从杂交育种到基因工程.ppt

第 24 课时,从杂交育种到基因工程,不同的种杂交产生的后代，经过染色体加倍形成的多倍体。多倍体植物中大多数是异源多倍体。如小麦、燕麦、棉等。,动物中骡子由马（64条染色体）和驴（62条染色体）交配得到，是异源二倍体，不能正常形成配子，无法产生后代。,补充异源多倍体育种：,例:普通小麦起源：,（异源六倍体）,萝卜的体细胞内有9对染色体,甘蓝的体细胞中也有9对染色体, 现将萝卜和甘蓝杂交,培育出能自行开花结籽的新作物,这种作物最少应有多少条染色体 A.9 B.18 C. 36 D.72,C,(2008年广东高考题)对于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验，正确的描述是(多选) A处于分裂间期的细胞最多 B在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和 四倍体细胞 C在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体 变为四倍体的过程 D在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水 仙素诱导的原理相似,ABD,(6)右面为一位同学在步骤所拍摄的显微照片，形成 细胞a的最可能的原因是 。,秋水仙素处理发生在上一个细胞周期纺锤体形成之后,将具有不同 优良性状的 两亲本杂交,用物、化因素处理,花药离体培养,用秋水仙素 处理萌发的 种子或幼苗,集优,提高变异频率,较短时间获得更多优良变异类型,明显缩短 育种年限,器官大型，营养含量高,育种时间长,有利变异少 需大量处理 供试材料,技术复杂,只适用于植物,基因突变,染色体组 成倍减少,染色体组 成倍增加,基因重组,培育矮抗小麦,培育青霉 素高产菌株,三倍体无子 西瓜的培育,培育矮抗小麦,几种主要育种方法的比较,动物的杂交育种方法,假设现有长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）？写出育种方案（图解）,长毛折耳猫,短毛折耳猫,长毛立耳猫,3,长立 长折 短立 短折,Bbee,BBee,BBee,Bbee,bbee,bbee,长折,短折,长折,长折,短折,杂交,长折,短折,一、基因工程的概念,基因工程：又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。,原 理：,操作水平：,操作环境：,结 果：,基因重组,DNA分子水平,生物体外,定向地改造生物的性状，获得人类所需要的品种,DNA重组技术的基本工具,准确切割DNA的工具（“分子手术刀”） 限制性核酸内切酶 DNA片段的连接工具（“分子缝合针”） DNA连接酶 基因转移工具（“分子运输车”） 基因进入受体细胞的载体,限制性内切酶,限制酶,基因进入受体细胞的载体-“分子运输车”,2. 分类,质粒,噬菌体,动植物病毒,1）质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中。是一种裸露的,结构简单、独立于细菌拟核（或细胞染色体）之外,并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子.,1.作用：将外源基因送入受体细胞,质粒特点：,基因的剪刀： 基因的针线： 基因运载体：常用的有 、 和 等,限制性核酸内切酶,DNA连接酶,质粒,噬菌体,动植物病毒,提取 目的基因与 结合 将目的基因导入 目的基因的表达,目的基因,运载体,受体细胞,表达和检测,基因工程与作物 ，如抗虫棉 基因工程与 研制，如胰岛素、 已肝疫苗等 基因工程与 保护，如超级菌分解 泄漏石油,育种,药物,环境,想一想 与杂交育种、诱变育种相比，基因工程育种的优点分别是什么？,与杂交育种相比较明显的优点：克服远缘杂交不亲合障碍。 与诱变育种相比较明显的优点：定向改造生物性状，目的性强。,C,（10四川卷）31.为提高小麦的抗旱性，有人将大麦的抗旱基因（HVA）导入小麦，筛选出HVA基因成功整合到染色体上的高抗旱性T植株（假定HVA基因都能正常表达）。 （1）某T植株体细胞含一个HVA基因。让该植株自交，在所得种子种，种皮含HVA基因的种子所占比例为_，胚含HVA基因的种子所占比例为_.。 （2）某T植株体细胞含两个HVA基因，这两个基因在染色体上的整合情况有下图所示的三种类型（黑点表示HVA基因的整合位点）。,将T植株与非转基因小麦杂交：若子代高抗旱性植株所占比例为50%，则两个HVA基因的整合位点属于图_类型；若子代高抗旱性植株所占的比例为100%，则两个HVA基因的整合位点属于图_类型。,让图C所示类型的T。植株自交，子代中高抗旱性植株所占比例为_,100%,75%,B,A,15/16,植物基因工程,转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。,1、抗虫转基因植物 2、抗病转基因植物 3、抗逆转基因植物 4、利用转基因改良植物的品质,1.用于提高动物生长速度,原因：外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快,转基因鲤鱼,胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。,将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!,基因工程药品 胰岛素,通过以前的学习你知道下面各新品种的培育方法吗？ （1）通过花药离体培养再用秋水仙素加倍得到烟草新品种的方法是 。 （2）用60Co 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，所用方法是 。 （3）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是 。 （4）将青椒的种子搭载人造卫星，在太空中飞行数周后返回地面，获得了果大、肉厚和维生素含量高的青椒新品种，这种育种原理本质上属于 。 （5）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种，培育出抗倒伏、抗锈病的品种，所用方法是 。 （6）用秋水仙素或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，获得成熟期早、蛋白质含量高的品系，这种方法是 。 （7）培育胰岛素高产大肠杆菌，采用 方法。,单倍体育种,诱变育种,多倍体育种,诱变育种,杂交育种,诱变育种,基因工程,育种：利用可遗传变异的原理，培育生物新品种的过程。,基因工程,杂交,单倍体,限 制 酶,DNA,连接,运 载 体,目的基因获取,与运载体结合,导入受体细胞,检测与鉴定,知识网络,一、单倍体育种：,1.单倍体特点：,2.育种,弱小，高度不育,常用方法：,花药离体培养 秋水仙素诱导染色体加倍,花药离体培养,正常 纯合体,优点：,明显缩短育种年限，只需2年,原理：,染色体变异,单倍体育种 P（高秆抗锈病 ） DDTT ddtt（矮秆易染病 ） F1 DdTt（高秆抗锈病 ） 花药离体培养 单倍体植株 (DT、Dt、dT、dt) 人工诱导加倍 DDTT DDtt ddtt ddTT 高秆抗锈病 高秆易染病 矮秆易染病 选矮秆抗病的个体 （三者淘汰 ） 个体采收种子留种,二、多倍体育种：,多倍体： 优点：植株的茎杆粗壮，叶片、果实和种子比较大，糖 类和蛋白质含量增加。,缺点：发育迟缓，结实率低。,多倍体育种：,名称：人工诱导多倍体育种,方法：低温或用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,原理：,实例：无子西瓜培育,染色体变异,（2011年江苏卷）28（8分）洋葱(2n=16)为二倍体植物。为比较不同处理方法对洋葱根尖细胞分裂指数（即视野内分裂期细胞数占细胞总数的百分比）的影响，某研究性学习小组进行了相关实验，实 验步骤如下： 将洋葱的老根去除，经水培生根后取出。 将洋葱分组同时转入质量分数为0. 01%、0. 1%秋水仙素溶液中，分别培养24 h、36 h、 48 h；秋水仙素处理停止后再转入清水中分别培养0 h、12 h、24 h、36 h。 剪取根尖，用Carnoy固定液（用3份无水乙醇、1份冰乙酸混匀）固定8h，然后将根尖浸泡在1 mol/L盐酸溶液中58 min。 将根尖取出，放入盛有清水的培养皿中漂洗。 用石炭酸一品红试剂染色。 制片、镜检；计数、拍照。,(2)步骤为了获得相应的观察视野，镜检时正确的操作方法是 。 (4)为了统计数据更加科学，计数时应,先在低倍镜下观察，缓慢移动装片，发现理想视野后换用高倍镜,采取的方法是 。,每组装片观察多个视野,(6)右面为一位同学在步骤所拍摄的显微照片，形成 细胞a的最可能的原因是 。,秋水仙素处理发生在上一个细胞周期纺锤体形成之后,第一年,联会紊乱,下列表示某种农作物和两种品种分别培育 出三种品种,根据上述过程,回答下列问题:, 用和培育所采用的方法称为_,方法称为 _,由和 培育所依据的原理是_, 用培育出的常用方法是_,由培育成的过程中用化学药剂处理_,方法和合称为_育种.其优点是_,杂交,自交,基因重组,花药离体培养,的幼苗,单倍体,明显缩短育种年限, 由培育出的常用方法是_,形成的叫_，依据的原理是_。,用秋水仙素处理,多倍体,染色体变异,（2012江苏卷）28科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到普通小麦中，育成了抗叶锈病的小麦，育种过程见图。图中A、B、C、D表示4个不同的染色体组，每组有7条染色体，C染色体组中含携带抗病基因的染色体。请回答下列问题：,（1）异源多倍体是由两种植物AABB与CC远缘杂交形成的后代，经 方法培育而成,（2）杂交后代染色体组的组成为，进行减数分裂时形成个四分体，体细胞中含有条染色体。,AABBCD,14,42,（3）杂交后代中C组的染色体减数分裂时易丢失，这是因为减数分裂时这些染色体。,无同源染色体配对,（4）为使杂交后代的抗病基因稳定遗传，常用射线照射花粉，使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上，这种变异称为。,染色体结构变异,小麦高产（D）对低产（d）为显性，抗病（T）对不抗病（t）为显性，现有纯合的高产不抗病的小麦（DDtt）和低产抗病的小麦（ddTT），怎样才能得到高产抗病的优良品种（DDTT）？,想一想：,锈病,以下是杂交的育种参考方案：, 高不抗 低抗, 高抗,DDtt,ddTT,DdTt,DDTt,高抗 高不抗 低抗 低不抗,DDTT,杂交,F3,思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种杂交育种至少要几年？如果用单倍体育种呢？,DdTT,DdTt,动物的杂交育种方法,假设现有长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）？写出育种方案（图解）,长毛折耳猫,短毛折耳猫,长毛立耳猫,3,长立 长折 短立 短折,Bbee,BBee,BBee,Bbee,bbee,bbee,长折,短折,长折,长折,短折,杂交,长折,短折,三、杂交育种,概念：杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。,原理：基因重组。 方法：杂交自交选优自交 优点：能集中位于不同品种中的优良性状。 缺点：只能利用已有的基因组，并不能产生新的基因。杂交进程缓慢，过程繁琐。 应用：可用于农作物品质的改良、产量的提高，培育新品种；也用于家禽、家畜的育种。,两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传，要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是 ( ) A人工诱变育种 B细胞工程育种 C单倍体育种 D杂交育种,D,想一想：杂交育种与杂种优势是一回事吗？,两者都是将两个品种中的优良性状集中到一个亲本上，但杂交育种培育成能稳定遗传的纯合子，杂种优势培育成杂合子，不能稳定遗传。,现有黑色短毛兔和白色长毛兔，要育出黑色长毛兔。理论上可采用的技术是 杂交育种 基因工程 诱变育种 克隆技术 A B C D,D,杂交育种只能利用已有的基因重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓慢，过程繁琐。,杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间要长，有没有能出现意想不到的结果，并且需要时间相对要短的育种方法呢？,我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达600kg，最高达750kg，蛋白质含量增加8%-20%，生长期平均缩短10天。请回答：,（1）水稻产生这种变异的来源是： 产生变异的原因是：,基因突变,各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子结构发生改变。,（2）这种方法育种的优点：,能提高变异频率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型,四、诱变育种,概念：利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。,原理：基因突变 方法：物理方法有：紫外线、X射线、激光等； 化学方法有：亚硝酸、硫酸二乙酯等 优点：能提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型 缺点：难以控制突变方向，须大量处理实验材料。 应用：太空作物的培育 、青霉菌的选育等。,(2012天津卷，2)芥酸会降低菜籽油的品质。油菜有两对独立遗传的等位基因（H和h，G和g）控制菜籽的芥酸含量。下图是获得低芥酸油菜新品种（HHGG）的技术路线，已知油菜单个花药由花药壁（2n）及大量花粉（n）等组分组成，这些组分的细胞都具有全能性。 A.、两过程均需要植物激素来诱导细胞分化 B.与过程相比，过程可能会产生二倍体再生植株 C.T图中三种途径中，利用花粉培养筛选低芥酸油菜新品种（HHGG）的效率最高 D.F1减数分裂时，H基因所在染色体会与G基因所在染色体发生联会,D,(10安徽理综)I如图所示，科研小组用60Co照射棉花种子。诱变当代获得棕色（纤维颜色）新性状，诱变I代获得低酚（棉酚含量）新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因（A、a）控制，棉酚含量由另一对基因（B、b）控制，两对基因独立遗传。,（1）两个新性状中，棕色是_性状，低酚是_性状。 （2）诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是_，白色、高酚的棉花植株基因型是_。,（3）棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变I代中棕色、高酚植株自交。每株自交后代种植在一个单独的区域，从_的区域中得到纯合棕色、高酚植株。请你利用该纯合体作为一个亲本，再从诱变I代中选择另一个亲本，设计一方案，尽快选育出抗虫高产（棕色、低酚）的纯合棉花新品种（用遗传图解和必要的文字表示）。,棉花的纤维颜