生物技術(shù)導(dǎo)論結(jié)課論文

1、生物技術(shù)導(dǎo)論結(jié)課論文生物技術(shù)導(dǎo)論結(jié)課論文題li：利川生物技術(shù)對(duì)植物繁殖的研究學(xué)院：專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：利用生物技術(shù)對(duì)植物繁殖的研究摘耍：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展極大地促進(jìn)了社會(huì)的進(jìn)步與 發(fā)展，而生物技術(shù)技術(shù)的飛速發(fā)展尤其使人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化。隨著研究的 不斷深入,生物技術(shù)在我們近一步認(rèn)知世界的過程小發(fā)揮著越來越重人的作用。隨著技術(shù) 水平的不斷提高,牛物技術(shù)與我們的牛活的聯(lián)系越來越緊密，悄悄地改變著我們生活的方方 而而。本文討論了生物技術(shù)在研究植物繁衍生殖研究熱點(diǎn)與應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：生物技 術(shù)植物繁殖自交不親和性雜交育種0.引言現(xiàn)代社會(huì)禁止“近親婚配”，人們認(rèn)為近親結(jié)婚會(huì)增加生產(chǎn)畸形兒的風(fēng)險(xiǎn)。

2、我們的祖先 早在周代就意識(shí)到這個(gè)問題，編年史書左傳中記載“男女同姓，其生不蕃”。至于植 物眾所周知，傳粉活動(dòng)能增加絕人多數(shù)農(nóng)作物的產(chǎn)量。借助昆蟲或動(dòng)物完成授粉的植物比 自花授粉的植物在種子或果實(shí)的人小和數(shù)量上均更勝一籌。事實(shí)上，借助“外援”授粉的 效果不僅僅只是在數(shù)量上，同時(shí)也表現(xiàn)在質(zhì)量上。德國gottingen大學(xué)的農(nóng)業(yè)牛態(tài)學(xué)家 teja tscharntke十年前在印度尼西亞便觀察到負(fù)責(zé)傳粉的蜜蜂種類數(shù)量與咖啡的產(chǎn)量正 相關(guān)，經(jīng)過蜜蜂傳粉的咖啡，其咖啡豆的畸形率下降?，F(xiàn)代遺傳學(xué)告訴我們，近交可引起 隱性有害基因的純介，導(dǎo)致近交衰退。植物固著生長無法移動(dòng)，雌雄同花植物的花粉易取 “近水樓臺(tái)”

3、之便而自花授粉，產(chǎn)生比近交更為嚴(yán)重的遺傳效應(yīng)。植物是如何防止自花授 粉的呢？原來植物都會(huì)“以逸待勞”，利用風(fēng)力、水流、昆蟲等媒介盡可能遠(yuǎn)距離傳播花 粉。而冃許多顯花植物還有一項(xiàng)特殊本領(lǐng)，即便是正?？捎ǚ勐涞健白约旱摹敝^上 也會(huì)阻止其完成受耕過程，這就是所謂自交不親和性。自交不親和性在植物界中廣泛分 布，屆過60%的被子植物都冇這種特性，涉及大約320多個(gè)科。說來冇趣，達(dá)爾文一生飽 受近親婚配帶來的苦難，他與表妹艾瑪婚后生了 10個(gè)孩子，其中3個(gè)夭折，3個(gè)終生不 育。當(dāng)他觀察到植物的口交不親和現(xiàn)象時(shí)由衷地感嘆植物的聰明，稱這是“最令人吃驚的 生物學(xué)現(xiàn)象o1. 控制口交不親和性的s位點(diǎn)基因二十

4、世紀(jì)初，伴隨經(jīng)典遺傳學(xué)的誕生，人們開始通過雜交實(shí)驗(yàn)和野外調(diào)查研究自交不親 和現(xiàn)象。h交不親和性是指可育的雌雄同花植物在自花授粉后不能產(chǎn)生介了的現(xiàn)象與機(jī)制 (de nettancourt, 2001) o 口交不親利性機(jī)制的存在促進(jìn)了植物遺傳多樣性的保持，從而 提高了植物應(yīng)對(duì)自然選擇的能力和進(jìn)化潛力。一般認(rèn)為，自交不親和性的產(chǎn)生可能與被子 植物的高度分化和廣泛分布密切相關(guān)。自交不親和性涉及到植物對(duì)“自己”還是“異己”的識(shí)別，與生物界其它的“識(shí)別系統(tǒng)”如人的主要組織相容性復(fù)合體（mhc） 一樣，自交 不親和性在遺傳上需要標(biāo)記個(gè)體身份的特異性，在群體中需有這種身份標(biāo)記的多樣性。大 多數(shù)植物的h交不親

5、和性是由單一的復(fù)等位基因位點(diǎn)控制，稱為s位點(diǎn)。s位點(diǎn)一般包含 兩類基因：決定花柱識(shí)別特異性的花柱s基因和決定花粉識(shí)別特異性的花粉s基因。不同 的花柱s等位基因與其緊密連鎖的花粉s等位基因構(gòu)成不同的s單倍型。基于花粉識(shí)別特 杲性的遺傳決定方式，自交不親和性分為他子體自交不親和性和配子體自交不親和性兩種 類型。他子體自交不親和的花粉親和與否的表型由產(chǎn)生花粉的二倍體親木（即他子體）s 基兇型決定，主要存在于汕菜、擬南芥等十字花科植物中。配子體自交不親和的花粉表型 由單倍體花粉（即配子體）自身的s基因型決定，分布最為廣泛的是一種稱為s核酸酶類 的口交不親和性，主耍存在于茄科、薔薇科、車前科等植物中。在

6、正選擇和平衡選擇等作 用下，植物自交不親和性的s單倍型快速進(jìn)化，在群體中始終維持著低頻多態(tài)的水平。研 究發(fā)現(xiàn)，自然群體屮s單倍型的類型可達(dá)上百個(gè)z多。2. 牛物技術(shù)在口交不親和性研究中的應(yīng)用二十世紀(jì)八九十年代，人們逐步利用分了生物學(xué)手段研究這種受粉相關(guān)性狀的基因基礎(chǔ) 及分子機(jī)理。植物受粉從花粉落在柱頭上開始，經(jīng)過粘附、水合、萌發(fā)，花粉管生長，直 至到達(dá)胚珠完成受精作用。在這個(gè)過程中，花粉或花粉管細(xì)胞攜帶自身信息，不斷感知來 自柱頭或花柱道細(xì)胞的外部信號(hào)，當(dāng)“識(shí)別”發(fā)生后，迅速作出“生死抉擇”。通過不同 的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，"異己花粉”順利完成受精過程，“口己花粉”的生長則被阻止。 植

7、物自交不親和反應(yīng)的識(shí)別可以發(fā)個(gè)在受粉過程的不同階段。擬南芥的識(shí)別發(fā)生在花粉水 合階段，相互作川的花柱和花粉因子分別為srk和scr。罌粟的不親和反應(yīng)發(fā)生在花粉萌 發(fā)階段。金魚草的識(shí)別和不親和反應(yīng)都發(fā)生在花粉管內(nèi)部，生長受阻的花粉管停留在花柱 道上部的1/3處，其花柱和花粉決定因子分別為s-rnase和花粉slf/sfb。冃前認(rèn)為植物 自交不親和反應(yīng)的分子細(xì)胞機(jī)理是在花粉或花粉管中誘發(fā)了細(xì)胞程序性死亡。以兩性分化為基礎(chǔ)的有性生殖，使自交述是升交對(duì)植物來說成了一個(gè)問題。野生植物人 多通過自交不親和性促進(jìn)異交限制自交，異交植物所需交配資源多成本高，但可以增加個(gè) 體的遺傳雜介度，使植物在面對(duì)復(fù)雜多變的

8、自然環(huán)境時(shí)有了更多適應(yīng)性表達(dá)的從容與可 能。自交親和的物種"j以憑借低廉的交配成本迅速占領(lǐng)適宜生境，實(shí)現(xiàn)群體擴(kuò)張。栽培作 物大多是白交親和的純合品系，在農(nóng)ih中可以盡情呈現(xiàn)均一日的農(nóng)藝性狀，但正是白交親 和及其純合效應(yīng)，使得作物即便在人們的精心呵護(hù)下，也常常難以抵御突如其來的脅迫或 災(zāi)害。自交不親和性作為種內(nèi)生殖障礙，對(duì)于促進(jìn)種間生殖障礙形成和物種分化意義重 大，在被子植物演化過程中多次獨(dú)立起源，推測(cè)地球上顯花植物的繁盛發(fā)達(dá)與其頻繁獲得 這一生殖性狀有密切關(guān)系。3. 植物自交不親和性在雜交育種中的應(yīng)用前景植物自交不親和性不僅是一個(gè)值得深入研究的生物學(xué)問題，在生產(chǎn)實(shí)踐中也有重要應(yīng)用 價(jià)

9、值。例如在朵交水稻中通過不同稻種相互朵交產(chǎn)生雜交種子，而水稻是自花授粉作物， 這就對(duì)配制雜交種子不利。要進(jìn)行兩個(gè)不同稻種雜交，先要把一個(gè)站種的雄蕊進(jìn)行人工去 雄或殺死，然后將另一品種的雄蕊花粉授給去雄的品種，這樣才不會(huì)岀現(xiàn)去雄品種自花授 粉的假雜交水稻?？墒?，如果技術(shù)人員用人工方法在數(shù)以萬計(jì)的水稻花朵上進(jìn)行去雄授粉 的話，工作量極大，實(shí)際并不可能解決生產(chǎn)的大量用種。因此，研究培育出一種水稻做母木，這種母木有特殊的個(gè)性，它的雄蕊瘦小退化，花藥干癟畸形?？孔詂的花粉不能受精 結(jié)籽。為了不使母本斷絕后代，要給它找兩個(gè)對(duì)象，這兩個(gè)對(duì)象的特點(diǎn)各不相同：第一個(gè)對(duì)象 外表極像母本，但有健全的花粉和發(fā)達(dá)的柱頭

10、，用它的花粉授給母本后，生產(chǎn)出來的是女 兒。長得和母親一模一樣，也是雄蕊瘦小退化，花藥干癟畸形、沒有生育能力的母本：另 一個(gè)對(duì)象外表與母本截然不同，一般要比母木高大，也有健全的花粉和發(fā)達(dá)的柱頭，用它 的花粉授給母本后，生產(chǎn)出來的是兒子，長得比父、母親都要健壯。這就是技術(shù)人員需要 的雜交水稻，i個(gè)母本和它的兩個(gè)對(duì)象，人們根據(jù)它們各自不同特點(diǎn)，分別起了三個(gè)名 字：母本叫做不育系，兩個(gè)對(duì)象，一個(gè)叫做保持系，另一個(gè)叫做恢復(fù)系，簡稱為“三 系”。有了 “三系”配套，技術(shù)人員就知道在生產(chǎn)上是怎樣配制雜交水稻的了：生產(chǎn)上要 種一塊繁殖田和一塊制種田，繁殖田種植不育系和保持系，當(dāng)它們都開花的時(shí)候，保持系 花粉

11、借助風(fēng)力傳送給不育系，不育系得到止?；ǚ劢Y(jié)實(shí)，產(chǎn)生的后代仍然是不育系，達(dá)到 繁殖不育系bl的。技術(shù)人員可以將繁殖來的不育系種子，保留一部分來年繼續(xù)繁殖，另一 部分則冋恢復(fù)系制種，當(dāng)制種出的不育系和恢復(fù)系都開花的時(shí)后，恢復(fù)系的花粉傳送給不 育系，不育系產(chǎn)生的后代，就是提供大田種植的雜交稻種。由于保持系和恢復(fù)系本身的雌 雄蕊都正常，各口進(jìn)行口花授粉，所以各口結(jié)出的種子仍然是保持系和恢復(fù)系的后代。二十世紀(jì)四五十年代，育種家開始利用自交不親和系配制雜種，利用自交不親和系做母 本，與其他口交不親和系、口交系或正常品系進(jìn)行雜交，既避免了去雄操作，省時(shí)省工， 乂可以通過遠(yuǎn)緣雜交獲得雜種優(yōu)勢(shì)。二十世紀(jì)七十年代

12、，我國科學(xué)家利用十字花科自交不 親和機(jī)制育成了甘藍(lán)型雜交油菜，人幅度提高了油菜產(chǎn)量和品質(zhì)，在甘藍(lán)、大門菜和蘿卜 等蔬菜育種中也有很好的應(yīng)用。參考文獻(xiàn):基于s-核酸酗的自交不親和性的分子機(jī)制.植物學(xué)通報(bào),1張一靖，薛勇彪.2007.24 (3): 372-38&2 takayama s, isogai a.review of plant biology 56,annual2005. self-incompatibi1ity in plants.467-489.3 zhang y, zhao z, xue y. 2009. roles of proteolysis in plant self- incompatibility. annual review of plant biology 60, 21-42.4 bonifacino js, traub lm (