01教案知识模块一园林植物遗传育种基本知识

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1、 主讲 肖运成Tel：13871647409Email:“檀溪园林檀溪园林(园艺园艺)论坛论坛园林植物遗园林植物遗传育种传育种辅助教学论坛辅助教学论坛”襄樊职业技术学院生物工程系襄樊职业技术学院生物工程系2007610园林植物遗传育种肖运成 编著教材与参考书 教材：园林植物遗传育种学(21世纪高职高专教材)张明菊编著 农业出版社 参考书目：1、遗传学 王亚馥编著 高等教育出版社 2、园林植物遗传学（普通高等教育十五国家级规划教材）（高等院校园林专业通用教材）戴思兰 编著 林业出版社 3、园林植物遗传育种学-风景园林与观赏园艺系列丛书 杨晓红主编 气象出版社 4、园林植物遗传育种 高等职业教育园

2、林类系列教材 李淑芹主编 重庆大学出版社 5、园林植物遗传育种学(面向21世纪课程教材)程金水编著 林业出版社 教学目的和要求 本课程以园林植物性状的遗传现象及其变异等基本特征为主线，要求学生掌握园林植物的遗传基本规律，并能正确解释生产实践中的有关园林植物的遗传与变异现象，提出合理的利用途径和方法；掌握园林植物新品种选育的基本技术和方法，把握园林植物育种技术发展的趋势，能针对园林植物的不同特性确定具体的育种目标、育种技术路线和选择手段；了解国内外园林植物育种新成就，具有推广、繁育良种必备的知识和技能。园林植物遗传育种 总目录 知识模块一知识模块一 园林植物遗传育种基本知识园林植物遗传育种基本知

3、识 知识模块二知识模块二 遗传的基本规律 知识模块三知识模块三 遗传物质的变异 技能模块一技能模块一 园林植物种质资源与引种驯化技术 技能模块二技能模块二 选择育种技术 技能模块三技能模块三 杂交育种技术 技能模块四技能模块四 诱变和倍性育种技术 技能模块五技能模块五 现代生物技术育种（分子育种）技能模块六技能模块六 新品种的审定与良种推广繁育技术 技能模块七技能模块七草本及木本花卉育种技术知识模块一知识模块一 园林植物遗传育种基础知识 知识点1、概述 知识点2、遗传的物质基础细胞与染色体形态与结构基础 知识点3、遗传的物质基础分子基础 实验一、植物花粉母细胞减数分裂制片与观察教学目的 知识点

4、概述主要讲述遗传育种的发展简史及本课程的学习方法，使学生对园林植物遗传育种的全貌有一个初步的了解，要求掌握遗传、变异等基本概念，以及新品种选育的三大因素遗传、变异和选择的关系；把握园林植物育种技术的发展趋势；激发起学生对本课程的学习兴趣。教学内容 知识点1、概述 一、园林植物遗传育种的概念 二、园林植物遗传育种的任务 三、遗传学的发展 四、我国园林植物育种的历史和现状 五、目前国内外园林植物育种工作的发展动态 六、园林植物育种目标 七、园林植物遗传育种课程的学习方法重点和难点重点和难点 重点重点 品种的概念及其特点、优良品种在园林事业中的作用、园林植物育种目标及其确定、国内外园林植物育种工作动

5、态 难点难点 品种和良种在园林植物育种中的重要性；园林植物的育种目标教学设计教学设计 1.导课导课 通过“种瓜得瓜，种豆得豆”这一自然生物现象，引导学生了解生物依靠这种不断自我繁殖的过程不仅繁衍了种族，同时将自身的特征特性传递下去，产生和自己相似的后代。我们今天所看到的生物就是昨天的生物的复制品这一遗传规律。（2分钟）2.应用多媒体课件教学应用多媒体课件教学 3.其它教学环节其它教学环节 讨论：讨论：1.园林植物遗传育种的发展如何推动园林（园艺）行业的进步和发展？2.从诺贝尔奖看遗传学的重要地位。一、园林植物遗传育种的概念和任务 园林植物：园林植物：是指具有一定观赏价值，使用于室内外布置以美化

6、环境并丰富人们生活的植物，它是观赏植物的泛称，并简称或统称为花卉。遗传：遗传：同一物种在世代（亲子）间表现的相似性现象。基因纵向转递 有性繁殖、无性繁殖 保持物种稳定 基因横向转递 转基因 变异：变异：同一物种在个体与世代（亲子）间表现的差异性现象。选择：选择：某一物种的不同性状个体间因自然或人为因素而使其生存或繁衍能力发生差异性改变的现象。自然因素造成的称自然选择，人为因素造成的称人工选择。性状：性状：生物体所表现的形态特征和生理特性。遗传和变异这对矛盾的不断运动，经过自然选择，便形成各种各样的物种；通过人工选择，可培育成符合人类需要的各种品种。因此，遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的

7、三大要素。二、园林植物遗传育种的任务 园林植物遗传育种是根据园林植物遗传变异的规律，研究园林植物良种选育的原理、方法和技术，采用有效的育种手段，从而改良现有园林植物的品种或创造新品种的一门科学。它主要包括三大部分即遗传学、育种学和良种繁育。品种：经过人工选育的、具有一定的经济价值，能适应一定的自然及栽培条件,遗传性状稳定一致，在产量和品质上符合人类要求的栽培植物群体。优良品种（简称良种）在园林事业中的作用（1）提高单位面积的产量（2）改进品质（3）提高抗病虫害能力，减少农药污染（4）增强适应性和抗逆性、节约能源（5）延长产品的供应和利用时期（6）适应集约化管理、节约劳力三、遗传学的发展 179

8、7年英国的奈特（Knight，T）豌豆杂交实验：P 灰色灰色白色白色 F1 灰色灰色 F2 灰色灰色 白色白色 但未统计分析，只发现了这一现象。但未统计分析，只发现了这一现象。奥地利的布隆（Brunn）基督教修道院的修士格里高孟德尔根据他8年植物杂交实验的结果，1865年2月8日在当地的科学协会上宣读了一篇题为“植物杂交实验”的论文，1866年正式发表在该协会的会刊上。孟德尔提出了遗传因子假说，认为生物性状受细胞内颗粒状的遗传因子（heredity factor）控制，遗传因子在生物世代间传递遵循分离和独立分配两个基本规律。这两个遗传基本规律是近代遗传学最主要的、不可动摇的基础。遗传学的发展的

9、四个时期 第一个时期：初创时期（第一个时期：初创时期（19001910）第二时期第二时期:全面发展时期（全面发展时期（19101952）第三时期第三时期:分子遗传学时期分子遗传学时期(19531985)第四时期第四时期:基因组和蛋白质组时期基因组和蛋白质组时期(1986 至今至今)初创时期（19001910）孟德尔定律的二次发现 荷兰阿姆斯特丹大学的教授狄狄.弗里弗里斯斯（de Vries）德国土宾根大学的教授科伦斯科伦斯（Correns,C.E）奥地利维也纳农业大学的讲师切尔迈克切尔迈克（Tschermak）1900年分别同时发现了孟德尔的业绩。狄狄.弗里斯弗里斯：进行了见月草杂交试验，发现

10、F2的分离比为3:1。1900年3月26日其论文“杂种分离法则”发表在德国植物学会杂志(18)83-90;和法国科学院的纪事录(130)845-847。狄.弗里斯曾从L.H拜莱的植物育种中查到孟德尔的工作。他在德文版中提到了孟德尔的工作，但在法文版中却只字未提。稍后狄狄.弗里斯发表了弗里斯发表了“突变学说突变学说”柯伦斯柯伦斯于于1900,4,21日阅读狄夫瑞斯法文版日阅读狄夫瑞斯法文版的论文，发现其结论和自己的实验结果相的论文，发现其结论和自己的实验结果相同，尽管文中未提到孟德尔，但同，尽管文中未提到孟德尔，但柯伦斯柯伦斯已已从老师从老师未格里未格里处知道了孟德尔的工作，于处知道了孟德尔的工

11、作，于是他撰写了是他撰写了“杂种后代表现方式的孟德尔杂种后代表现方式的孟德尔法则法则”一文，一文，1900,4,24日发表在日发表在德国植德国植物学会杂志物学会杂志(18)158-168。这对重新发现。这对重新发现孟德尔法则起了重要的作用。孟德尔法则起了重要的作用。柴马克柴马克也作了豌豆杂交试验，发现了分离也作了豌豆杂交试验，发现了分离现象，撰写了现象，撰写了“关于豌豆的人工杂交关于豌豆的人工杂交”的的讲师就职论文，清样出来后他读到了狄夫讲师就职论文，清样出来后他读到了狄夫瑞和斯科伦斯的论文，于是急忙投寄论文瑞和斯科伦斯的论文，于是急忙投寄论文摘要，于摘要，于1900，6,24日也发表在日也发

12、表在德国植德国植物学会杂志物学会杂志(18)232-239.三个人的工作都三个人的工作都发表在发表在德国植物学会杂志德国植物学会杂志，都证实了，都证实了孟德尔法则，这就是遗传学发展史上著名孟德尔法则，这就是遗传学发展史上著名的孟德尔法则的重新发现。孟德尔法则的的孟德尔法则的重新发现。孟德尔法则的发现在学说界皆引起了一场激烈的论战发现在学说界皆引起了一场激烈的论战.1903年年Sutton和和Booeri分别提出染色体遗分别提出染色体遗传理论：认为遗传因子位于细胞核内染色传理论：认为遗传因子位于细胞核内染色体上，从而将孟德尔遗传规律与细胞学研体上，从而将孟德尔遗传规律与细胞学研究结合起来究结合起

13、来 剑桥大学遗传学教授贝特森贝特森(Bateson)(Bateson)先后创用先后创用:遗传学（遗传学（Genetics）等位基因（等位基因（allele）纯合体（纯合体（homozygous）杂合体（杂合体（heterozygous）上位基因（上位基因（epistatic genes）19091909年丹麦的科学家约翰逊（年丹麦的科学家约翰逊（JohannsenJohannsen）发表）发表“纯系学说纯系学说”,并提出并提出“gene”gene”的概念的概念,以代替孟以代替孟德尔所谓的德尔所谓的“遗传因子遗传因子”。创用了基因型。创用了基因型（genotypegenotype）表型（）表型（

14、phenotypephenotype）全面发展时期（全面发展时期（1910191019531953）1910-1940年形成了近代遗传学的主要内容年形成了近代遗传学的主要内容和研究领域细胞遗传学和研究领域细胞遗传学/经典遗传学，也是经典遗传学，也是本课程的主要内容本课程的主要内容摩尔根的连锁规律发现摩尔根的连锁规律发现 1910年年 摩尔根（摩尔根（Morgan,T.H）及其）及其弟子弟子 斯特蒂文特（斯特蒂文特（Sturtevant）布里吉斯（布里吉斯（Bridges）缪勒（缪勒（Muller）创立了连锁定律创立了连锁定律 1920年费希尔：数理统计方法在遗传分析年费希尔：数理统计方法在遗传

15、分析中的应用中的应用数量遗传学和群体遗传学的基数量遗传学和群体遗传学的基础础 1927年年 穆勒（穆勒（Muller）X-射线诱发突射线诱发突变变 1937年布莱克斯里等：植物多倍体诱导年布莱克斯里等：植物多倍体诱导杂种优势的遗传理论杂种优势的遗传理论 1941 年比德尔（Beadle）和 Totum 提出一一基因一个酶学说 1944年阿委瑞（年阿委瑞（Avery）的肺炎双球菌转）的肺炎双球菌转化化证明证明DNA是遗传物质。是遗传物质。1951年年Watson和和Crick的的DNA构型。构型。1951 McClintock B.发现跳跃基因或称转发现跳跃基因或称转座座 1952年赫尔歇和蔡斯

16、：噬菌体重组年赫尔歇和蔡斯：噬菌体重组 1940-1953年微生物遗传学及生化遗传学年微生物遗传学及生化遗传学 此期基因此期基因是一个抽象的遗传因子，既是功是一个抽象的遗传因子，既是功能单位，又是重组单位和突变单位能单位，又是重组单位和突变单位薛丁谔（Sehrdinger,E）1945:薛丁谔（薛丁谔（Sehrdinger,E）生命是什么生命是什么 (WHAT IS LIFE?Cambridge Univ)“基因是活细胞的关键组成部分，要懂得基因是活细胞的关键组成部分，要懂得什么是生命就必须知道基因是如何发挥作什么是生命就必须知道基因是如何发挥作用的。用的。”分子遗传时期 (19531985)

17、1953年沃森（年沃森（J.Watson）和和 克里克克里克（F.Crick）提出了提出了DNA双螺旋（双螺旋（double helix）结构模型，用来阐明基因论的核心）结构模型，用来阐明基因论的核心问题既遗传物质的自体复制，从而开创了问题既遗传物质的自体复制，从而开创了分子遗传学这一新的科学领域，是分子遗分子遗传学这一新的科学领域，是分子遗传学及以其为核心的分子生物建立的标志传学及以其为核心的分子生物建立的标志 二十世纪六十年代二十世纪六十年代,遗传密码的破译、蛋白质和核酸遗传密码的破译、蛋白质和核酸的人工合成、中心法则的提出、断裂基因的发现、的人工合成、中心法则的提出、断裂基因的发现、基因

18、调控机理的阐明以及突变的分子基础的揭示等，基因调控机理的阐明以及突变的分子基础的揭示等，都极大地推进了人们对基因的结构与功能的认识都极大地推进了人们对基因的结构与功能的认识,使使遗传学的发展走在了生命科学的前面遗传学的发展走在了生命科学的前面.70年代以后逐年代以后逐步完善的步完善的DNA序列分析技术和序列分析技术和DNA体外连接技术与体外连接技术与人工合成基因技术，使人类可以利用细胞融合、转人工合成基因技术，使人类可以利用细胞融合、转化、遗传工程等新技术，朝着定向地改造生物的遗化、遗传工程等新技术，朝着定向地改造生物的遗传结构的新水平迈进。传结构的新水平迈进。1958 Kornberg 发现

19、 DNA合成酶在此期遗传的基本单位是顺反子（Cistrons）1961年Crick遗传密码的发现。1961:Jacob 和Monod建立乳糖操纵子模型 1962，1968 Arber，1978 Smith 发现限制性酶 1964，1965：Nirenberg，Khorana破译遗传密码 1972 Berg建立重组技术 1975 Temin发现反转录酶 1977 Sanger&Gilbert 建立测序方法建立测序方法 1977 Sharp 和和 Roberts 发现内含子发现内含子 1980 Shapiro发现转座子发现转座子 1981 Cech和和Altman 发现核酶发现核酶 1985 Mu

20、llis,K.建立了建立了PCR体外扩增技术。体外扩增技术。此期基因的概念是一段可以转录为功能性此期基因的概念是一段可以转录为功能性RNA的的DNA，它可以重迭、断裂的形式存，它可以重迭、断裂的形式存在，并可转座。在，并可转座。基因组和蛋白质组时期基因组和蛋白质组时期 (1986 至今至今)一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基因，称为基因组（因，称为基因组（genome）1986 美 Dulbecco首次提出了首次提出了“人类基因组人类基因组工程工程”1990 4 美国宣布人类基因组测序工作的宣布人类基因组测序工作的5年计划。年计划。1991 S

21、tepken Fodor 把基因芯片把基因芯片的设想第一次的设想第一次变成了现实变成了现实.1992 10月美Vollrath D.等分别完成人类等分别完成人类Y染色染色体染色体的物理图谱体染色体的物理图谱.1993 10月月 美国公布了美国公布了19931995年的人类基年的人类基 因组测序工作计划，并预计因组测序工作计划，并预计2005年完成整个的测年完成整个的测序工作。序工作。1995 Smith,H.O等第一个细菌基因组等第一个细菌基因组流感嗜流感嗜血杆菌血杆菌(H.influenzae)全基因组序列发表。全基因组序列发表。1995 12月美、法科学家公布了有月美、法科学家公布了有15

22、000个标记个标记的人类基因组的物理图谱。的人类基因组的物理图谱。1996 Dietrich W.F等绘制了小鼠基因组的完整遗等绘制了小鼠基因组的完整遗传图谱。传图谱。1996 10月月Goffeau等完成了酵母基因组的测序等完成了酵母基因组的测序 1996 DNA芯片进入商业化芯片进入商业化 1997 Wilmut 完成了体细胞克隆完成了体细胞克隆 1998 12月，第一个多细胞真核生物线虫月，第一个多细胞真核生物线虫的基因组在的基因组在Science上发表。上发表。1999 Cate J.H第一次绘制出完整核糖体的第一次绘制出完整核糖体的晶体结构，揭示了其中的很多细节。晶体结构，揭示了其中

23、的很多细节。1999 国际人类基因组计划联合研究小组完国际人类基因组计划联合研究小组完成了人类成了人类 第第22号染色体测序工作。号染色体测序工作。2000 3月塞莱拉公司宣布完成了果蝇的基月塞莱拉公司宣布完成了果蝇的基因组测序。因组测序。2000 完成了人类第完成了人类第21号染色体的测序号染色体的测序 2000 6 26 人类基因组草图发表人类基因组草图发表 2000 12 14 英美等国科学家宣布绘出拟南芥基英美等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱因组的完整图谱 2001 1 12 中、美、日、德、法、英等国科学家中、美、日、德、法、英等国科学家(Nature,15日日)和美国塞莱拉

24、公司和美国塞莱拉公司(Science,16日日)各自公布人类基因组图谱和初步分析结果。约各自公布人类基因组图谱和初步分析结果。约3万基因。万基因。2002 中国科学家独立完成了水稻基因组测序工作中国科学家独立完成了水稻基因组测序工作 在基础遗传学飞速发展的今天，园林植物在基础遗传学飞速发展的今天，园林植物遗传学研究也在日益向纵深发展。园林植遗传学研究也在日益向纵深发展。园林植物遗传学的任务就是在上述遗传学研究的物遗传学的任务就是在上述遗传学研究的基础上，对园林植物主要观赏性状的遗传基础上，对园林植物主要观赏性状的遗传变异规律进行研究。掌握遗传学的基本理变异规律进行研究。掌握遗传学的基本理论和研

25、究方法，了解遗传物质对观赏性状论和研究方法，了解遗传物质对观赏性状的控制表达的机理，对于开展园林植物的的控制表达的机理，对于开展园林植物的品种培育具有重要的意义。品种培育具有重要的意义。四、我国园林植物育种的历史和现状 我国园林植物栽培历史悠久，种质资源极其丰富。古代劳动人民从挑选最满意的或奇特的类型留种，开始了原始育种工作。几千年甚至更古老的年代以来，积累了丰富的经验，也创造了大量的优良园林植物品种。建国以后，园林育种工作得到了极大发展：1）在选择育种方面 2）在杂交育种方面 3）在辐射育种方面 4）多倍体育种 5）生物技术应用方面 6）在引种驯化方面，我国进行了许多珍稀植物的引种驯化。五、

26、目前国内外园林植物育种工作的发展动态（一）重视种质资源的收集和研究（二）突出抗性育种和适应商品生产的育种（三）改革名花走出新路（四）育种和良种繁育的种苗业规模化、产业化（五）加强对野生花卉资源的利用（六）探索育种新途径、新技术六、园林植物育种目标 园林植物育种目标就是对所要育成的新品种的要求，也就是在一定的自然、生产及经济条件下的地区栽培时，要求培育的品种应该具有哪些优良的性状指标，制定育种目标时，应因时、因地而异，避免以下三方面常犯的弊端的出现：（1）要求过宽而又齐头并进，希望一次解决全部问题，结果事与愿违，导致部分或全部失败；（2）主次不分或主次颠倒，最后可能次要目标达到了，而主要目标未达

27、到；（3）虽已突出主攻方向，却因过分忽视次要目标，或未对之明确最低要求，以致主要目标虽已达到，却因其它性状上出现严重缺点而新品种难以成立。（一）园林植物育种的主要目标 1、高产稳产 2、品质优良 3、适应性强 4、抗病虫和除草剂 5、不同成熟期（二）育种目标的特点 1、育种目标的多样性 2、预见品种的高效性 3、供应市场的季节性 4、重视品种的兼用性（三）育种的主要目标性状 1、产量性状 2、品质性状（1）感官品质:花卉常以外质为主，表现为花型、花色、叶形、株型、芳香等各方面。（2）营养品质 3、抗逆性（即对环境胁迫的适应性）强（1）抗病虫育种（2）抗寒性育种（3）抗旱、抗盐性育种（4）耐热性

28、育种（5）抗污染育种 4、成熟期 5、对机械化生产的适应性 6、低能耗（四）制定育种目标的主要原则 1、充分考虑目标实现的可能性 2、考虑育成品种应用的经济效益和社会效益 3、满足育成品种之后的生产和市场需要 4、近期需要与长远利益兼顾 5、制定育种目标要明确选育的具体性状 6、要根据当时当地的自然、栽培条件而制定，要重点突出，并根据需求的变化及时调整、处理好目标性状和非目标性状的关系 7、要注意不同类型品种的合理搭配七、园林植物遗传育种课程的学习方法 善于联系相关学科，要尽量熟悉植物学，善于联系相关学科，要尽量熟悉植物学，植物生理学，分类学，生态学，栽培学等植物生理学，分类学，生态学，栽培学

29、等多方面基础知识多方面基础知识 注重相互交流、讨论、勤于思考、切忌死注重相互交流、讨论、勤于思考、切忌死记硬背记硬背 积极进行育种实践，注重实验技能的培养积极进行育种实践，注重实验技能的培养作业作业 1.名词解释名词解释:遗传学遗传学 种质种质 遗传遗传 变异变异 思考题思考题 1.遗传、变异的含义及其与环境的关系遗传、变异的含义及其与环境的关系?2.遗传学研究的内容是什么遗传学研究的内容是什么?3.园林植物遗传育种的应用前景如何园林植物遗传育种的应用前景如何?4.生物进化与新品种选育的三大因素生物进化与新品种选育的三大因素?5.在园林植物生长发育中有哪些方面表现出独特在园林植物生长发育中有哪些方面表现出独特的观赏性状的观赏性状?