对家猪的C带多态性进行研究, 发现其广泛存在于品种间和品种内。C带大小从亲代到子代具有稳定的遗传性即按孟德尔遗传方式。保证个体内不同细胞及不同生长时期C带变体大小的相对稳定性是染色体具有多态性及遗传性的前提。染色体C带是反映着丝粒区的结构性异染色质, 它的多态性是遗传物质多态性。

1.3.4家猪染色体C带多态性与生产性能的相关性研究:那森等[20]对猪染色体杂合性能与生产性能的相关性研究, 探索了其对生产性能的相关性。家猪染色体C带研究是系统学和进化学研究中广泛应用的有效技术。染色体C带多态性可作为猪杂交育种标识, 用以对猪进行群体考核, 因此对猪的选种、杂种优势和配合力预测有一定实用价值。

1.4家猪染色体Ag-NORs带研究银染技术是专门用来研究核仁组成区 (NORs) 中18S+28SrRNA基因的功能与转录性的。家猪Ag-NORs位于8号和10号染色体的次缢痕区, 通常每个细胞显示的Ag-NORs数目变动在1~4之间, 属孟德尔方式遗传, 呈等显性。

Ag-NORs的分布频率具有品种特征, 其多态性能反映品种的起源与进化[21]。黑河猪为华北型和华中型之间的过渡型品种, 王勇强等[22]认为其Ag-NOR的研究结果 (均数为2.21±0.35个) 居欧亚野猪之间。徐珊等[23]通过对7头二花脸猪的研究, 认为在Ag-NORs的分布特征上与次缢痕一样具有显著的多态性, 王子淑[21]通过对7种家猪的研究, 认为8号染色体多态性在品种内也很明显。

2染色体核型及带型在家畜育种中的应用

研究猪染色体对猪遗传改良等方面具有一定实用价值。染色体是遗传物质的载体, 具有贮存和传递DNA、控制基因活动和调节基因重组的作用, 不同物种在一定的进化时期内, 其染色体数目及形态保持相对恒定。染色体核型及带型研究在家畜育种中的应用主要有以下几个方面。

2.1猪染色体带型分析包括C分带、G分带、Q分带、R分带、Ag-NORs分带、高分辨显带和基因定位研究, 主要是搞清猪的遗传组成和猪的基因分布与位置, 为猪的杂交育种、起源进化提供理论基础。其中G分带、Q分带和R分带在各种不同品种中比较稳定, 可对染色体进行区域划分和对猪基因定位提供依据;而C带、Ag-NORs带在不同品种甚至在不同个体之间差异较大, 可作为研究猪杂交育种与猪起源进化的1个指标。

2.2 C分带可以显示异染色质位置, C分带染色程度和大小在不同品种、不同个体猪之间均有较大变化, 即C带多态性。C带多态性集中在13~18号染色体上, 并且按照孟德尔遗传规律遗传。因此, C分带多态性可以作为猪杂交育种标识, 用以对猪进行群体考察, 它对于猪的选种和配合力预测都有一定实用价值。染色体核型与带型不仅能反映1个品种或类群的种质特性, 将其与生产性能相联系, 还有利于经济性状的开发利用与育种工作的进行。

2.3研究发现, 细胞在有丝分裂过程中, 着丝粒及其附近的结构性异染色质的量是恒定的, 中期染色体C带大小不因染色体的长度变化而变化, 在个体内细胞间同一染色体的C带大小具高度可重复性;同一个体不同时期的C带大小具有相似性, 从而说明家猪染色体的C带作为遗传标记是可行的[16]。

2.4陈宏等[24]研究了秦川牛Y染色体多态性与精液品质、体尺及外貌特征之间的关系, 结果表明它们之间不存在一定的相关关系。利用家猪染色体核型参数与生产性能相关性研究报道很少, 那森等[20]对家猪研究发现条比值增大, 其瘦肉率提高, 杂合度增大, 与骨重呈显著正相关 (P<0.01) , 与失水率、眼肌纤维细度无确定相关。

2.5柳万生等[25]研究表明, 埋植组成素和饲喂增瘦剂的育肥猪Ag-NORs染色体联合偏低, 类似于人类的研究结果。说明这两种药物可能会降低rRNA基因的活性。因此, 家猪的Ag-NORs染色体联合有可能作为环境监测的1个指标, 用于某些诱变剂、饲料添加剂、兽药等的副作用分析之中。

2.6通过对猪品种银染均数及8号染色体银染阳性的平均染色体频率的统计, 及对日增重与瘦肉率测定, 统计表明, 银染与其育肥育性能之间呈显著负相关, 特别是个体Ag-NORs均数, 8号染色体AgNORs+染色核型频率与日增重相关的程度, 比迄今为止用于猪选种的任何一个生化遗传标记性状都要高, 由此可见, Ag-NORs可能作为1项选种指标, 用于猪肥育性能的选择[25]。张周平等[26]在AgNORs与猪的毛色育种中表明, 猪的Ag-NORs与毛色之间具有密切关系。

3结语

篇4：染色体工程植物育种

1　取材及处理

建议实验材料采用大蒜(2n=16)。大蒜不仅根萌发量大，根尖细胞分裂旺盛，分裂指数高，而且大蒜细胞染色体长度相差不大，为中部或亚中部着丝粒染色体，便于计数。因此选用大蒜作为实验材料，除便于染色体计数外，还节约实验成本。

大蒜有休眠期，因此在发根前，可先把其放入4℃冰箱1d以打破休眠期，这样可增加大蒜的出根数目而且根生长较为整齐。具体做法是：选取健壮的蒜瓣，剥去枯皮，将3～4个蒜瓣用牙签并排穿起，放入盛有清水的烧杯中，以水浸没大蒜根部为宜，室温培养，如果室温较低，可放入恒温培养箱(温度25℃左右)，3～4d即可得到合适长度的蒜根。待根生长到2～3cm时，把整个装置转入4℃的冰箱中，低温处理36h。移入室温培养24h左右，再剪取根尖用于实验。低温处理后再转入室温培养一段时间，这一步骤对改善观察效果非常重要。因为低温处理破坏纺锤体的形成后，导致大部分分裂期细胞停滞于中期，这时候的染色单体尚未分开，只有极少量在低温处理前处于后期的细胞这时候才有染色体数目的变化，能看到染色体数目变化的细胞是非常少的。由于低温处理时间较长，滞留在分裂中期的细胞可直接进入间期，这时细胞染色体的数目加倍。通过再转入室温培养，这些染色体数目加倍的细胞从间期进入分裂期，染色体数目发生变化的细胞增多，视野中能看到染色体数目变化的细胞数大大增加。

2　固定

固定的作用是将根尖细胞杀死，使根尖分生组织的细胞固定在有丝分裂的不同时期。但在实验中发现，用卡诺氏液(无水酒精：冰醋酸=3：1)固定根尖24h(教材中是固定0.5～1h)，根尖细胞分散程度较好，有利于染色体数目的观察。

3　制作装片

3.1解离

解离是实验成功的关键步骤之一。解离可以除去细胞间的果胶，使细胞壁纤维素软化，从而使得细胞在压片时容易分散，适当延长解离时间有助于细胞分开。解离中，关键是时间的把握。教材中提到常温下在解离液中解离3～5min，时间太短，观察时细胞重叠在一起，可以适当延长为8～10min，效果较好。为了缩短时间，也可将盛有解离液和根尖的小烧杯放在60℃左右的温水中3～5min，同样可以观察到较好的实验结果。

3.2漂洗

漂洗最好用蒸馏水，除了洗去解离液防止解离过度外，也可起到低渗作用，使细胞体积有一定的膨胀，便于以后染色体形态的观察。

3.3染色

用改良苯酚品红溶液进行制片染色，结果可使其染色体部分染色较深，而细胞质部分基本不染色，色差很明显，利于观察。为了提高染色效果，可先将根尖用镊子捣碎后再染色。充分捣烂后，细胞完全分散，细胞核内的染色体容易被碱性染液染色，又缩短了染色时间，为8～10min左右。

3.4制片

染色后，蓋上盖玻片。在盖玻片上面铺上吸水纸，用拇指垂直压片，稍用力。用力不可太轻，否则细胞分散不好。压片后，拿走吸水纸，用左手把盖玻片固定住，右手持镊子，用钝端轻轻倾斜敲击盖玻片(操作时要防止盖玻片与载玻片间发生滑动)，促使材料呈雾状均匀分散。教科书上采用盖玻片上再加载玻片的方法容易滑动，操作不方便，效果也不好。

4　总结

篇5：染色体工程植物育种

1.实验背景与原理

染色体的研究在生物进化、发育、遗传和变异中都有十分重要的作用。因此，染色体标本的制备技术是遗传学、细胞生物学、染色体工程、分类学等众多学科的基本实验技术。物种细胞内染色体数目、形态、长度等信息的总和根据实验的观察和测量绘制成的模式图称为核型（karyotype）。核型分析在物种亲缘鉴定，染色体变异分析，杂种分析，细胞分裂过程分析，孤雌生殖等研究中均有重要的作用。

染色体标本的常规制片方法有切片法、涂片法、压片法、滴片法（空气干燥法）等。压片法操作简单，是常用的植物染色体标本制备的方法。不过，该法在制备中要注意避免压片所造成的染色体的扭曲、变形和丢失的现象。

染色体制备的重要环节如下：

（1）取材：应取分生旺盛的组织或细胞。在植物中通常取根尖，在分裂高峰时取材，可得到大量分裂相细胞。而在动物细胞中通常选取骨髓等分裂活跃的细胞，或是植物血球凝集素等刺激下的淋巴细胞，也可选取分裂旺盛的体外培养的癌细胞或转化细胞等。

（2）预处理：使用秋水仙胺等药品破坏纺锤体形成，不但可得到大量分裂相细胞，而且可使染色体缩短变粗，有利于观察。

（3）固定：渗透力强的固定液将细胞迅速杀死，蛋白质沉淀，并可尽量保持细胞原有状态。

（4）解离或低渗：植物细胞要除去细胞间的果胶层，并使细胞壁软化，从而使细胞得以膨胀，为染色体的分散提供了空间。常用解离方法有酸解法和酶解法。动物细胞无细胞壁，通常不需解离，而是用低渗液使细胞膨胀。

（5）染色体分散：通过压片、滴片等机械力量使染色体分散, 有利于观察。

2.实验目的

（1）掌握常规压片技术制作植物染色体标本的一般方法。

（2）了解显微镜下常规显色的植物细胞染色体的形态特点,熟练掌握显微镜的使用。

（3）理解染色体与生命遗传的意义及染色体核型检查的应用。

3.实验材料与试剂

（1）材料：市售大蒜、洋葱。

（2）设备与用品：普通光学显微镜，水浴锅，盖玻片，载玻片，异物针，镊子，平皿，滤纸等。

（3）药品与试剂：秋水仙胺，甲醇，盐酸等。

 改良石炭酸品红染液：

是近年来观察植物染色体时使用的比较理想的染色剂，染色背景清晰，反差好，使用方便。配制方法如下：

原液A：取3 g碱性品红溶于100 mL 70%的酒精中，此液可以长期保存。原液B：取A液10 mL加入90 mL体积分数为0.05的苯酚（即石炭酸）水溶液中（2周内使用）。

原液C：取B液55 mL加入6 mL的冰醋酸和6 mL37%的甲醛（可长期保存）。染色液：取C液10 mL，加入90 mL体积分数为0.45的醋酸和1.8 g山梨醇。放置2周后使用，染色效果显著，可普遍用于植物组织的压片法和涂片法，使用2～3年不变质。山梨醇为助渗剂，兼有稳定染色液的作用。如果没有山梨醇，也能染色，但效果稍差。

 卡诺固定液：甲醇-冰醋酸（体积比3：1），现用现配。

4.实验方法与步骤

 实验内容：① 压片法制备大蒜、洋葱根尖细胞的染色体标本；

② 观察男人和女人染色体、洋葱细胞有丝分裂的永久标本。 实验学时：4学时。

（1）取材：保持大蒜、洋葱根部湿润，使根发约1~1.5 cm即可，不能过长。取大蒜或洋葱0.5~1 cm的根尖。

（2）预处理：1gL-1（用水配制）秋水仙胺处理3~4 h。（3）固定：卡诺固定液4 ℃下固定30 min后，用蒸馏水洗净。

（4）解离：60 ℃水浴下1 mol/L HCl（浓盐酸稀释大约10倍）解离10 min。（5）洗涤：用蒸馏水清洗根尖组织。若洗不净，会影响染色。

（6）用改良的石炭酸品红染色5 min，可直接在载玻片上进行，染色前可用异

物针去掉分生区以后部分，保留根尖0.2~0.3 cm即可。染色时用针把组织拨散。（7）压片，敲片：盖上盖玻片，上面垫上一张滤纸，先用手指轻轻均匀地按压 盖玻片，使组织初步压散，并且可使盖玻片压牢，防止敲片时盖玻片移动。再用 异物针的针柄一端垂直轻轻落下（为防敲碎玻片，可再在盖玻片上垫一张滤 纸），进一步敲散组织，使染色体充分散开。敲至组织在玻片上呈现雾状。（8）观察结果：细胞核着色，而细胞质不着色。大蒜和洋葱都有8对16条染色 体（2n=16）。好的染色体标本染色体应该分散较好，不重叠，不缺失，染色体形 态清晰。

20µm

大蒜根尖细胞的染色体制片（×400，箭头示染色体）

5.实验注意事项

（1）若材料不易生根，可把材料在4 ℃低温处理促使其生根，不过注意低温有时也会诱导染色体数目加倍。过长的根尖分裂相会大大减少，所以不要取长度超过1.5 cm的根尖。

（2）秋水仙胺,又名脱甲酰秋水仙碱，毒性比秋水仙碱（秋水仙素）小，作用却比秋水仙碱强约10倍。

（3）压片、敲片时力量要均匀合适，避免弄碎玻片；载玻片和盖玻片之间也不要移动。

（4）可随时镜检判断敲片进行的程度，但要注意整个过程要保持标本的湿润。

6.思考题

篇6：园艺植物育种学复习总结

绪论

1．品种：是经人类培育选择创造的、经济性状及农业生物学特性符合生产和消费需要，在一定的栽培条件下，依据形态学、细胞学、化学等特异性可以和其他群体相区别，个体间的主要性状相对相似，以适当的繁殖方式（有性的或无性的）能保持其重要特性的一个栽培植物群体。

2．作物品种的特性

特异性、一致性、稳定性、适应性、优良性；

3．良种: 优良品种,指在适应的地区,采用优良的栽培技术,能够生产出高产、优质，并能适时供应产品的品种。4.良种作用

（1）提高单位面积产量；（2）改进产品品质；

（3）提高抗逆性，增强适应性和稳产性；（4）有利于耕作制度改革，提高复种指数；（5）扩大园艺植物种植面积；

（6）有利于农业机械化、集约化管理及提高劳动生产率；

第一章：育种目标与对象

1.生物产量和经济产量

（1）生物产量指一定时间内，单位面积内全部光合产物的总量。

（2）经济产量指其中作为商品利用部分的收获量。经济系数＝经济产量/生物产量 2.园艺植物育种的主要目标性状（1）产量（2）品质（3）成熟期

（4）对环境胁迫的适应性（5）对病虫害的抗耐性（6）对保护地栽培的适应性 3．育种目标与目标性状

（1）育种目标: 对所要育成的品种的要求；如高产稳产、优质、适应性强、抗病虫害和 除草剂、不同成熟期、适应机械化生产等。

（2）目标性状: 所要育成的新品种在一定的自然、生产及经济条件下的地区栽培时应具备的一系列优良性状指标

第二章：园艺植物的繁殖习性、品种类别和育种特点

1.自花授粉：雌蕊接受同一花朵的花粉 自花授粉植物：由同一朵花花粉传播到同朵花的雌蕊柱头上，或由同株的花粉传播到同株的雌蕊柱头上进行传粉而繁殖后代的植物。又称自交植物。（异交率<5%）。自花授粉植物有：豆科、菊科、茄科等大多数蔬菜花卉植物。自花受粉植物花器结构和开花习性特点：

（1）雌雄同在的完全花，花瓣没有色彩、缺少香味（2）花器保护严密，外来花粉不易进入

（3）花瓣多无鲜艳色彩和特殊芳香，多在清晨或夜间开放，不利于昆虫传粉

《园艺植物育种学》复习总结

（4）雌雄蕊长度相仿或雄蕊较长、雌蕊较短，花药开裂部位仅靠柱头，有利于自花受粉（5）花粉不多，不利于风媒传粉

（6）雌雄蕊同期成熟，甚至开花前已授粉（闭花授粉）两种形式：①花冠隔离型，如小麦、燕麦，豌豆、豇豆等；

②粉药分离型，如番茄、莴苣等

2、异花授粉植物

异花授粉植物：通过不同植株花朵的花粉进行传粉而繁殖后代的植物，又叫异交植物。（天然异交率>50%）分三类：

（1）雌雄异株：完全异花授粉植物，异交率100%，如菠菜、石刁柏、木瓜、银杏等（2）雌雄同株异花：如西瓜、黄瓜、甜瓜、南瓜、玉米等（3）雌雄同花：如李子、洋葱、芹菜、向日葵、甜菜等 异花授粉植物花器结构和开花习性特点

（1）开放传粉雌雄蕊异熟有利于异花授粉；（2）风媒花产生大量轻、小而易于飞扬的花粉；

（3）雌蕊具有外露表面大而便于捕捉漂浮花粉的柱头；（4）有色泽鲜艳、浓郁而特异的气味、发达的花冠和蜜腺；（5）自交不亲和机制等。

3、常异花授粉植物

以自花授粉为主，但花器结构不太严密，从而发生部分异花受粉的植物，如蚕豆、菜豆、茄子、辣椒、棉花、高粱等，又称常异交植物 常异花授粉植物要求：天然异交率5%~50% 自花授粉植物和常异花授粉植物遗传纯合程度高，一般不带致死或半致死基因，因而不发生近交或自交衰退现象

常异花受粉植物花器结构和开花习性特点：（1）雌雄同花

（2）雌雄蕊不等长或不同时成熟（3）雌蕊外露，易接受外来花粉

（4）花瓣有鲜艳色彩并能分泌蜜汁以引诱昆虫传粉（5）花朵开花时间长等

4.（1）无性繁殖定义：生物不是通过有性生殖，而是利用营养器官或体细胞、无融合生殖等繁殖后代的繁殖。

（2）有性繁殖：生物通过有性过程产生的雌雄配子结合形成合子发育成新个体繁殖后代，有完整的个体发育周期。

5.怎样研究园艺植物授粉习性？

（1）研究花器结构、开花习性、传粉方式以及雌雄蕊生长发育特点

（2）采用单株隔离自交的方法，观察强迫自交的结实性和自交后代的表现不结籽，属异花授粉

（3）采用遗传试验确定自然异交率：以隐性类型作母本，与纯显性品种混合种植在隔离的试验地，计算母本株所获后代显性性状个体的百分率。

《园艺植物育种学》复习总结

6.品种的类型；

（1）同行纯合类：包括纯育品种和自交系

（2）同型杂合类：包括杂交种品种和营养系品种（3）异型纯合类：包括杂交合成群体和多系品种（4）异型杂合类：包括自由授粉品种和综合品种

第三章：种质资源

1.基因与基因库

（1）种质：是决定生物遗传性状，并将遗传信息从亲代

传递给子代的遗传物质，遗传学上称为基因。

（2）种质库：又称基因库，指以种为单位的群体内的全部遗传物质，它由许多个体的不同基因所组成。

2.瓦维洛夫的作物起源中心学说 3.种质资源保存方式

（1）就地保存和迁地保存（2）种子保存

（3）资源圃种质保存（4）离体试管保存（5）利用保存（6）基因文库保存

4.（1）就地保存：在资源植物的产地，通过保护其生态环境达到保存资源的目的。如划定自然保护区、国家公园、人工圈护稀有的良种单株及历史上遗留下来的古树名木。（稀有种、濒危种）。

（2）迁地保存：常针对资源植物的原生环境变化很大，难以正常生长及繁殖、更新的情况，选择生态环境相近的地段建立迁地保护区，有效的保存种质资源。如滇南珍稀濒危迁地保护区。

5.（1）正常型种子：通过适当降低含水量，降低温度可以显著延长其贮存时期的种子。（2）顽拗型种子：少数种类种子在干燥、低温条件下反而会迅速丧失生活力。一般不用种子保存；

6.中国起源中心的园艺植物：

蔬菜：白菜、芥菜、葱、莴笋、丝瓜、茼蒿等

果树：苹果、梨、桃、杏、华李、华樱、华栗、猕猴桃、木瓜、银杏、柿、枇杷、杨梅、荔枝、龙眼、甜橙、香橙、蕉柑、柚、香圆、金柑、香榧等

花卉：中国水仙、芍药、牡丹、菊花、梅、山楂、贴梗海棠、榆叶梅、腊梅、苏铁、樟、杜仲、桃金娘等

其它：山茶、茶、桑、刚竹、青篱竹等

第四章：引种

1.引种的类型：

（1）简单引种：由于植物本身的适应性广，以致不改变植物本身的遗传特性也能适应新的环境条件，或者是原分布区与引入地的自然条件差异较小，或引入地的生态条件更适合植物的生长，植物生长正常甚至更好。

（2）驯化引种：植物本身的适应性很窄，或引入地的生态条件与原产地的差异太大，植物生长不正常甚至死亡，但是，经过精细的栽培管理，或结合杂交、诱变、选择等改良植物的 3

《园艺植物育种学》复习总结

措施，逐步改变遗传特性以适应新的环境，使引进的植物正常生长。2.引种的原理（1）、引种的遗传学原理

引种是品种在其遗传性适应范围内的迁移，这种适应范围受到基因性的严格制约。不同植物种类其适应范围相差很大，同一植物种类的不同品种间在适应性上也存在差异。植物的适应性：植物在长期的进化过程中，接受了各种不同生态条件的考验，形成了对各种生态条件的反应规范。从引种驯化的遗传学原理看，适应性范围与品种自体调节能力有关，而品种自体调节能力与品种基因型的杂合性有关。（2）引种的生态学原理

除了遗传因素决定引种能否成功外，植物与环境条件的生态关系也严重影响引种的效果。生态型指对一定生态环境具有相应遗传适应性的品种类群，是植物在特定环境的长期影响下形成的对某些生态因子的特定需要或适应能力。同一生态型品种在生育期、抗逆性和适应性方面常具有较多相似的特点

第五章 选择育种

1.提高选择效果的方法

R=i σh2

（1）增加群体的性状变异幅度

实践上主要是增加选择群体的大小

（2）提高性状的遗传力

一是通过加强试验设计和田间管理技术的控制，如选择分布较集中，地势、土壤、坡向及栽培管理等均匀一致的群体，降低环境造成的变异。二是在遗传力较高的世代进行选择。同一性状随着世代的增高，基因趋向纯合，显性作用逐代降低，狭义遗传力随世代的增高而提高，因而选择的可靠性也随世代的推进而增大。

（3）提高选择强度

实际工作中常降低入选率增大选择强度。但要注意确定适当的入选率，入选标准太高，入选群体太小会影响其他性状的选择。

2.选种的程序

选择育种从搜集材料、选择优良单株开始，到育成新品种的过程是由一系列的选择、淘汰、鉴定工作组成；选种程序一般要设臵原始材料圃、株系圃或选择圃、品比预备试验圃、品种比较试验圃、生产试验和区域试验等圃地。3.芽变和饰变及判断方法

（1）芽变来源于体细胞中自然发生的遗传物质变异。变异的体细胞发生于芽的分生组织或经分裂,发育进入芽的分生组织,就形成变异芽。

（2）在园艺植物的营养系品种内,除由遗传物质变异而发生芽变外,还普遍存在着由种种环境因素造成的不能遗传的彷徨变异,又称饰变（3）判断方法：

1变异的性质如属于典型的质量性状，一般可断定是芽变； ○

《园艺植物育种学》复习总结

2.变异体发生范围如是不同立地、不同技术的多株变异，即可排除环境和技术的影响；对于○枝变，如明显是一个扇形嵌合体，可肯定是芽变； 3变异的方向，凡是与环境的变化不一致的很可能是芽变； ○4变异性状虽经不同年份的环境变化而表现稳定，可判定是芽变； ○5性状的变异程度超出基因型的反应规范之外，可能是芽变； ○

第六章：常规杂交育种

1.（1）近缘杂交：指不存在杂交障碍的同一物种内，不同品种或变种之间的杂交。（2）远缘杂交：指植物学上不同种、属以上类型间的杂交。

2.亲本的选择

定义：根据育种目标选择具优良性状的品种类型 原则：（1）从大量种质资源中精选亲本（广）

（2）亲本应尽可能具有较多的优良性状（精）

（3）明确亲本的目标性状，突出重点（明）

（4）重视选用地方品种（土）

（5）亲本的一般配合力要高（高）

（6）先考虑数量性状，再考虑质量性状（多）

（7）优先用稀有可贵性状作亲本（贵）.亲本的选配

定义：从入选的亲本中选用恰当的亲本配制合理杂交组合 原则：（1）父母本性状互补（补）

（2）选用不同生态类型的亲本配组（态）

（3）以具有较多优良性状的亲本作母本（优母）（4）亲本之一的性状应符合育种目标（符）（5）用一般配合力要高的亲本配组（高）

（6）注意父母本的开花期和雌蕊的育性（期/育）

4.有性杂交技术流程

（1）制定杂交计划：确定杂交组合数、具体杂交组合、每个杂交组合杂交的花数（2）准备器具：花粉收集容器、隔离网、毛笔等（3）亲本株及杂交花的培育选择

原则：使亲本性状能充分体现，保证有足够数量的母本植株和杂交用花，花期相遇调节（4）隔离和去雄：防止隔离范围外花粉混入。父母本均需要隔离。空间隔离（种子生产时使用）、器械隔离（育种实验使用硫酸纸套袋）、时间隔离（很少用）。去雄目的：除去隔离范围内的花粉来源，包括雄株、雄花和雄蕊。（5）花粉的制备

普遍方法：在授粉前一天摘取次日将开放的花蕾，带回室内，挑取花药至于培养皿内，在室 5

《园艺植物育种学》复习总结

温和干燥条件下，经过一定时间，花药会自然开裂。将散出的花粉收集于小三角瓶中，贴上标签，注明品种，并尽快臵于剩有氯化钙或变色硅胶的干燥器内，放在低温、黑暗和干燥条件下贮藏。

（6）授粉、标记和登录 自然授粉和人工授粉

少量授粉：直接用雄蕊碰触母本柱头

大量授粉：授粉工具（橡皮头、海绵头、毛笔、蜂棒等）授粉时间：母本花雌蕊生活力最强的时期（开花当天）（7）授粉后管理

杂交后的头几天注意检查套袋等情况 雌蕊有效期过去后及时摘袋

加强母本植株的管理，及时摘除没有杂交花果等 注意病虫害、鸟害和鼠害等

5.（1）供体亲本（非轮回亲本)：只参加一次杂交的亲本；（2）轮回亲本(受体亲本)：多次参加回交的亲本；

6.杂种后代的选择方法

（1）系谱法：适合于自花授粉植物和常异花授粉植物，但异花授粉植物要区组隔离 系统群：来自同一F3系统（即属于同一F2单株后代）的不同F4系统。姊妹系：同一系统群内各系统 品系：参加比较试验的系统

（2）混合法：在杂种分离世代，按组合混合种植，除淘汰明显的劣株和假杂株外，一般不加选择，直到杂种后代纯合百分率达到80%以上时（约在F5-F8）或在有利于选择时（如病害流行或某种逆境条件如旱害、冻害严重年份）才进行个体选择，下一代种成系统（株系），然后选择优良系统升入比较试验。

优点：

1、分离世代群体大，丢失最优良的基因型可能性小；

2、方法简便易行，选择效率高；

3、可利用自然选择的作用，获得对生物有利的性状；

4、适于多系杂种的选择；

5、可能得到育种目标以外的优良类型。

缺点：

1、人工选择与自然选择目标不一致的性状易丢失；

2、未选择，存在许多不良基因类型；

3、杂种后代要求大群体，高代选择工作量大；

5、亲缘关系无法考证。（3）单子传代法 与混合法比较：

优点：

1、适于株行距大的作物和保护地加代；

2、F2个体繁殖机会均等，规模易控制； 与系谱法比较：

优点：

1、减少了F3、F4分系种植和选择的工作量；

2、保证了高世代选留单株较多时，仍有大量性状差异

《园艺植物育种学》复习总结

较大的纯育株系供比较选择；

缺点：

1、影响种子生长发育因素可能导致优良基因型丢失；

2、无法考证亲缘关系。

3、F3、F4、F5代缺少株系评定，不利于某些性状选择

如在温室或加代繁殖时对抗逆性选择就有困难

第七章：优势杂交育种

1.杂种优势的概念：指两个遗传性不同的亲本杂交产生的杂种，在生长势、生活力、繁殖力、适应性，以及产量、品质等性状方面超过其双亲的现象。

2.自交衰退：异花授粉植物由于长期异交，不利的隐性基因被保存下来，一旦自交隐性不利基因就表现出来，从而使自交后代出现生长势变弱、产量下降等现象。

3.杂种优势的遗传学基础（1）显性假说

提出：Bruce 1910年提出，Jones DF1917年完善

内容：优势来源于等位基因间的显性效应和非等位基因间显性基因的加性效应。显性效应：指杂合位点上的显性或部分显性基因对隐性基因的互补效应。

显性基因的加性效应：指非等位位点上显性效应的聚合，即不同位点显性基因的累加效应。显性假说的不足：①该假说只考虑等位基因的显性效应，没有考虑等位基因的杂合本身所起的作用。无法解释数量性状是多基因遗传的，等位基因间往往不存在明显的显隐性关系。②该假说只考虑非等位基因间显性基因的加性效应，没有考虑非等位基因间的互作效应，无法解释F1出现的杂种负优势，无法解释自交系的产量与其杂交种的产量间没有高度的相关性。③该假说没有细胞质和环境对杂种优势所起的作用。（2）超显性假说

提出：Shull 1908年提出，East和Hull 1936年完善 内容：处于杂合态的等位基因间的互作效应和非等位基因间的上位效应是产生杂种优势的根本原因。上位效应；指某一对等位基因的表现受到另一对非等位基因的影响，随着后者的不同而不同，也称非等位基因间的互作。上位效应会导致新的代谢途径、产生新性状。

超显性假说的指导意义：根据超显性假说，优势来源于基因的杂合状态，一旦纯合，优势便会丧失，因此该假说可以说明为什么杂交亲本要求选配亲缘关系远的，地理位臵和生态类型差别大的自交系间杂交，该假说又称等位基因异质结合假说。

超显性假说不足之处：着重基因的杂合性，同样不能解释所有的杂种优势现象。

4.杂种优势的度量方法

（1）中亲优势指杂交种（F1）的产量或某一数量性状的平均值与双亲（P1或P2）同一性状平均值差数的比率。中亲优势Hm =［F1－(P1+P2)/2］/(P1+P2)/2 × 100% 意义：可以比较同一性状和不同性状间杂种优势的大小。超中优势或中亲值优势衡量的实用价值不大，因为即使Hm比较强，但若未超过大值亲本，也没有推广价值。

（2）超亲优势又称高亲值优势，以双亲中较优良的一个亲本的平均值（HP）作为衡量尺度，F1平均值与HP差数的比率。超亲优势 =（F1－HP）/ HP×100% 有些性状在 F1可能表现出超低值亲本(LP)的现象, 如这些性状也是杂种优势育种的目 7

《园艺植物育种学》复习总结

标时, 可称为负向的超亲优势。计算公式为 : 负向超亲优势 =（F1 － LP）/LP × 100% 意义：若F1不超过优良亲本就没有利用价值，因此该法可直接衡量杂种的推广价值。（3）超标优势指杂交种(F1)的产量或某一数量性状的平均值与当地推广品种(CK)同一性状的平均值差数的比率。也有称为竞争杂种优势。

超标优势 =（F1－CK）/ CK × 100% 意义：该法经济上能反映杂种在生产上的推广价值，但不能提供任何与亲本有关的遗传信息，没有固定的可比性，一旦标准品种变了，Hs值也变了。

（4）杂种优势指数是杂交种某一数量性状的平均值与双亲同一性状的平均值的比值,也用百分率表示。计算公式如下: 杂种优势指数=F1/(P1+P2)/2×100% 意义：该法可以用来比较不同性状之间杂种优势的大小

（5）离中优势以双亲平均数之差的一半作为尺度衡量F1优势的方法。

意义：该法以遗传效应来度量杂种优势。加性效应是可以固定遗传的，显性效应是基因型杂合时才出现，不能固定遗传。可以反映杂种优势的遗传本质。

5.雄性不育性：两性花植物中由于生理或遗传的原因，出现雄性器官表现退化、畸形或丧失功能的现象，称为雄性不育性。

雄性不育系：对于可遗传的雄性不育，经过选育可育成不育性稳定遗传的系统，该系统即雄性不育系，简称不育系或A系。

6.自交不亲和系的概念和意义

自交不亲和性（self-incompatibility，SI）：指两性花植物，雌雄性器官正常，在不同基因型的株间授粉能正常结籽，但是花期自交不能结籽或结籽率极低的特性。

自交不亲和系：通过连续多代自交选择，可育成具有自交不亲和性特点，且能稳定遗传的自交系。

意义：用于杂种种子生产（1）可以节省人工去雄；（2）降低种子生产成本；（3）保证较高的杂种率

表现形式：(1)花粉在柱头上不能正常萌发。(2)花粉萌发后花粉管不能进入柱头。(3)花粉管进入柱头后在花柱中不能继续延伸。(4)花粉管到达胚囊后精卵不能结合

7.雌株系：指雌雄异株作物，如菠菜，通过选育获得遗传稳定，系统内全部为纯雌株或大部分为纯雌株，少部分为雌二性株（同一株上有大量雌花少量雄花）系的系统。

8.“三系”的概念

细胞质中有一种控制不能形成雄配子的遗传物值质S 细胞质中具有正常的遗传物值质为N 细胞核中有1对或几对影响细胞质育性的基因。以具1对基因为例 MsMs：能使不育性恢复为可育，称为恢复基因 msms：不能起育性恢复作用，称为不育基因 Msms：也能恢复育性

（1）雄性不育系（简称A系）：具有雄生不育特性的品种和自交系称为雄性不育系，简称不育系，其遗传组成为S（msms）。不育系由于体内生理机能失调，以致雄性器官不能正常发育，没有花粉或花粉空瘪，缺乏生育能力。但雌蕊发育正常，能接受外来花粉受精结实，故制种时用它作母本而不用去雄。（2）雄性不育保持系（简称B系）：用来给不育系授粉，保持其不育性的品种或自交系叫雄 8

《园艺植物育种学》复习总结

性不育保持系，简称保持系。遗传组成为N（msms）。（3）雄性不育恢复系（简称C系或R系）：用一些正常可育的品种或自交系的花粉授给不育系后，不但结实正常，而且F1的不育性消失了，恢复了正常散粉生育能力。故这些正常可育品种或自交系称为雄性不育恢复系，简称恢复系。其遗传组成为N（MsMs）和S（MsMs）两种。

9.雄性不育系的选育

(1)原始雄性不育材料的获得和临时保存;(2)细胞质雄性不育系的选育;(3)核基因雄性不育系的选育;(4)质核互作雄性不育系的选育

10.雄性不育系的转育方法；

如果引进或选育的雄性不育系经济性状不符合要求或配合力不高时，就需要进行不育系的转育。直接转育法：选经济性状好、配合力高的品种内植株与不育系测交，从中筛选对不育性保持能力高的植株（即异型保持系）。然后用获得的不育株与异型保持系反复回交，使异型保持系成为同型保持系。间接转育法：是用乙品种作轮回亲本与甲品种保持系反复回交，不断增加乙品种的遗传物质，使甲保持系变成乙保持系。与此同时，也和甲不育系回交，使之变成乙不育系。

第九章 远缘杂交及其在园艺植物育种中的应用

1.远源杂交不亲和性及其克服途径

杂交不亲和：远缘杂交时，由于双亲的亲缘关系较远，遗传差异较大，生理上也不协调，从而影响受精过程，使雌、雄配子不能结合形成合子。一般而言，亲缘关系越远，杂交越不易成功，但不绝对；

杂交不亲和原因 ①表面原因：花期不遇，花粉暴裂、不萌发、花粉管不进入胚囊，双受精不完全。

实质原因：物种间存在生殖隔离和遗传差异

②生理上差异：种间柱头环境和柱头分泌物差异太大 ③遗传上差异：双亲的基因组成 克服方法

(1)注意亲本的选择选配 实践证明：在种属间杂交的范围内，采用染色体数较多或染色体倍数性高的种植母本较易杂交成功、用栽培种作母本容易成功。例：（2）染色体加倍法

染色体倍性高低与远缘杂交的结实率高低有一定的关系，将双亲或亲本之一的染色体加倍，常常是克服不亲和性的最有效的办法。如秘鲁番茄与多腺番茄杂交时，如先将母本诱导成同源四倍体，可显著提高结籽率。如野生马铃薯2倍体与栽培种不能杂交，但若将野生番茄加倍成四倍体后，再杂交则能成功。（3）有性媒介法

利用亲缘关系与两亲本较近的第三个种作桥梁，这个“桥梁种”起了有性媒介作用。如普通番茄Χ秘鲁番茄 32粒种子，4粒能发芽

普通番茄Χ醋栗番茄→F1Χ秘鲁番茄 152粒种子 82粒发芽

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（4）特殊的授粉方法

混合授粉法：利用不同种类花粉间的相互影响，改变授粉的生理环境，可以解除母本柱头上分泌妨碍异种花粉萌发特殊物质的影响。

重复授粉法：利用雌蕊不同发育程度、受精选择性的差异，在母本花的不同时期如花蕾期、开花期和临谢期进行多次重复授粉，以提高结籽率。

射线处理法：通过射线处理花粉或柱头，改变生理特性，克服杂交不亲和性。（5）柱头移植或花柱短截法

柱头移植：父本花粉授在同种植物柱头上，然后在花粉管尚未完全伸长之前切下柱头，移植到异种的母本花柱上；或先进行异种柱头嫁接，待1-2天愈合后进行授粉。

花柱截短：将母本花柱切除或剪短，直接授上父本花粉；或将花粉的悬浮液注入子房(人工授粉)，不需花柱直接胚珠授精(对蒴果型的子房较方便)。这些方法操作要求高。(6)理化因素刺激

GA、萘乙酸、硼酸、吲哚乙酸等涂抹或喷洒处理母本雌蕊，促进花粉发芽和花粉管生长。如梅花GA50-100mg/L 处理柱头，结实率高3-10倍。又如中棉×陆地棉杂交，用萘乙酸滴入苞叶内结铃率、种子数多。(7)试管授精与雌蕊培养

试管受精：从母本花中取出胚珠，臵于试管中培养和人工授精，以克服远缘花粉不萌发、花粉管不能伸长或伸长过慢等障碍；已在烟草属、石竹属、芸苔属等植物中获得成功。雌蕊培养：为避免受精后子房早期脱落，也可在母本未开裂前取出雌蕊接种在培养基上培养。

2.远缘杂种不育性及克服途径

杂种不育性：远缘杂交中虽产生了受精卵，但因其与胚乳或母本生理机能不协调，在个体发育中表现出一系列不正常发育，以致不能长成正常植株的现象。远缘杂种不育性的主要表现:（1）受精后的幼胚不发育，发育不正常或中途停止；

（2）杂种幼胚、胚乳和子房组织之间缺乏协调性，特别是胚乳发育不正常，影响胚的正常发育，致使杂种胚部分或全部坏死；

（3）虽能得到包含杂种胚的种子，但种子不能发育，或虽能发芽，但在苗期或成株前夭亡。远缘杂种不育原因：

（1）由于两亲的遗传差异大，引起受精过程不正常和幼胚细胞分裂的高度不规则，因而使胚胎发育中途停顿死亡。

（2）由于小苗在生理上的不协调，因而影响了杂种的成苗、成株。例如，梨与苹果的杂种，种子发芽后正常，但不久根渐渐坏死并整株死亡。这是由于苹果和梨叶片中所含的酚类物质不同，杂种苗中含有梨叶的绿原酸、异绿原酸和熊果甙配糖物与苹果叶的根皮甙配糖物等所有酚类物质，互相起毒害植用，因而引起杂种苗的死亡。

（3）胚及母体组织(珠心、珠被)间的生理代谢失调或发育不良，也会导致胚乳发育不良及杂种幼胚死亡。如果没有胚乳或胚乳发育不全，胚便会中途停止发育或解体。克服杂种不育的方法:（1）胚的离体培养：当受精卵只发育成胚而无胚乳，或胚与胚乳的发育不适应时，可用胚培养技术获得杂种苗。这在许多植物的远缘杂交中得到应用。方法是将授粉十几天(或更长)的幼胚，在无菌条件下，接种在适宜的培养基上培养成幼苗，生根后再移人土壤。麦类一般在授粉后10-16天剥取幼胚进行培养，张启翔(1992)将授粉后66d的北京玉蝶梅x山桃的属间杂种幼胚在培养基上培养成苗。

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（2）改善发芽和生长条件：远缘杂种由于生理不协调引起的生长不正常，在某些情况下可通过改善生长条件，恢复正常生长。例如，育苗移栽，当远缘杂交种子种皮过厚时，可刺破种子以利幼胚吸水和促进呼吸。如果种子瘪小，可用经过消毒的腐殖质含量高的营养土在温室内盆栽，为种子发芽创造良好的条件。

（3）嫁接：幼苗出土后如果发现由于根系发育不良而引起的夭亡，可将杂种幼苗嫁接在母本幼苗上，使杂种正常生长发育。

3.远缘杂种不稔性原因及克服方法

杂种不稔性：远缘杂交后代由于生理上的不协调而不能形成正常的生殖器官，或虽能开花，但由于减数分裂过程中染色体不能正常联会、不能产生正常配子导致不能繁衍后代的现象。主要表现：

（1）杂种营养体生长正常，但不能正常开花；

（2）能正常开花但花功能不正常，不能产生有生活力的配子；（3）配子有生活力，但不能正常受精结籽。主要原因：基因和染色体原因引起。（1）基因不育；（2）染色体不育；(3)细胞质不育；

(4)杂种的基因组是由差异较大的基组物质组合的结果, 其生理机能往往不协调。因而在其生长发育过程中受到不良环境条件的影响也更大。外界环境对其减数分裂至配子形成过程影响的结果往往造成杂种不育。克服途径：

（1）染色体加倍法 克服杂种减数分裂过程中染色体不能正常联会。（2）回交法

（3）蒙导法 将远缘杂种嫁接到亲本或第三种类型的砧木上，或用已结实的带花芽亲本以及第三种类型的芽条作接穗嫁接在杂种植株上，也可以克服杂种由于生理不协调引起的难稔性。

（4）逐代选择法 远缘杂种的难稔性在个体间存在差异，同时在不同世代或同一世代的不同发育阶段也有差异，利用逐代选择可提高难稔性。（5）改善营养条件

第十章 倍性育种

1.单倍体：指未经受精的配子发育成的含有配子染色体数的体细胞或个体

单倍体育种：人工诱导单倍体，并使其成为纯合二倍体，从中选育出新品种的方法。多倍体：生物细胞中含染色体组数3个或3个以上个体

多倍体育种：根据育种目标的要求，采用染色体加倍的方法选育新品种的途径.2.多倍体植物的特点

同源多倍体的特点：（1）育性差，结实率低

（2）形态、组织学上的特征 多倍体植物比原来二倍体表现出巨大性

多倍体的一般细胞体积比较大。因染色体增多，反映在个体的根、茎、叶、果实等显粗大。所以农业中把多倍体作为一种重要的育种方法。

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（3）生理生化变化 蛋白质、碳水化合物、维生素含量等高于二倍体。（4）抗逆性和适应性

与二倍体比较，多倍体生长较为迟缓，开花晚，多倍体的抗病性、抗旱性和适应性强于二倍体。

（5）遗传变异性

异源多倍体植物的特点：染色体配对正常，植株雌雄配子发育正常，结实率高。如花卉中的菊花、大丽花、水仙、郁金香等是异源多倍体。

3、多倍体育种的意义

（1）通过增加一个现存物种的染色体数目，产生同源多倍体，获得某些器官的巨大型。（2）通过远缘亲本或种间不育杂种的染色体加倍，克服远缘杂交的困难

（3）诱导多倍体作为不同倍数性间或种间的遗传桥梁利用同源多倍体稔性差的特点，选育无籽或少籽果实。

4.常见多倍体的园艺植物

（1）果树：苹果、梨、葡萄、树莓、柑橘、菠萝、草莓

（2）蔬菜：黄瓜、西瓜、甜瓜、番茄、豌豆、马铃薯、甘蓝、白菜、花椰菜、芹菜、萝卜、莴苣（3）花卉：金鱼草、石竹、凤仙花、飞燕草、一串红、彩叶草、美女樱、万寿菊、百日草、桂竹香、爱牵牛、紫罗兰、金盏花、波斯菊、百合

第十一章：诱变育种

1.物理育诱变主要指利用辐射，诱发基因突变和染色体变异；目前常用的射线种类有x射线、γ射线、紫外线、α、β粒子和中子等。其中除紫外线外，各种射线通过有机体时，都能产生直接或间接的电离现象，故称电离辐射。紫外线能量不足以使原子电离，只能产生激发作用，称非电离辐射。

2.化学诱变是用化学诱变剂处理植物材料，以诱发遗传物质的突变，从而引起形态特征的变异，然后根据育种目标，对这些变异进行鉴定、培育和选择，最终育成新品种。有关化学物质有秋水仙素、烷化剂类、核酸碱基类似物、亚硝酸、叠氮化钠(NaN3)等

3.太空育种，又称航天育种、空间诱变育种，是利用太空技术，通过高空气球、返回式卫星、飞船等航天器将作物的种子、组织、器官或生命个体等诱变材料搭载到200-400km高空的宇宙空间，利用强辐射、微重力、高真空、弱磁场等宇宙空间特殊环境诱变因子的作用，使生物基因发生变异，再返回地面进行选育，培育新品种、新材料的作物育种新技术。其核心内容是利用太空环境的综合物理因素对植物或生物遗传性的强烈动摇和诱变，在较短的时间内创造出目前地面诱变育种方法难以获得的罕见突变种质材料和基因资源，选育突破性新品种，由此而开辟一条植物育种的新途径。

4.空间诱变的生物学效应

（1）SP1（空间诱变第一代）许多表型变异属环境引起的生物学适应，随着世代增加而逐渐消失；

（2）空间环境对多数植物种子有促进效应，这种效应表现在植物生长和发育过程的加快及产量提高；

（3）空间飞行对植物基本生物过程没有影响，但对植物生命活动及生长具有多方面及重要 12

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影响；

（4）SP2绝大多数变异性状，包括双向超亲和一些对育种有利的特殊变异类型，都能得到充分表现，群体出现强烈广谱分离，单株间差异明显，因而是选择的关键世代。

第十二章：生物技术在园艺植物育种中的应用

1.基因工程：就是将生物体的遗传物质（DNA）取出进行体外操作，包括基因的分离、剪切、拼接、组合，然后将其转入寄主细胞，外源基因在寄主细胞内大量复制、表达，从而使寄主具有新的遗传性。基因工程是按照人们的预想重新设计生命。因为是遗传物质的重新组合，所以也叫重组DNA工程

2.细胞工程：是以细胞为基本单位在离体条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改变，从而改良生物品种和创造新种，或加速繁育动植物个体或获得有用物质的过程。细胞工程包括的内容有细胞融合技术、组织培养技术、细胞器移植技术和染色体工程技术。

3.植物离体培养的类型（1）胚胎培养（embryo culture）指以胚及具有胚的器官作为外植体，在离体培养条件下，使其再生完整植株的技术。它包括胚（幼胚、成熟胚）培养、胚乳培养、胚珠培养、子房培养以及试管受精等。（2）组织培养：（狭义的组织培养）指以植物各部分的组织（如分生组织、形成层组织、表皮组织、薄壁组织和各器官的组织）作为外植体的立体培养技术。（3）器官培养：指以植物的某一器官的全部或部分或器官原基作为外植体的离体培养技术。外植体有根尖、茎尖、茎段、茎的切块、叶片、花瓣、花蕾、花托、子房、子叶以及未成熟的果实等。是植物离体培养中进行的植物种类最多、取得成功事例最多的一种培养类型。（4）花粉培养和花药培养：前者指以未成熟花粉作为外植体的离体培养技术，又称游离（5）小孢子培养；后者指以未成熟花药作为外植体的离体培养技术。（6）细胞培养：指以能保持较好分散性单细胞或很小的细胞团作为外植体的离体培养技术。（7）原生质体培养：指以除去细胞壁而获得的原生质体作为外植体的离体培养技术。

4.分子标记在园艺植物育种中的运用（1）构建遗传图谱（2）分析亲缘关系（3）定位农艺性状（4）分子标记辅助选择

（5）种植资源及杂交后代的鉴定

第十四章：新品种审定与推广繁育

1.混杂退化的原因

品种在生产栽培过程中，纯度降低，种性发生不良变异，致使失去品种原有形态特点，抗逆性和适应性减退，产量下降和品质劣化等现象。（1）机械混杂（2）生物学混杂

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（3）品种本事的遗传退化（4）缺乏经常性选择

2.品种保纯和防止退化的方法

（1）合理选择是避免将劣变个体用作留种繁殖的重要措施（2）严格技术操作规程避免机械混杂（3）采取严格隔离措施，防止生物学混杂（5）利用和创造适合种性的生育条件

（6）用种性较纯的优质种苗定期更新生产用种