第六章從雜交育種到基因工程高二必修第二冊課件

1、 自從人類開始種植作物和飼養(yǎng)動物以來，就從未停止過對品種的改良。傳統(tǒng)的方法是選擇育種，通過汰劣留良的方法來選擇和積累優(yōu)良基因。自從孟德爾發(fā)現(xiàn)了遺傳規(guī)律之后，人工雜交的方法被廣泛應(yīng)用于動植物育種。人工誘變技術(shù)的應(yīng)用，使育種方法得到了較大的改進。基因工程的誕生，使人們能夠按照所設(shè)計的藍圖，進行跨越種間鴻溝的基因轉(zhuǎn)移，從而定向地改變生物的遺傳特性，創(chuàng)造出新的生物類型。第1節(jié) 雜交育種與誘變育種第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用本節(jié)聚焦：1、雜交育種的原理是什么？2、什么是誘變育種？3、雜交育種和誘變育種各有哪些優(yōu)點和不足？p ddttp ddtt高稈抗銹病高稈抗銹病 ddtt ddtt矮稈易染銹病矮稈易染銹病

2、f f1 1 ddtt ddtt高稈抗銹病高稈抗銹病f f2 2 ddtt ddtt、ddttddtt矮稈抗銹病矮稈抗銹病自自 交交 自自 交交 f fn n ddtt ddtt矮稈抗銹病矮稈抗銹病ddtt高稈抗銹病高稈抗銹病 ddtt矮稈易染銹病矮稈易染銹病ddtt高稈抗銹病高稈抗銹病dt、dt、dt、dt花藥離花藥離 體培養(yǎng)體培養(yǎng) ddtt矮稈抗銹病矮稈抗銹病dt、dt、dt、dt秋水仙秋水仙 素處理素處理 單倍體單倍體 幼苗 花粉花粉 純合體純合體 植株 f f1 1 p p高稈抗銹病高稈抗銹病矮稈抗銹病矮稈抗銹病矮稈不抗銹病矮稈不抗銹病矮稈抗銹病矮稈抗銹病 利用太空環(huán)境研究植物生長發(fā)育

3、和遺傳變異的研究始于上世紀60年代初期，迄今已有40多年的歷史。前蘇聯(lián)(俄羅斯)、美國空間植物學研究的主要目標，定位在以探索空間條件下植物生長發(fā)育規(guī)律，改善空間人類生存的小環(huán)境，解決宇航員的食品供給及生存安全等，這是為了將來“太空里的人類”。因而美國航空航天局于1995年建立了引力生物學中心，重點研究植物對引力的感受和反應(yīng)，但其最終目標仍是開發(fā)出更加適于太空旅行的植物。而我國的太空育種則把更多的注意力投向如何利用空間環(huán)境資源，開辟選育植物優(yōu)良品種的新途徑，這是為了現(xiàn)在“地球上的人類”。因為目的的不同，導致現(xiàn)在有“中國已經(jīng)走上太空育種的最前沿”一說?？臻g生命科學：高真空(108pa)微重力(10

4、4g)強輻射 方法方法比較比較處理處理原理原理優(yōu)缺點優(yōu)缺點舉例舉例雜交育種雜交育種誘變育種誘變育種多倍體育種多倍體育種 單倍體育種單倍體育種p101p101常規(guī)育種常規(guī)育種誘變育種誘變育種多倍體育種多倍體育種單倍體育種單倍體育種處理雜交用射線、激光、化學藥品等處理生物用秋水仙素處理種子或幼苗花藥離體培養(yǎng)原理通過基因重組把兩親本的優(yōu)良性狀組合在同一后代中用人工方法誘發(fā)基因突變，產(chǎn)生新性狀，創(chuàng)造新品種或新類型抑制細胞分裂中紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加倍后不能形成兩個細胞誘導精子直接發(fā)育成植株，再用秋水仙素加倍成純合體特點方法簡便，但需較長年限方可獲得純合體加速育種的進程，大幅改良某些性狀，但突變后

5、有利個體往往不多器官大，營養(yǎng)物質(zhì)含量高，但發(fā)育延遲，結(jié)實率低縮短育種年限，但方法復雜，成活率較低高桿抗病與矮桿不抗病小麥雜交產(chǎn)生矮桿抗病品種高產(chǎn)量青霉素菌株的育成三倍體西瓜、八倍體小黑麥抗病植株的育成類別雜交育種人工誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種細胞融合技術(shù)細胞核移植技術(shù)依 據(jù) 原理基 因 重組基 因 突變?nèi)?色 體組 成 倍減 少 ，再 加 倍后 得 到純種染 色 體組 成 倍增加基 因 是控 制 生物 性 狀的 基 本單位基 因 重組 、 染色 體 變異基 因 重組 、 染色 體 變異常 用 方法雜 交 自 交 選 種 自交輻 射 誘變 激 光誘 變 作物 空 間技 術(shù) 育種花

6、藥 的離 體 培養(yǎng) ， 然后 再 加倍秋 水 仙素 處 理萌 發(fā) 的種 子 、幼苗轉(zhuǎn) 基 因（ d n a重 組 ）技 術(shù) 將目 的 基因 引 入生 物 體內(nèi) ， 培育 新 品種讓 不 同生 物 細胞 原 生質(zhì)融合，同 種 生物 細 胞可 融 合為 多 倍體將 具 備所 需 性狀 的 體細 胞 核移 植 到去 核 卵中七種遺傳育種方法的比較優(yōu)點將 不 同個 體 的優(yōu) 良 性狀 集 中于 一 個體上可 以 提高 變 異的頻率，加 速 育種進程，或 大 幅度 地 改良 某 些品種可 以 明顯 地 縮短 育 種年限器 官 巨大 ， 提高 產(chǎn) 量和 營 養(yǎng)成分打 破 物種界限，定 向 改變 生 物的性

7、狀按 照 人們 意 愿改 變 細胞 內(nèi) 遺傳 物 質(zhì)或 獲 得細 胞 產(chǎn)品 且 克服 了 遠緣 雜 親不 親 和障礙可 改 良動 物 品種 或 保護 瀕 危物種缺點時間長，須 及 時發(fā) 現(xiàn) 優(yōu)良品種有 利 變異 少 ，須 大 量處 理 實驗材料技 術(shù) 復雜 且 須與 雜 交育 種 配合發(fā) 育 延遲 ， 結(jié)實率低有 可 能引 起 生態(tài)危機技 術(shù) 難度高技 術(shù) 要求高舉例矮 稈 抗銹 病 小麥青 霉 素高 產(chǎn) 菌株 太 空椒單 倍 體育 種 獲得 的 矮稈 抗 銹病小麥三 倍 體無 籽 西瓜 八 倍體 小 黑麥產(chǎn) 生 人胰 島 素的 大 腸肝 菌 、抗蟲棉白 菜 、甘 藍 、番 茄 、馬鈴薯克隆羊

8、、鯉 鯽 、移核魚本節(jié)聚焦：1、什么是基因工程？2、基因工程的原理是什么？3、基因工程有哪些應(yīng)用？4、轉(zhuǎn)基因食品安全嗎？青霉菌能產(chǎn)生對人類有用的抗生素青霉素v家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用v豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？中的氮？能否讓細菌能否讓細菌“吐出吐出”蠶絲？蠶絲？能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？等珍貴的藥物？定向基因改造設(shè)想 經(jīng)過多年的努力，科學家于經(jīng)過多年的努力，科學家于2020世紀世紀7070年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)術(shù)

9、基因工程?；蚬こ痰膭e名基因拼接技術(shù)或dna重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對象基 因操作水平dna分子水平基本過程剪切拼接導入表達結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物2、 基因的“剪刀” 限制性內(nèi)切酶 識別特定核苷酸序列，切割特定識別特定核苷酸序列，切割特定dnadna切點，切點，具具特異性特異性。 并并裂解磷酸二酯鍵裂解磷酸二酯鍵。例：大腸桿菌的一種限制酶大腸桿菌的一種限制酶( (ecor) )能識別能識別 gaattcgaattc序列，并在序列，并在g g和和a a之間切開。之間切開。 一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點上將dna分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有4000多種。cttaa

10、ggcaatt例：例：ecori 酶切位點酶切位點限制酶：從特殊的酶切位點將限制酶：從特殊的酶切位點將dnadna分子切開分子切開ecorgaattccttaag5533553355g gcttaacttaaaattcaattcg g333355粘性末端粘性末端smacccggggggccc5533335555ccccccggggggggggggcccccc333355平頭末端平頭末端3、基因的“針線” dna連接酶連接酶的作用： 將互補配對的兩個黏性末端連接起來，使將互補配對的兩個黏性末端連接起來，使之成為一個完整的之成為一個完整的dnadna分子。分子。連接的部位： 生成生成3- 53- 5磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵dna連接酶的作用過程：dna連接酶的作用過程4、基因的運載體 質(zhì)?；虿《咀饔茫?將外源基因送入受體細胞。將外源基因送入受體細胞。條件： 能在宿主細胞內(nèi)復制并穩(wěn)定地保存。 具有多個限制酶切點。 具有某些標記基因。種類： 質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒。質(zhì) ?；蚬こ踢^程示意圖p106p106轉(zhuǎn)基因馬鈴薯轉(zhuǎn)基因馬鈴薯轉(zhuǎn)基因煙草轉(zhuǎn)基因煙草抗蟲棉抗蟲棉抗抗cmvcmv甜椒甜椒 全身散發(fā)綠色熒光的全身散發(fā)綠色熒光的轉(zhuǎn)基因魚轉(zhuǎn)基因魚美科學家研制出世界美科學家研制出世界上第一只轉(zhuǎn)基因蝴蝶上第一只轉(zhuǎn)基因蝴蝶首只轉(zhuǎn)基因猴降生首只轉(zhuǎn)基因猴降生超凡嗅覺能力的超凡嗅覺能力的轉(zhuǎn)