同工酶技術(shù)及其在植物育種上的應(yīng)用第1頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1同工酶技術(shù)第2頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1同工酶的概念同工酶：催化同一生化反應(yīng)的、在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)有所不同的酶的多種形式。Markert，Moller乳酸脫氫酶等位酶：同一基因位點(diǎn)的不同等位基因所編碼的一種酶的不同形式。第3頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2酶電泳的原理第4頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2.1酶蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)有酸堿性質(zhì)和四級(jí)結(jié)構(gòu)1.初級(jí)結(jié)構(gòu)：2.二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)3.四級(jí)結(jié)構(gòu)第5頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一級(jí)結(jié)構(gòu)第6頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二級(jí)結(jié)構(gòu)第7頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三級(jí)結(jié)構(gòu)第8頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四級(jí)結(jié)構(gòu)第9頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月酶是蛋白質(zhì)，有四級(jí)結(jié)構(gòu)，也有酸堿性質(zhì)。通常每一種酶蛋白質(zhì)的亞基數(shù)目是固定不變的。第10頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2.2電泳原理粒子在電場(chǎng)影響下的移動(dòng)。U=Qd/4r2η把含有各種蛋白質(zhì)的組織勻漿樣品放在凝膠里，電泳后，由于它們的凈電荷極分子大小形狀不同而移動(dòng)速度不同，各種蛋白質(zhì)分散在電泳跑道上，這時(shí)它們是看不見的。專性的組織化學(xué)染色來(lái)使它們被看見。第11頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.酶蛋白質(zhì)電泳的遺傳學(xué)解釋酶譜上的帶是酶蛋白質(zhì)基因的表現(xiàn)型，而不是酶基因或酶基因型本身：（1）代表等位基因的帶（2）代表同一基因位點(diǎn)的帶（3）次生雜聚體酶帶（4）人為帶和其他非遺傳帶第12頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月酶譜帶型和帶的數(shù)目：（1）酶本身結(jié)構(gòu)；（2）在細(xì)胞中的分布；（3）編碼基因來(lái)源。第13頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月酶蛋白質(zhì)都是由DNA編碼通過(guò)RNA合成的；所以使用等位酶資料的根據(jù)是：（1）酶在電場(chǎng)里移動(dòng)性的改變反應(yīng)了編碼DNA的改變，所以酶譜類型是遺傳的；（2）大多數(shù)酶的不同形式都是等顯性的。第14頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月選作遺傳學(xué)分析的酶單體酶二聚體酶四聚體酶第15頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1同工酶在細(xì)胞內(nèi)的分布細(xì)胞液（細(xì)胞溶質(zhì)）質(zhì)體（葉綠體等）線粒體微粒體第16頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2二倍體植物的基因型與酶型基因型酶型：?jiǎn)误w酶A1，二聚體酶A1A1，四聚體酶A1A1A1A1.第17頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.1單體酶的酶型基因型a1a1a1a2a2a2酶譜帶型A1A1A2A2第18頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2二聚體酶的酶型基因型a1a1a1a2a2a2酶譜帶型A1A1A2A2

A1A1A1A2A2A2第19頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3三聚體酶的酶型基因型a1a1a1a2a2a2酶譜帶型A1A1A1A2A2A2A1A1A1A1A1A2A1A2A2A2A2A2第20頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.4四聚體酶的酶型基因型a1a1a1a2a2a2酶譜帶型A1A1A1A1A2A2A2A2A1A1A1A1A1A1A1A2A1A1A2A2A1A2A2A2A2A2A2A2第21頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.5二倍體植物的居群或種內(nèi)基因型與酶型進(jìn)行等位酶分析時(shí)，都要進(jìn)行群體隨機(jī)取樣，在幾十或成百上千的樣品個(gè)體中，看到的等位基因就不止2個(gè)。在一個(gè)二倍體植物的居群或種內(nèi)，不同的個(gè)體中各等位基因可能純合，也可以兩兩組合形成各個(gè)種雜合基因。第22頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有三個(gè)等位基因的一個(gè)單體酶位點(diǎn)在二倍體植物群體中可能的基因型與酶型的關(guān)系。（P178）第23頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有三個(gè)等位基因的一個(gè)二聚體酶位點(diǎn)在二倍體植物群體中可能的基因型與酶型的關(guān)系。（P179）第24頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有三個(gè)等位基因的一個(gè)四聚體酶位點(diǎn)在二倍體植物群體中可能的基因型與酶型的關(guān)系。（P179）第25頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有3個(gè)以上等位基因的二倍體植物居群的基因型種類T=m!/2×(m-2)!+mT為基因型的種類數(shù)；m為等位基因的數(shù)目；！為階乘。在各種雜合情況下，單體酶具有2條帶、二聚體酶具有3條帶，四聚體體酶具有5條帶。第26頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2個(gè)個(gè)體的酶譜不同未必不是一個(gè)種，帶多的未必是基因變化多。直接把酶譜上帶的多少或遷移率作為數(shù)量性狀進(jìn)行遺傳學(xué)計(jì)算或聚類分析那將是十分危險(xiǎn)和錯(cuò)誤的。進(jìn)行等位酶分析必須采取盡量多的樣品，檢查盡量多的酶，而且必須正確地解釋酶譜上看到的帶。從酶譜上找出真正代表位點(diǎn)和等位基因的信息。第27頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月掌握原則不同位點(diǎn)的酶帶往往相距較遠(yuǎn)，二聚體以上的酶的帶之間不形成雜合酶型的帶；在單體酶的酶譜中，每種酶型都代表1個(gè)等位基因；在二聚體以上的酶的酶譜中，凡酶型為純合的才能代表等位基因，不同的純合酶型代表不同的等位基因。第28頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3同工酶技術(shù)在植物育種上的應(yīng)用第29頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1在遺傳多樣性研究上的應(yīng)用在種內(nèi)水平上，等位酶可作為一種穩(wěn)定的遺傳標(biāo)記，通過(guò)等位酶分析可以測(cè)量遺傳變異性，常用的指標(biāo)：第30頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.多態(tài)位點(diǎn)的百分?jǐn)?shù)P；2.平均每個(gè)位點(diǎn)等位基因的有效數(shù)目Ae；3.平均每個(gè)位點(diǎn)的觀察雜合度Ho；4.平均每個(gè)位點(diǎn)的期望雜合度。第31頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月了解一個(gè)種在分布區(qū)范圍內(nèi)各種群的基因豐富程度及各種群內(nèi)和種群間的等位基因的組成、分布情況以及等位基因在空間和時(shí)間上的動(dòng)態(tài)變化情況。第32頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2000年黎中寶等，研究?jī)煞N不同生境的桐花樹種群的遺傳多樣性和遺傳分化。桐花樹種和種群水平都維持有較高的遺傳變異性。第33頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1986年，江洪等根據(jù)同工酶結(jié)構(gòu)基因定位和形態(tài)特征，推知TAT系列Ⅱ中的冰草染色體與小麥的同祖群有一定部分同源關(guān)系。1999年，郎萍等對(duì)栗屬中國(guó)特有種種群的遺傳多樣性研究，揭示了長(zhǎng)江流域的神農(nóng)架及周邊地區(qū)為中國(guó)板栗的遺傳多樣性中心。第34頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2在品種鑒定上的應(yīng)用同工酶多態(tài)性小，僅用一種同工酶只能部分區(qū)別品種，需多種酶系一起分析才可以將所有品種一一區(qū)別。第35頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月王家保等（2004）用過(guò)氧化物酶、酯酶和淀粉酶同工酶區(qū)分11份蓮霧品種。孫彩云等（2002）用酯酶、蘋果酸酶、磷酸葡萄糖異構(gòu)酶、磷酸葡萄糖變位酶、超氧化物歧化酶5種酶系統(tǒng)研究墨蘭和春蘭17個(gè)變種及品種的同工酶多樣性，能夠把供試品種和變種區(qū)分開來(lái)。第36頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月莫饒2005年建立了10個(gè)咖啡中粒品種的POD同工酶指紋，鑒別出4個(gè)品種的差異。第37頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月編號(hào)品種酶帶12345678910-13酶帶數(shù)X1Xing24-211110011017X3Xing600001111116X7Xing8-101110011016Y5Xing24-1100111110016第38頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3種子純度鑒定上的應(yīng)用利用同工酶技術(shù)可以較為快捷、有效及低成本地檢測(cè)種子的純度。方宣鈞等1997年，篩選出5個(gè)雜交水稻組合特異性等位酶標(biāo)記，輔助標(biāo)記鑒定標(biāo)記9個(gè)，可對(duì)供試的9個(gè)雜交水稻組合進(jìn)行真?zhèn)渭凹兌辱b定。第39頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月吳建梅等2003年，采用酯酶同工酶電泳法，對(duì)10份特優(yōu)系列組合進(jìn)行純度鑒定，與田間種植鑒定很好吻合。第40頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.4雜交后代的分析利用同工酶對(duì)雜交后代進(jìn)行分析可了解相關(guān)遺傳信息。第41頁(yè)，課件共45頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.5外源DNA導(dǎo)入后代的檢測(cè)外源DNA導(dǎo)入的受體和后代，出現(xiàn)明顯的酶譜變化。盧翠花等（2000）將蕓豆、玉米的總DNA導(dǎo)入大豆其后代發(fā)生明顯變異，過(guò)氧化物