植物種質資源研究方法

1、關于植物種質資源研究方法第一張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 植物學研究植物學研究是植物種質資源最為普遍的研究方法，主要包括：一、資源調查方法二、比較形態(tài)學方法三、比較解剖學方法四、孢粉學方法第二張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月一、資源調查方法 通過調查了解植物的生長環(huán)境、分布狀況、生長習性以及基本的植物學性狀，從而為種質資源的評價奠定基礎，也為其起源、演化和分類提供依據。 通過對種質資源不同生態(tài)區(qū)的地理氣候條件、栽培狀況等的調查，可以明確某種種質資源的生態(tài)適應性和適應范圍。 主要應用于某一地區(qū)或某一類作物的考察活動第三張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022

2、年6月二、比較形態(tài)學方法植物種質資源研究中最多采用的方法，目前種質資源的多數性狀均應用比較形態(tài)學研究結果。比較形態(tài)學性狀：便于觀察和獲取，一般不需要精密復雜的實驗室設施，直尺、放大鏡、解剖鏡是比較常用的工具；植物形態(tài)的變異復雜多樣，其變異式樣和幅度有利于進行分類、描述和鑒定等工作；研究歷史長，積累了豐富的研究資料。第四張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月三、比較解剖學方法 對植物的器官或組織進行解剖、觀察、比較研究?；诓煌参锏钠鞴倩蚪M織的解剖結構可能各有自身的特點。 解剖學性狀主要包括氣孔類型的發(fā)育及形態(tài)解剖、葉片的內部結構、葉脈式樣、葉柄微管組織式樣等。 比較解剖學性狀通常與形

3、態(tài)學性狀密切相關，常作為比較形態(tài)學的輔助，為揭示種質資源各類群的區(qū)別特征和進化趨向提供證據。第五張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月四、孢粉學方法不同植物其孢子和花粉性狀各有特點，隨著掃描電鏡的發(fā)展，孢粉學性狀在分類研究中應用越來越多，主要包括：花粉萌發(fā)孔形態(tài)(apertural morphoform)孢粉外壁紋飾和分層式樣(exine ornamentation and stratification pattern)花粉聚合(pollen association)花粉核數目(pollen nuclear number) 第六張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 萌發(fā)孔形態(tài)

4、是研究中討論最多的花粉性狀，主要包括萌發(fā)孔的類型、數目、分布與位置等。 不同類型植物其花粉粒具有自己的特征，如被子植物花粉粒具有厚的、強耐力、不可滲透的外壁和薄的內壁。孢粉外壁紋飾和分層式樣也各具特點，可用于不同植物類群的區(qū)分。第七張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 考古學研究 植物考古學是根據古代人類活動遺留下來的實物和歷史資料研究植物古代情況。實物和歷史資料大多埋藏于地下，考古學家通過發(fā)掘它們，研究它們?yōu)橹参锓N質資源的起源、馴化、傳播和利用情況提供證據。 第八張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 如：陜西西安半坡遺址中發(fā)現的菜籽，經同位素鑒定距今有6000-70

5、00年。廣西壯族自治區(qū)文物工作隊(1978)在發(fā)掘一座2 000多年前的古墓時，出土大批植物種子果實，經鑒定，有梅、青楊梅、李、橄欖、烏欖、橘子、紅面、羅漢栲、廣東含笑、金銀花、木瓜、黃瓜、西瓜、花椒、大麻、稻、粟、姜、芋、葫蘆等20余種。該發(fā)現雄辯地證明了，2 000多年前上述植物已經在廣西一帶有廣泛的栽培。 通過考古，糾正了中國不是核桃的原產地的觀點第九張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 生態(tài)學研究 植物生態(tài)學研究是在自然環(huán)境或人工控制環(huán)境中，研究環(huán)境條件、物候期、種質的生長發(fā)育習性三者之間的關系，了解植物種質資源生長發(fā)育規(guī)律、生育周期，及其對溫度、光照、水分和礦質營養(yǎng)等

6、的要求。第十張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月生態(tài)學研究主要包括以下四方面研究內容一、物候期的觀察二、氣象因子的影響分析三、土壤因子的影響分析四、人類活動的影響分析第十一張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月一、物候期的觀察1、物候期：指隨著季節(jié)的變化，植物生活史中各種標志性形態(tài)出現的時間，是自然界一年一個周期季節(jié)變化的明顯象征（我國的24個節(jié)氣72侯） 。2、植物物候期鑒定的意義：1）了解該物種在本地區(qū)生長發(fā)育的動態(tài)變化過程，為其進一步的開發(fā)和利用提供研究基礎，2）有利于品種的合理分布以及制定適宜的栽培制度 第十二張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 美國森林昆

7、蟲學家霍普金斯對物候期研究較多，尤其是物候與美國各州冬小麥的播種、收獲與發(fā)育季節(jié)的關系?；羝战鹚拐J為，植物的階段發(fā)育是受當地氣候的影響的，而氣候又制約于該地區(qū)所在的緯度、海陸關系與地形等因素。他從大量的植物物候材料中總結出如下的結論：假如其他因素不變動，在北美洲溫帶內，每向北移動緯度一度，或是向東移動經度五度，或是上升400英尺，植物的階段發(fā)育在春天和初夏將各延期4天。這就是所謂霍普金斯物候定律。這個所謂物候定律并沒有考慮到物候的古今差異。第十三張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 等候線圖：霍普金斯把美國境內同一日子有同一物候（如桃始花、燕子來等等）的地點連成一條線，繪成等候線圖。

8、根據等候線圖預告各地農作物播種、收獲的時期。 霍普金斯的物候定律，只是根據美國的物候條件總結出來的，因此它并不適用于世界其它地區(qū)。因為物候不但因地而異，而且因時而異，并不像這個物候定律所說的那么簡單。 第十四張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 我國向來以農立國，在漢代就有七十二候。一年二十四節(jié)氣共七十二候。各候均以一個物候現象相應，稱候應。其中植物候應有植物的幼芽萌動、開花、結實等；非生物候應有始凍、解凍、雷始發(fā)聲等。七十二候候應的依次變化，反映了一年中氣候變化的一般情況。 物候期研究還有許多空白。第十五張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月二、氣象因子的影響分析1、溫度

9、植物體的所有生理活動、代謝反應都必須在一定的溫度條件下才能進行。 溫度對植物的生態(tài)作用按照溫度變化的規(guī)律，可分為節(jié)律性變溫(一年的四季變化，一天的晝夜變化)和非節(jié)律性變溫 (極端溫度)兩個方面, 特別是極端高低溫值、升降溫速度和高低溫持續(xù)時間，對植物都有極大的影響. 第十六張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 地球表面的溫度條件隨著海拔的升高和維度的北移（北半球）而降低，隨海拔的降低和緯度的南移而升高。對植物種質資源產地環(huán)境的溫度調查，可推測出植物整個生育期對溫度的要求 植物需要在一定的溫度以上才能開始生長發(fā)育，同時植物也需要有一定的溫度總量才能完成其生活周期，所以在農業(yè)生產中引入了

10、積溫的概念. 積溫：作物生長發(fā)育階段內逐日平均氣溫的總和 第十七張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2光照 光照對植物種質資源的起源、分布和生長發(fā)育具有決定性的影響. 光對植物的生態(tài)作用是由光照強度、日照長度、光譜成分的對比關系構成的。光能在地球表面上的分布是不均勻的它們各自有其空間和時間的變化規(guī)律，隨著不同的地理條件和不同的時間而發(fā)生變化，因此不同地區(qū)的植物長期生活在具有一定光照條件的生境中，就形成了相應的生物特性和發(fā)育規(guī)律，在生長發(fā)育過程中要求特定的光照條件。第十八張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3水分水是植物生存的極重要因子，它通過不同的形態(tài)、量和持續(xù)時間的變化對

11、植物起作用。形態(tài)：三態(tài)，即固態(tài)、液態(tài)和汽態(tài)。量：降水量的多少和大氣濕度的高低。持續(xù)時間：指降水、干旱、淹水等的持續(xù)時間。第十九張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 水分對植物的生長也有最高、最適、最低三基點 。低于最低點，植物就會萎蔫，停止生長，甚至枯死；高于最高點，根系缺氧，引起植物的窒息、爛根。只有在水分最適范圍內，植物生長才能維持水分平衡，保證植物良好的生長發(fā)育。第二十張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月植被群落學研究結果表明： 氣象因子是決定植被成帶分布的決定性因素，尤以溫度和水分更為重要。地球上的氣候條件按三個方向改變著，植被也沿著這三個方向交替分布，這三個方向就

12、是緯度、經度與海拔高度。緯度和經度構成植被分布的水平地帶性，海拔高度構成植被分布的垂直地帶性。 第二十一張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 我國植被分布也有明顯的地帶性，由于受海洋季風影響程度的不同，根據經度的地帶性，我國從東到西依次分布著三個大的植被區(qū)域：濕潤森林區(qū)域、半干旱草原區(qū)域和干旱荒漠區(qū)域。 在濕潤森林區(qū)域，我國從南到北跨越緯度50多度，依次分布著熱帶雨林區(qū)，亞熱帶常綠闊葉林區(qū)，溫帶落葉闊葉林區(qū)和寒溫帶針葉林區(qū)。 植物的垂直地帶性從屬于水平地帶性，水平地帶性是基礎，它決定山地垂直地帶性系統(tǒng)。第二十二張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十三張，PPT共一百一十

13、五頁，創(chuàng)作于2022年6月三、土壤因子的影響分析土壤肥力是土壤物理、化學、生物等性質的綜合反映.。提高土壤的肥力，就必須使土壤同時具有良好的物理性質(土壤質地、結構、容量、孔隙度)、化學性質(土壤酸度、有機質、礦質元素)和生物性質(土壤中的動物、植物、微生物)。根據植物對土壤酸堿度的反應將其分為酸性土植物、中性土植物和堿性土植物第二十四張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月根據植物對土壤中過量鹽類的適應特點有聚鹽性植物：原生質耐受鹽份特別強， 它們細胞濃度特別高， 能吸收高濃度土壤溶液的水分， 比如說 鹽角草。 泌鹽性植物：能把吸收進去的多余的鹽通過莖、 葉、 表面密布的鹽腺排出來、

14、再被風吹雨淋的洗掉。 如紅樹植物 。不透鹽的植物：細胞對鹽類的通透性非常小，他們幾乎不吸收或很少吸收土壤中的鹽份，同時也提高了植物吸收土壤中的水的能力 ，如蘆葦等。第二十五張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月鹽角草第二十六張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月紅樹海欖第二十七張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月四、人類活動的影響分析 人類的活動與生態(tài)環(huán)境密切相關，人類總是從自然界取得自己生存和發(fā)展所必需的物質，對自然資源進行開發(fā)利用。通過調查人類活動的具體過程，可以在一定程度上為植物種質資源演化和傳播提供相關線索。 人類活動對植物賴以生存的生態(tài)環(huán)境既有積極建設性影響

15、，也存在消極破壞的作用。第二十八張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 過度索取導致許多名貴植物越來越少，如人參、天麻、冬蟲夏草、靈芝、蘇鐵等。農業(yè)現代化，工業(yè)化導致的大氣及水污染、土地退化乃至氣候的變化從區(qū)域擴展至全球。1、全球變暖：生物群落的分布主要取決于氣候，尤其是溫度和降雨。如果二氧化碳導致氣候持續(xù)幾十年變暖，一種生物群落會通過改變頂級結構來適應新的氣候條件，從而達到新的平衡。如果氣候顯著變化持續(xù)100年以上，就會演替成一種新的生物群落。2、酸雨；3、臭氧層破壞；4、荒漠化 第二十九張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2、酸雨：酸雨是工業(yè)高度發(fā)展而出現的副產物，由于人

16、類大量使用煤、石油、天然氣等化石燃料，燃燒后產生的硫氧化物或氮氧化物，在大氣中經過復雜的化學反應，形成硫酸或硝酸氣溶膠，或為云、雨、雪、霧捕捉吸收，降到地面成為酸雨。 酸雨又被稱為“空中死神”，酸雨帶來的損失是難以估量的，能破壞森林，使森林中的樹木生長緩慢，甚至死亡。目前世界上有14的森林正程度不同地受到酸雨的侵襲。我國是繼歐洲和北美洲之后第三大重酸雨區(qū) 第三十張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3、臭氧層破壞： 臭氧層可以說是地球的保護層，它主要圍繞在地球外部離地面2025公里高度的地方，起到吸收太陽紫外線中對生物有害部分UVB（UVB是紫外線的一段波長，為280315nm）的作用

17、。 臭氧層被破壞后，吸收紫外輻射的能力減弱，將給人體健康帶來很多不利影響 ；對植物產生難以確定的影響， 破壞臭氧層的元兇主要是工業(yè)制冷劑-氟利昂第三十一張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月4、荒漠化 荒漠化的產生和發(fā)展主要是氣候變異和人為不合理的因素的影響。目前，世界陸地面積的1/3受到荒漠化危害，約1/5的世界人口受到直接影響。第三十二張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 遺傳學研究 一、雜交分析二、測交分析三、自交分析四、遠緣雜交分析第三十三張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月一、雜交分析雜交是指不同基因型配子結合產生雜種的操作過程。雜交是生物遺傳變異的

18、重要來源，基因重組是雜交的遺傳學基礎。雜交分析的作用：1、鑒別物種間的親緣關系。2、目標性狀遺傳分析的基礎。3、種質創(chuàng)新的有效手段。第三十四張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月二、測交分析測交是指把被測驗的個體與隱性純合的親本雜交，由于測交時常利用一個原來的隱性純合親本進行雜交，故又屬于回交。測交目的是驗證某種表現型的個體是純合基因型還是雜合基因型。第三十五張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月三、自交分析 自交一般是指以本植株或較純的群體內的花粉進行授粉結實的操作過程。其目的：1、驗證遺傳因子的分離情況。 2、使基因趨于純合，產生穩(wěn)定自交系。第三十六張，PPT共一百一十五頁

19、，創(chuàng)作于2022年6月四、遠緣雜交分析遠緣雜交通常是指植物分類學上不同種、屬以上類型間的雜交 。1、研究種間的親緣關系。2、可以創(chuàng)造出新的植物類型。3、提高植物的抗?。妫┬?，改良品種、創(chuàng)造雄性不育以及利用雜種優(yōu)勢等。第三十七張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第五節(jié) 細胞學研究 細胞學方法研究植物種質資源主要是應用染色體分析技術。 其原理是基于植物都有相對穩(wěn)定的染色體數目、大小、形態(tài)和結構，它可以反映一個種甚至變種、品種與其它種、變種或品種的差異。1、染色體組分析(genome analysis)2、染色體核型分析（karyotype analysis）3、染色體帶型分析（chro

20、mosome banding pattern analysis)等.第三十八張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月1、染色體組分析：分析植物細胞內染色體數目、染色體組的組成和其減數分裂時的行為特征等，其方法主要是通過雜交了解來自不同物種的染色體配對情況，從而判斷其親緣關系程度。 染色體數目的鑒定是植物種質資源細胞學研究中最常用的方法， 染色體數目鑒定的內容包括染色體基數、多倍體、非整倍體、B染色體和性染色體等。第三十九張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月染色體組(Genome)：遺傳學上把一個正常配子中所包含的染色體數,稱為染色體組，用n表示。染色體基數：指在呈多倍性的一系列

21、數列中為最小的單倍染色體數，以x表示 。多倍體（polyploid ）：體細胞中含有三個以上染色體組的個體。分為同源多倍體和異源多倍體。如：小麥是山羊草屬、廣義的冰草屬和小麥屬3個屬的種類雜交形成的，染色體組為AABBDD，是2n=42的異源6倍體植物， 第四十張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月非整倍體（Aneuploid ）：非整倍體是整倍體染色體中缺少或額外增加一條或若干條染色體 。B染色體，也稱超數染色體：是某些動、植物細胞核中除正常染色體（A染色體）外的一類數目不定的染色體，多為組成性異染色質組成。染色體數目對于研究種質資源系統(tǒng)發(fā)育過程中物種間的親緣關系，特別是對于植物近緣

22、類型的分類具有重要意義。 第四十一張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 細胞學方法鑒定染色體數目通常以體細胞染色體數目為準，原因在于：在體細胞中。由于有絲分裂過程中染色單體均等分裂，使得同一個體中染色體數目保持相對的穩(wěn)定性。 染色體數目統(tǒng)計一般應統(tǒng)計30個以上的細胞，其中85%以上細胞具有穩(wěn)定一致的染色體數，才可作為該物種的染色體數目。 第四十二張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十三張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 “禹氏三角”理論表明：蕓薹（Brassica campestris L.）為AA染色體組（ 2n=2x=20），諸如大白菜、白菜、塌菜蕓薹、

23、蕪菁以及白菜型油菜從細胞學上均可歸為一類；黑芥（ Brassica nigra L. ）為BB染色體組（2n=2x=16）；甘藍（ Brassica oleracea L. ）為CC染色體組，諸如結球甘藍、花椰菜、芥藍、青花菜均屬此類。 以上均為二倍體，被稱為基本種第四十四張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 復合種：芥菜和芥菜型油菜（ Brassica juncea ）(AABB染色體組)；蕪菁甘藍（ Brassica napobrassica M. ）和甘藍型油菜（ Brassica napus L. ）（AACC）；埃塞俄比亞芥（ Brassica carinata L. ）(

24、BBCC)。第四十五張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月水稻24條(2n) 大豆40條(2n) 煙草48條(2n) 大麥14條(2n) 豌豆14條(2n) 茶樹30條(2n) 普通小麥42條(2n) 蠶豆12條(2n) 陸地棉52條(2n玉米20條(2n) 馬鈴薯48條(2n) 高粱20條(2n) 甘薯90條(2n)第四十六張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2、染色體核型分析：染色體核型分析是分析生物體細胞內的染色體的長度、著絲點位置、臂比、隨體大小等特征，其分析常以體細胞分裂中期染色體為研究對象。 染色體的長度差異有兩種：1)不同種、屬間染色體組間相對應的染色體的絕對長

25、度的差異，2)同一套染色體組內不同染色體的相對長度差異。第四十七張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月染色體絕對長度=放大的染色體長度(m)1000/放大倍數。在放大的照片或圖片上測量。絕對長度穩(wěn)定性差，只有在染色體大小差異明顯種或者屬間比較具有價值。染色體相對長度=（染色體長度/染色體組總長度）100（Leven 1964年）。由于相對長度排除了因技術原因引起的染色體縮短程度不同所產生的差異，所以數據比較穩(wěn)定。第四十八張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月染色體臂比=長臂（L）/短臂（S）。 由于染色體長臂和短臂不一，著絲點的位置不同，根據臂比指數對染色體著絲點位置進行命名臂

26、比值著絲點位置命名（間歇）1.00正中部著絲點M1.01-1.70中部著絲點區(qū)m1.71-3.00近中部著絲點區(qū)sm3.01-7.00近端部著絲點區(qū)st7.01-端部著絲點區(qū)t端部著絲點T第四十九張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 核型分析中，次縊痕或核仁組織區(qū)（NOR）和隨體的數目、分布和大小的差異。是區(qū)分某些近緣種或屬的主要特征。 次縊痕（secondary constriction）：是染色體上主縊痕以外的另一個凹陷。 隨體 （satelliye）：在某些染色體短臂上連接著一個或幾個球形小體，這個球形結構成為隨體。具有隨體的染色體叫SAT染色體。染色體上隨體的大小形狀和位置時

27、固定，也是識別染色體的指標之一。第五十張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十一張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十二張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十三張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3、染色體帶型分析：是以染色體帶紋的數目、部位、寬窄與濃淡等具有相對穩(wěn)定性的特征為依據，借助特殊的理化方法及染料進行染色，使染色體顯現出深淺不同的染色體帶紋特征（異染色質著色），進而進行分析的方法。 染色體顯帶顯示了染色體縱向的內部結構分化，為揭示染色體在成分、結構、行為、功能等方面的奧秘，提供了更詳細的信息 。第五十四張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于

28、2022年6月植物染色體顯帶主要有熒光顯帶和Giemsa顯帶 。C帶：用酸、堿或高溫處理，之后在60溫度下進行復性，之后用Giemsa染料染色，染色體的不同部分就會出現深淺不同的帶紋，將深色帶紋區(qū)稱為C帶。由于異染色質在染色體上所處的位置不同，C帶可分著絲粒帶、端粒帶、副縊痕帶及中間帶等。第五十五張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月N帶（R帶）：用NaH2PO4在88 溫度下處理染色體制片，而后用Giemsa染色，顯現出來的帶叫R帶。G帶：通過堿-鹽溶液或胰蛋白酶對染色體制片進行預處理，然后用Giemsa染料染色，在染色體全長上顯現出異染色區(qū)染色深的帶紋，叫G帶。G帶是N帶的反帶：

29、G帶呈淡色的部分N帶呈深色。第五十六張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十七張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第六節(jié) 生物數學研究一、模糊聚類分析 聚類分析是用數學方法定量地確定種質資源樣品的親疏關系，從而客觀地劃分類型，進行分類，在系統(tǒng)生物學中是屬于表征分類學(phenetic taxonomy)，又稱數量分類學(numerical taxonomy)的分析方法。 聚類分析是研究多要素事物分類問題的數量方法?；驹硎歉鶕颖咀陨淼膶傩?，用數學方法按照某種相似性或差異性指標，定量地確定樣本之間的親疏關系，并按這種親疏關系程度對樣本進行聚類。 常見的聚類分析方法有系統(tǒng)

30、聚類法、動態(tài)聚類法和模糊聚類法等。第五十八張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月模糊聚類的分析方法：（1）統(tǒng)計數據的標準化，把原始數據轉換成具有可比性的數據，又能反映原來的真實差別。（2）標定，目的是得到模糊相似矩陣，方法有歐氏距離法、數量積法、相關系數法。（3）分類，得到模糊等價矩陣后進行分類第五十九張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月二、分支分析： 分支分析是分支分類學(cladistic taxonomy)的分析方法。分支分類學簡稱分支學(cladistics)或支序學?；舅枷胱钤缬傻聡ハx學家W.Hennig 在20 世紀50 年代提出。于1996年出版系統(tǒng)發(fā)育分類

31、學( Phylogenetic Sys- tematics)。 第六十張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 分支分類學(系統(tǒng)發(fā)育分類學)的基本目標是解釋及記錄生物界的多樣性,其研究的核心內容是式樣(生物界的有序性) 及過程,研究方法是利用這些性狀重建生物類群的演化歷史(系統(tǒng)樹) . 研究所用的數據來自形態(tài)、化石和分子幾個方面.第六十一張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月基本論點:(1)近裔共性原則(2)嚴格單系原則(3)簡約性原則第六十二張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月(1)近裔共性原則有機體的特征可以分為三類：祖征(plesiomorphy) ：從有機體的較

32、遠祖先繼承下來的特征衍征(apomorphy) :有機體自身的直接祖先所衍生的特征. 有機體的衍征一致性稱為共有衍征或近裔共性 ,這是譜系親緣關系證據的本質。趨同(convergenee) :不同來源的特征在相似的條件下表現出的一致性. 只有基于共有衍征的分類,才能形成自然的單親類群,這就是近裔共性原則 ,也是分支分類理論的核心.第六十三張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）嚴格單系原則 一個單系類群是由同一祖先種所衍生的一群種且包括它所產生的所有后代,分類系統(tǒng)必須清楚地表明近裔共性的階層結構式樣并據此建立嚴格的單系類群的嵌套(nested set ,即套中套或類群內類群)系列.

33、第六十四張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）簡約性原則 簡約性原則要求在根據大量同源性狀(近裔共性) 建立分支圖時,最大限度地綜合協(xié)調不同性狀變形系列,將平行的演化狀態(tài)(即同一狀態(tài)在分支圖上多次出現,包括平行演化、趨同及反向進化) 降到最少數目. 它是一種工作程序, 并不意味著演化的實際過程是簡約的. 第六十五張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 分支分析為構造（重建）進化型式（分支圖）提供了明晰的操作方法。（1）單系類群的分析確定（2）性狀分析（3）分析運算（4）分支圖與生物分類系統(tǒng)的建立（5）分支圖的檢驗和系統(tǒng)發(fā)育推論第六十六張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于202

34、2年6月第六十七張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十八張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第七節(jié) 生物化學研究生物化學是研究生物的化學組成和生命過程中化學變化的一門科學。生物化學證據對于植物分類研究有重要意義。（1）植物化學分析（2）血清學分析（3）同工酶分析第六十九張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）植物化學分析 植物化學分析主要是研究植物小分子有機物的種類、含量以及相互作用的方法，通過薄層層析，或氣相層析，或高效液相層析等技術進行分析。 薄層層析是將硅膠、氧化鋁、聚酰胺等吸附劑，在一塊干凈的玻璃板上鋪成一薄層，經過點樣、展開、顯色后，得到不同位置的

35、帶，即為不同的組成成分。第七十張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 氣象層析：用氣象色譜儀，將在一定溫度下具揮發(fā)性的物質注射到一根裝有填充料的色譜柱中，經過色譜柱按照不同的保留時間到達鑒定器，從而在記錄儀上表現出一系列與它們成分含量有關的峰值。 氣象色譜儀包括載氣系統(tǒng)，進樣系統(tǒng)，色譜拄，檢測器，記錄系統(tǒng)。 高效液相色譜分析的原理與氣象色譜相同，不同的是用液體做流動相，適宜于對熱穩(wěn)定性差、高分子與離子型的化合物。第七十一張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第七十二張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月二、血清學分析 血清學分析是用蛋白質的血清鑒別法測定植物種質資源的親

36、緣關系。 該方法最早用于20世紀初，是運用抗原和抗體在瓊脂凝膠中借助電泳力相對擴散，形成沉淀帶，對蛋白質結構進行定性鑒定。 第七十三張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 抗原(antigen)是指一種能刺激人或動物機體產生抗體或致敏淋巴細胞，并能與這些產物在體內或體外發(fā)生特異性反應的物質?？乖幕灸芰κ敲庖咴院头磻?。 免疫原性是指能夠刺激機體形成特異抗體或致敏淋巴細胞的能力。反應原性是指能與由它刺激所產生的抗體或致敏淋巴細胞發(fā)生特異性反應。 第七十四張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 抗體(antibody)指機體的免疫系統(tǒng)在抗原刺激下，由B淋巴細胞分化成的漿細胞

37、所產生的、可與相應抗原發(fā)生特異性結合反應的免疫球蛋白。 抗體的主要功能是與抗原(包括外來的和自身的)相結合，從而有效地清除侵入機體內的微生物、寄生蟲等異物，中和它們所釋放的毒素或清除某些自身抗原，使機體保持正常平衡。 第七十五張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 血清學反應（serologic reactions）是指相應的抗原和抗體在體外進行的結合反應。由于抗體主要存在于血清中，所以，進行這類反應時一般都要用含有抗體的血清作為實驗材料，所以把體外的抗原、抗體反應稱為血清學反應。第七十六張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 血清學反應是根據抗原、抗體具有高度特異性的原理來進

38、行實驗的，即用已知的一方來檢測另一方的存在。既可定性，又可定量?？捎靡阎贵w來檢測未知抗原，也可用已知抗原來檢測未知抗體。血清學反應的另一個特點是，當兩種不同抗原分子上有共同抗原決定簇存在時，與抗體結合時可出現交叉反應，藉此?？梢员容^植物的相似性。 第七十七張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 血清學分析的具體步驟：從某一種植物中提取蛋白質，注射到兔子體內，在兔子的血清中形成抗體；然后，將含有抗體的血清（抗血清）與要試驗的蛋白質懸濁液（抗原）相結合，抗原與抗體反應形成沉淀（沉淀反應）；再測定沉淀的量的強度。 沉淀反應對用以形成原始抗體的抗原具有特異性(同源反應),這是標準反應和參考反

39、應；抗體血清與其它植物的抗原產生的反應（異源反應），其反應的強度可以作為供試樣品中蛋白質的相似程度，比較所研究植物的相似性。第七十八張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 血清學分析的技術較為復雜，加之多方面因素的限制，沒有得到很好的發(fā)展。第七十九張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月三、同工酶分析 同工酶定義（isozyme，isoenzyme） ：是指生物體內催化相同的生化反應，但其蛋白質的分子結構、理化性質和免疫性能等方面存在明顯差異的一組酶。 在動、植物中，一種酶的同工酶在各組織、器官中的分布和含量不同，形成各組織特異的同工酶譜，叫做組織的多態(tài)性，體現各組織的特異功能。

40、第八十張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 隨著蛋白質分離技術的發(fā)展，特別是凝膠電泳的應用，使同工酶能夠從細胞中分離出來。這類酶存在生物的的統(tǒng)一屬、種、變種，或同一個體的不同組織、細胞中，可通過對它們的分析，并以其多態(tài)性作為遺傳標記，研究種質資源的親緣關系、重要性狀的同工酶表現等。如：運用脂酶同工酶鑒定近緣野生萵苣與萵苣栽培種的親緣關系。第八十一張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 同工酶在同一物種、同一個體的不同生長發(fā)育時期，其表現是不一樣的，所以取不同期的材料，酶帶的情況就不一樣。一方面，這是同工酶技術適用于發(fā)育研究的方便之處。另一方面，利用同工酶技術進行遺傳學分析與群

41、體遺傳學研究時，則特別要求取材的一致性。否則，它們之間的差異可能不是遺傳而是由發(fā)育造成的。第八十二張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第八節(jié) 分子生物學研究一、幾個概念1、分子生物學：在分子水平上研究生命現象的科學。通過研究生物大分子(核酸、蛋白質)的結構、功能和生物合成等方面來闡明各種生命現象的本質。2、分子標記：分子標記是以個體間遺傳物質內核苷酸序列變異為基礎的遺傳標記，是DNA水平遺傳多態(tài)性的直接的反映。第八十三張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 3、限制性內切酶：是一種能識別DNA上特定堿基組成序列，并在這些序列位點上切斷DNA分子的酶。這些特定堿基組成的DNA序

42、列叫做相應內切酶的識別位點或限制性位點，長度一般在4至8個堿基對之間。如Pst的限制性位點是 5 C TGCAG 3 3 GACGT C 5常用的限制性內切酶：Ecor、Mse 、Pst、 Hind等第八十四張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月4、PCR（ Polymerase Chain Reaction，聚合酶鏈式）： 是體外酶促合成特異DNA片段的一種方法,由高溫變性、低溫退火及適溫延伸等幾步反應組成一個周期,循環(huán)進行,使目的DNA得以迅速擴增,具有特異性強、靈敏度高、操作簡便、省時等特點。由美國科學家PE（Perkin Elmer珀金-埃爾默）公司遺傳部的Dr. Mullis

43、發(fā)明，由于PCR技術在理論和應用上的跨時代意義，因此Mullis獲得了1993年諾貝爾化學獎。 第八十五張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月二、分子標記技術 分子標記技術是近年來發(fā)展最快的的技術之一，是分子生物學的發(fā)展尤其是PCR技術的產物，為分子標記技術是一種基于DNA變異的植物遺傳標記的新技術。 目前DNA分子標記技術已有數十種，已廣泛應用于植物種質資源的研究，包括種質資源多樣性分析、遺傳圖譜構建、基因定位、種質資源鑒別、系譜分析和分類等。 第八十六張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 與其他幾種遺傳標記形態(tài)學標記、生物化學標記、細胞學標記相比，分子標記具有無比的優(yōu)越性

44、。它直接以DNA形式出現，在植物體的各個組織、各發(fā)育時期均可檢測到，不受季節(jié)、環(huán)境的限制，不存在表達與否的問題；數量極多，遍及整個基因組；多態(tài)性高，利用大量引物、探針可完成覆蓋基因組的分析；表現為中性，即不影響目標性狀的表達，與不良性狀無必然的連鎖；許多標記為共顯性，能夠鑒別出純合的基因型與雜合的基因型，提供完整的遺傳信息 第八十七張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月三、幾種常用的分子標記技術1、 RFLP（Restriction Fragment Length Polymorphism ，限制性片段長度多態(tài)性）：RFLP標記是發(fā)展最早的DNA標記技術。RFLP是指基因型之間限制性片

45、段長度的差異，這種差異是由限制性酶切位點上堿基的插入、缺失、重排或點突變所引起的。這種差異可以通過特定探針雜交進行檢測，從而可比較不同品種（個體）的DNA水平的差異（即多態(tài)性），多個探針的比較可以確立生物的進化和分類關系。 第八十八張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 RFLP 基本步驟： DNA提取用限制性內切酶酶切DNA用凝膠電泳分開DNA片段把DNA片段轉移到濾膜上利用放射性標記的探針雜交顯示特定的DNA片段（Southern雜交）和結果分析。 探針為來源于同種或不同種基因組DNA的克隆，位于染色體的不同位點，從而可以作為一種分子標記(Mark)，構建分子圖譜。第八十九張，PP

46、T共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月8.010.5W1M18.010.5M1W12.59.62.5W1M18.02.58.09.6W1M1酶切位點突變插入突變第九十張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 RFLP標記的優(yōu)點：是一種容易識別且遺傳穩(wěn)定的DNA分子標記、同一位點上等位基因多，能在任何發(fā)育時期，任何組織進行檢測，而且不受環(huán)境影響，為共顯性標記。因此，通過確定它們與性狀的連鎖關系或不同標記間的連鎖關系，進行基因定位、構建遺傳連鎖圖譜，還可對數量性狀進行遺傳分析，確定染色體的同源性，了解物種的系統(tǒng)發(fā)育與演化關系。第九十一張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 RFLP的

47、缺點：必須要分離單拷貝的基因組DNA克隆或cDNA克隆，才能進行多態(tài)性分析。 RFLP技術的實驗操作過程較復雜，需要對探針進行同位素標記，即使應用非放射性的Southern雜交技術，仍然是個耗時費力的過程。 一些作物如玉米、水稻、番茄等已有覆蓋整個基因組的克隆，很容易從有關單位或商家索取或購買到。但大多數作物還沒有覆蓋整個基因組的克隆，仍需要研制特異探針。第九十二張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第九十三張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、RAPD（隨機擴增多態(tài)性，Random Amplified Polymorphic DNA）： 使用具有9-10個堿基的單鏈隨機

48、引物，對基因組全長DNA進行PCR擴增，以檢測多態(tài)性。引物結合位點DNA序列的改變以及兩擴增位點之間DNA堿基的缺失、插入或置換均可導致擴增片段數目和長度的差異，經聚丙烯酰胺或瓊脂糖凝膠電泳分離后通過EB染色以檢測DNA片段的多態(tài)性。 RAPD技術使是Williams等(1990)和Welsh與McClelland(1990) 兩個研究小組共同發(fā)展起來的。 第九十四張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月400W1M1400W1M1400400W1M1550400150W1M1550400300M1W1W1M1400300引物結合位點突變引物結合位點突變缺失突變第九十五張，PPT共一百一

49、十五頁，創(chuàng)作于2022年6月RAPD標記的優(yōu)點：對DNA需要量極少，質量要求也不高，操作簡單易行，不需要接觸放射性物質，一套引物可用于不同生物的基因組分析，可檢測整個基因組。RAPD標記的缺點：一般表現為顯性遺傳，不能區(qū)分顯性純合和雜合的基因型，因而提供的信息量不完整。由于使用較短的引物，PCR 易受實驗條件的影響，結果的重復性較差。因此，進行RAPD分析必須建立可重復的反應體系。第九十六張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3、AFLP（amplified fragment length polymorphism ，擴增片段長度多態(tài)性） 指通過PCR擴增經限制性內切酶酶切后的DNA模

50、板，從而顯示多態(tài)性的DNA片段。 1993年由Zabeau etal發(fā)明的一項DNA指紋技術。 第九十七張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 AFLP原理和步驟：基因組DNA先用限制性內切酶切割，產生分子量大小不同的限制性片段 使用特定的雙鏈接頭與酶切DNA片段連接，作為擴增反應的模板 用含有選擇性堿基的引物對模板DNA進行兩次擴增（選擇性堿基的種類、數目和順序決定了擴增片段的特殊性，只有那些限制性位點側翼的核苷酸與引物的選擇性堿基相匹配的限制性片段才可被擴增） 擴增產物經聚丙烯酰胺凝膠電泳分離，染色、顯帶 然后根據凝膠上DNA指紋的有無來檢驗多態(tài)性。第九十八張，PPT共一百一十五頁

51、，創(chuàng)作于2022年6月 AFLP揭示的DNA多態(tài)性是酶切位點和其后的選擇性堿基的變異。 AFLP擴增片段的譜帶數取決于采用的內切酶及引物3端的帶有選擇性堿基的種類、數目和所研究基因組的復雜性。 AFLP引物包括三部分：5端的與人工接頭序列互補的核心序列(core sequence，CORE)，限制性內切酶特定序列(enzyme-specific sequence，ENZ)和3端的帶有選擇性堿基的粘性末(selective 第九十九張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 AFLP分子標記技術流程包括3個步驟：() DNA的準備，DNA的酶切以及與人工合成的寡聚核甘酸接頭(artifici

52、al oligonucleotide adapter)連接。一般采用雙酶酶切。() 選擇性擴增酶切片段，一般用不帶或帶1個選擇性堿基的引物進行預擴增，然后用帶23個選擇性堿基的引物進行再擴增。 () AFLP標記的統(tǒng)計。AFLP產物通過聚丙酰胺變性凝膠電泳，染色和顯色，檢測樣品的多態(tài)性。第一百張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百零一張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 AFLP的優(yōu)點：是限制性酶切與PCR結合的一種技術，具有RFLP技術的可靠性和PCR技術的高效性，可以在一個反應內檢測大量的限制性片段，一次可獲得50-100條譜帶信息，具有高效性。 AFLP的缺點：技術流程比較復雜，費用較高。第一百零二張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百零三張，PPT共一百一十五頁，創(chuàng)作于2022年6月4、SSR（simple sequence repeat ，簡單重復序列）：指的是微衛(wèi)星DNA由于重復次數不同以及重復程度的不完全而造成的每個座位的多態(tài)性。 微衛(wèi)星DNA：又叫簡單重復序列，是指基因組中由16個核苷酸組成的基本單位，重復多次構成的一段DNA，廣泛分布于基因組的不同位置。第一百零四張，PPT共