植物營(yíng)養(yǎng)遺傳重點(diǎn)-

1、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生植物營(yíng)養(yǎng)遺傳學(xué)考試(本課程需掌握:基本概念、基本原理、基本技術(shù)、簡(jiǎn)單推算MADE BY ZIHUAN0801一.1、植物營(yíng)養(yǎng)遺傳學(xué)是研究植物營(yíng)養(yǎng)性狀遺傳和變異的規(guī)律,及其植物營(yíng)養(yǎng)性狀遺傳改良途徑和技術(shù)的一門基礎(chǔ)理論課程,是隨著植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)和遺傳學(xué)、分子生物學(xué)的迅速發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的一門新興的交叉學(xué)科。2、論述:(1、當(dāng)前(今后一段時(shí)間植物營(yíng)養(yǎng)遺傳學(xué)所要解決的主要問(wèn)題?A挖掘土壤養(yǎng)分高效利用的作物種質(zhì);B揭示高效種質(zhì)對(duì)土壤養(yǎng)分脅迫的生理適應(yīng)性和遺傳與分子機(jī)理;C克隆養(yǎng)分高效利用的基因;D培育土壤養(yǎng)分高效利用的作物新品系(種。(2、從理論和實(shí)踐兩方面談?wù)勀銓?duì)植物營(yíng)養(yǎng)遺傳學(xué)這一課程(領(lǐng)

2、域的看法。二.1、性狀(Character:生物個(gè)體所表現(xiàn)出來(lái)的形態(tài)特征和生理生化特征統(tǒng)稱為性狀。單位性狀(Unit:生物體所表現(xiàn)的性狀總體可以區(qū)分各個(gè)單位作為研究對(duì)象,這樣區(qū)分開(kāi)來(lái)的性狀叫“單位性狀”。單位性狀還可以進(jìn)一步分為“子性狀”。相對(duì)性狀(contrasting:同一單位性狀的相對(duì)差異。植物營(yíng)養(yǎng)性狀是指與土壤-植物營(yíng)養(yǎng)問(wèn)題有關(guān)的植物性狀的總稱。主要包括養(yǎng)分效率和對(duì)礦質(zhì)元素毒害的抗性。植物營(yíng)養(yǎng)中的單位性狀有:氮效率、磷效率、抗鹽性等。氮效率又可分為氮利用效率、氮吸收效率、氮運(yùn)轉(zhuǎn)效率等。表現(xiàn)不連續(xù)變異的性狀稱為質(zhì)量性狀(Qualitative,往往是由單個(gè)基因或主效基因控制的。表現(xiàn)連續(xù)變

3、異的性狀稱為數(shù)量性狀(Quantitative,往往是由多個(gè)基因控制的,通常稱為“微效多基因”或“微效基因”。2、基因型和環(huán)境條件共同作用使得某個(gè)體表現(xiàn)出特定的性狀,這種反映基因型和環(huán)境共同作用的個(gè)體就是表現(xiàn)型(phenotype。在由不同的個(gè)體所組成的遺傳群體中,由于基因分離、重組和突變等原因,不同個(gè)體間在基因組成上會(huì)產(chǎn)生差異,即“基因型差異”?；蚧プ鞣譃榛騼?nèi)互作和基因間互作?；騼?nèi)互作主要由完全顯性、不完全顯性、共顯性等?；蜷g互作主要有上位作用、互補(bǔ)作用和積加作用等?！耙灰蚨嘈А?即一個(gè)基因同時(shí)影響著多個(gè)基因的表達(dá)?！岸嘁蛞恍А?即多個(gè)基因共同影響著同一性狀的表現(xiàn)。植物營(yíng)養(yǎng)性狀有相對(duì)

4、簡(jiǎn)單的質(zhì)量性狀,但更多的是比較復(fù)雜的數(shù)量性狀。主要原因?yàn)?A、植物某一元素的營(yíng)養(yǎng)涉及到該元素的吸收、運(yùn)輸、同化、代謝等復(fù)雜過(guò)程,就必然涉及到多個(gè)基因控制。即植物營(yíng)養(yǎng)性狀通常是由多個(gè)子性狀綜合表現(xiàn)的結(jié)果。B、植物營(yíng)養(yǎng)性狀多以生長(zhǎng)反應(yīng)(生物量為衡量基礎(chǔ)的,而生物量本身就是一個(gè)數(shù)量性狀。植物性狀的遺傳改良取決于該性狀的遺傳潛力:A、某一性狀是否具有基因型差異;B、該性狀是可以遺傳的。3、養(yǎng)分效率(Nutrient efficiency:指某個(gè)基因型在一定的養(yǎng)分供給條件下,獲得高產(chǎn)或高養(yǎng)分含量的能力。包括:A、吸收效率:養(yǎng)分脅迫條件下,植物吸收養(yǎng)分的能力。B、運(yùn)輸效率:植物通過(guò)短、長(zhǎng)距離把養(yǎng)分從根部轉(zhuǎn)

5、運(yùn)到地上部代謝位點(diǎn)的能力。C、利用效率:單位吸收的養(yǎng)分所能產(chǎn)生的植物產(chǎn)量。(表示方法微量元素效率的遺傳控制相對(duì)比大量營(yíng)養(yǎng)元素簡(jiǎn)單。簡(jiǎn)答:不同植物之間或同一植物的不同品種之間均存在著氮效率差異,具體表現(xiàn)在:a.吸收硝態(tài)氮和銨態(tài)氮能力方面的差異;b.硝酸還原酶的表達(dá)水平和活性方面的差異;c.植物體內(nèi)無(wú)機(jī)氮(主要是硝酸鹽貯存庫(kù)大小方面的差異;d.氮在體內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)和再利用方面的差異?？果}性一般是多基因控制的,具有數(shù)量遺傳性狀的復(fù)雜性,呈“多因一效”的模式。抗鋁性一般是12個(gè)基因控制的。超累積植物(superaccumulator:對(duì)重金屬有很高的富集能力,地上部累積的金屬離子濃度比一般的植物髙101000

6、倍。4、能準(zhǔn)確地反應(yīng)植物營(yíng)養(yǎng)某一性狀遺傳潛力的形態(tài)和生理生化指標(biāo)稱為植物營(yíng)養(yǎng)性狀的特異性指標(biāo)。(根構(gòu)型5、植物遺傳資源:是指一切可供研究和利用、可遺傳的植物材料的總稱(or與植物營(yíng)養(yǎng)性狀有關(guān)的植物材料總稱。植物營(yíng)養(yǎng)性狀的形成是植物在某一生態(tài)環(huán)境中進(jìn)化的結(jié)果。6、種質(zhì)資源保存的重要性體現(xiàn)在:a生態(tài)破壞導(dǎo)致動(dòng)植物消亡;b品種選育-遺傳均一性;c基因資源。種質(zhì)資源的評(píng)價(jià):a初步評(píng)價(jià):基本情況調(diào)查如形態(tài)和生物學(xué)特征等;b系統(tǒng)調(diào)查:主要特性進(jìn)行系統(tǒng)地了解;c重要特性的鑒定.步驟:收集的種質(zhì)田間(或盆栽候選種質(zhì)-田間、土培和水培目標(biāo)種質(zhì)生理生化指標(biāo)種質(zhì)資源的應(yīng)用:a、傳統(tǒng)育種;b、遺傳工程;c、分子機(jī)理。

7、三.1、遺傳:親代與子代相似的現(xiàn)象。變異:親代與子代間或子代與子代個(gè)體間出現(xiàn)差異的現(xiàn)象。遺傳學(xué):研究生物的遺傳和變異的學(xué)科。研究遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能以及遺傳信息的傳遞與表達(dá)。研究對(duì)象:一切生物。染色體:指在細(xì)胞分裂期出現(xiàn)的一種能被堿性染料強(qiáng)烈染色,并具有一定形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征的物體。染色體組:一個(gè)生物賴以生存和保證正常生長(zhǎng)與發(fā)育最低數(shù)目的一套染色體。染色體組型:有絲分裂中期染色體的表現(xiàn),包括一個(gè)生物種的染色體數(shù)目、形態(tài)和組成。同源染色體(homologous chromosome細(xì)胞中形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能相同的一對(duì)染色體。(一個(gè)來(lái)自父方,一個(gè)來(lái)自母方非同源染色體(non-homologous chro

8、mosome:細(xì)胞中形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能不同的染色體互稱為非同源染色體。姊妹染色單體(sister chromatid:染色體通過(guò)復(fù)制形成的由同一著絲粒所連接在一起的兩條遺傳內(nèi)容一樣的子染色體。非姊妹染色單體(non-sister chromatid:同源染色體中來(lái)自父方染色體的單體與來(lái)自母方染色體的單體互稱為非姊妹染色單體。2、細(xì)胞周期(cell cycle:指上一次細(xì)胞分裂結(jié)束起到下一次細(xì)胞分裂止,細(xì)胞所經(jīng)歷的變化過(guò)程和時(shí)間。有絲分裂:間:復(fù)制合成來(lái)準(zhǔn)備;前:膜仁消失顯兩體;中:形定數(shù)晰赤道齊;后:點(diǎn)裂數(shù)加均兩級(jí);末:兩消兩顯重開(kāi)始。有絲分裂的意義:通過(guò)染色體自我復(fù)制和有序分離,保證遺傳物質(zhì)(

9、物種的穩(wěn)定性,維持正常生長(zhǎng)。3、減數(shù)分裂(meiosis:又稱成熟分裂,配子形成過(guò)程中由性母細(xì)胞發(fā)生的一種特殊的有絲分裂。它使細(xì)胞染色體數(shù)目減半,故又稱為減數(shù)分裂。意義:a染色體復(fù)制、減半分裂、雌雄配子受精,保持物種染色體數(shù)目的穩(wěn)定(通過(guò)染色體數(shù)目減半和受精過(guò)程;b變異的來(lái)源之一(通過(guò)染色體分離、自由組合、交換。4、基因(gene:控制生物性狀的“遺傳因子”。性狀(character:生物體所表現(xiàn)的形態(tài)特征和生理特征。單位性狀(unit:生物的某個(gè)形態(tài)或生理特征。相對(duì)性狀(contrasting:同一單位性狀的相對(duì)差異。表現(xiàn)型(phenotype:指生物體所表現(xiàn)的性狀?；蛐?genotype

10、:指生物體的基因組合。座位(locus:基因在染色體上的位置。等位基因(alleles:位于同源染色體相同座位上,控制同一相對(duì)性狀不同表現(xiàn)的基因。顯性基因(dominant:控制顯性性狀的基因。隱性基因(recessive:控制隱性性狀的基因。純合體(homozygote:成對(duì)基因是相同的個(gè)體。同質(zhì)結(jié)合雜合體(heterozygote:成對(duì)基因是不同的個(gè)體。異質(zhì)結(jié)合顯性性狀:雜種F1只表現(xiàn)的那個(gè)親本的性狀。隱性性狀:雜種不表現(xiàn),純合才表現(xiàn)的另一親本的性狀。5、基因分離規(guī)律實(shí)質(zhì):一種性狀受基因控制,在體內(nèi)成雙,相互獨(dú)立;在配子形成時(shí),成對(duì)的基因彼此分離,互不干擾;形成合子(受精時(shí)雌雄配子隨機(jī)結(jié)合

11、。測(cè)交:被測(cè)個(gè)體與隱性純合親本的交配。顯性不總是完全的,可以是不完全和共顯性的:完全顯性:雜合體與顯性純合體表現(xiàn)一致。不完全顯性:雜和體表現(xiàn)顯性純合體和隱性純合體的中間類型。共顯性(顯性不存在:兩個(gè)成對(duì)的基因在雜合體中都顯示作用。表現(xiàn)型=基因型+環(huán)境。顯性轉(zhuǎn)換:顯性在不同條件下發(fā)生轉(zhuǎn)換。檢測(cè)某個(gè)體是否純合體可用測(cè)交或自交。6、基因的自由組合定律的實(shí)質(zhì):形成配子時(shí),同源同源染色體上的等位基因發(fā)生分離;非同源染色體上的非等位基因自由組合。簡(jiǎn)答:孟德?tīng)柗蛛x比實(shí)現(xiàn)的條件有那些?A、生物體是二倍體;B、F1的兩種配子數(shù)目相等或接近相等,生活力一樣;受精機(jī)會(huì)均等;C、各類合子及其發(fā)育的個(gè)體存活率相等;D、

12、相對(duì)性狀差異明顯,顯性表現(xiàn)完全;E、雜種后代處于相對(duì)一致的條件下,分析的群體較大。7、連鎖現(xiàn)象:原來(lái)為同一親本所具有的兩個(gè)性狀,在F2中有連系在一起遺傳的傾向。相引:兩個(gè)顯性基因連鎖或兩個(gè)隱性基因連鎖。相斥:一個(gè)顯性和一個(gè)隱性基因的連鎖。完全連鎖:同一染色體上的非等位基因不發(fā)生分離而一起傳遞到下一代的現(xiàn)象(即只產(chǎn)生親型配子而無(wú)重組型配子。重組:產(chǎn)生新基因組合或染色體組合的過(guò)程。減數(shù)分裂產(chǎn)生兩種重組:染色體間重組;染色體內(nèi)重組。連鎖遺傳的實(shí)質(zhì):控制各對(duì)性狀的基因被載于同一染色體上,這些非等位基因的重組是由性母細(xì)胞在減數(shù)分裂粗線期非姊妹染色單體片段交換引起的。8、基因定位確定基因在染色體上的順序和

13、彼此間的距離兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)(最基本的方法:A、通過(guò)雜交和測(cè)交(或自交確定基因連鎖否B、根據(jù)重組率確定兩對(duì)基因的位置和距離。三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)(常用方法:通過(guò)一次雜交和一次測(cè)交,同時(shí)確定三對(duì)基因在染色體上的位置。分析步驟:首先判斷三對(duì)基因是否連鎖;確定排列順序:將雙交換型(最少類型與親型(最多類型比較,有差異的基因位于中間;估算重組率,換算成圖距;繪連鎖遺傳圖;求符合系數(shù),判斷干擾程度。符合系數(shù)(c.c=實(shí)際雙交換值/理論雙交換值一般0c.c1vb的圖距=(RFvb+2×RF雙×100理論雙交換值=RFvl×RFlb9、數(shù)量性狀的一般特征:1可度量、2呈連續(xù)變異、3易受環(huán)境影響、4

14、多基因控制注意質(zhì)量性狀與數(shù)量性狀的比較以及“微效多基因假說(shuō)”的主要論點(diǎn)。方差表示了一組資料的分散程度或離中性。10、廣義遺傳率(h2B:遺傳方差占總方差的比值。VG/VP表型方差VP=基因型方差VG+環(huán)境方差VE h2B=VGVE=1/2(VP1+VP2=VF1=1/3(VP1+VP2+VF1=(1/4VP1+1/2VP2+1/4VF1狹義遺傳率(h2N=1/2VA/(1/2VA+1/4VD+VE=2VF2(VB1+VB2/VF2注意廣狹義遺傳率計(jì)算方法的優(yōu)缺點(diǎn)。11、數(shù)量性狀基因座(quantitative trait locus,QTL:控制數(shù)量性狀的基因在基因組中的位置。QTL定位:利用

15、分子標(biāo)記進(jìn)行連鎖分析檢測(cè)出QTL。QTL定位的應(yīng)用:a利用分子標(biāo)記輔助選擇提高育種效率、b可將轉(zhuǎn)基因技術(shù)用于數(shù)量性狀的遺傳操作、c鑒別由多基因引起的遺傳疾病12、基因互作:非等位基因相互作用共同決定一個(gè)單位性狀不同表現(xiàn)的現(xiàn)象。包括:互補(bǔ)作用、積加作用、重疊作用、上位作用、抑制作用四.1、常規(guī)育種方法:引種:指從外地直接引入適合本地栽培的植物品種、品系或作為育種材料的外地種質(zhì)資源;純系和群體選擇;雜交育種:把不同品種的優(yōu)良基因集中到一個(gè)個(gè)體(新品種上。有組合育種和超親育種兩種類型。包括:系譜法,混合種植法,回交法等。誘變育種:利用物理,化學(xué)和生物等方法誘導(dǎo)植物發(fā)生遺傳性變異并從變異后代中選育所需

16、的品種或獲得有價(jià)值的種質(zhì)資源。2、細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù):愈傷組織培養(yǎng);器官培養(yǎng);細(xì)胞培養(yǎng);原生質(zhì)體培養(yǎng)。3、體細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù):染色體數(shù)加倍、潛換和添加、外源染色體片段導(dǎo)入。4、植物基因工程技術(shù):工具酶:(一限制性核酸內(nèi)切酶(Restriction endonuclease:凡能識(shí)別和切割ds-DNA分子內(nèi)特殊核苷酸序列的酶,稱為限制性核酸內(nèi)切酶。(二DNA聚合酶(DNA polymerase:催化DNA的體外合成反應(yīng)。(三DNA連接酶:將兩段核酸連接起來(lái)的酶。(四其它酶:核酸酶(Nuclease、反轉(zhuǎn)錄酶(Reverse transcriptase、甲基化酶(Methylase。PCR原理與技術(shù):根

17、據(jù)DNA半保留復(fù)制的特性,在體外進(jìn)行DNA高溫變性、低溫復(fù)性和72延伸的多次循環(huán),使目的DNA片斷得到擴(kuò)增的技術(shù)。載體:將外源DNA或基因攜帶入宿主細(xì)胞的工具。載體的條件:有復(fù)制原點(diǎn),在細(xì)胞中能自主復(fù)制;有合適的限制酶切位點(diǎn),外源DNA 插入不影響載體復(fù)制;有選擇標(biāo)記基因或篩選標(biāo)記基因。另外,據(jù)需要可能還要求:攜帶外源DNA幅度寬;有促進(jìn)外源DNA表達(dá)的調(diào)控區(qū);特定宿主細(xì)胞外不能表達(dá),以保證安全。載體的類型:質(zhì)粒載體,噬菌體載體,粘粒載體,噬菌粒載體5、基因組文庫(kù)(隨機(jī)片段文庫(kù):用限制酶切割基因組DNA,將片段與載體連接,轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)菌中長(zhǎng)成克隆?？寺≈忻總€(gè)細(xì)胞的載體上都含有特定的基因組DNA片段。這些克隆中的一