第六章从杂交育种到基因工程.ppt

第六章从杂交育种到基因工程 考点一杂交育种与诱变育种 考点二基因工程及其应用 知识结构 考点一杂交育种与诱变种 第一课时 本节聚焦 1 杂交育种的原理是什么 2 什么是诱变育种 3 杂交育种和诱变育种各有哪些优点和不足 小麦高秆 d 对矮秆 d 为显性 抗锈病 t 对不抗锈病 t 为显性 现有纯合的高秆抗锈病的小麦 ddtt 和矮秆不抗锈病的小麦 ddtt 可采用哪些育种方式得到符合人类要求的优良品种 思考与讨论一 以下为同学们提供的育种方案 3 诱变育种 1 杂交育种 2 单倍体育种 pddtt高秆抗锈病 ddtt矮秆易染锈病 f1ddtt高秆抗锈病 f2ddtt ddtt矮秆抗锈病 自交 自交 fnddtt矮秆抗锈病 杂交育种 处理方法 杂交 自交 选优 自交 选优 1 筛选是从哪代开始 2 若从播种到收获种子需要一年 则培育出能稳定遗传的矮杆抗病的品种至少需要几年 思考与讨论二 花药离体培养 p 高杆抗病ddtt 矮杆感病ddtt f1 高杆抗病ddtt 配子 dt dt dt dt dt dt dt dt ddtt ddtt ddtt ddtt 纯合体 秋水仙素 需要的矮抗品种 单倍体育种 第1年 第2年 p 高杆抗病ddtt 矮杆感病ddtt f1 高杆抗病ddtt f2 d t d tt ddt ddtt ddtt 杂交育种 第1年 第2年 第3 7年 需要的矮抗品种 矮抗 比一比 染色体变异 明显缩短育种年限 所得后代均为纯合子 不会发生性状分离 1 概念 通过花药离体培养得到单倍体 再用秋水仙素处理单倍体幼苗 4 优点 技术较复杂 需与杂交育种结合 多限于植物 5 缺点 小结 单倍体育种 2 原理 3 处理方法 花粉 花药离体培养 单倍体 秋水仙素处理 纯合体 射线 ddtt高秆抗锈病 ddtt矮秆抗锈病 射线 ddtt矮秆不抗锈病 ddtt矮秆抗锈病 或 与杂交育种相比 诱变育种有什么优点 联系基因突变的特点 谈谈诱变育种的局限性 要想克服这些局限性 可以采取什么办法 诱变育种 思考与讨论三 概念 利用物理因素 如x射线 射线 紫外线 激光等 或化学因素 如亚硝酸 硫酸二乙酯等 处理生物 使生物发生基因突变 原理 基因突变 优点 提高变异的频率 加速育种进程 大幅度地改良某些性状 缺点 难以控制突变方向 无法将多个优良性状组合 应用 农作物育种 黑农五号大豆 产量提高16 含油量提高2 5 微生物育种 青霉素 20单位 ml 50000单位 ml 小结 诱变育种 动物的杂交育种 中国荷斯坦牛 荷斯坦 弗里生牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的优良种 泌乳期可达305天 年产乳量可达6300kg以上 试一试 动物的杂交育种方法 长毛立耳短毛折耳 bbee bbee 长立长折短立短折 杂交 f1间交配 选优 1 动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交 而应改为测交 2 比植物杂交育种所需年限短 3 动物杂交育种的过程中不能运用单倍体育种的方法 4 在植物杂交育种的过程中运用单倍体育种的方法可以显著缩短育种进程 特别提醒 思考与讨论四 现有两种西瓜 一种个小 但味甜 基因型是ddtt 另一种个大 但甜味不够 基因型是ddtt 已培育出既大又甜的优良纯种西瓜 ddtt 若在此基础上要进一步培育得到无籽西瓜 dddttt 应该如何做呢 多倍体育种 二倍体的幼苗 或萌发的种子 秋水仙素处理 幼苗 染色体加倍 4n 生长 四倍体植株 四倍体 二倍体 4n瓜肉 3n胚 三倍体植株 二倍体植株的花粉 3n瓜肉 ddddtttt ddtt dddttt 多倍体育种 育种原理 处理方法 染色体数目变异 优点 缺点 技术较复杂 常用于植物 用一定浓度的秋水仙素处理花粉 萌发的种子或幼苗 可短时间培育出生物新品种 且培育出的植物器官大 产量高 营养丰富 通过细胞染色体组加倍获得多倍体育种材料 用以选育符合人们需要的优良品种 概念 小结 操作最简易育种方法 快速育种方法 创造新性状育种方法 杂交育种 单倍体育种 诱变育种 总结 包括两种思路 1 把位于不同个体的优良性状集中到一个个体上来 2 创造具有优良性状的生物新品种 下图是用某种作物的两个品种 和 分别培育出 品种的示意图 试分析回答 aabbeab d aabbfaabb aabbgaaaabbbb 1 用 和 培育 所采用的d和f步骤分别是和 其应用的遗传学原理是 2 用 培育 所采用的e和h步骤分别是和 其应用的遗传学原理是 3 用 培育 所采用的g步骤是其遗传学原理是 h 杂交 自交 基因重组 花药离体培养 秋水仙素处理幼苗 染色体变异 秋水仙素处理幼苗 染色体变异 多倍体育种 练一练 人工诱变 单倍体育种 早熟品种 aa 花药离体培养 迟熟品种 aa 杂合子 aa 人工诱变 幼苗 a 幼苗 a 秋水仙素处理 早熟品种 aa 秋水仙素处理 现有水稻的某迟熟 aa 品种 那么我们有什么好办法快速的得到早熟 aa 品种 议一议 本节聚焦 1 什么是基因工程 2 基因工程的原理是什么 3 基因工程有哪些应用 4 转基因食品安全吗 考点二基因工程及其应用 基因工程 一 什么是基因工程 也叫基因的拼接技术或dna分子重组技术 在生物体外 通过对dna分子进行人工 剪切 和 拼接 对生物的基因进行改造和重新组合 然后导入受体细胞进行无性繁殖 使重组基因在受体细胞内表达 产生出人类所需要的基因产物 基因工程是在分子水平上进行设计施工的 基因工程能定向改造生物的遗传性状 一 基因工程的概念 基因拼接技术或dna重组技术 生物体外 基因 dna分子水平 人类需要的基因产物 剪切 拼接 导入 表达 实质 基因重组 下图是转基因抗虫棉的培育过程图解 普通棉花 无抗虫特性 苏云金芽孢杆菌 提取 抗虫基因 与运载体dna拼接导入 棉花细胞 含抗虫基因 棉花植株 有抗虫特性 问上述培育抗虫棉的关键步骤是什么 实例分析 思考与讨论一 转基因抗虫棉培育的关键步骤 关键步骤一 抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来 关键步骤二 抗虫基因与运载体dna连接 关键步骤三 抗虫基因导入受体 棉花 细胞 解决这些关键步骤的工具有哪些 议一议 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具 二 基因操作的工具 关键步骤一的工具 关键步骤二的工具 关键步骤三的工具 基因的剪刀 限制性内切酶基因的针线 dna连接酶基因的运载工具 运载体 基因工程的 指 限制性内切酶 微生物 一种限切酶只能识别一种特定的核苷酸序列 并在特定切点切割 已发现的有200种 不同的限切酶所形成的黏性末端不同 指 dna连接酶 连接 梯子 断口的 扶手 而非 梯子 中间的 踏板 dna连接酶的作用过程 指某些小型dna分子 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存 具有多个限制酶切点 每种限制酶切点最好只有一个 以便与外源基因连接 具有标记基因 便于进行筛选 常用的运载体主要有两类 1 细菌细胞质的质粒2 噬菌体或某些动植物病毒 四个基本步骤 三 基因操作的基本步骤 步骤一 提取目的基因步骤二 目的基因与运载体结合步骤三 将目的基因导入受体细胞步骤四 目的基因的检测和表达 小结 二 基因工程的应用 利用转基因的工程菌等生产工程药品 如胰岛素 干扰素 疫苗等 培育优良品质的转基因作物或抗逆性转基因作物 培育优良品质的转基因动物 培育巨型的转基因动物 获得乳房反应器 生产可分解多种烃的转基因超级细菌等 利用dna分子探针检测环境中的细菌和病毒等 1 基因工程与育种 2 基因工程与药品生产 3 基因工程与环境保护 生长快 肉质好的转基因鱼 中国 乳汁中含有人生长激素的转基因牛 阿根廷 2 种植芦苇能有效抑制水华的发生 表明芦苇与引起水华的藻类关系是 3 植酸酶可降解植酸 在谷物类饲料中添加植酸酶可提高饲料的 利用率 天津09 水稻种子中70 的磷以植酸形式存在 植酸易同铁 钙等金属离子或蛋白质结合排出体外 是多种动物的抗营养因子 同时 排出的大量磷进入水体易引起水华 1 磷元素除了形成植酸外 还可以出现在下列 分子或结构中 多选 a 核糖b atpc 核糖体d 核膜 bcd 营养成分 竞争关系 4 酵母菌中植酸酶的活性较高 下图是从不同类型酵母菌的发酵液中提取植酸酶的工艺流程 据图回答 植酸酶 属于分泌蛋白 若植酸酶 和 的肽链组成不同 其差异体现在 提纯的植酸酶需做活性条件测定 右图为测定结果 图中的自变量可为 答一种 因变量可以通过测定 来表示 氨基酸的种类 数量和排列顺序不同 温度 或ph 单位时间内植酸的降解量 或植酸降解产物的生成量 5 为从根本上解决水稻中的高植酸问题 可将植