重瓣性遗传医学宣教培训课件.ppt
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1、重瓣性遗传医学宣教重瓣性遗传医学宣教 重瓣性是一个从感观角度出发的概念,有些表现为花瓣或花轮数量增加,如重瓣凤仙花;有些是由于花瓣极度褶皱面积变大形成重瓣花状,如重瓣虞美人;还有些是头状花序的筒瓣花被舌瓣花取代或本身面积加大,如菊花。2重瓣性遗传医学宣教从1911 年Sunder s 最早研究紫罗兰的瓣性遗传规律开始,到1983 年Reynolds 和Tampion 的专著Double flowers a scientific study,都是用经典遗传学的方法对重瓣花的遗传规律,进行探讨,对重瓣花进行了分类,但没有阐述重瓣花的形成机理。1990 年Yanof sky 等成功分离拟南芥花器官发
2、育的C 功能基因AGAMOUS,1991 年Coen 和Meyerowitz提出了著名的花器官发育的ABC 模型,2001 年Theissen 提出了ABCDE 模型和后来的多个花型相关基因的发现,为揭示重瓣花形成的机理和遗传规律奠定了基础。3重瓣性遗传医学宣教重瓣花的起源 自然界有丰富多彩的重瓣观赏植物,其起源大致包括积累起源、苞片起源、雌雄蕊起源、台阁起源、重复起源和花序起源6 种方式。4重瓣性遗传医学宣教积累起源 通常积累起源的重瓣花的花瓣分离,为离瓣花植物。其原始单瓣花的花瓣数量一般是固定的,总在加减12 个花瓣范围内变化,在自然选择或人工选择下,经过若干代后可使花瓣数目逐渐增加,直至
3、形成重瓣花。5重瓣性遗传医学宣教 积累起源的重瓣花在自然界中普遍存在,Huether 发现考石竹花冠裂片以5 为基数,偶尔有少于4%的植株花冠裂片数量增加的现象,以这些变异株为材料,经过5 个世代的人工选择,所有后代植株的花瓣都多于5 个裂片,有些达89 个裂片。6重瓣性遗传医学宣教代秉勋在红花油菜单株后代中发现了非4 枚花瓣的重瓣花油菜类型,经多代培育和选择,成功地培育出可以遗传的5 瓣、6 瓣、7 瓣的重瓣花油菜,且雌雄蕊、萼片等花器官都正常,并能正常结实。某些牡丹、芍药的重瓣花类型起初也是花瓣由外向内增多,在花托上整齐排列,内外花瓣相似,经过长期的人工选育形成了现在的千层类花型。7重瓣性
4、遗传医学宣教拟南芥UL T RA P E TA L A 基因不仅调控花分生组织,而且调控花轮数和花型,突变体所有4 轮花器官的数量都增加,但大部分是花瓣和花萼数量增加。拟南芥的PAN基因发生突变时,花萼、花瓣由野生型的4 枚增加到5 枚,表明拟南芥PAN基因对花器官数量有一定的影响。Caropenter 和Coen 发现金鱼草的Cyc 和Dich 两个相互独立的背特性花型调节基因发生双突变时,其花萼、花瓣、雄蕊都由5 枚增加到6 枚,说明这两个基因参与了花器官数量的调控。8重瓣性遗传医学宣教重复起源 重复起源重瓣花植物也称合瓣花植物,分面积扩大和套筒类。特点是23 轮合瓣花,内层完全重复外层的
5、结构和裂片基数,而雌雄蕊、萼片均未发生变化,如重瓣曼佗罗、矮牵牛、套筒型映山红、重瓣丁香等9重瓣性遗传医学宣教萼片起源苞片或花萼在发育过程中发生了一定的变化,形成类似花瓣的器官。如盆栽花卉一品红的“花瓣”实际上是苞片,紫茉莉品种二层楼的下位“花瓣”也是苞片,仙人掌科鹿角柱属植物 最外层的“花瓣”实际上是花萼,这些都是常见的萼片起源的植物。10重瓣性遗传医学宣教Jack 用异位超表达拟南芥B 类功能基因时发现,转基因拟南芥四轮花器官变成花瓣、花瓣、雄蕊、雄蕊,这可能是B 功能基因表达区域向内和向外扩展的结果;当同时超表达C 类和B 类基因时,拟南芥的四轮花器官变成花瓣状、雄蕊、雄蕊、雄蕊,表明B
6、 和C 基因都能够扩展表达区域使得花器官发生变异。11重瓣性遗传医学宣教在自然界中,柳叶菜科山字草属植物矮古代稀的花有4 枚萼片、4 枚花瓣,矮古代稀的变种的花有8 枚花萼,但是没有花瓣,这显然是花萼将花瓣位置取代,可能是B 类基因的表达逐渐向中央收缩使花瓣变成花萼的结果。12重瓣性遗传医学宣教雌雄蕊起源雌雄蕊起源是由于雌雄蕊变瓣,包括雄蕊部分瓣化、雄蕊全部瓣化、雄蕊全部瓣化而雌蕊部分瓣化和雌雄蕊全部变瓣等类型。从形态方面看,表现为雌雄蕊从外向内减少或退化,花瓣数增加,花瓣由外向内逐渐变小,直到出现花瓣和雄蕊的过渡形态,有些还有花丝或花药的痕迹,或者仅花丝变成花瓣状;有些雄蕊瓣化则是由外向内,
7、这类花朵中间露心,如牡丹的金心类花型。13重瓣性遗传医学宣教雌雄蕊在变瓣过程中,通常雄蕊先于雌蕊发生瓣化,有些仅瓣化到雄蕊,Lehmann 和Sattler 对重瓣和单瓣秋海棠花发育过程的比较研究发现,两者发育前期是相同的,当雄蕊开始发育时,重瓣花的雄蕊在原基上形成小而圆的花瓣状物,随后变得宽大扁平,形成花瓣状14重瓣性遗传医学宣教 牡丹雄蕊原基的瓣化始于雄蕊原基伸长以后,圆柱形的雄蕊原基上部扁化、伸展而成花瓣;雌蕊原基瓣化从腹缝线开裂开始,心皮扩展成花瓣。Zainol 等解剖观察发现,重瓣烟草的内瓣,即花瓣状突起是由雄蕊的花药、花丝和连接物发育而来。15重瓣性遗传医学宣教Lehmann 和S
8、at tler 对毛茛科红类叶升麻花发育的研究发现,萼片内方二轮10 个雄蕊原基在发育过程中可发育成花瓣,也可以形成雄蕊,即花瓣和雄蕊可以互相取代,证明了毛茛科的内花瓣可能起源于雄蕊。拟南芥AG 基因的强突变体ag-1/2/3 花的第3、4 轮均发生了突变,花器官的表型以花萼、花瓣、花萼的模式不断重复,产生雄蕊变瓣和台阁花等重瓣花型的突变体。16重瓣性遗传医学宣教 金露梅、扶桑和麝香百合中,由于C 类基因向中央的收缩使外轮雄蕊变成花瓣,从而形成重瓣花。17重瓣性遗传医学宣教台阁起源 台阁花(Prolifera)实际上是由于花枝极度压缩而成为花中花,通常是花开后又有一朵花开放,两花内外重叠,下位
9、花发育充分,上位花退化或不发达,但也有上下位花都发育完全的花型。金盏菊栽培品种金徽章在花盘上长出多个小花,被形象喻为hen and chickens18重瓣性遗传医学宣教牡丹台阁类型是由同一花原基分化出的上下重叠的花器官,每个花器官的分化顺序与单花相同,当下位花分化到雌蕊原基并继续瓣化的同时,向内分化上位花的花瓣、雄蕊、雌蕊,如牡丹的葛巾紫、脂红和瑛洛宝珠等品种。李增武以单瓣野蔷薇为母本,以重瓣的荷花蔷薇为父本,杂交后代出现了下位为重瓣花,上位为一个或几个多花瓣、多花萼、多雄蕊的台阁花型重瓣花。19重瓣性遗传医学宣教花序起源 花序起源的重瓣花又称假重瓣,其中最突出的是菊科植物,花序由许多单瓣小
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