生物技术在玉米育种中的应用.

第三章生物技术在玉米育种中的应用主要内容•第一节细胞工程•第二节染色体工程•第三节基因工程•第四节分子标记•第五节生物技术在玉米育种中应用的限制因素第一节细胞工程•一、细胞工程概念以细胞为基本单位,在体外条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞的某些生物学特性按人们的意志发生改变,从而改良生物品种和创造新品种,加速动物或植物个体的繁殖,或获得某些有用的物质的过程。•二、细胞工程核心技术细胞或组织培养是其核心技术。玉米组织和细胞培养及再生目的是让外植体能够高效地诱导出愈伤组织，建立高效的体细胞再生体系，从而为玉米的细胞工程遗传改良，基因工程遗传转化和染色体工程单倍体育种研究创造有利的条件。•三、玉米细胞工程研究进展LaRue在1949年用甜玉米的胚乳做外植体,首次诱导出愈伤组织,但最终未获得再生植株。1975年,Green和Phillips，获得再生植株。第二节染色体工程•一、染色体工程包括染色体操作和染色体组操作。染色体操作指按设计有计划削减、添加和代换同种或异种染色体的方法和技术。染色体组操作指通过染色体组单纯的数量变化或不同染色体组的合并、拆开等变化来改变生物体的遗传。在玉米育种上目前应用最多的是单倍体育种。•二、单倍体育种途径主要包括孤雄生殖、孤雌生殖、Stock6单倍体技术。1、孤雄生殖一般采用花粉培养,该方法要经过组织培养的过程,先诱导愈伤组织,再分化形成再生植株。2、孤雌生殖通常有两种方法:一是离体子房培养,二是诱导孤雌生殖(整株)。诱导手段包括远缘杂交诱导、辐射诱导、化学药剂诱导等。•3、Stock6单倍体育种技术（1）Stock61950年,EdwardH.CoeJr.博士发现一个紫色糊粉层玉米自交系,自交后代产生的单倍体占2.52%。这些单倍体植株矮小,叶片较窄而直立,具斑马状或白色条纹,雄花穗不育。1956年Coe将该系命名为Stock6。（2）标记基因为便于鉴定单倍体胚或胚乳,Coe利用回交方法把R-nj基因导入Stock6。R-nj基因为显性,使籽粒胚芽尖端和籽粒顶部的糊粉层带紫色。•3、Stock6单倍体育种技术（3）原理选择受精:即Stock6花粉粒中的2个精核在受精过程中运行的速度不同往往形成2种不同的单受精形式。只需2～3代就可育出新自交系，与基础材料杂交时，必须用Stock6作父本；杂交穗数一般100穗以上,以保证单倍体的发生率。•三、单倍体育种应用存在问题：1、基因的重组率低,难以获得有效的基因型;2、得到的种子发芽率低,成苗率更低;3、孤雌生殖后代的有效快速鉴定等问题。第三节基因工程•一、基因工程概念指运用限制性内切核酸酶、连接酶等酶类将不同DNA进行体外切割、连接构成重组DNA,再将重组DNA经生物介导或直接导入等转移方法引入受体细胞进行克隆、表达,从而改变生物遗传性以创造生物新种质,或通过大量扩增为人类提供有用产品等的技术。其核心技术是转基因技术。第三节基因工程•二、玉米转基因技术1、农杆菌Ti质粒介导的载体转化技术;2、利用基因枪导入转化技术；3、PEG等的DNA直接导入转化技术；4、花粉管通道的转化技术；5、子房注射的转化技术。•三、玉米基因工程应用1、培育抗病虫的转基因玉米。2、培育抗除草剂的转基因玉米。3、培育抗旱、抗寒等抗逆性转基因玉米。4、培育高淀粉、高蛋白、高氨基酸等优良品质玉米。•四、玉米基因工程展望1、加强遗传工程的基础研究和应用基础研究；2、做好有用基因的分离,载体系统的寻找、选择和构建,建立和逐步完善应用技术研究；3、提高玉米转基因的转化率,完善玉米转基因的技术体系。第四节分子标记•一、分子标记技术1、RFLP2、RAPD3、STS4、SSR4、AFLP•一、分子标记在玉米育种中的应用1、利用分子标记划分杂种优势群2、利用分子标记辅助育种(MAS)3、利用分子标记建立植物品种的指纹图谱4、利用分子标记探寻优良基因资源。•二、分子标记在玉米育种中的应用存在问题1、构建玉米分子遗传饱和图谱;2、探索基因型与表现型之间的关系,进行更多重要农艺性状基因的精细定位;3、探索分子标记与常规育种的有效结合途径;4、探索自动化程度高,价格低廉的新分子标记。第五节生物技术在玉米育种中应用的限制因素•一、转基因玉米的研究方面1、生物技术研究费用昂贵。2、缺少有用的基因。3、基因沉默。•1、生物技术研究费用昂贵。主要是转化率太低,转化体系还不是特别稳定,玉米的基因型限制还仍然是一个难题。•2、缺少有用的基因。随着分子遗传学研究的发展,现在育种家能够鉴定任何有用的基因,并进行定位和分离。•3、基因沉默,即新插入的基因常常是关闭的。•二、在利用分子标记方面1、目前发现的可利用的与功能基因紧密连锁的SSR标记还很少。2、自动化程度较低,所需仪器设备及试剂价格昂贵。3、人为的读带误差,影响结果的准确性。