第第1010章章 动物染色体工程动物染色体工程§染色体工程染色体工程(chromosome engineering)是按照是按照人们的需要对生物的染色体进行操作人们的需要对生物的染色体进行操作, 添加、添加、削弱或替代染色体，从而达到定向育种或创削弱或替代染色体，从而达到定向育种或创造人工新物种的目的造人工新物种的目的动物染色体工程最新 骡骡 子子母马和公驴的后代母马和公驴的后代动物染色体工程最新 动物染色体工程最新 为什么骡子不能繁殖后代？为什么骡子不能繁殖后代？ Ø马的染色体数是马的染色体数是64条，驴的染色体数是条，驴的染色体数是62条，马的卵子染色体数是条，马的卵子染色体数是32条，驴的精子条，驴的精子染色体数是染色体数是31条，通过精卵结合发育成的条，通过精卵结合发育成的新个体新个体——骡子的染色体数是骡子的染色体数是63条 Ø骡子的染色体联绘紊乱因此骡子的生殖细骡子的染色体联绘紊乱因此骡子的生殖细胞不能分化发育成完整的个体胞不能分化发育成完整的个体 动物染色体工程最新 生育的概率极低生育的概率极低§骡子性成熟以后，再形成精子或卵子时，每条染色骡子性成熟以后，再形成精子或卵子时，每条染色体都没有相对应的同源染色体进行配对，这样每一体都没有相对应的同源染色体进行配对，这样每一条染色体分到哪个配子里是随机的，在这些配子中，条染色体分到哪个配子里是随机的，在这些配子中，只有配子里的染色体完全来自于马的，或来自于驴只有配子里的染色体完全来自于马的，或来自于驴的，这样的配子才有生育能力。
的，这样的配子才有生育能力 动物染色体工程最新 A mule is a sterile hybrid from a ( ) and a ( ).§A. female horse male donkey§B. male horse female donkey§C. female horse male monkey§D. female monkey male horse √动物染色体工程最新 狮虎兽（狮虎兽（liger）） §雄狮和雌虎交配产生的后代雄狮和雌虎交配产生的后代狮虎兽的体型比狮或虎都要狮虎兽的体型比狮或虎都要大，又同时具备两者之间的大，又同时具备两者之间的外貌特征；狮子与老虎相恋、外貌特征；狮子与老虎相恋、怀孕的概率极低，即使在人怀孕的概率极低，即使在人工饲养的环境下，虎、狮受工饲养的环境下，虎、狮受孕的机会也仅为孕的机会也仅为1％至％至2％幼兽由于先天不足等原因，幼兽由于先天不足等原因，成活率仅为五十万分之一左成活率仅为五十万分之一左右据资料显示，目前世界右据资料显示，目前世界上存活的狮虎兽只有上存活的狮虎兽只有20只左只左右。
右 动物染色体工程最新 狮虎兽（狮虎兽（liger）） 动物染色体工程最新 狮虎兽狮虎兽狮狮虎虎虎狮兽虎狮兽动物染色体工程最新 动物染色体工程动物染色体工程p染色体倍性改造染色体倍性改造p结构改造结构改造p人工染色体的利用人工染色体的利用动物染色体工程最新 10.1 10.1 动物染色体倍性改造动物染色体倍性改造Ø定义：染色体倍性改造工程是指有目的、定义：染色体倍性改造工程是指有目的、有计划地增加或减少一组或几组同源或有计划地增加或减少一组或几组同源或异源染色体，以创造动植物新品种的一异源染色体，以创造动植物新品种的一项染色体工程技术项染色体工程技术Ø主要包括多倍体育种和单倍体育种主要包括多倍体育种和单倍体育种动物染色体工程最新 10.1.1 动物的多倍体育种动物的多倍体育种Ø多倍体（多倍体（polyploidy））:是指体细胞中含有三个是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体或三个以上染色体组的个体Ø多倍体产生机制：多倍体产生机制：通过卵细胞第二极体的保留通过卵细胞第二极体的保留或受精卵早期有丝分裂的抑制而实现或受精卵早期有丝分裂的抑制而实现动物染色体工程最新 10.1.1 动物的多倍体育种动物的多倍体育种1 1．染色体加倍技术．染色体加倍技术( (人工诱导人工诱导) )§（（1 1））化学诱导法化学诱导法§秋水仙素秋水仙素：能抑制和破坏纺锤丝的形成，可使染色体正：能抑制和破坏纺锤丝的形成，可使染色体正常复制而细胞不发生分裂，从而形成同源多倍体细胞。
常复制而细胞不发生分裂，从而形成同源多倍体细胞§细胞松弛素细胞松弛素B B：是动物多倍体诱导剂，通过抑制动物的：是动物多倍体诱导剂，通过抑制动物的肌动蛋白聚合成微丝，阻止细胞质的分裂肌动蛋白聚合成微丝，阻止细胞质的分裂§（（2 2））物理学方法物理学方法1 1）温度休克法）温度休克法 2 2）水静压法）水静压法 §(3(3））生物学方法生物学方法动物染色体工程最新 2．多倍体的倍性鉴定．多倍体的倍性鉴定§（（1）直接法）直接法 1）染色体计数：）染色体计数：是鉴定多倍体的一个准确的直接方法，是鉴定多倍体的一个准确的直接方法，但比较费时但比较费时 2））DNA含量测定含量测定：细胞：细胞DNA含量测定是倍性鉴定的另含量测定是倍性鉴定的另一个有效的直接方法一个有效的直接方法§（（2）间接法）间接法 1）体积测量）体积测量 2）蛋白质电泳）蛋白质电泳 3）生化分析）生化分析动物染色体工程最新 动物染色体工程最新 三倍体三倍体 triploid动物染色体工程最新 人工诱导三倍体的方法人工诱导三倍体的方法p直接途径，直接途径，即用物理或化学的方法对受精卵即用物理或化学的方法对受精卵进行处理，阻碍第二极体外排。
进行处理，阻碍第二极体外排p间接途径，间接途径，即首先诱导获得四倍体，待四倍即首先诱导获得四倍体，待四倍体个体性成熟后再与二倍体个体自然交配，体个体性成熟后再与二倍体个体自然交配，获得三倍体获得三倍体动物染色体工程最新 动物染色体工程最新 鱼类三倍体育种的意义鱼类三倍体育种的意义 p三倍体是非偶数染色体组，故阻碍了生殖细胞三倍体是非偶数染色体组，故阻碍了生殖细胞正常的减数分裂，结果导致性腺不能发育不正常的减数分裂，结果导致性腺不能发育不育的三倍体经济鱼类因为没有性成熟阶段性腺育的三倍体经济鱼类因为没有性成熟阶段性腺发育的能量损耗，所以有以下优点：发育的能量损耗，所以有以下优点：Ø避免了性腺发育阶段和产卵季节鱼肉质量下降避免了性腺发育阶段和产卵季节鱼肉质量下降并延长了上市时间并延长了上市时间Ø避免了性腺发育阶段的生长停滞和死亡率增加避免了性腺发育阶段的生长停滞和死亡率增加Ø缩短了养殖周期，减少了养殖成本并可养成大缩短了养殖周期，减少了养殖成本并可养成大型个体型个体动物染色体工程最新 利用三倍体鱼类不育性的优点，利用三倍体鱼类不育性的优点，人们可以达到这样的目的：人们可以达到这样的目的：①① 获得生长速度较快的三倍体品种，提高鱼类获得生长速度较快的三倍体品种，提高鱼类养殖的经济效益养殖的经济效益②② 控制养殖鱼类的过度繁殖和防止对天然资源控制养殖鱼类的过度繁殖和防止对天然资源的干扰的干扰动物染色体工程最新 湘云鲫湘云鲫由湖南师由湖南师范大学生命科学学范大学生命科学学院刘筠院士培育院刘筠院士培育 动物染色体工程最新 动物染色体工程最新 Triploid Grass Carp三倍体草鱼三倍体草鱼动物染色体工程最新 3．动物多倍体育种的意义．动物多倍体育种的意义Ø1 1）多数具有良好的生长率）多数具有良好的生长率Ø2 2）低等动物的种间杂交优势非常明显）低等动物的种间杂交优势非常明显Ø3 3）巨大性）巨大性Ø4 4）育性低）育性低( (四倍体可育四倍体可育) )动物染色体工程最新 10.1.2 动物的单倍体育种动物的单倍体育种1．人工单性生殖．人工单性生殖§（（1）雌核发育）雌核发育gynogenesis [dʒinə'dʒenisis] Ø（（2）雄核发育）雄核发育androgenesis ['ændrə'dʒenisis] 动物染色体工程最新 10.1.2 动物的单倍体育种动物的单倍体育种1 1．人工单性生殖．人工单性生殖§雌核发育：雌核发育：指精子虽然能正常地钻入卵子中并激指精子虽然能正常地钻入卵子中并激活卵子，但精子的细胞核并未参与卵球的发育，活卵子，但精子的细胞核并未参与卵球的发育，胚胎的发育仅在母体遗传物质的控制下进行。
胚胎的发育仅在母体遗传物质的控制下进行§定义：定义：经遗传失活的动物精子刺激而使卵子发育经遗传失活的动物精子刺激而使卵子发育为正常的二倍体动物为正常的二倍体动物 研究较多研究较多动物染色体工程最新 抑制第二极体外排抑制第二极体外排抑制第一次卵裂抑制第一次卵裂精子遗传物质失活精子遗传物质失活动物染色体工程最新 §Haploid embryos are generated by 'mock-fertilizing' eggs with UV-irradiated sperm (which cannot contribute genetically), and can survive a few days. Haploids can be rescued by suppressing formation of the polar body with pressure treatment shortly after fertilization. 抑制第二抑制第二极体外排极体外排动物染色体工程最新 朱朱 洗洗 Ø细胞学家浙江临海人细胞学家浙江临海人19311931年获法国国家博士学年获法国国家博士学位。
中国科学院实验生物研究所研究员、所长中国科学院实验生物研究所研究员、所长长期从事两栖类、鱼类、家蚕等动物卵子成熟、受精期从事两栖类、鱼类、家蚕等动物卵子成熟、受精等研究等研究 Ø19611961年使人工雌核发育的雌蟾蜍与雄蟾蜍交配，繁年使人工雌核发育的雌蟾蜍与雄蟾蜍交配，繁殖出殖出没有外祖父的蟾蜍没有外祖父的蟾蜍，证明了单性生殖的高等动，证明了单性生殖的高等动物仍保有传代的能力物仍保有传代的能力动物染色体工程最新 10.1.2 动物的单倍体育种动物的单倍体育种1 1．人工单性生殖．人工单性生殖§雄核发育：雄核发育：用经过紫外线、用经过紫外线、X X线或ｒ线处理的卵线或ｒ线处理的卵子与正常的精子受精，再在适当时间施以冷、热子与正常的精子受精，再在适当时间施以冷、热或高压等物理处理，使进入卵子内的精子染色体或高压等物理处理，使进入卵子内的精子染色体加倍，而发育成完全为父本性状的二倍体加倍，而发育成完全为父本性状的二倍体§定义：定义：遗传失活的卵子与精子结合，发育成只有遗传失活的卵子与精子结合，发育成只有父本染色体个体的一种特殊生殖方式父本染色体个体的一种特殊生殖方式 研究较少研究较少动物染色体工程最新 2 2．人工诱导雌核发育的方法．人工诱导雌核发育的方法（（1）精子遗传物质的失活）精子遗传物质的失活 辐射处理（辐射处理（紫外线紫外线）、化学物质、直接）、化学物质、直接去除受精卵中的雄心原核去除受精卵中的雄心原核（（2）细胞分裂的阻止）细胞分裂的阻止 温度休克、静水压力、化学抑制剂处理温度休克、静水压力、化学抑制剂处理动物染色体工程最新 §Heat-shock treatment to activated/fertilized eggs of Indian major carps to induce diploid gynogenesis/polyploidy respectively 热休克热休克动物染色体工程最新 3 3．雌核发育的鉴别．雌核发育的鉴别Ø鉴别雌核发育的个体，通常以颜色、形状和鉴别雌核发育的个体，通常以颜色、形状和生化等方面的指标为根据。
生化等方面的指标为根据Ø目前，还采用细胞学和遗传标记的方法目前，还采用细胞学和遗传标记的方法动物染色体工程最新 10.2 10.2 动物染色体结构的改造动物染色体结构的改造Ø染色体片段的删除和重排染色体片段的删除和重排Ø染色体的易位工程染色体的易位工程动物染色体工程最新 10.3 人工染色体人工染色体 Ø人工染色体人工染色体Ø酵母人工染色体酵母人工染色体Ø细菌人工染色体细菌人工染色体Ø哺乳类人工染色体哺乳类人工染色体Ø人工染色体的应用人工染色体的应用动物染色体工程最新 人工染色体人工染色体 染色体要确保在细胞分裂中保持稳定性，必须要能够自染色体要确保在细胞分裂中保持稳定性，必须要能够自我复制和向子细胞中平均分配，需要我复制和向子细胞中平均分配，需要3个关键序列：个关键序列：§ 1.自主复制自主复制DNA序列（序列（ARS）） 是是DNA复制的起点，确保染色体能够开始自我复制复制的起点，确保染色体能够开始自我复制§ 2.着丝粒着丝粒DNA序列（序列（CEN）） 确保染色体在细胞分裂时能平均分配到子细胞中确保染色体在细胞分裂时能平均分配到子细胞中。
§ 3.端粒端粒DNA序列（序列（TEL）） 使使DNA能结束复制，确保染色体的独立性和稳定性能结束复制，确保染色体的独立性和稳定性动物染色体工程最新 人工染色体人工染色体 artificial chromosome 定义：定义：人工构建的含有复制起始点、着丝粒人工构建的含有复制起始点、着丝粒和端粒三个关键序列的载体系统和端粒三个关键序列的载体系统动物染色体工程最新 现正在研究的人工染色体有三种：现正在研究的人工染色体有三种： §酵母人工染色体酵母人工染色体（（yeast artificial chromosome, YAC））§细菌人工染色体细菌人工染色体（（bacterial artificial chromosome, BAC））§哺乳类人工染色体哺乳类人工染色体（（mammalian artificial chromosome, MAC））动物染色体工程最新 YAC: Yeast Artificial Chromosome§The size of a DNA piece that can be reproduced in YAC is 10 times greater than that which can be reproduced in bacteria. §Techniques for cloning genomic DNA into YAC make it possible to analyze very long DNA sequences like human genes.动物染色体工程最新 BACs : Bacterial Artificial ChromosomeØIn support of the functional analysis of genes, the BACs are very useful for making transgenic animals with segments of human DNAs.ØBAC is a vector used to clone DNA fragments (100- to 300-kb insert size; average, 150 kb) in Escherichia coli cells.动物染色体工程最新 10.3.4 人工染色体的应用人工染色体的应用Ø物理图谱和定位克隆物理图谱和定位克隆Ø基因功能鉴定和转基因的研究基因功能鉴定和转基因的研究Ø染色体结构和功能关系研究染色体结构和功能关系研究Ø基因治疗基因治疗动物染色体工程最新 第三篇第三篇 植物细胞工程植物细胞工程动物染色体工程最新 植物组织培养植物组织培养根、芽根、芽完整植株完整植株 脱分化脱分化细胞分裂素细胞分裂素生长素生长素再分化再分化离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织愈伤组织动物染色体工程最新 植物细胞工程的主要技术：植物细胞工程的主要技术：§植物组织培养植物组织培养§植物的快速繁殖植物的快速繁殖§体外单倍体诱导与单倍体育种体外单倍体诱导与单倍体育种§植物胚胎培养植物胚胎培养§体细胞胚胎发生与人工种子体细胞胚胎发生与人工种子§植物原生质体融合技术植物原生质体融合技术§植物染色体工程植物染色体工程§植物转基因技术植物转基因技术动物染色体工程最新 思考题思考题Ø简介动物染色体倍性改造的主要方法。
简介动物染色体倍性改造的主要方法Ø何谓雌核发育？如何人工诱导雌核发育？何谓雌核发育？如何人工诱导雌核发育？Ø何谓人工染色体？有何应用价值？何谓人工染色体？有何应用价值？Ø请请简介鱼类三倍体育种的方法和意义简介鱼类三倍体育种的方法和意义gynogenesis Androgenesisartificial chromosome动物染色体工程最新 开饭了开饭了开饭了开饭了 ! ! ! !谢谢谢谢,再见再见 !动物染色体工程最新 动物染色体工程最新 。