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染色体工程和多倍体育种辩析

已有 5709 次阅读 2009-10-22 15:16 |个人分类:科学感想|系统分类:科研笔记| 染色体工程, 多倍体育种

一、染色体工程

①《现代药学名词手册》定义

染色体工程(chromosome engineering)也称染色体操作,是人们按照一定的设计,有计划地消减、添加或代换同种或异种染色体,从而达到定向改变遗传特性和选育新品种的一种技术。以改变生物遗传基础,使之服务于人们的需要。

②百度百科定义

染色体工程(chromosome engineering):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。也称为染色体操作。染色体工程一词,虽然在20世纪70年代初才提出,但早在30年代,美国西尔斯(E.R.Sears)及其学生就已开始研究。它不仅在改良植物的遗传基础培育新品种上受到重视,而且也是基因定位,和染色体转移等基础研究的有效手段。

植物染色体工程的基本程序是人工杂交,细胞学鉴定,在杂种或杂种后代中筛选所需要的材料。以普通小麦为例,常用的材料如下:单体与缺体系统;三体系统;异附加系;异代换系;易位系。

用染色体工程获得的小麦附加天蓝冰草的异附加系抗秆锈和叶锈病;冰草染色体替代的小麦染色体3D的异代换系能抗15种秆锈病生理小种;有黑麦6R的小麦异代换系抗白粉病;还有小偃6号是具有两个偃麦草染色体的小麦易位系,能抗各种锈病、耐干热风、丰产,已在生产上大面积推广应用。表明染色体工程在培育抗病新品种上有重要意义。

http://baike.baidu.com/view/939576.htm?func=retitle

③《中国农业百科全书·生物学卷》定义

染色体工程(chromosome engineering

概念: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。也称为染色体操作。染色体工程一词,虽然在20世纪70年代初才提出,但早在30年代,美国西尔斯(E.R.Sears)及其学生就已开始研究。它不仅在改良植物的遗传基础培育新品种上受到重视,而且也是基因定位,和染色体转移等基础研究的有效手段。

原理和方法:植物染色体工程的基本程序是人工杂交,细胞学鉴定,在杂种或杂种后代中筛选所需要的材料。以普通小麦为例,常用的材料如下:

单体与缺体系统 要从小麦细胞中消除一条染色体,获得2n=41的单体小麦,可用单倍体小麦(n=3x=21)与二倍体普通小麦(2n=6x=42)杂交。单倍体小麦减数分裂时,基本上不形成二价体,可形成具有不同染色体数目的配子,其中只有具21条或20条染色体的配子有受精能力。故单倍体小麦与二倍体小麦杂交后,在杂种中就会出现正常小麦和单体小麦。通过细胞学鉴定(染色体观察),选出单体小麦,单体小麦有21种不同类型,称小麦的单体系统。单体小麦自交后可产生2n=40的缺体小麦,其频率约3%。用花药培养方法(离体)诱导普通小麦产生单倍体,经过受精,可以直接获得缺体和单体,单体系统和缺体系统是研究多倍体植物基因定位的基础材料,也是创制代换系的基础材料。

三体系统 用三倍体植物与二倍体杂交,从其杂种中可望得到三体植物。三倍体植物产生的雌配子中应有染色体数为n+1的类型,与二倍体植物的雄配子(n)受精,产生的合子染色体数为2n+1,发育成为三体植物。现在曼陀罗、玉米、大麦、黑麦、水稻、棉花、番茄、金鱼草等植物都已得到三体系统。三体系统是二倍体植物基因定位的基础材料。

异附加系 细胞中添加异种染色体的系统称异附加系。为了获得小麦-黑麦附加系,将黑麦与小麦杂交,使杂种染色体加倍,得八倍体小黑麦 (2n=56),小黑麦与小麦回交两次,第一次回交的杂种染色体组型为AABBDDR,第二次回交的杂种中将出现正常小麦和附加有一条乃至七条黑麦染色体的类型。通过细胞学观察选出21+1Ⅰ的类型。多出的一条是黑麦染色体。

异代换系 一种植物的一对染色体被他种植物的一对染色体所代换而成的新类型。创造异代换系的基本材料是缺体植物和异附加系。如用黑麦的2R染色体代换小麦的2A染色体时,需用小麦缺体2A(2n=42-2A2)与小麦附加黑麦2R的附加系(2n=42+2R2)杂交。杂种F1的染色体数应为2n=42,其中有一条2A和一条2R染色体。减数分裂时染色体构型为20+2,两个一价体是2A2R。减数分裂后产生的配子应有4种类型:n=20+2A+2R; n=20+0;n=20+2An=20+2R。因此杂种F1自交时,下代可望出现除20对小麦染色体外加一对2R黑麦染色体的类型。即2n=40+2R2(2n=42=21)F1自交后代用正常的小麦测交,测交子代的减数分裂染色体构型若是20+2,即为异代换系。

易位系 通过代换或附加异源染色体,虽然可以把有利基因引入小麦等栽培植物,但引入的染色体还常带有不利基因。建立异源易位系可能将异源染色体上的有利基因转入栽培植物中,而减少或避免不利基因的作用。

创制小麦异源易位系的方法是,对带有目的基因的单体异附加系进行辐射处理,以这种基因的表型性状为标记,在后代中选择带有这种基因性状而染色体数为2n=42的个体。这种个体就是易位系。选用八倍体小黑麦等与普通小麦杂交,其七倍体杂种可产生具有2128不同染色体数的八种配子类型。通过花粉培养获得的花粉单倍体植株,八种不同染色体组成的配子重组体都能保存下来,其中包括异代换系和异附加系。这是常规杂交法难以获得的材料。此外,花药培养过程中,常常发生染色体断裂、融合和重排等现象,可直接获得易位系。

实践意义 用染色体工程获得的小麦附加天蓝冰草的异附加系抗秆锈和叶锈病; 冰草染色体替代的小麦染色体3D的异代换系能抗15种秆锈病生理小种;有黑麦6R的小麦异代换系抗白粉病; 还有小偃6号是具有两个偃麦草染色体的小麦易位系,能抗各种锈病、耐干热风、丰产,已在生产上大面积推广应用。表明染色体工程在培育抗病新品种上有重要意义。(作者:郝水,胡含)

Wikipedia定义

Chromosome engineering is "the controlled generation of chromosomal deletions, inversions, or translocations with defined endpoints." By combining chromosomal translocation, chromosomal inversion,and chromosomal deletion, chromosome engineering has been shown to indentify the underlying genes that cause certain diseases in mice. In coming years, it is very likely that chromosomal engineering will be able to do the same identification for diseases in humans, as well as all other organisms.

 

另请阅读文献如下:

    《植物染色体工程与育种》:植物染色体工程与育种

Homoeologous recombination, chromosome engineering and crop improvement》:Homoeologous recombination, chromosome engineerin

 

二、多倍体育种

①互动百科定义

多倍体育种(polyploid breeding):利用人工诱变或自然变异筛选等途径,获得多倍体材料,用以选育多倍体新品种的技术。

人工诱变染色体加倍的方法很多,可分为物理诱变法、化学诱变法和生物诱变法。

物理法包括:机械损伤、高低温和射线照射等

生物学诱导途径包括:不同倍性材料间杂交育种,胚乳培养,细胞杂交等

化学诱变。主要利用化学诱变剂与细胞发生一系列生化反应阻止有丝分裂的正常进行,使分裂后期的染色体全部进入一个子代细胞中而产生多倍体。化学药剂包括秋水仙素、萘乙烷、异生长素、N-亚硝基-N-二甲脲、吲哚乙酸、氨磺灵、戊炔草胺、六氯化苯、三氯乙醛、氯化亚汞、富民隆等微管抑制剂。

http://www.hudong.com/wiki/%E5%A4%9A%E5%80%8D%E4%BD%93%E8%82%B2%E7%A7%8D

②其它定义

多倍体育种(polyploid breeding)就是利用物理、化学方法,人为地诱导形成多倍体植株的一种育种方法。

 

多倍体育种(polyploid breeding)是利用人工诱变或自然变异等,通过细胞染色体组加倍获得多倍体育种材料,用以选育植物新品种的技术。

 

另请阅读文献如下:

《植物多倍体育种技术方法研究进展》:植物多倍体育种技术方法研究进展

Polyploidy From Evolution to New Plant Development》:Polyploidy From Evolution to New Plant Development



http://blog.sciencenet.cn/blog-39731-264248.html

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