高三生物高考一轮复习从杂交育种到基因工程课件人教版必修2.ppt

第六章从杂交育种到基因工程 第一节杂交育种与诱变育种第二节基因工程及其应用 考试大纲 1 生物变异在育种上应用 2 基因工程的诞生 3 基因工程的原理及技术 4 基因工程的应用 课程标准 1 搜集生物变异在育种上应用的事例 2 简述基因工程的诞生 3 简述基因工程的原理及技术 4 举例说出基因工程的应用 5 调查基因工程产品在社会中的应用情况 讨论转基因生物的利与弊 关注转基因生物和转基因食品的安全性 1 杂交育种的原理 2 什么是诱变育种 原理 3 杂交育种和诱变育种各有哪些优点和不足 4 什么是基因工程 5 基因工程的原理是什么 6 基因工程有哪些应用 7 转基因食品安全吗 1 2小节复习知识点 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 第一节杂交育种与诱变育种 育种方案 杂交育种单倍体育种诱变育种 杂交育种的优点是很明显的 但是在实际操作中会遇到不少困难 请从杂交后代可能出现的各种类型 以及育种时间等方面 分析杂交育种方法的不足 思考与讨论二 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 杂交水稻 中国荷斯坦牛等 杂交育种 2004年十大感动中国人物颁奖辞他是一位真正的耕耘者 当他还是一个乡村教师时 已具有颠覆世界权威的胆识 当他名满天下时 却仍专注于田畴 淡薄名利 一介农夫 播撒智慧 收获富足 他毕生的梦想 就是让所有的人远离饥饿 喜看稻菽千重浪 最是风流袁隆平 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 可心采取什么办法 思考与讨论四 诱变育种 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 诱变育种 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 多数变异有害应用 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 利用太空环境研究植物生长发育和遗传变异的研究始于上世纪60年代初期 迄今已有40多年的历史 前苏联 俄罗斯 美国空间植物学研究的主要目标 定位在以探索空间条件下植物生长发育规律 改善空间人类生存的小环境 解决宇航员的食品供给及生存安全等 这是为了将来 太空里的人类 因而美国航空航天局于1995年建立了引力生物学中心 重点研究植物对引力的感受和反应 但其最终目标仍是开发出更加适于太空旅行的植物 而我国的太空育种则把更多的注意力投向如何利用空间环境资源 开辟选育植物优良品种的新途径 这是为了现在 地球上的人类 因为目的的不同 导致现在有 中国已经走上太空育种的最前沿 一说 太空育种 神舟 三号飞船上搭载的38种共计200克 神舟三号 飞船从太空带回的试管种苗 神舟 五号搭载育成的巨人南瓜 甘肃种植的太空育种的蔬菜 单倍体育种 一 基因工程 原理 基因重组 1 概念 就是按照人们的意愿 把一种生物的某种基因提取出来 加以修饰改造 然后放到另一种生物的细胞里 定向地改造生物的遗传性状 2 基因的 剪刀 限制性内切酶识别特定核苷酸序列 切割特定dna切点 具特异性 并裂解磷酸二酯键 例 大肠杆菌的一种限制酶 ecor 能识别gaattc序列 并在g和a之间切开 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 并在特定的切割点上将dna分子切断 目前已发现的限制酶有4000多种 例 ecori酶切位点 限制酶 从特殊的酶切位点将dna分子切开 3 基因的 针线 dna连接酶连接酶的作用 将互补配对的两个黏性末端连接起来 使之成为一个完整的dna分子 连接的部位 生成3 5磷酸二酯键 与限制酶作用位点相同 dna连接酶的作用过程 4 基因的运载体 质粒或病毒作用 将外源基因送入受体细胞 条件 a能在宿主细胞内复制并稳定地保存 b具有多个限制酶切点 c具有某些标记基因 种类 质粒 噬菌体和动植物病毒 质粒 从细胞中分离出dna 限制酶截取dna片断 分离大肠杆菌中的质粒 dna重组 用重组质粒转化大肠杆菌 培养大肠杆菌克隆大量基因 基因工程过程示意图 基因工程的操作步骤 a提取目的基因b目的基因与运载体结合c目的基因导入受体细胞d目的基因的表达和检测 二 基因工程的应用 1 基因工程与作物育种2 基因工程与药物研制 三 转基因生物和转基因食品的安全性 转基因马铃薯 转基因烟草 抗虫棉 抗cmv甜椒 抗虫原理 抗虫结果 玉米起源于美洲大陆 15世纪传入欧洲 16世纪经葡萄牙传入中国 现在遍布全世界 远在古代 美洲的印第安人就选择和培育了许多穗大粒饱的玉米 原来他们把玉米奉为神灵 用作祭祀的玉米是在隔离条件下种植的 经过精心管理和认真选育 不仅果穗硕大 颗粒饱满 而且品质优良 无任何杂粒 这样就选育出了具有优良性状的玉米品种 印第安人培育玉米造福全人类 育种方式总结 古印第安人是最早选择和培育玉米的 最突出的贡献是选育了果穗硕大 淀粉含量高的玉米 请分析古印第安人培育玉米的方法所隐含的遗传学原理及其优缺点 1 古印第安人培育玉米的方法称为 2 这里的 选择 的含义是 3 用作祭的玉米是在隔离条件下种植的 其中 隔离 作用是 选择育种 汰劣留良 防止劣质玉米与选择的具有优良性状的玉米杂交 使优良性状得到不断的积累 5 现代育种工作是否运用选择育种的 汰劣留良 这一措施 4 选择育种的优是缺点是 选择范围有限 育种周期长 技术简单 容易操作 其他育种方式也有这一步骤的选择 强调 选择育种的局限性是 只能利用生物在自然环境条件下产生的有限变异 在已有的性状组合中选育优良品种 缺点 1 想让许多优良性状集中在一个个体上 2 想要自然界没有的更优良的性状 3 尽快获得优良纯合体 4 获得多倍体的优良性状 5 定向改良生物某性状 或使其具备另一物种的某种性状 6 获得两个物种的特性 我们的问题 下图分别表示了哪几种育种方法 a f具体表示了什么过程 1 该图解表示哪种育种方法 2 a和d过程叫什么 3 依据的原理是什么 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 杂交 自交 基因重组 杂交育种 一 杂交育种 4 杂交育种有哪些优点和不足 不同个体的优良性状集中到新品种上 方法简单 技术要求不高 杂交出现性状分离 育种时间长 不产生新基因等 5 我国在杂交育种方面取得了哪些重大成果 杂交稻 荷斯坦牛等 植物杂交的育种参考方案 高抗矮不抗 高抗 ddtt ddtt ddtt ddtt 高抗高不抗矮抗矮不抗 ddtt 矮抗矮不抗 ddtt ddtt 杂交 f3 思考 要培育出一个能稳定遗传的植物品种至少要几年 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 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 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 f3 长折 短折 思考 要培育出一个能稳定遗传的动物品种至少要几年 注意 1 动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交 而应改为同种基因型个体间杂交 2 比植物杂交育种所需年限短 小结 杂交育种的概念 原理 基因重组方法 思考与讨论 杂交育种的优点是很明显的 但是在实际操作中会遇到不少困难 请从杂交后代可能出现的各种类型 以及育种时间等方面 分析比较杂交育种方法的不足 杂交育种只能利用已有基因的重组 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 诱变育种 1 该图解表示哪种育种方法 依据的原理是什么 2 这种育种方法常用的诱变因素是什么 基因突变 太空 辐射 失重 二 诱变育种 物理因素 紫外线 射线 失重等 或化学因素 亚硝酸 硫酸二乙酯等 处理植株 再选择符合要求的变异类型 4 举例说明这种育种方法培育的优良品种 3 该育种方法有哪些优势与不足 有利变异少 须大量处理材料 提高变异频率 加速育种过程 可大幅度改良某些性状 变异范围广 高产青霉菌 太空椒等 思考 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 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 诱变育种应用 农作物新品种的培育 用于微生物育种 新品种具有抗病力强 产量高 品质好等优点 如 黑农五号 大豆 产量提高了16 含油量比原来提高了2 5 诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外 还采用太空育种 太空育种主要是利用返回式卫星和高空气球能达到的高空环境 通过强辐射 微重力和高真空等条件使植物种子的基因发生基因突变的作物育种新技术 我国已培育成功许多太空作物 空间生命科学 高真空 10 8pa 微重力 10 4g 强辐射 尤其是危害性极大的hze 用于微生物育种 例如青霉素的选育 1943年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素20单位 ml 后来人们对青霉菌多次进行x射线 紫外线照射以及综合处理 培育成了青霉素高产菌株 目前青霉素的产量已达到50000 60000单位 ml 中间为青霉菌 周围是细菌 思考与讨论 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 优点 产生新基因和新的性状 能提高变异的频率 后代变异性状能较快稳定 加速育种进程 不足 诱变育种的方向难以掌握 多数有害克服 要想克服这些局限性 可以扩大诱变后代的群体 增加选择的机会 单倍体育种 1 该图解表示哪种育种方法 2 a b c分别表示什么过程 3 该育种方法依据的原理是什么 杂交 花药离体培养 秋水仙素处理幼苗 染色体变异 技术难度最大是哪一步 三 单倍体育种 4 该育种方法有哪些优势与不足 获得纯合体植株 明显缩短育种年限 技术较复杂 需与杂交育种结合 多限于植物 多倍体育种 1 此图解表示那种育种方法 依据的原理是什么 2 f表示什么过程 3 该育种方法有哪些优点和缺点 染色体变异 植物器官大 产量高 营养丰富 发育延迟 结实率降低 只适于植物 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 四 多倍体育种 多倍体育种 番茄 aa 甜椒 bb ab aabb 杂交 不育异源二倍体 秋水仙素处理使染色体加倍 可育的番茄椒 异源四倍体 以上我们复习了多少种育种的方法 杂交育种 单倍体育种 诱变育种 多倍体育种 除了以上复习的四种育种方法 你知道还有哪些其他育种方法吗 这是什么育种方法 它还要结合什么方法才能完成 基因工程育种 植物组织培养 这种育种方法依据什么原理 有什么优点和缺点 基因重组 打破物种界限 定向改造生物性状 可能会引起生态危机 技术难度大 五 基因工程 这又是什么育种方法 它也要结合什么方法才能完成 细胞工程育种 植物组织培养 这种育种方法所依据的原理又是什么 有何优点和缺点 细胞的全能性 想一想 植物细胞a和植物细胞b要如何处理才能进一步融合 能克服远缘杂交的不亲和性 有目的地培育优良品种 技术复杂 难度大 六 细胞工程 杂种细胞 番茄细胞 2n 甜椒细胞 2n 原生质体 正在融合的原生质体 4n 原生质体融合 组织培养 植物细胞工程 植物体细胞杂交 育种 去壁 现在我们一共复习了多少种育种方法 杂交育种 单倍体育种 诱变育种 多倍体育种 基因工程育种 细胞工程育种 需要植物组织培养技术的支持 杂交 自交 选优 自交 基因工程的步骤 青霉素高产菌株的培育太空椒 矮秆抗锈病的小麦 产生人胰岛素的大肠杆菌抗虫棉 基因水平 途径与方法 举例 原理 基因突变 基因重组 基因重组 诱变育种 杂交育种 基因工程育种 辐射诱变 激光诱变 化学诱变 选择 优点 缺点 提高变异频率 加速育种过程 可大幅度改良某些性状 变异范围广 有利变异少 须大量处理材料 将不同个体的优良性状集中到新品种上 时间长 需及时发现优良性状 打破物种界限 定向改造生物性状 可能会引起生态危机 染色体变异 花药离体培养再经人工诱导使染色体加倍 一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 获得纯合体植株 明显缩短育种年限 植物器官大 产量高 营养丰富 单倍体育种培育矮秆抗锈病小麦 三倍体无子西瓜八倍体小黑麦 染色体水平 途径与方法 举例 原理 单倍体育种 多倍体育种 染色体变异 优点 缺点 技术较复杂 需与杂交育种结合 多限于植物 发育延迟 结实率降低 只适于植物 克隆羊鲤鲫核移植 细胞水平 途径与方法 举例 原理 细胞工程育种 去细胞壁 原生质体融合 杂种细胞 组织培养 核移植 胚胎移植 优点 缺点 保存濒危物种保持优良品种 技术复杂 难度大 能克服远缘杂交的不亲和性 有目的地培育优良品种 番茄 马铃薯白菜 甘蓝 植物 动物克隆 细胞的全能性 归纳总结 最简易 常规 的育种方法是 最快速的育种方法是 种间育种方法是 能创造新性状的育种方法是 杂交育种 单倍体育种 基因工程育种 细胞工程育种 诱变育种 请写出下面各项培育方法 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 单倍体育种 诱变育种 多倍体育种 诱变育种 杂交育种 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 将白菜与甘蓝的体细胞用酶处理 再用聚乙二醇使其融合 通过组织培养获得新的植物品种 这种方法是 8 将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花受精卵中 培育出抗虫棉的方法是 9 生产 人工种子 采用的方法是 多倍体育种 细胞工程育种 基因工程育种 植物组织培养 想一想 如果水稻的某迟熟 aa 品种 那么我们有什么好办法快速的得到早熟 aa 品种 灵活创新 实际应用 人工诱变 单倍体育种 早熟品种 aa 当年就可以培育出优良新品种 迟熟品种 aa 杂合子 aa 幼苗 a 幼苗 a 迟熟品种 aa 运用知识解决问题 问题1 番茄是一种营养丰富 经济价值很高的果蔬 深受人们的喜爱 现有3个番茄品种 a品种的基因型为aabbdd b品种的基因型为aabbdd c品种的基因型为aabbdd 3对等位基因分别位于3对同源染色体上 并且分别控制叶形 花色和果形3对性状 思考 1 如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因型为aabbdd的植株 如果从播种到获得种子需要一年 获得基因型为aabbdd的植株最少需要多少年 用文字简要描述获得过程即可 2 如果要缩短获得aabbdd植株的时间 可采用什么方法 简述其过程 aabbdd aabbdd a b aabbdd aabbdd aabbdd aabbdd 种子 aabbdd 植株 配子 abd abd 单倍体幼苗 aabbdd 植株 减数分裂 秋水仙素处理 花药离体培养 第一年 第二年 第三年 第四年 第三年 c 问题2 番茄营养丰富但不耐贮藏 为了解决番茄贮藏问题 研究者发现 一种耐贮藏基因能使果实长期贮藏 如果你是育种专家 你将如何育种 思路一 通过是神州号宇宙飞船搭载种子进入太空 1 飞船搭载的种子应当选刚萌发的种子 而非休眠的种子的原因是什么 2 这些番茄返回地面后 是否均可产生耐储藏变异 为什么 种子萌发后进入细胞分裂 dna在复制过程中容易受到外界因素的影响而发生基因突变 不会 变异是不定向的 随机的 3 将植物经太空返回地面后种植 发现该植物不耐贮存的性状 假设为隐性性状 突变为耐贮存性状 假设为显性性状 表现为耐贮存性状的种子能否大面积推广 说明理由 简要叙述获得该显性耐贮存优良品种的步骤 不能 因为显性杂合体的杂交后代会发生性状