第10章动物染色体工程
12 第十二章 动物染色体工程与转基因动物
色体的具有发育全能性的细胞，因此只要将
外源DNA导入胚胎干细胞就可以实现基因的
转移。可以通过核移植、聚合、注射法产生
转基因动物。
（三）精子载体法 精子载体法是一种直接用精子作为外源DNA载 体的转移方法。基本方法是：精子直接与外源 DNA混合培养，外源基因可以进入精子头部， 受精后就克发育成转基因动物。
用转基因技术在哺乳动物特异组织系统内生产人类药用蛋
白是当今生物制药的研究热点之一，利用动物乳腺生物反 应器生产生物活性蛋白将有望发展为一个新兴的产业。
建立转基因动物乳腺生物反应器的大致流程： ①构建相应的乳腺表达载体，分离人类药用蛋白 的编码基因，将乳蛋白基因的启动子与外源基因
连接，再与乳腺特异性表达调节元件相连接形成
诱导多倍体的关键能否成功地组织细胞分裂或卵母细胞第二极体的释放。
多用于鱼类 2. 水静压法
采用较高的水静压可移植卵母细胞第二极体的释放或细胞分裂产生多倍体。
具有诱导率高、处理时间段（3-5min）、对受精卵损伤小、成活率高等优 点 该法多用于鱼类三倍体培育
（二）化学方法
化学方法是指应用某些化学药品（如秋水仙素、细胞松 弛素、6-二甲基氨基嘌呤、聚乙二醇、咖啡因等）诱导多
（一）Southern分析
提取待检动物组织DNA，消化后电泳，转
膜后选择适当的探针进行杂交，通过放射自
显影检测。该方法的优点是结果可靠，但缺 点是工作量大，操作繁琐。
（二）聚合酶链式反应（PCR）技术 针对目的基因设计特异性引物，以组织提取
的DNA为模板进行PCR扩增，通过对扩增产
物进行序列分析就可以实现转基因动物的鉴第来自二章 动物染色体工程与转基 因动物
生命科学与技术学院 陶宏征
染色体工程笔记(校对版)
绪论1染色体工程技术是以现代生物学为基础，是生命科学发展的前沿学科和龙头学科。
2生物工程：酶工程发酵工程细胞工程（染色体工程染色体组工程基因工程细胞质工程体细胞杂交）3染色体工程技术的主要任务：研究现有chr组的增加和削减，以及新chr的合成，研究chr 的数目行为结构的变异探索生命发生发展的机制和规律，进而达到人工控制和改造生命遗传变异的目的，涉及学科较多，如细胞遗传学细胞分类学细胞地理学物种生物学遗传学包括经典遗传学数量遗传学分子遗传学人类遗传学行为遗传学时控遗传学量子遗传学毒理遗传学植物/动物/微生物遗传学群体遗传学光生物学涉及的基础学科：植物学遗传学动植物生理学4染色体工程技术这一术语是由理查德1966年提出来的，目前仍在个体水平上进行，广义的染色体工程包括应用细胞遗传学技术通过有性杂交和回交体细胞杂交的方法，有计划的转移染色体组染色体或染色体片段，将亲缘关系较近的染色体进行杂交时会产生杂交的不可交配性，通过用外源的生长物质桥梁来预先改变染色体的倍数，用混入失活的亲本花粉促进远缘花粉萌发的措施均能程度不同的提高远缘杂交结实率，对于只能发育原胚阶段的远缘杂种采用活体离体培养的方法或者是先诱导愈伤组织分化成苗的分化培养法获得远缘杂交的后代称新物种或新种质 chr概念分类chr组注意区分n x n：配子体所含染色体组。
X：系统发育的结果一个chr组中的chr数目Eg：普通小麦（6倍体）2n=6x=425染色体工程对于研究植物多样性的意义：生物多样性的主要组成部分主要是农作物农作物的多样性不仅包括任何地区任何时间所栽培的植物中全部的基因遗传（基因库），还包括半驯化半野生的种，采，伐，接摘，放牧过程中人类所利用的多种植物，这种资源越丰富，改良育种多样性越多。
农作物基因库按血缘关系的远近分为：a第一基因库栽培品种资源基因库b野生种质资源基因库c近源属或亚属植物基因库d其他属植物基因库e近缘克植物基因库f其他科植物基因库包括半驯化半野生的种6中国农用植物多样性的概括（名词概念）据不完全统计我国农用植物1万种左右可分为3个大类22个类群a食用植物：在直接食用的植物当中，包括粮食作物100种，食用油类植物100种糖类植物50余种蔬菜类200余种果树类300余种饮料类50种间接食用的植物：饲料类500余种牧草类2500余种b工业植物：木材2000种橡胶类50余种芳香油植物350种工业油类500种柔质类300种色素类60种纺织类150种昆虫胶植物（染色剂）醋酸洋红染色剂来源于胭脂虫雌虫以内c药用植物 5000余种（人用）兽用药用植物500种土农药200种d环保植物：观赏类500种指示类160种固沙防沙类固N植物农作物：抗病抗逆丰产优质育种目标：高产（稳产）优质多抗中国是禾谷类植物籽粒糯性基因的起源中心：稻粟（小米）黍高粱五谷：稻黍麦稷（高粱）菽（豆类）7染色体工程与特殊遗传材料方面的研究特殊遗传材料主要是利用染色体工程技术人工合成的同源多倍体，非整倍体异源染色体代换系易位系附加系不孕系核质置换系可以概括为某物种染色体数目或结构变异所包含基因有特殊价值并能够通过繁殖将遗传特性传递给子代的材料非整倍体：单体（2n-1）蝗虫甲虫缺体（2n-2）三体(2n+1) 四体（2n+2）eg：“中国春”小麦：普通小麦*黑麦鲍文奎：中国科学院院士以中国春为背景选育出一只哦那个春小麦（小偃麦小冰麦小簇麦及其附加系代换系易位系不少具抗病抗旱抗逆抗寒耐盐性）转基因植物a大豆：抗除草剂基因 b棉花：抗棉虫基因此外还有火铜草荞麦8染色体工程应用于分子生物学方面的研究（4种）对自主发生的DNA序列多态性进行检测和利用使作物遗传资源和育种研究具重要意义和新的发展，利用染色体工程用于远缘杂交的研究，在新种质创育方面取得显著成绩如8倍体小黑麦的研究棉花远缘杂交的研究杂交水稻的研究小麦染色体工程研究目前用于分子标记的类型:：a.RFLP:：（最早发展起来的）用限制性内切酶酶切不同个体基因组DNA后，用印迹转移杂交（即探针杂交用一段已知序列的核酸片段作探针与变性后的单链基因组DNA接触时，如果两者的碱基完全配对，则可褪火成双链通过标记的DNA探针探测有无阳性信号，从而表明被检测基因组DNA中是否含有已知的DNA序列，它是目前基因诊断的一种方法）的方法检测同源序列，酶切片段长度上的差异（也有人称之为限制性片段长度多态性（RFLP））b RAPD：随机扩增多态性，用短的DNA寡核苷酸作为随机产物，对基因组DNA进行PCR扩增而产生多态性的DNA片段，其特点是不依赖于种属特异性和基因组的结构合成一套引物，可以用于不同生物的基因分析，它基于PCR技术，分析程序简单所需DNA量很少，遗传上呈显性，已被广泛应用于基因的快速定位和遗传作图，但其受反应条件的影响较大，因而重复性交差c SSR：又称微卫星DNA（短的串联的简单的重复序列）是指含有n个（1-5）碱基对串联，重复的DNA序列，由于这些序列广泛存在于其核细胞的基因组，串联重复的数目是可变的而呈现出高度多态性以及在单个微卫星位点上可作共显性的等位基因分析，近年来，微卫星序列作为比较理想的分子结构标记广泛用于遗传图谱的构建，同一种族以及系统发育的研究。
动物细胞工程
动物细胞工程第一章动物细胞工程概论一、动物细胞工程的概念1.动物细胞工程的定义动物细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学的技术方法对动物细胞进行各种操作并使其在体外生长、增殖、分化以生产有用产品或引向成体化（产生新型生物个体）的技术体系，是生物技术（生物工程）的重要组成部分。
狭义细胞工程指对细胞个体进行的各种操作，广义的细胞工程包括对细胞、组织、器官所进行的各种操作。
2.动物细胞工程研究的主要内容以狭义细胞工程为主，兼顾组织、器官工程等内容的研究。
(1)狭义细胞工程：研究体外分离、培养、增殖、分化动物细胞的条件以及保存、操作及利用动物细胞的工艺技术体系。
(2)组织工程：研究体外培养、增殖动物组织的条件以及保存、操作及利用动物组织的工艺技术体系。
(3)器官工程：研究体外培养、增殖器官的条件以及保存、操作及利用动物器官的工艺技术体系。
(4)动物胚胎工程：研究动物胚胎生产、保存、操作及移植的工艺技术体系。
3.动物细胞工程研究的意义(1)是动物繁殖的重要技术手段加快动物繁殖速度：A.体外受精生产胚胎 B.胚胎移植生产动物(2)是人类辅助生殖技术的重要组成部分体外受精—胚胎移植技术，可以克服雄性不育和雌性不孕；(3)是动物遗传育种的重要技术手段对精子或卵子进行遗传操作，或利用细胞融合、胚胎嵌合技术可以使若干个动物性状进行有机组合，产生新的生物个体；(4)生产药物直接培养细胞或组织，从细胞或组织代谢物中直接获得药物;对细胞进行遗传操作，生产转基因动物，利用转基因动物生产药物（生物反应器）；(5)保存珍惜动物资源由于动物克隆技术的成功，保存细胞、组织、胚胎，就意味着保存一个生命个体，保存细胞、组织、胚胎，就意味着保存一个生物种群(6)提供人类器官移植的材料人类器官移植发展很快，目前可以进行心脏、肝、肾脏移植，可以进行皮肤、角膜、骨髓细胞移植。
三、动物细胞工程讲授的主要内容1.动物细胞、组织培养2.动物细胞融合3.动物细胞重组4.向细胞内引入高分子物质5.动物细胞冷冻保存6.动物胚胎工程四、动物细胞工程实验（实习）内容1.实验仪器设备的识别与使用2.动物细胞培养用液的制备3.动物胎儿成纤维细胞分离与培养4.动物细胞常规检查和生物学检测5.培养细胞的冻存与复苏五、动物细胞工程研究取得的重要进展1.精液采集、精液冷冻与人工授精技术的成熟和发展，为充分发挥利用雄性动物生殖潜力奠定了基础；2.雌性动物卵母细胞体外成熟培养技术的成功，使人们在体外完成动物生殖过程成为可能；3.体外受精与胚胎移植技术的成功，产生了试管婴儿，试管牛，试管猪，试管山羊，试管兔；4.细胞核移植技术的成功，使人们克隆高等哺乳动物的梦想得以实现体细胞核移植、胚胎细胞核移植、胚胎干细胞核移植技术的成功，为克隆动物和转基因动物生产提供了技术支撑；5.胚胎干细胞与组织干细胞成功分离、体外扩增与诱导分化研究的成功，为人类医学发展提供了宝贵的材料；胚胎干细胞，胰腺干细胞，神经干细胞，骨髓干细胞，皮肤干细胞，角膜干细胞6.转基因细胞（细胞转染基因）技术的成功，为转基因动物的生产创造了条件；7.胚胎嵌合技术一种或两种动物胚胎共同生长发育形成一个生物个体的技术，即在一个生物体内，含有来源于两个不同胚胎的细胞和组织；8.细胞融合技术将两种或两种以上的细胞融合，形成一个具有新性状的细胞，这种技术称为细胞融合技术。
动物细胞工程
动物细胞工程第一章动物细胞工程概论一、动物细胞工程的概念1.动物细胞工程的定义动物细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学的技术方法对动物细胞进展各种操作并使其在体外生长、增殖、分化以生产有用产品或引向成体化〔产生型生物个体〕的技术体系，是生物技术〔生物工程〕的重要组成局部。
狭义细胞工程指对细胞个体进展的各种操作，广义的细胞工程包括对细胞、组织、器官所进展的各种操作。
2.动物细胞工程争论的主要内容以狭义细胞工程为主，兼顾组织、器官工程等内容的争论。
(1)狭义细胞工程：争论体外分别、培育、增殖、分化动物细胞的条件以及保存、操作及利用动物细胞的工艺技术体系。
(2)组织工程：争论体外培育、增殖动物组织的条件以及保存、操作及利用动物组织的工艺技术体系。
(3)器官工程：争论体外培育、增殖器官的条件以及保存、操作及利用动物器官的工艺技术体系。
(4)动物胚胎工程：争论动物胚胎生产、保存、操作及移植的工艺技术体系。
3.动物细胞工程争论的意义(1)是动物生殖的重要技术手段加快动物生殖速度：A.体外受精生产胚胎 B.胚胎移植生产动物 (2)是人类关心生殖技术的重要组成局部体外受精—胚胎移植技术，可以抑制雄性不育和雌性不孕；(3)是动物遗传育种的重要技术手段对精子或卵子进展遗传操作，或利用细胞融合、胚胎嵌合技术可以使假设干个动物性状进展有机组合，产生的生物个体；(4)生产药物直接培育细胞或组织，从细胞或组织代谢物中直接获得药物;对细胞进展遗传操作，生产转基因动物，利用转基因动物生产药物〔生物反响器〕；(5)保存珍惜动物资源由于动物克隆技术的成功，保存细胞、组织、胚胎，就意味着保存一个生命个体，保存细胞、组织、胚胎，就意味着保存一个生物种群(6)供给人类器官移植的材料人类器官移植进展很快，目前可以进展心脏、肝、肾脏移植，可以进展皮肤、角膜、骨髓细胞移植。
三、动物细胞工程讲授的主要内容1.动物细胞、组织培育2.动物细胞融合3.动物细胞重组4.向细胞内引入高分子物质5.动物细胞冷冻保存6.动物胚胎工程四、动物细胞工程试验〔实习〕内容1.试验仪器设备的识别与使用2.动物细胞培育用液的制备3.动物胎儿成纤维细胞分别与培育4.动物细胞常规检查和生物学检测5.培育细胞的冻存与复苏五、动物细胞工程争论取得的重要进展1.采集、冷冻与人工授精技术的成熟和进展，为充分发挥利用雄性动物生殖潜力奠定了根底；2.雌性动物卵母细胞体外成熟培育技术的成功，使人们在体外完成动物生殖过程成为可能；3.体外受精与胚胎移植技术的成功，产生了试管婴儿，试管牛，试管猪，试管山羊，试管兔；4.细胞核移植技术的成功，使人们克隆高等哺乳动物的梦想得以实现体细胞核移植、胚胎细胞核移植、胚胎干细胞核移植技术的成功，为克隆动物和转基因动物生产供给了技术支撑；5.胚胎干细胞与组织干细胞成功分别、体外扩增与诱导分化争论的成功，为人类医学进展供给了贵重的材料；胚胎干细胞，胰腺干细胞，神经干细胞，骨髓干细胞，皮肤干细胞，角膜干细胞6.转基因细胞〔细胞转染基因〕技术的成功，为转基因动物的生产制造了条件；7.胚胎嵌合技术一种或两种动物胚胎共同生长发育形成一个生物个体的技术，即在一个生物体内，含有来源于两个不同胚胎的细胞和组织；8.细胞融合技术将两种或两种以上的细胞融合，形成一个具有性状的细胞，这种技术称为细胞融合技术。
染色体工程
1、染色体的分离技术
哺乳动物细胞培养 秋水仙碱处理细胞使其处于分裂中期 低渗处理，加皂苷，破裂细胞 TMS液处理，离心，收集染色体 染色体储存于含20％甘油的TM液中
2、染色体转移技术
染色体悬液与受体细胞混合 生长于非选择培养基中持续3代，加多聚L 鸟氨酸可提高染色体进入受体细胞的几率 约3天后移入选择培养基 筛选与鉴定
YAC的缺点 YAC的缺点： 的缺点
1、插入片段大，稳定性较差，发生序列重排， 造成序列错乱。
四、细菌人工染色体（BAC） 细菌人工染色体（BAC）
三、人工染色体
染色体作为基因转移的天然载体，可转移 连锁的基因群，故在此基础上发展了人工 染色体。 现正在研究的人工染色体有三种： 酵母人工染色体（YAC，1000kb） 细菌人工染色体（BAC，300kb） 哺乳类人工染色体（MAC）
载体基本序列元件： YAC 载体基本序列元件：
• 酵母染色体DNA自主复制顺序（ARS）： 负责DNA复制 • 酵母染色体的着丝粒顺序（CEN）： 保证酵母细胞分裂时染色体的分配 • 酵母染色体的端粒顺序（TEL）： 维持染色体结构的稳定性（两端各一个） • 选择标记：用于重组克隆的筛选 pYAC4是一个大肠杆菌穿梭质粒，含有Amp大肠杆 菌筛选标记
染色体工程
染 色 体 工 程 (chromosome engineering) 指 的是按设计有计划削减、添加和代换同种 或异种染色体的方法和技术，也称为染色 体操作。 染色体工程一词，虽然在20世纪70年代初 才 提 出 ， 但 早 在 30 年 代 ， 美 国 西 尔 斯 (E.R.Sears)及其学生就已开始研究。它不 仅在改良植物的遗传基础培育新品种上受 到重视，而且也是基因定位，和染色体转 移 等 基 础 研 究 的 有 效 手YAC构建 示意图
染色体工程
一般认为ＣＩＰＣ是不引起染色体自身异常 一般认为ＣＩＰＣ是不引起染色体自身异常 ＣＩＰＣ 分裂抑制剂，能引起体细胞分裂异常， 分裂抑制剂，能引起体细胞分裂异常，作为获得 染色体的减数及单倍体的手段已经引起人们注 意．
七．转化作用体的选择
通过染色体导入使转化作用达到目的时， 通过染色体导入使转化作用达到目的时，导 入原生质体的染色体效率是极低的， 入原生质体的染色体效率是极低的，由于一般原 生质体自身分裂增值率也不太高， 生质体自身分裂增值率也不太高，所以这样的细 胞系的利用是必要而不可缺少的条件． 胞系的利用是必要而不可缺少的条件．
ＤＮＡ作为直接受体被放出，使分解率增 ＤＮＡ作为直接受体被放出， 作为直接受体被放出 因而染色体不可能完全导入， 高．因而染色体不可能完全导入，即使仅仅导入 部分基因也是好的．为了解决这样的缺点， 部分基因也是好的．为了解决这样的缺点，把微 小核包上细胞膜就形成细胞， 小核包上细胞膜就形成细胞，把这些和受体细胞 原生质体融合的方法，即如果是微小核细胞， 原生质体融合的方法，即如果是微小核细胞，和 变成受体的原生质体融合， 变成受体的原生质体融合，则把少数的染色体作 为微小核导入是可能的． 为微小核导入是可能的．
二提取步骤是: 减数分裂期染色体的一般提取步骤是 由花粉母细胞通过适当的酶液分离原生质体; ①由花粉母细胞通过适当的酶液分离原生质体 把获得原生质体在低渗透压的缓冲液中破坏以后； ②把获得原生质体在低渗透压的缓冲液中破坏以后； ③通过适当的缓冲液和离心操作重复进行几次提取 染色体， 染色体，这是一种精制的方法 。
三.染色体的识别和鉴定 染色体的识别和鉴定
染色体的识别和鉴定的正确而传统的手段是 核型分析法，所以通常通过对各个染色体的长度， 核型分析法，所以通常通过对各个染色体的长度， 着丝点的位置，髓体的有无等来进行识别。 着丝点的位置，髓体的有无等来进行识别。 荧光染色法， 光谱带法等通过利用染色体部 荧光染色法，C光谱带法等通过利用染色体部 位染色性的不同性质， 位染色性的不同性质，从各个染色体表现浓淡的 谱带的差别进行识别，已经广泛得到认可了。 谱带的差别进行识别，已经广泛得到认可了。
2024年新人教版高考生物一轮复习讲义 第10单元 第4课时 动物细胞工程
教材隐性知识
(1)源于选择性必修3 P52“相关信息”：减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期) 卵母细胞中的“核”其实是纺锤体—染色体复合物。文中所说 的“去核”是去除该复合物。 (2)源于选择性必修3 P54“相关信息”：目前动物细胞核移植技 术中普遍使用的去核方法是 显微操作法 。也有人采用梯度离心、 紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。这些方法是在没有 穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的 DNA变性 。
1.(2023·山西运城高三模拟)对某种动物的肝肿瘤细胞进行细胞培养，下 列说法错误的是 A.在利用肝组织块制备细胞悬液时，可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理 B.动物细胞培养应在含5%CO2的CO2培养箱中进行，CO2的作用维持培养
液的pH
√C.为了防止动物细胞培养过程中受污染，可向培养液中加入适量的干扰素
拓展 提升科学思维 1.植物体细胞杂交技术，可以跨越植物种属间生殖隔离的屏障，培育出 新的作物类型。科学家经过长期的探索，也实现了用不同种动物的体细 胞进行杂交。参考图示，回答下列问题：
(1)动物细胞融合的结构基础是什么？ 提示 细胞膜的流动性。
(2)动物细胞完成融合的标志是什么？ 提示 动物细胞融合时，先是细胞 膜发生融合，然后是细胞核的融合。 当两个细胞核融合后形成具有单核 的杂交细胞，则标志着动物细胞融合的完成。
细胞
分化成心肌细 应用 胞、神经元和
造血干细胞等
造血干细胞用于治疗 白血病；神经干细胞 用于治疗帕金森病、 阿尔茨海默病等
治疗小鼠的镰状细胞 贫血、阿尔茨海默病、 心血管疾病等
拓展 提升科学思维
1.胚胎干细胞为什么可以解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问 题？其应用有什么限制因素？ 提示 通过胚胎干细胞体外诱导分化，可以培育出人造组织器官，从而 解决供体器官不足问题，另一方面，由于是自身细胞经诱导分化形成的， 所以无免疫排斥反应。胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及伦理问题， 因而限制了应用。 2.为什么科学家认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞？ 提示 iPS细胞的诱导过程无需破坏胚胎，而且iPS细胞可以来源于病人 自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。
2025年高考生物一轮复习51第十单元第46课动物细胞工程
第46课动物细胞工程·学业质量水平要求·1.结合具体实例，说出动物细胞工程的技术原理。
2.建立动物细胞培养与单克隆抗体制备的基本流程模型；阐明动物细胞融合和植物体细胞杂交的异同。
3.探究动物细胞工程的应用；结合高产奶牛的克隆过程，掌握动物细胞核移植技术。
动物细胞培养1．动物细胞培养的概念：从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。
2．动物细胞培养的条件(1)体外培养的动物细胞的类型①能够悬浮在培养液中生长增殖；②需要贴附于某些基质表面才能生长繁殖，而且还会发生接触抑制现象，从而使细胞停止分裂增殖。
(2)过程4．干细胞培养及其应用1．使用合成培养基培养动物细胞时，通常需要加入血清等天然成分。
(√)2．胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养。
(√)3．肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸。
(×)4．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。
(×)5．干细胞与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关，在医学上有广泛应用。
(√) 6．已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。
(√)1．(选择性必修3 P44旁栏思考)进行动物细胞培养时常用胰蛋白酶分散细胞，不能用胃蛋白酶的原因是胃蛋白酶作用的适宜pH为1.5左右，而动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性。
2．(选择性必修3 P44正文)细胞在培养过程中悬浮培养的细胞会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。
3．(选择性必修3 P46正文)iPS细胞的应用前景优于ES细胞的原因是ES细胞必须从胚胎中获取，涉及伦理问题，限制其在医学上的应用。
iPS细胞的诱导过程无须破坏胚胎，而且可以来自病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应，所以iPS细胞的应用前景要优于ES细胞。
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3、优点与缺点 a.优点
许多诱导的多倍体动物如两栖类、鱼类、贝类等都具有良好的 生存力和生长率。
种间杂种生长快，可以同时具有两个不同的种的优良特性。
多倍体育种技术方法简单、见效快，有潜在的理论和应用价值。
利用三倍体不育的特性，将生殖腺发育消耗的能量用于动物生 长，可以避免因繁殖季节及肉质下降而延误上市时间或影响商 品价值，缩短了养殖周期，减少了养殖成本，这在鲍鱼、昆虫 等方面已有应用。
染色体计数：是鉴定多倍性倍性的一种最为准确、
直接方法，但缺点是费时；
DNA含量测定：流式细胞仪。是较为先进常用的方
法，其测定快速准确，并能测出嵌合体，但需要特
殊的仪器设备。
采用何种方法均有利有弊，进行鉴定主要依赖于所
测样本的发育时期、实验要求和所具备的仪器设备
条件。
流式细胞仪 Flow Cytometry
新个体——骡子的染色体数是63条。
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。
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 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， 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。
1）体积测量
2）蛋白质电泳 3）生化分析
核体积测量：二倍体/三倍体核体积之比为1:1.5， 二倍体与四倍体的核体积之比为1:1.74。核体积测 量法省时、简单，在生产现场就能进行而广为人们 采用，但缺乏准确性，亦测不出嵌合体，往往需要 校正； 生化分析：如在关东系银鲫中，三倍体红血球的丙 酮酸激酶的含量含著高于二倍体。
这种不同科、属、种之间的远源杂交，会导致第二极体不排出，
而产生多倍体。
动物通过杂交方法 尤其是种间杂交获 得异源多倍体。种 间杂交导致第二极 体不排出。
草鱼♀ × ♂三角鲂 (2n=48)
( 2n =48)
草鲂杂种 (3n=72)
3). 物理学方法
包括温度激变（温度休克法）、机械创伤、电离 辐射、离心、水静压法和高盐高碱法等。 ⑴ 温度休克法：冷休克法（0～5℃）和热休克法 （30℃）。
染色体倍性是指细胞中包含的染色体组数或基数。
Human mitotic chromosomes and karyotype Chromosome painting=multicolor FISH
符号“n”和“X”的区别与联系
染色体组用符号“X”表示
生物体的体细胞染色体数用2n表示，无论是二倍体还是多 倍体，2n只表示体细胞的染色体数，并不表示其倍性如： 玉米体细胞染色体数2n=20， 普通小麦体细胞染色体数2n=42， 要正确表示倍性应写成： 玉米2n=2X=20， 普通小麦2n=6X=42。
Flow cytometry uses an electronic instrument that passes particles or cells one by one through a laser and past sensors that measure physical and chemical characteristics of those particles or cells.
单倍体与一倍体含义相同吗？
Animal Chromosome Engineering
◆ 认识染色体与染色体组
◆ 什么是染色体工程
◆ 动物染色体工程的主要内容
染色体组工程
个别染色体工程
人工染色体
骡
子
母马和公驴的后代
为什么骡子不能繁殖后代？
马的染色体数是64条，驴的染色体数是62 条，马的卵子染色体数是32条，驴的精子 染色体数是31条，通过精卵结合发育成的
染色体数变异
① 一是体细胞内以染色体组为基数进行的整倍性变 化，以整倍体染色体数目变化产生的变异会产生 多倍体和单倍体； ② 另一种是染色体组内的个别染色体数目有所增减， 使细胞内的染色体数目不是基数的的完整倍数， 因此被称为非整倍体。
染色体结构变异
易位：一个染色体上某一 区段跟另一非同源染色 体上的区段发生互换 缺失：染色体的某一区段 及带有的基因一起丢失 倒位：染色体上某一区段 连同它带有的基因顺序 发生180度倒转 重复：一个染色体上增加 了相同的某个区段。
动物染色体倍性改造
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 异源染色体，以创造动植物新品种的一 项染色体工程技术。
主要包括多倍体育种和单倍体育种。
整倍变化：
多倍体：细胞中含有三个或更多染色体组的个体 单倍体：细胞中含有正常体细胞的一半染色体数
非整倍体变化：
染色体减少：单体（减1条）、缺体（减1对） 染色体增加：三体（加1条）、四体（加1对） 染色体代换：同种代换、异种代换
染色单体
压缩比例：7×6×40×5 = 8400
超螺旋
DNA Packaging
Gene Expression
3、染色体DNA结构稳定遗传的功能序列
◆ARS (autonomous replicating sequence) ◆CEN (centromeric sequence)
The centromere is a specialized region of the chromosome that plays a critical role in ensuring the correct distribution of duplicated chromosomes to daughter cells during mitosis
狮虎兽（liger）
狮
虎狮兽
狮虎兽
虎
动物染色体工程
染色体倍性改造
结构改造
人工染色体的利用
10.1.1 动物的多倍体育种
多倍体（polyploidy）:是指体细胞中含有三个 或三个以上染色体组的个体 多倍体产生机制：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
10.1
b.秋水仙碱：可以抑制细胞分裂中纺缍丝的形成， 因而抑制有丝分裂。 其它药物：N2O 、CHCIF2和聚乙二醇等。 缺点：化学药品一般比较昂贵、且具有毒性，影响 处理后的胚胎发育，同时加上化学药物诱导产生的多 倍体往往是在育种上没有价值的镶嵌体，所以化学方 法在实际中的应用不及物理方法。
2) 生物学方法
2、染色体的主要结构 ◆着丝粒(centromere) ● 主 缢 痕 (Primary constriction) ◆次缢痕(secondary constriction) ◆动粒(kinetochore) ◆ 核 仁 组 织 区 (nucleolar organizing region, NOR) ◆随体(satellite) ◆端粒(telomere)
DNA稳定遗传的三种功能位点
4、染色体组
◆ 染色体组
◆ 染色体组型 ◆ 染色体倍性
体细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但 是，携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息，这样 的一组染色体，叫做一个染色体组。
染色体组型是指一个体细胞中全部染色体的数目、大小和形态特征。
第10章 动物染色体工程
染色体工程(chromosome engineering)是按照人们的 需要对生物的染色体进行
操作, 添加、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。
Animal Chromosome Engineering
◆ 认识染色体与染色体组 ◆ 什么是染色体工程 ◆ 动物染色体工程的主要内容 染色体组工程 个别染色体工程
根据着丝点的位置而定，可将中期染色体分为四种：中着丝粒染色 体、亚中着丝粒染色体、端着丝粒染色体、近端着丝粒染色体。
染色体的超微结构
核小体是染色体包 装的基本单位； 染色体包装的螺线 管模型：
核小体的结构
每一个核小体核 心包含有146bp DNA和8个组蛋 白分子（2H2A， 2H2B，2H3， 2H4）；DNA在 每个组蛋白核心 外缠绕约2圈
⑵ 水静压法：采用较高的水静压（65kg/cm2）
抑制第二极体的放出或第一次卵裂来产生多倍体。 优点：诱导率高（一般在90％～100％）、处 理时间短（3～5min），对受精卵损伤小、成活 率高。
缺点：需要专门的设备——水压机，成本较高，
其样品室容量有限，处理卵的量有限，所以不适
于大规模生产的。
倒位：片段断裂，倒转 180度，重新连接。 易位：片段断裂，移到 另一条染色体臂上。
10.1.1 动物的多倍体育种
1．染色体加倍技术(人工诱导) 1).化学诱导法 有些化学物质也可以用来阻止第二极体的排出或 受精卵的有丝分裂而产生三倍体或四倍体。
a.细胞松驰素B：能抑制肌动蛋白聚合成微丝，从
而抑制细胞质分裂。
染色体结构变异 源染色体上的区段发生互换。
① 染色体易位：一个染色体上某一区段与另一非同 ② 染色体缺失：染色体的某一区段及其带有的基因 一起丢失 ③ 染色体倒位：染色体上某一区段连同它带有的基 因顺序发生180度倒转。
④ 染色体重复：一个染色体上增加了相同的某个区
段。
缺失：缺失一个片段。 重复：某一片断重复出现。
◆ TEL (telomeric sequence)
The sequences at the ends of eukaryotic chromosomes, called telomeres, play critical roles in chromosome replication and maintenance.
人工染色体
一、认识染色体
1. 染色体的组成
与DNA、基因之间的 关系染色体DNA的3种 功能元件 4. 染色体组