文档介绍：第七章体细胞无性系变异与植物改良
体细胞无性系变异(Somaclonal variation):经过组织培养循环出现的再生植株变异。
体细胞无性系变异是普遍现象,组织培养是诱导的主要原因。
1、体细胞再生植株的变异
2、花粉植株的无性系变异
体细胞无性系变异的特点
1、体细胞无性系变异是组培中较普遍现象
2、体细胞无性系变异可遗传
3、体细胞无性系变异频率显著高于自然突变
4、体细胞无性系变异与外植体来源及培养时间有关
影响无性系变异频率的因素
1、外植体的来源
不同物种、不同品种、不同器官的外植体对无性系变异率都有影响。
分化水平高的组织产生的无性系比分生组织产生的更易变异。
2、外源激素
激素对多倍体的诱导在各种植物中有所不同
3、继代培养时间
愈伤培养时间延长会使培养细胞中染色体数目变异范围增加
4、再生植株方式
体细胞胚胎发生形成的植株也存在无性系变异
5、外植体细胞中预先存在的变异
获得较高频率的体细胞无性系变异
以分化程度高的组织或细胞为外植体,在一定植物激素浓度下诱导愈伤,并经较长时间的继代培养,然后诱导分化再生植株,有可能得到较高频率的体细胞无性系变异。
第二节体细胞无性系变异的遗传学特点
1、染色体数目和结构变异
非整倍体
染色体断裂、缺失、易位、基因重复和突变
植物组织和细胞进入离体培养环境后,
细胞分裂的不规则性显著增加,导致染色体和
分子水平的变异。最常见是染色体数目变化。
离体培养细胞异常有丝分裂类型
培养细胞染色体数目变化由异常有丝分裂产生,异常有丝分裂有以下类型:
1、有丝分裂失败或进行无丝分裂
2、核内有丝分裂(endomitosis)
染色体复制而细胞不分裂
3、核内再复制(endoreduplication)
DNA复制而染色体不复制
4、有丝分裂时形成多极纺锤体
染色体结构变异
结构变异根本原因在于染色体断裂
断裂会造成染色体缺失及重接后重复、倒位、易位
在农作物和近缘属的远缘杂种中异源染色体之间的易位系利用价值最大,因为可以引入有用的外源基因。
离体培养细胞染色体易于断裂原因:细胞离体培养时分裂周期缩短,分裂速度加快,异染色质复制落后于真染色质,形成染色体桥,造成染色体断裂。
分子水平的变异 1
1、DNA总量的变异
组培中DNA重复序列有显著的选择性扩增
2、核基因突变
点突变是引起无性系变异的原因之一
诱发突变和无性系变异中均存在大量单基因突变,但诱发突变多是隐性基因突变,而无性系变异中,显性变异频率也很高。
无性系变异经常出现一个或少数基因的突变,即所谓“微变异”,特别适合于不改变品种基本特性而改变个别特性,这是杂交育种,甚至诱变育种都做不到的。
分子水平的变异 2
3、细胞质基因突变
4、转座因子(transposible elements)的活化
转座子根据转座机理可分两类,转座子(transposons)和逆转座子(retrotransposons)。两类转座子在组培中能被激活,发生转座和插入,引起变异。
转座子活化可解释无性系变异的一些特点:
1、转座子活化可造成基因表达的广泛变化,因此无性系变异频率才如此之高
2、转座子具有使不活动的结构基因活化特点,因此会有显性基因
3、转座子还可使多拷贝基因中那些不表达的拷贝活化,提高基因表达的强度,即基因放大。
第三节无性系变异在育种上的应用 1
1、在田间从再生植株中选择有用的细胞突变体
体细胞无性系变异适于对现有品种进行有限的修饰与改良
2、利用选择压选择有用细胞突变体
在愈伤培养阶段向培养基加入选择压,选择有用的抗性细胞系,经再生获得抗性突变植株。