21-1第一节生物的无性繁殖

第一节生物的无性繁殖资料21-1-1无性生殖生物对基因突变的控制方法资料21-1-2Nature：酵母研究显示有性生殖比无性生殖更有利资料21-1-3酵母菌的出芽生殖资料21-1-4观察酵母菌的分裂资料21-1-5嫁接的优点资料21-1-6嫁接成活的难易资料21-1-7嫁接的亲和性资料21-1-8农林业生产实践中的嫁接资料21-1-9乐昌市九峰农民移花接木脱贫致富资料21-1-10扦插资料21-1-11压条资料21-1-12仙人掌嫁接资料21-1-13植物组织培养资料21-1-14植物组织培养技术发展简史资料21-1-15植物组织培养的应用资料21-1-1无性生殖生物对基因突变的控制方法尽管许多物种都有多种繁殖的方法，但大部分的真核生物包括人类都必须通过有性繁殖才能繁衍后代。而一小分支生物却一直用无性繁殖的方法逃脱了早期的灭绝，长期的无性繁殖会与遗传的危险积累相关。这些古老的生物怎样逃脱灭绝的危险而且能够告诉我们什么关于有性繁殖或无性繁殖的启示呢？IsabelleSchönandKoenMartens对一种现存最古老的无性繁殖生物进行研究，这种生物是介形亚纲的甲壳类生物Darwinulastevensoni，它们已经无性生殖存在了2千万年。研究者希望对它们如此长的时期内无性繁殖而对基因组序列的突变造成什么影响进行分析。研究者对这种生物三个重要基因的序列进行分析，单拷贝基因hsp82的内含子和外显子，ITS1/ITS2基因的分散序列和CadDS的calmodulin内含子。研究者对这些序列的核苷酸分支性进行分析，与有性生殖的介形亚纲生物Cyprideistorosa进行比较，得出单个生物与群体的核苷酸差异。研究者发现D.Stevensoni在所检测到的三段序列中都很意外的只有很低的遗传学改变。这很奇怪是因为无性繁殖生物不能够通过重组来对基因组中的突变进行移除，而这就是以前认为无性繁殖生物致命的缺点之一。在也是无性生殖的蛭形轮虫中，非同源的突变积累导致DNA序列大规模的等位基因差异。IsabelleSchönandKoenMartens发现在另外一种无性生殖的生物轮虫Pholidinaroseola中，hsp82的等位基因差异非常高。为了消除这种无法消除突变的严重后果，这种生物通过缩短生命周期和增加种群数量来补偿。他们进而发现在D.Stevensoni中可能是通过ITS1/2基因的散在分布和对单基因拷贝基因的修复来降低突变的可能。这种古老的生物提示我们生物界是多么复杂，各种生物各显神通生存下来真是条条大路通罗马啊。资料21-1-2Nature：酵母研究显示有性生殖比无性生殖更有利生物学家发现，在压力较大的环境中，有性生殖的酵母比无性生殖的酵母适应得更快。约一个世纪前就有人提出，生物之所以进化出性别，是因为有性生殖可以增加后代的遗传多样性，加速自然选择。但这一理论并未得到检验，因为要在相同条件下比较有性生殖和无性生殖的效率，这样的实验非常难做。新西兰奥克兰大学的MatthewGoddard，以及他在英国帝国理工学院的合作者，成功地用酵母进行了这样的实验。正常的酵母既可以分裂出遗传上几乎完全相同的新细胞，进行无性生殖；也可产生只带有母体一半染色体的孢子，与其它孢子“交配”，进行有性生殖。科学家对酵母进行遗传改造，使其失去有性生殖能力，然后与普通酵母进行对比，Goddard小组发现，在生存压力不大的环境中，普通酵母和改造后的酵母生长速度相同。但如果提高温度、向培养基中加盐，使生存环境变得恶劣起来，有性生殖的酵母就比无性生殖的那些生长得更快。这一成果发表于3月31日的《自然》上。Goddard说，它证实了有性生殖通过混合基因来增加生存优势的古老理论。有性生殖会更快地重组基因，产生新变异帮助生物适应新环境的速度也更快。研究小组下一步计划研究这一过程在酵母中起作用的具体机制。资料21-1-3酵母菌的出芽生殖酵母菌细胞核分裂，一个子核进入细胞表面凸出的“芽”中，而成一小的子细胞，是为出芽(budding)。子细胞可不脱离原来的细胞而继续出芽，形成第二代、第三代的更小的芽(图14－1)。“出芽”一词意义很广，不是一个严格的术语。凡是从母体上长出“芽”，“芽”再发育而成新个体的生殖方式在生物学中都被称为出芽，如多细胞动物水螅，体表的指状外凸也称为芽，芽脱落即成新个体。资料21-1-4观察酵母菌的分裂冬天里吃的酒酿蛋汤，早上吃的馒头包子，这些食物都是先经过酵母菌发酵才变成香香软软的。酵母菌是用途最广泛的真菌，人类经常利用它的发酵作用来制造各种发面食品与醇酒。发酵即是将醣类转化为二氧化碳与酒精的一种作用，揉好的面团加入酵母菌，经过发酵后产生二氧化碳，就会使面团发胀膨松起来，面包里面无数的小洞就是二氧化碳留下的痕迹，仔细闻还会带些醇香。酿造葡萄酒、米酒也是靠酵母菌来产生酒精，酒酿则是米饭发酵后的酒渣。同时因酵母菌个体小，生长快速，且容易繁殖，因此遗传学及分子生物学的研究上，也常用它作为实验材料。若想要观察酵母菌，可直接到店里买包做馒头用的发粉，将少许粉末调和在糖水里，吸一滴溶液在显微镜下观察，起先是一颗颗的球状，放置一两个小时后，再取溶液观察，这时许多大球旁会冒出小球来，甚至结成一小群，这就是酵母菌的出芽生殖。再拿起糖水溶液观察，液面有许多的泡沫出现，那就是二氧化碳，你也可以闻闻看是否有些酒味。一群酵母菌，箭头指的是一个子囊。资料21-1-5嫁接的优点1.嫁接后的植物生长发育和开花结果，能保持原品种性状不变。2.嫁接苗比扦插苗、实生苗生长发育快。3.增强适应不良环境的能力强。4.植株的抗病虫能力强。资料21-1-6嫁接成活的难易从植物分类学上讲，亲缘关系越近的植物嫁接越易成活，这是植物组织结构的不同造成的。嫁接成活与否首先取决于砧木和接穗削面间形成愈伤组织的愈合程度。嫁接后，砧、穗削切面愈伤组织形成的快，而且形成量也多的植物容易成活，反之则成活困难。嫁接成活是指砧木和接穗各自的削切面形成层彼此之间相互密接，从双方削切面分化出愈伤组织，这是植物本身具有的再生能力。发育的愈伤组织结合起来添补空隙，砧木吸收的养分通过愈伤组织向接穗运送。在愈伤组织形成的过程中接穗萌芽，开始生长。当然，嫁接成活的难易也受砧木、接穗当时的形态、外界因素及操作技术的影响。资料21-1-7嫁接的亲和性嫁接亲和性指的是嫁接成活后，从一株小苗一直到成年树，长期能正常生长发育。假如嫁接成活后，树势逐渐衰弱而枯死，或嫁接部位发育不良容易被风吹断等，就被认为不亲和。但有些不亲和现象表现为树体矮化、叶片黄化、接口上粗下细或上细下粗等。但从栽培角度上讲，在这些现象之后树体若能发育正常，在庭园栽培或盆栽上就可以利用。资料21-1-8农林业生产实践中的嫁接在农林业生产实践中，很多植物都是使用嫁接繁殖的，如月季、菊花、仙人掌类、苹果、梨、桃、柑橘等。以梨树作例子来说，接穗要从鸭梨等优良品种的植株上选取，砧木可以选用杜梨等野生种类植株。鸭梨的果实大，味道甜，但抗病力弱。杜梨的果实小，味道涩，但抗病力强。通过嫁接，就将鸭梨和杜梨的优点结合到了一起。给果树嫁接，技术要求高、专业性强，还要使用专门的嫁接工具，如芽接刀等。给仙人掌类植物嫁接则相对容易一些。资料21-1-9乐昌市九峰农民移花接木脱贫致富乐昌市九峰农民擅长嫁接水果，硬是创出了一个粤北水果大镇。乐昌九峰镇的公路两侧，漫山遍野的柰李花连绵数公里，小河边、村庄旁、山丘上，到处是怒放的花儿，或一簇簇，或一片片，或连绵不断。由于开花时节的李花都没有长绿叶，因此，看上去李花如雪，正是“银装素裹分外妖娆”。九峰人说，这17000亩柰李是九峰农民“嫁接”出来的，他们嫁接出一个花花世界，也嫁接出粤北水果第一大镇。“几乎你要哪两种水果嫁接，只要同科，九峰农民都可以给你鼓捣出来。”一位镇干部如是说，“如今的九峰农民，几乎个个都是水果嫁接好手”。说起来，九峰农民最开始搞水果嫁接，却是出于无奈。始作俑者据说是一位叫薛日胜的农民，十多年前，他种了多年的新红宝西瓜的抗病能力日渐减弱。这可愁苦了他，全镇其他种瓜大户们也和他一样陷入了迷惘，作为主要经济收入之一的西瓜还能不能再种？喜欢看看书报的薛日胜得知植物嫁接可以提高抗病能力，于是，他尝试着将新红宝嫁接到一棵葫芦上，结果，这种依靠葫芦作母体的新西瓜抗病能力增强了，但是，西瓜却不好吃，皮厚味淡，人们怀疑嫁接这一技术是否可行？薛日胜没有气馁，为西瓜搭起雨棚，注意掌握好温度湿度等，经过多次试验，他掌握了嫁接的关键技术，种出来的新红宝又大又甜了。这一消息令九峰人兴奋，好东西大家学，于是，九峰西瓜的名字响遍韶关地区。资料21-1-10扦插扦插繁殖是从母株上剪取根、茎、叶等营养体的一部分插入土中或浸入水中，在适宜的环境条件下促其生根、发芽，形成一个完整独立的新植株。花卉上常用的扦插方法，因所用的扦插材料不同，分为枝插、根插、叶插、芽插等。枝插：又名茎插。是目前大量繁殖花木应用最多的一种方法。枝插又分为嫩枝扦插和硬枝扦插。根插：利用根上的不定芽萌发而长出新的植株。此法适用于具有肥大肉质须根或直根系的花木，如牡丹、芍药、紫藤、紫薇、凌霄、贴梗海棠等。叶插：利用叶脉的伤口部分产生愈合组织，然后萌发出不定根和不定芽，从而形成新的植株。此法常用于一些叶脉粗壮的多年生草花，景天科和龙舌兰科等的多肉植物以及个别的常绿木本花卉。叶插分为平置法、直插法等。资料21-1-11压条压条繁殖是将生长在母株上的枝条的一段刻伤埋入土中，生根后切离母株，使之成为一独立的新植株。此法多用于茎节和节间容易自然生根的花灌木和因扦插、嫁接不易生根的木本花卉。压条繁殖的主要特点是在压条过程中，枝条不与母株分离，它能依靠母体供给愈合、生根所需要的水分和养料，同时由于对压条部位进行刻伤等处理，使其上部枝条光合产物运输受到阻碍，积累在处理点之上，因此容易生根成活。压条部位经过埋土或包扎等遮光处理，能起到黄化和软化作用，也是促进生根的有利因素。压条时间在温暖地区一年四季均可进行，北方多在春季进行。压条方法分为普通压条法、堆土压条法与高枝压条法三种。资料21-1-12仙人掌嫁接仙人掌嫁接蟹爪兰需要的材料用具有：蟹爪兰幼茎、仙人掌，芽接刀。废纸、尺子、医用橡皮膏等。嫁接的方法如下：先用尺子测量蟹爪兰扁平的变态茎的宽度，再将仙人掌的球茎顶端平着切掉一部分；要使切口略宽于蟹爪兰茎的宽度。使用芽接刀小心地在切口中央下切1.5～2cm深；再把蟹爪兰茎的背腹两侧1～1.5cm处各斜削一刀，削成楔形。立即将削好的蟹爪兰插入仙人掌的切口中（注意尽量避免对伤口的污染），插牢后用医用橡皮膏把插接处缠绕一周。操作时可用废纸包住仙人掌，避免小毛刺扎手。教师可事先实践一下，取得经验，再带领学生操作。资料21-1-13植物组织培养运用组织培养方法可以在比较简单易观察的条件下研究细胞、组织或器官的繁殖、生长和分化，以及各种外界因素对它们的影响，从而为解决农业生产和药物生产中的某些问题开辟了广阔的前景，目前已有若干重要成果应用于生产实践中，一为营养繁殖系的快速繁殖，如以甘蔗为例，原来每亩要用蔗种0.5～1吨，用组织培养快速繁殖的幼苗进行栽培可节省大量蔗种。又如贝母繁殖率非常低，而用组织培养分化出的三个月左右的鳞茎，其大小就相当于用种子繁殖二年生的鳞茎，另一为药物和生物制品的工业生产，药用植物的有效成分一般都从植物体提得，其产量和质量难免要受到植物的遗传性、生长条件、收获时间及贮藏和运输等因素所影响，如果能采用类似培养微生物产生抗菌素的方法生产有效成分，就可克服这些缺点，这对生长条件要求严格、生长缓慢、产量低、价值贵重的植物药更有意义。如近年来已大量培养人参组织，并提取有效成分，因此利用组织培养生产药用成分，探索天然药物生产工业化的途径是当前药物生产的一个新方向，随着大规模人工培养技术的成功，就有可能用组织培养法来代替全植物提取有效成分，这项工作将是未来研究植物药的中心课题之一。资料21-1-14植物组织培养技术发展简史19世纪30年代，德国植物学家施莱登(M.J.Schleiden，1804—1881)和德国