植物分子系统学课件
合集下载
植物系统分类学PPT课件
Takhtajan,1954; Cronquist,1958; 1980;1981
.
5
二. 分类目的(the aim of taxonomy)
1. To provide a convenient method of identification and communication
2. To provide a classification which as far as possible expresses the natural relationships of organisms
3. to detect evolution at work, discovering its processes and interpreting its results.
.
6
三 分类的单位和阶层系统
1 分类的单位（taxon) 界、门、纲、目、科、属、种
2 阶层系统（hierarchy)： 把各个分类等级按照高低和从属关系的 顺 序排列起来，就是分类的阶层系统。
❖ 居群（population）:占据特定空间的、由交 配和亲子关系联系起来的同一物种的个体群， 是物种存在的具体形式。
.
10
三 植物的命名法：
林奈
Carl Von Linné（17071778，又译林耐、林 内）,瑞典博物学家，创 立了双名命名法。
“species plantarum”
.
11
(一）种的命名 (银杏Ginkgo biloba L.)
（10）粘菌门（Myxomycophyta） （11）真菌门（Eumycophyta） （12）地衣门（Lichens） （13）苔藓植物门（Bryophyia） （14）蕨类植物门（Pteridophyta） （15）裸子植物门（Gymnospermae） （16）被子植物门 （Angiospermae）
.
5
二. 分类目的(the aim of taxonomy)
1. To provide a convenient method of identification and communication
2. To provide a classification which as far as possible expresses the natural relationships of organisms
3. to detect evolution at work, discovering its processes and interpreting its results.
.
6
三 分类的单位和阶层系统
1 分类的单位（taxon) 界、门、纲、目、科、属、种
2 阶层系统（hierarchy)： 把各个分类等级按照高低和从属关系的 顺 序排列起来，就是分类的阶层系统。
❖ 居群（population）:占据特定空间的、由交 配和亲子关系联系起来的同一物种的个体群， 是物种存在的具体形式。
.
10
三 植物的命名法：
林奈
Carl Von Linné（17071778，又译林耐、林 内）,瑞典博物学家，创 立了双名命名法。
“species plantarum”
.
11
(一）种的命名 (银杏Ginkgo biloba L.)
（10）粘菌门（Myxomycophyta） （11）真菌门（Eumycophyta） （12）地衣门（Lichens） （13）苔藓植物门（Bryophyia） （14）蕨类植物门（Pteridophyta） （15）裸子植物门（Gymnospermae） （16）被子植物门 （Angiospermae）
生物第1章-第4节-植物的组织和组织系统54PPT课件
.
9
A 表皮(epidermis)：是幼嫩的根、 茎、叶、花和果实等的表面层 细胞,是植物和外界环境直接的 接触层。保护或吸收(根)作用.
1层多种特征和功能细胞构成
表皮细胞：排列紧密,无叶绿体,常角质化 气孔：保卫细胞和之间的开口,有叶绿体 表皮毛：保护,分泌
表皮在植物体上的时间依所在 器官是否具加粗生长有关。
A 厚角组织(collenchyma):细胞壁不均匀增厚,而且 这种增厚是初生壁性质的,壁的增厚通常在几个 细胞邻接处的角隅处特别明显,故称厚角组织, 细胞是生活细胞.
a
a
b
b
.
19
❖化学成分:纤维素, 果胶和半纤维素, 不含木质 ❖分布:器官外围,或直接表皮下,或与表皮隔开 几层细胞.主要是正在生长的茎和叶的支持组织
共同结构特点：初生壁薄，细胞间隙发达, 原 生质中有大液泡,体积比分生细胞大,多为等径, 有分生潜力,细胞可塑性大,可特化成其他组织.
.
15
薄壁组织类型
• 吸收组织:能从外界吸收水分和营养物质的 薄壁组织
• 同化组织:分布在植物体一切绿色的部分,原 生质体中发育出大量叶绿体.
• 贮藏组织:存在面充满
1. 成熟组织:分生组织衍 生的大部分细胞,逐 渐丧失分裂能力,进 一步生长和分化,形 成的其他各种组织, 有时也称永久组织.
2. 类型：
保护 组织
成熟 组织
.
8
（1）保护组织(protective tissue)：覆盖在植物 体表起保护作用的组织。
作用： 有减少体内水分的蒸腾，控制植物与环境
的气体交换，防止病虫害侵袭和机械损 伤等 类型：包括表皮和周皮。
•补充组织：木栓形成层衍生的、不同于木栓， 具有发达细胞间隙的组织
植物生理与分子生物学课件-9[1].14
![植物生理与分子生物学课件-9[1].14](https://img.taocdn.com/s3/m/202dc51cfad6195f312ba6d9.png)
植物生理学与分子生物学Plant Physiology and Molecular Biology植物生理与分子生物学课程安排第一篇分子与细胞生物学基础第二篇光合作用第三篇营养与水分第四篇呼吸与代谢第五篇生长发育第六篇植物信号与信号转导第七篇植物与环境第一篇分子与细胞生物学基础内容植物基因组的研究方法： 主要研究目标：基因组学概述基因组（genome）:单倍体全部基因组研究内容：基因组学基因组学(Genomics)(Genomics)(Genomics)：：基因组学的分类：结构基因组学（structural genomics）：意义：功能基因组学（functional genomics）：主要研究内容::主要研究内容基因的识别、鉴定和克隆。
基因结构与功能及其相互关系的研究。
基因表达调控的研究。
目标：：目标静态动态任务：： 任务比较基因组学（comparative genomics）概念的含义：比较基因组学的应用：目前从模式生物基因组研究中得出一些规律：研究意义：药物基因组学(Medical Genomics) ：营养基因组学(Nutritional Genomics)： 次级代谢生物信息学(Bioinformatics)：仅仅从基因的角度来研究是远远不够的。
蛋白质组学蛋白质组学(proteomics)(proteomics)最终目标：： 最终目标生物基因组大小基因组大小（（bp ）T4噬菌体T4 phage2.0×105大肠杆菌Escherichia coli 4.2×106酵母Sccharomyces cereviside 1.5×107拟南芥Arabidopsis thaliana 1.0×108线虫Caenorhbditis elegans 1.0×108果蝇Drosophila melanogaste r 1.65×108水稻Oryza sativa 4.3×108小鼠Mus musculus3.0×109人类Homo sapiens 3.3×109玉米Zea mays5.4×109小麦Triticum aestivum1.6×1010不同生物基因组大小基因组学的发展1. 人类基因组计划弹计划阿波罗登月计划《癌症研究的转折点：测序人类基因组》基因组计划？四张图四张图——————遗传图遗传图遗传图、、物理图物理图、、转录图转录图、、序列图基因组研究大事年表。
植物分子系统学 ppt课件
•插入或缺失：主要是IR缺失、基因或内含子缺失、非编码区的插入或缺失。 在豆科及裸子植物中的松柏类等一些植物中缺失反向重复序列IR。烟草和地钱 中的三个内含子在水稻中缺失。在非编码区的插入或缺失经常发生，而在编码 区插入或缺失常是3bp或3的倍数，而并不打破其原来的阅读框架。
•序列变异：cpDNA相当保守，进化速率平均每年每个位点约0.2-1.0×10-9，
分子系统学研究中应用最为广泛的基因之一。
ITS序列在裸子植物中变异很大，尤其是长度变异非常显著，因此一般
认为ITS不适用于裸子植物的系统发育研究。但在被子植物中，ITS区由于
序列短(600-700bp)、两端连接高度保守区、拷贝数多、长度保守、一致
进化、进化速率较快等特点，适用于科内，尤其是近缘属间及种间甚至居群
仅为核基因组的1/5。而在编码蛋白质的基因中，碱基置换率与核基因极为相
似，显示出同样的自然选择压的结果。一般来说，非编码区的突变率要明显高
于编码区。在cpDNA中，不同区域的突变率也有差异，LSC的突变率高于SSC。
另外还存在一些突变的热点植区物分。子系统学
17
2．叶绿体DNA资料与植物系统学
2.3 cpDNA在植物系统学的应用
植物分子系统学
10
1．核DNA资料与植物系统学
rDNA资料的植物系统学应用
A．18S 基因 序列长约1850bp。18S基因序列分析对揭示植物高等级分类群间的
系统发育关系具有重要意义，进化速率慢，适用于科级以上水平的研究， 1998年以前已经成功的运用到藻类、藓类、蕨类、裸子植物、低等金缕 梅类和毛茛类、单子叶植物等的系统学研究。
C．ETS及IGS序列 rDNA重复单位中的外转录间隔区ETS位于18S基因的上游，其长
植物发育分子生物学ppt课件
从种子或幼苗阶段开始，就已经开始了花决定的基因表达调控，春化作用 （vernalization）决定开花与否就是一种早期控制花发育的表达调控的例 子，营养生长过程中环境中光周期的长短、光质（红外/远红外、蓝光的照 射）以及植物内在的因素如赤霉素、碳水化合物代谢等因素都能诱导花的形 成。这些内外因素通过开花决定基因的表达调控，诱导花的发端，从而决定 开花的时间。
PPLP
PPLP
FY
FPA 编码一个RNA 结合蛋白， FVE 编码一个含有WD重复序列蛋白，在抑制 FLC 表达方面，它们属于同一个上位效应组。然而它们的作用机制还不清楚。
体中， FLOWERING LOCUS C （FLC）有很高浓度的积累，说明FLC 是
一个关键的抑制因子。
精选编辑ppt
12
春化作用和自调控途径的一些基因通过不同的分子机制抑制和下调FLC的表达， 使开花能够进行。
1、自开花调控途径对FLC表达的抑制 抑制FLC表达的基因有FCA、 FY、 FPA、 FVE、 LD、 FLD。
精选编辑ppt
9
Pathways That Enable the Floral Transition
Boss, P. K., et al. Plant Cell 2004;16:S18-S31
精选编辑ppt
10
Copyright ©2004 American Society of Plant Biologists
精选编辑ppt
6
Resetting, Repression, and Promotion Phases in the Life Cycle
Boss, P. K., et al. Plant Cell 2004;16:S18-S31
PPLP
PPLP
FY
FPA 编码一个RNA 结合蛋白， FVE 编码一个含有WD重复序列蛋白，在抑制 FLC 表达方面，它们属于同一个上位效应组。然而它们的作用机制还不清楚。
体中， FLOWERING LOCUS C （FLC）有很高浓度的积累，说明FLC 是
一个关键的抑制因子。
精选编辑ppt
12
春化作用和自调控途径的一些基因通过不同的分子机制抑制和下调FLC的表达， 使开花能够进行。
1、自开花调控途径对FLC表达的抑制 抑制FLC表达的基因有FCA、 FY、 FPA、 FVE、 LD、 FLD。
精选编辑ppt
9
Pathways That Enable the Floral Transition
Boss, P. K., et al. Plant Cell 2004;16:S18-S31
精选编辑ppt
10
Copyright ©2004 American Society of Plant Biologists
精选编辑ppt
6
Resetting, Repression, and Promotion Phases in the Life Cycle
Boss, P. K., et al. Plant Cell 2004;16:S18-S31
第七章--植物分子生态学
渗透 调节
离子 稳态
基因表 达调控
抗氧化 防御
7.3.5 植物对盐胁迫反应
➢胁迫下植物信号传递的分子基础：
感受器、反应
调节器分开
两
组
分
导致共生或致病的宿主识别和入侵
信 号
适
应
对碳源、氮源、磷源变化代谢适应
性
二
行
合
为
对介质渗透变化的生理反应
一 组
趋化性以及逆境诱导的分化过程
合
感受器、反应 调节器一起
种群的大小、自然选择、 交配和扩散、基因流动
7.3.5 植物对盐胁迫反应
数据解释、系统推断、 进化树比较
常用软件 •Molecular Systematics
进化树 重建
提供的分析 •系统发生 •种群遗传分析
1
分子水平
本章小结
植物分子生态学理论、方法
国内外研究进展
个体识别 个体遗传关系
2
物种遗传多样性
DNA水平上 的研究方法
SSR标 记技术和 ISSR
DNA芯片 或微阵列 技术
RAPD 标记技 术
7.2.1 DNA水平上的研究方法
限制性内切酶位点发生突变，可通过特定探针杂交 原 进行检测，从而可比较DNA水平的差异，多个探针的 理 比较可确定生物群种遗传关系和生物的进化.
缺 操作过程复杂、时间长、费用高、检测出的多态性 RFLP标
人潮拥挤
7.1 植物分子生态学概况
分子生态学方法 在植物生态学的
应用
植物微生态病理学
研究植物体内病 原微生物的组成 、功能、演替及 其病原微生物与 微生物之间，病 原微生物与个体 环境之间关系的 生命学的分支。
2024年高级植物生理学第一章-植物生理与分子生物学(共111张PPT)
ABC1 和 ABC2 是不同的基因；
abc4-1 和 abc4-2为相同基因的不同等位基因；
3 植物基因的结构
克隆植物中编码蛋白质基因的方法：
① 根据蛋白质测序结A克隆。
拟南芥mtDNA 376kb ，人mtDNA为16.6kb，前者比后者 RNA基因多1个，蛋白质基因27:13。
在同一细胞 中可有不同长度的mtDNA。
mtDNA有分子内、分子间重组，也可与核、叶绿体基因组 DNA重组。因此mtDNA的重排、序列加倍、与外源DNA整合的几 率很高，由此产生新的嵌合基因。细胞质雄性不水稻 菠菜 小麦 玉米
已知DNA序列的植物质体基因组
长度/bp P基因数 R基因数
154478
88
45
155939
102
45
163953
118
46
134525
108
54
150725
100
47
134545
84
50
140387
111
47
GenBank编号 NC-000932 NC-001897 NC-002693 NC-001320 NC-002202 NC-002762 NC-001666
DNA 核小体
螺线管 超螺线管 染色单体
核小体
③ 真核基因组中存在着重复序列。 高度重复序列；中度重复序列；单一序列。
④ 真核基因属于断裂基因，编码序列中存在有内含子 。
DNA(基因)
前导区
编码区
extron
intron
尾部区
mRNA
起始密码
终止密码
⑤ 真核基因转录调控区很大，可远离启动子上千个碱 基。
多数 被子植物 cpDNA在120~160kb之间；
abc4-1 和 abc4-2为相同基因的不同等位基因；
3 植物基因的结构
克隆植物中编码蛋白质基因的方法：
① 根据蛋白质测序结A克隆。
拟南芥mtDNA 376kb ，人mtDNA为16.6kb，前者比后者 RNA基因多1个，蛋白质基因27:13。
在同一细胞 中可有不同长度的mtDNA。
mtDNA有分子内、分子间重组，也可与核、叶绿体基因组 DNA重组。因此mtDNA的重排、序列加倍、与外源DNA整合的几 率很高，由此产生新的嵌合基因。细胞质雄性不水稻 菠菜 小麦 玉米
已知DNA序列的植物质体基因组
长度/bp P基因数 R基因数
154478
88
45
155939
102
45
163953
118
46
134525
108
54
150725
100
47
134545
84
50
140387
111
47
GenBank编号 NC-000932 NC-001897 NC-002693 NC-001320 NC-002202 NC-002762 NC-001666
DNA 核小体
螺线管 超螺线管 染色单体
核小体
③ 真核基因组中存在着重复序列。 高度重复序列；中度重复序列；单一序列。
④ 真核基因属于断裂基因，编码序列中存在有内含子 。
DNA(基因)
前导区
编码区
extron
intron
尾部区
mRNA
起始密码
终止密码
⑤ 真核基因转录调控区很大，可远离启动子上千个碱 基。
多数 被子植物 cpDNA在120~160kb之间；
《植物分子生物学》课件
CHAPTER
04
植物信号转导与表观遗传学
植物生长素的信号转导
生长素合成
生长素在植物体内通过色氨酸合成，经过一系列酶促反应生成。
信号转导途径
生长素通过与受体结合，激活下游的转导因子，引发一系列的信号 转导反应，调控植物生长和发育。
转导机制
生长素信号转导过程中涉及多种蛋白质的磷酸化、去磷酸化等修饰， 以及基因表达的调控，最终影响植物细胞的生长和分化。
当前发展
目前，植物分子生物学的研究已经深入到基因组学、转录组学、蛋白质组学等多个层面， 研究手段和技术也在不断更新和进步。
未来展望
未来，植物分子生物学将继续发挥重要作用，特别是在农业和园艺等领域的应用将更加广 泛和深入。同时，随着技术的进步和研究的深入，植物分子生物学将会有更多的突破和创 新。
CHAPTER
02
植物基因组与ห้องสมุดไป่ตู้录组学
植物基因组的结构与功能
结构特征
植物基因组通常较大，含有大量的重 复序列和复杂的染色体结构。它们还 包含大量的基因，这些基因编码了参 与各种生命活动的蛋白质。
功能研究
植物基因组的功能研究主要集中在基 因表达、调控和进化等方面。这些研 究有助于理解植物生长、发育和应对 环境压力的机制。
植物转录组的调控机制
转录因子
转录因子是调控基因表达的关键分子，它们可以激活或抑制特定基因的表达。在植物中，转录因子在响应生物和 非生物胁迫、以及在发育过程中发挥重要作用。
miRNA和siRNA
microRNA (miRNA) 和 small interfering RNA (siRNA) 是两种重要的非编码RNA，它们通过与mRNA结合来 调控基因的表达。这些RNA在植物的生长发育和胁迫响应中发挥关键作用。