植物種質(zhì)資源研究方法

章植物種質(zhì)資源研究方法節(jié)植物學(xué)研究節(jié)考古學(xué)研究節(jié)生態(tài)學(xué)研究節(jié)遺傳學(xué)研究節(jié)細(xì)胞學(xué)研究節(jié)生物數(shù)學(xué)研究節(jié)生物化學(xué)研究節(jié)分子生物學(xué)研究2021/5/91第一節(jié)植物學(xué)研究植物學(xué)研究是植物種質(zhì)資源最為普遍的研究方法，主要包括：一、資源調(diào)查方法二、比較形態(tài)學(xué)方法三、比較解剖學(xué)方法四、孢粉學(xué)方法2021/5/92一、資源調(diào)查方法通過調(diào)查了解植物的生長環(huán)境、分布狀況、生長習(xí)性以及基本的植物學(xué)性狀，從而為種質(zhì)資源的評價奠定基礎(chǔ)，也為其起源、演化和分類提供依據(jù)。通過對種質(zhì)資源不同生態(tài)區(qū)的地理氣候條件、栽培狀況等的調(diào)查，可以明確某種種質(zhì)資源的生態(tài)適應(yīng)性和適應(yīng)范圍。

主要應(yīng)用于某一地區(qū)或某一類作物的考察活動2021/5/93二、比較形態(tài)學(xué)方法植物種質(zhì)資源研究中最多采用的方法，目前種質(zhì)資源的多數(shù)性狀均應(yīng)用比較形態(tài)學(xué)研究結(jié)果。比較形態(tài)學(xué)性狀：①便于觀察和獲取，一般不需要精密復(fù)雜的實驗室設(shè)施，直尺、放大鏡、解剖鏡是比較常用的工具；②植物形態(tài)的變異復(fù)雜多樣，其變異式樣和幅度有利于進(jìn)行分類、描述和鑒定等工作；③研究歷史長，積累了豐富的研究資料。2021/5/94三、比較解剖學(xué)方法對植物的器官或組織進(jìn)行解剖、觀察、比較研究?；诓煌参锏钠鞴倩蚪M織的解剖結(jié)構(gòu)可能各有自身的特點。解剖學(xué)性狀主要包括氣孔類型的發(fā)育及形態(tài)解剖、葉片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、葉脈式樣、葉柄微管組織式樣等。比較解剖學(xué)性狀通常與形態(tài)學(xué)性狀密切相關(guān)，常作為比較形態(tài)學(xué)的輔助，為揭示種質(zhì)資源各類群的區(qū)別特征和進(jìn)化趨向提供證據(jù)。2021/5/95四、孢粉學(xué)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(xué)性狀在分類研究中應(yīng)用越來越多，主要包括：花粉萌發(fā)孔形態(tài)(aperturalmorphoform)孢粉外壁紋飾和分層式樣(exineornamentationandstratificationpattern)花粉聚合(pollenassociation)花粉核數(shù)目(pollennuclearnumber)2021/5/96

萌發(fā)孔形態(tài)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(shù)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(qiáng)耐力、不可滲透的外壁和薄的內(nèi)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。2021/5/97第二節(jié)考古學(xué)研究

植物考古學(xué)是根據(jù)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(xué)家通過發(fā)掘它們，研究它們?yōu)橹参锓N質(zhì)資源的起源、馴化、傳播和利用情況提供證據(jù)。

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如：陜西西安半坡遺址中發(fā)現(xiàn)的菜籽，經(jīng)同位素鑒定距今有6000-7000年。廣西壯族自治區(qū)文物工作隊(1978)在發(fā)掘一座2000多年前的古墓時，出土大批植物種子果實，經(jīng)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(xiàn)雄辯地證明了，2000多年前上述植物已經(jīng)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(chǎn)地的觀點2021/5/99第三節(jié)生態(tài)學(xué)研究

植物生態(tài)學(xué)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(zhì)的生長發(fā)育習(xí)性三者之間的關(guān)系，了解植物種質(zhì)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(zhì)營養(yǎng)等的要求。2021/5/910生態(tài)學(xué)研究主要包括以下四方面研究內(nèi)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2021/5/911一、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(biāo)志性形態(tài)出現(xiàn)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(jìn)一步的開發(fā)和利用提供研究基礎(chǔ)，2）有利于品種的合理分布以及制定適宜的栽培制度

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美國森林昆蟲學(xué)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(guān)系?；羝战鹚拐J(rèn)為，植物的階段發(fā)育是受當(dāng)?shù)貧夂虻挠绊懙?，而氣候又制約于該地區(qū)所在的緯度、海陸關(guān)系與地形等因素。他從大量的植物物候材料中總結(jié)出如下的結(jié)論：假如其他因素不變動，在北美洲溫帶內(nèi)，每向北移動緯度一度，或是向東移動經(jīng)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。

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等候線圖：霍普金斯把美國境內(nèi)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。根據(jù)等候線圖預(yù)告各地農(nóng)作物播種、收獲的時期?；羝战鹚沟奈锖蚨?，只是根據(jù)美國的物候條件總結(jié)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。

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我國向來以農(nóng)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(xiàn)象相應(yīng)，稱候應(yīng)。其中植物候應(yīng)有植物的幼芽萌動、開花、結(jié)實等；非生物候應(yīng)有始凍、解凍、雷始發(fā)聲等。七十二候候應(yīng)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。2021/5/915二、氣象因子的影響分析1、溫度植物體的所有生理活動、代謝反應(yīng)都必須在一定的溫度條件下才能進(jìn)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.

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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(zhì)資源產(chǎn)地環(huán)境的溫度調(diào)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)中引入了積溫的概念.

積溫：作物生長發(fā)育階段內(nèi)逐日平均氣溫的總和

2021/5/9172．光照光照對植物種質(zhì)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(qiáng)度、日照長度、光譜成分的對比關(guān)系構(gòu)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(yīng)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。2021/5/9183．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。2021/5/919

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(nèi)，植物生長才能維持水分平衡，保證植物良好的生長發(fā)育。2021/5/920植被群落學(xué)研究結(jié)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，這三個方向就是緯度、經(jīng)度與海拔高度。緯度和經(jīng)度構(gòu)成植被分布的水平地帶性，海拔高度構(gòu)成植被分布的垂直地帶性。

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我國植被分布也有明顯的地帶性，由于受海洋季風(fēng)影響程度的不同，根據(jù)經(jīng)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(chǔ)，它決定山地垂直地帶性系統(tǒng)。2021/5/9222021/5/923三、土壤因子的影響分析土壤肥力是土壤物理、化學(xué)、生物等性質(zhì)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(zhì)(土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、容量、孔隙度)、化學(xué)性質(zhì)(土壤酸度、有機(jī)質(zhì)、礦質(zhì)元素)和生物性質(zhì)(土壤中的動物、植物、微生物)。根據(jù)植物對土壤酸堿度的反應(yīng)將其分為酸性土植物、中性土植物和堿性土植物2021/5/924根據(jù)植物對土壤中過量鹽類的適應(yīng)特點有聚鹽性植物：原生質(zhì)耐受鹽份特別強(qiáng)，它們細(xì)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(jìn)去的多余的鹽通過莖、葉、表面密布的鹽腺排出來、再被風(fēng)吹雨淋的洗掉。如紅樹植物。不透鹽的植物：細(xì)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?shù)取?021/5/925鹽角草2021/5/926紅樹海欖2021/5/927四、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(guān)，人類總是從自然界取得自己生存和發(fā)展所必需的物質(zhì)，對自然資源進(jìn)行開發(fā)利用。通過調(diào)查人類活動的具體過程，可以在一定程度上為植物種質(zhì)資源演化和傳播提供相關(guān)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(shè)性影響，也存在消極破壞的作用。2021/5/928

過度索取導(dǎo)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(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，工業(yè)化導(dǎo)致的大氣及水污染、土地退化乃至氣候的變化從區(qū)域擴(kuò)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(dǎo)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(jié)構(gòu)來適應(yīng)新的氣候條件，從而達(dá)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2021/5/9292、酸雨：酸雨是工業(yè)高度發(fā)展而出現(xiàn)的副產(chǎn)物，由于人類大量使用煤、石油、天然氣等化石燃料，燃燒后產(chǎn)生的硫氧化物或氮氧化物，在大氣中經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，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1／4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)

2021/5/9303、臭氧層破壞：

臭氧層可以說是地球的保護(hù)層，它主要圍繞在地球外部離地面20—25公里高度的地方，起到吸收太陽紫外線中對生物有害部分UV－B（UV－B是紫外線的一段波長，為280—315nm）的作用。

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(chǎn)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2021/5/9314、荒漠化荒漠化的產(chǎn)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。2021/5/932

第四節(jié)遺傳學(xué)研究

一、雜交分析二、測交分析三、自交分析四、遠(yuǎn)緣雜交分析2021/5/933一、雜交分析雜交是指不同基因型配子結(jié)合產(chǎn)生雜種的操作過程。雜交是生物遺傳變異的重要來源，基因重組是雜交的遺傳學(xué)基礎(chǔ)。雜交分析的作用：1、鑒別物種間的親緣關(guān)系。2、目標(biāo)性狀遺傳分析的基礎(chǔ)。3、種質(zhì)創(chuàng)新的有效手段。2021/5/934二、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(jìn)行雜交，故又屬于回交。測交目的是驗證某種表現(xiàn)型的個體是純合基因型還是雜合基因型。2021/5/935三、自交分析自交一般是指以本植株或較純的群體內(nèi)的花粉進(jìn)行授粉結(jié)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(chǎn)生穩(wěn)定自交系。2021/5/936四、遠(yuǎn)緣雜交分析遠(yuǎn)緣雜交通常是指植物分類學(xué)上不同種、屬以上類型間的雜交。1、研究種間的親緣關(guān)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。2021/5/937第五節(jié)細(xì)胞學(xué)研究

細(xì)胞學(xué)方法研究植物種質(zhì)資源主要是應(yīng)用染色體分析技術(shù)。其原理是基于植物都有相對穩(wěn)定的染色體數(shù)目、大小、形態(tài)和結(jié)構(gòu)，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(genomeanalysis)2、染色體核型分析（karyotypeanalysis）3、染色體帶型分析（chromosomebandingpatternanalysis)等.2021/5/9381、染色體組分析：分析植物細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目、染色體組的組成和其減數(shù)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(guān)系程度。染色體數(shù)目的鑒定是植物種質(zhì)資源細(xì)胞學(xué)研究中最常用的方法，染色體數(shù)目鑒定的內(nèi)容包括染色體基數(shù)、多倍體、非整倍體、B染色體和性染色體等。2021/5/939染色體組(Genome)：遺傳學(xué)上把一個正常配子中所包含的染色體數(shù),稱為染色體組，用n表示。染色體基數(shù)：指在呈多倍性的一系列數(shù)列中為最小的單倍染色體數(shù)，以x表示。多倍體（polyploid）：體細(xì)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?zhǔn)巧窖虿輰?、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，2021/5/940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(shù)染色體：是某些動、植物細(xì)胞核中除正常染色體（A染色體）外的一類數(shù)目不定的染色體，多為組成性異染色質(zhì)組成。染色體數(shù)目對于研究種質(zhì)資源系統(tǒng)發(fā)育過程中物種間的親緣關(guān)系，特別是對于植物近緣類型的分類具有重要意義。

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細(xì)胞學(xué)方法鑒定染色體數(shù)目通常以體細(xì)胞染色體數(shù)目為準(zhǔn)，原因在于：在體細(xì)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(shù)目保持相對的穩(wěn)定性。

染色體數(shù)目統(tǒng)計一般應(yīng)統(tǒng)計30個以上的細(xì)胞，其中85%以上細(xì)胞具有穩(wěn)定一致的染色體數(shù)，才可作為該物種的染色體數(shù)目。2021/5/9422021/5/943

“禹氏三角”理論表明：蕓薹（BrassicacampestrisL.）為AA染色體組（2n=2x=20），諸如大白菜、白菜、塌菜蕓薹、蕪菁以及白菜型油菜從細(xì)胞學(xué)上均可歸為一類；黑芥（BrassicanigraL.

）為BB染色體組（2n=2x=16）；甘藍(lán)（BrassicaoleraceaL.）為CC染色體組，諸如結(jié)球甘藍(lán)、花椰菜、芥藍(lán)、青花菜均屬此類。以上均為二倍體，被稱為基本種2021/5/944

復(fù)合種：芥菜和芥菜型油菜（Brassicajuncea）(AABB染色體組)；蕪菁甘藍(lán)（BrassicanapobrassicaM.

）和甘藍(lán)型油菜（BrassicanapusL.

）（AACC）；埃塞俄比亞芥（BrassicacarinataL.

）(BBCC)。2021/5/945

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)2021/5/9462、染色體核型分析：染色體核型分析是分析生物體細(xì)胞內(nèi)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(xì)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(yīng)的染色體的絕對長度的差異，2)同一套染色體組內(nèi)不同染色體的相對長度差異。2021/5/947染色體絕對長度=放大的染色體長度(μm)×1000/放大倍數(shù)。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％（Leven1964年）。由于相對長度排除了因技術(shù)原因引起的染色體縮短程度不同所產(chǎn)生的差異，所以數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定。2021/5/948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(jù)臂比指數(shù)對染色體著絲點位置進(jìn)行命名臂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T2021/5/949

核型分析中，次縊痕或核仁組織區(qū)（NOR）和隨體的數(shù)目、分布和大小的差異。是區(qū)分某些近緣種或?qū)俚闹饕卣鳌?/p>

次縊痕（secondaryconstriction）：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(jié)構(gòu)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固定，也是識別染色體的指標(biāo)之一。2021/5/9502021/5/9512021/5/9522021/5/9533、染色體帶型分析：是以染色體帶紋的數(shù)目、部位、寬窄與濃淡等具有相對穩(wěn)定性的特征為依據(jù)，借助特殊的理化方法及染料進(jìn)行染色，使染色體顯現(xiàn)出深淺不同的染色體帶紋特征（異染色質(zhì)著色），進(jìn)而進(jìn)行分析的方法。染色體顯帶顯示了染色體縱向的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分化，為揭示染色體在成分、結(jié)構(gòu)、行為、功能等方面的奧秘，提供了更詳細(xì)的信息。2021/5/954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(jìn)行復(fù)性，之后用Giemsa染料染色，染色體的不同部分就會出現(xiàn)深淺不同的帶紋，將深色帶紋區(qū)稱為C帶。由于異染色質(zhì)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。2021/5/955N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(xiàn)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(jìn)行預(yù)處理，然后用Giemsa染料染色，在染色體全長上顯現(xiàn)出異染色區(qū)染色深的帶紋，叫G帶。G帶是N帶的反帶：

G帶呈淡色的部分N帶呈深色。2021/5/9562021/5/957第六節(jié)生物數(shù)學(xué)研究一、模糊聚類分析聚類分析是用數(shù)學(xué)方法定量地確定種質(zhì)資源樣品的親疏關(guān)系，從而客觀地劃分類型，進(jìn)行分類，在系統(tǒng)生物學(xué)中是屬于表征分類學(xué)(phenetictaxonomy)，又稱數(shù)量分類學(xué)(numericaltaxonomy)的分析方法。聚類分析是研究多要素事物分類問題的數(shù)量方法?；驹硎歉鶕?jù)樣本自身的屬性，用數(shù)學(xué)方法按照某種相似性或差異性指標(biāo)，定量地確定樣本之間的親疏關(guān)系，并按這種親疏關(guān)系程度對樣本進(jìn)行聚類。

常見的聚類分析方法有系統(tǒng)聚類法、動態(tài)聚類法和模糊聚類法等。2021/5/958模糊聚類的分析方法：（1）統(tǒng)計數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，把原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成具有可比性的數(shù)據(jù)，又能反映原來的真實差別。（2）標(biāo)定，目的是得到模糊相似矩陣，方法有歐氏距離法、數(shù)量積法、相關(guān)系數(shù)法。（3）分類，得到模糊等價矩陣后進(jìn)行分類2021/5/959二、分支分析：分支分析是分支分類學(xué)(cladistictaxonomy)的分析方法。分支分類學(xué)簡稱分支學(xué)(cladistics)或支序?qū)W?；舅枷胱钤缬傻聡ハx學(xué)家W.Hennig

在20世紀(jì)50年代提出。于1996年出版《系統(tǒng)發(fā)育分類學(xué)》(PhylogeneticSys-tematics)。

2021/5/960

分支分類學(xué)(系統(tǒng)發(fā)育分類學(xué))的基本目標(biāo)是解釋及記錄生物界的多樣性,其研究的核心內(nèi)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(shù)據(jù)來自形態(tài)、化石和分子幾個方面.2021/5/961基本論點:(1)近裔共性原則(2)嚴(yán)格單系原則(3)簡約性原則2021/5/962(1)近裔共性原則有機(jī)體的特征可以分為三類：①祖征(plesiomorphy)：從有機(jī)體的較遠(yuǎn)祖先繼承下來的特征②衍征(apomorphy):有機(jī)體自身的直接祖先所衍生的特征.有機(jī)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(guān)系證據(jù)的本質(zhì)。③趨同(convergenee):不同來源的特征在相似的條件下表現(xiàn)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.2021/5/963（2）嚴(yán)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(chǎn)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(jié)構(gòu)式樣并據(jù)此建立嚴(yán)格的單系類群的嵌套(nestedset,即套中套或類群內(nèi)類群)系列.2021/5/964（3）簡約性原則簡約性原則要求在根據(jù)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(diào)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(xiàn),包括平行演化、趨同及反向進(jìn)化)降到最少數(shù)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.2021/5/965

分支分析為構(gòu)造（重建）進(jìn)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2021/5/9662021/5/9672021/5/968第七節(jié)生物化學(xué)研究生物化學(xué)是研究生物的化學(xué)組成和生命過程中化學(xué)變化的一門科學(xué)。生物化學(xué)證據(jù)對于植物分類研究有重要意義。（1）植物化學(xué)分析（2）血清學(xué)分析（3）同工酶分析2021/5/969（1）植物化學(xué)分析植物化學(xué)分析主要是研究植物小分子有機(jī)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(shù)進(jìn)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(jīng)過點樣、展開、顯色后，得到不同位置的帶，即為不同的組成成分。2021/5/970

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(zhì)注射到一根裝有填充料的色譜柱中，經(jīng)過色譜柱按照不同的保留時間到達(dá)鑒定器，從而在記錄儀上表現(xiàn)出一系列與它們成分含量有關(guān)的峰值。氣象色譜儀包括載氣系統(tǒng)，進(jìn)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。2021/5/9712021/5/972二、血清學(xué)分析血清學(xué)分析是用蛋白質(zhì)的血清鑒別法測定植物種質(zhì)資源的親緣關(guān)系。該方法最早用于20世紀(jì)初，是運用抗原和抗體在瓊脂凝膠中借助電泳力相對擴(kuò)散，形成沉淀帶，對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性鑒定。2021/5/973

抗原(antigen)是指一種能刺激人或動物機(jī)體產(chǎn)生抗體或致敏淋巴細(xì)胞，并能與這些產(chǎn)物在體內(nèi)或體外發(fā)生特異性反應(yīng)的物質(zhì)。抗原的基本能力是免疫原性和反應(yīng)原性。

免疫原性是指能夠刺激機(jī)體形成特異抗體或致敏淋巴細(xì)胞的能力。反應(yīng)原性是指能與由它刺激所產(chǎn)生的抗體或致敏淋巴細(xì)胞發(fā)生特異性反應(yīng)。

2021/5/974

抗體(antibody)指機(jī)體的免疫系統(tǒng)在抗原刺激下，由B淋巴細(xì)胞分化成的漿細(xì)胞所產(chǎn)生的、可與相應(yīng)抗原發(fā)生特異性結(jié)合反應(yīng)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(jié)合，從而有效地清除侵入機(jī)體內(nèi)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(jī)體保持正常平衡。2021/5/975

血清學(xué)反應(yīng)（serologicreactions）是指相應(yīng)的抗原和抗體在體外進(jìn)行的結(jié)合反應(yīng)。由于抗體主要存在于血清中，所以，進(jìn)行這類反應(yīng)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(yīng)稱為血清學(xué)反應(yīng)。2021/5/976

血清學(xué)反應(yīng)是根據(jù)抗原、抗體具有高度特異性的原理來進(jìn)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(xué)反應(yīng)的另一個特點是，當(dāng)兩種不同抗原分子上有共同抗原決定簇存在時，與抗體結(jié)合時可出現(xiàn)交叉反應(yīng)，藉此?？梢员容^植物的相似性。

2021/5/977

血清學(xué)分析的具體步驟：從某一種植物中提取蛋白質(zhì)，注射到兔子體內(nèi)，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(zhì)懸濁液（抗原）相結(jié)合，抗原與抗體反應(yīng)形成沉淀（沉淀反應(yīng)）；再測定沉淀的量的強(qiáng)度。沉淀反應(yīng)對用以形成原始抗體的抗原具有特異性(同源反應(yīng)),這是標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)和參考反應(yīng)；抗體血清與其它植物的抗原產(chǎn)生的反應(yīng)（異源反應(yīng)），其反應(yīng)的強(qiáng)度可以作為供試樣品中蛋白質(zhì)的相似程度，比較所研究植物的相似性。2021/5/978

血清學(xué)分析的技術(shù)較為復(fù)雜，加之多方面因素的限制，沒有得到很好的發(fā)展。2021/5/979三、同工酶分析同工酶定義（isozyme，isoenzyme）：是指生物體內(nèi)催化相同的生化反應(yīng)，但其蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)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(xiàn)各組織的特異功能。2021/5/980

隨著蛋白質(zhì)分離技術(shù)的發(fā)展，特別是凝膠電泳的應(yīng)用，使同工酶能夠從細(xì)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(xì)胞中，可通過對它們的分析，并以其多態(tài)性作為遺傳標(biāo)記，研究種質(zhì)資源的親緣關(guān)系、重要性狀的同工酶表現(xiàn)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(guān)系。2021/5/981

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(xiàn)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(shù)適用于發(fā)育研究的方便之處。另一方面，利用同工酶技術(shù)進(jìn)行遺傳學(xué)分析與群體遺傳學(xué)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。2021/5/982第八節(jié)分子生物學(xué)研究一、幾個概念1、分子生物學(xué)：在分子水平上研究生命現(xiàn)象的科學(xué)。通過研究生物大分子(核酸、蛋白質(zhì))的結(jié)構(gòu)、功能和生物合成等方面來闡明各種生命現(xiàn)象的本質(zhì)。2、分子標(biāo)記：分子標(biāo)記是以個體間遺傳物質(zhì)內(nèi)核苷酸序列變異為基礎(chǔ)的遺傳標(biāo)記，是DNA水平遺傳多態(tài)性的直接的反映。2021/5/9833、限制性內(nèi)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序列叫做相應(yīng)內(nèi)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PstⅠ的限制性位點是

5’CTGCA↓G3’3’G↑ACGTC5’常用的限制性內(nèi)切酶：EcorⅠ、MseⅠ、PstⅠ、HindⅢ等2021/5/9844、PCR（PolymeraseChainReaction，聚合酶鏈?zhǔn)剑?/p>

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(yīng)組成一個周期,循環(huán)進(jìn)行,使目的DNA得以迅速擴(kuò)增,具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、操作簡便、省時等特點。由美國科學(xué)家PE（PerkinElmer珀金-埃爾默）公司遺傳部的Dr.Mullis發(fā)明，由于PCR技術(shù)在理論和應(yīng)用上的跨時代意義，因此Mullis獲得了1993年諾貝爾化學(xué)獎。

2021/5/985二、分子標(biāo)記技術(shù)分子標(biāo)記技術(shù)是近年來發(fā)展最快的的技術(shù)之一，是分子生物學(xué)的發(fā)展尤其是PCR技術(shù)的產(chǎn)物，為分子標(biāo)記技術(shù)是一種基于DNA變異的植物遺傳標(biāo)記的新技術(shù)。目前DNA分子標(biāo)記技術(shù)已有數(shù)十種，已廣泛應(yīng)用于植物種質(zhì)資源的研究，包括種質(zhì)資源多樣性分析、遺傳圖譜構(gòu)建、基因定位、種質(zhì)資源鑒別、系譜分析和分類等。2021/5/986

與其他幾種遺傳標(biāo)記——形態(tài)學(xué)標(biāo)記、生物化學(xué)標(biāo)記、細(xì)胞學(xué)標(biāo)記相比，分子標(biāo)記具有無比的優(yōu)越性。它直接以DNA形式出現(xiàn)，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(dá)與否的問題；數(shù)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(xiàn)為中性，即不影響目標(biāo)性狀的表達(dá)，與不良性狀無必然的連鎖；許多標(biāo)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

2021/5/987三、幾種常用的分子標(biāo)記技術(shù)1、RFLP（RestrictionFragmentLengthPolymorphism，限制性片段長度多態(tài)性）：RFLP標(biāo)記是發(fā)展最早的DNA標(biāo)記技術(shù)。RFLP是指基因型之間限制性片段長度的差異，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(jìn)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(jìn)化和分類關(guān)系。

2021/5/988

RFLP基本步驟：

DNA提取→用限制性內(nèi)切酶酶切DNA→用凝膠電泳分開DNA片段→把DNA片段轉(zhuǎn)移到濾膜上→利用放射性標(biāo)記的探針雜交顯示特定的DNA片段（Southern雜交）和結(jié)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(biāo)記(Mark)，構(gòu)建分子圖譜。2021/5/9898.010.5W1M18.010.5M1W12.59.62.5W1M18.02.58.09.6W1M1酶切位點突變插入突變2021/5/990

RFLP標(biāo)記的優(yōu)點：是一種容易識別且遺傳穩(wěn)定的DNA分子標(biāo)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(jìn)行檢測，而且不受環(huán)境影響，為共顯性標(biāo)記。因此，通過確定它們與性狀的連鎖關(guān)系或不同標(biāo)記間的連鎖關(guān)系，進(jìn)行基因定位、構(gòu)建遺傳連鎖圖譜，還可對數(shù)量性狀進(jìn)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(guān)系。2021/5/991

RFLP的缺點：必須要分離單拷貝的基因組DNA克隆或cDNA克隆，才能進(jìn)行多態(tài)性分析。RFLP技術(shù)的實驗操作過程較復(fù)雜，需要對探針進(jìn)行同位素標(biāo)記，即使應(yīng)用非放射性的Southern雜交技術(shù)，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(guān)單位或商家索取或購買到。但大多數(shù)作物還沒有覆蓋整個基因組的克隆，仍需要研制特異探針。

2021/5/9922021/5/993

2、RAPD（隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性，RandomAmplifiedPolymorphicDNA）：

使用具有9-10個堿基的單鏈隨機(jī)引物，對基因組全長DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增，以檢測多態(tài)性。引物結(jié)合位點DNA序列的改變以及兩擴(kuò)增位點之間DNA堿基的缺失、插入或置換均可導(dǎo)致擴(kuò)增片段數(shù)目和長度的差異，經(jīng)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(shù)使是Williams等(1990)和Welsh與McClelland(1990)兩個研究小組共同發(fā)展起來的。2021/5/994400W1M1400W1M1400400W1M1550400150W1M1550400300M1W1W1M1400300引物結(jié)合位點突變引物結(jié)合位點突變?nèi)笔蛔?021/5/995RAPD標(biāo)記的優(yōu)點：對DNA需要量極少，質(zhì)量要求也不高，操作簡單易行，不需要接觸放射性物質(zhì)，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(biāo)記的缺點：一般表現(xiàn)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(jié)果的重復(fù)性較差。因此，進(jìn)行RAPD分析必須建立可重復(fù)的反應(yīng)體系。2021/5/9963、AFLP（amplifiedfragmentlengthpolymorphism，擴(kuò)增片段長度多態(tài)性）指通過PCR擴(kuò)增經(jīng)限制性內(nèi)切酶酶切后的DNA模板，從而顯示多態(tài)性的DNA片段。

1993年由Zabeauetal發(fā)明的一項DNA指紋技術(shù)。

2021/5/997AFLP原理和步驟：基因組DNA先用限制性內(nèi)切酶切割，產(chǎn)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(kuò)增反應(yīng)的模板用含有選擇性堿基的引物對模板DNA進(jìn)行兩次擴(kuò)增（選擇性堿基的種類、數(shù)目和順序決定了擴(kuò)增片段的特殊性，只有那些限制性位點側(cè)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(kuò)增）擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)聚丙烯酰胺凝膠電泳分離，染色、顯帶然后根據(jù)凝膠上DNA指紋的有無來檢驗多態(tài)性。2021/5/998

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(kuò)增片段的譜帶數(shù)取決于采用的內(nèi)切酶及引物3′端的帶有選擇性堿基的種類、數(shù)目和所研究基因組的復(fù)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(coresequence，CORE)，限制性內(nèi)切酶特定序列(enzyme-specificsequence，ENZ)和3′端的帶有選擇性堿基的粘性末(selective2021/5/999

AFLP分子標(biāo)記技術(shù)流程

包括3個步驟：(Ⅰ)DNA的準(zhǔn)備，DNA的酶切以及與人工合成的寡聚核甘酸接頭(artificialoligonucleotideadapter)連接。一般采用雙酶酶切。(Ⅱ)

選擇性擴(kuò)增酶切片段，一般用不帶或帶1個選擇性堿基的引物進(jìn)行預(yù)擴(kuò)增，然后用帶2～3個選擇性堿基的引物進(jìn)行再擴(kuò)增。(Ⅲ)AFLP標(biāo)記的統(tǒng)計。AFLP產(chǎn)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。2021/5/91002021/5/9101AFLP的優(yōu)點：是限制性酶切與PCR結(jié)合的一種技術(shù)，具有RFLP技術(shù)的可靠性和PCR技術(shù)的高效性，可以在一個反應(yīng)內(nèi)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(shù)流程比較復(fù)雜，費用較高。2021/5/91022021/5/91034、SSR（simplesequencerepeat，簡單重復(fù)序列）：指的是微衛(wèi)星DNA由于重復(fù)次數(shù)不同以及重復(fù)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(fù)序列，是指基因組中由1～6個核苷酸組成的基本單位，重復(fù)多次構(gòu)成的一段DNA，廣泛分布于基因組的不同位置。2021/5/9104

如在主要的農(nóng)作物中兩種最普遍的二核苷酸重復(fù)單位(AC)n和(GA)n在水稻、小麥、玉米、煙草中的數(shù)量分布頻率是不同的。在小麥中估計有3000個(AC)n序列重復(fù)和約6000個(GA)n序列重復(fù)，