第六章从杂交育种到基因工程高二必修第二册课件

1、 自从人类开始种植作物和饲养动物以来，就从未停止过对品种的改良。传统的方法是选择育种，通过汰劣留良的方法来选择和积累优良基因。自从孟德尔发现了遗传规律之后，人工杂交的方法被广泛应用于动植物育种。人工诱变技术的应用，使育种方法得到了较大的改进。基因工程的诞生，使人们能够按照所设计的蓝图，进行跨越种间鸿沟的基因转移，从而定向地改变生物的遗传特性，创造出新的生物类型。第1节 杂交育种与诱变育种第2节 基因工程及其应用本节聚焦：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？p ddttp ddtt高秆抗锈病高秆抗锈病 ddtt ddtt矮秆易染锈病矮秆易染锈病

2、f f1 1 ddtt ddtt高秆抗锈病高秆抗锈病f f2 2 ddtt ddtt、ddttddtt矮秆抗锈病矮秆抗锈病自自 交交 自自 交交 f fn n ddtt ddtt矮秆抗锈病矮秆抗锈病ddtt高秆抗锈病高秆抗锈病 ddtt矮秆易染锈病矮秆易染锈病ddtt高秆抗锈病高秆抗锈病dt、dt、dt、dt花药离花药离 体培养体培养 ddtt矮秆抗锈病矮秆抗锈病dt、dt、dt、dt秋水仙秋水仙 素处理素处理 单倍体单倍体 幼苗 花粉花粉 纯合体纯合体 植株 f f1 1 p p高秆抗锈病高秆抗锈病矮秆抗锈病矮秆抗锈病矮秆不抗锈病矮秆不抗锈病矮秆抗锈病矮秆抗锈病 利用太空环境研究植物生长发育

3、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。空间生命科学：高真空(108pa)微重力(10

4、4g)强辐射 方法方法比较比较处理处理原理原理优缺点优缺点举例举例杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种多倍体育种多倍体育种 单倍体育种单倍体育种p101p101常规育种常规育种诱变育种诱变育种多倍体育种多倍体育种单倍体育种单倍体育种处理杂交用射线、激光、化学药品等处理生物用秋水仙素处理种子或幼苗花药离体培养原理通过基因重组把两亲本的优良性状组合在同一后代中用人工方法诱发基因突变，产生新性状，创造新品种或新类型抑制细胞分裂中纺锤体的形成，使染色体数目加倍后不能形成两个细胞诱导精子直接发育成植株，再用秋水仙素加倍成纯合体特点方法简便，但需较长年限方可获得纯合体加速育种的进程，大幅改良某些性状，但突变后

5、有利个体往往不多器官大，营养物质含量高，但发育延迟，结实率低缩短育种年限，但方法复杂，成活率较低高杆抗病与矮杆不抗病小麦杂交产生矮杆抗病品种高产量青霉素菌株的育成三倍体西瓜、八倍体小黑麦抗病植株的育成类别杂交育种人工诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种细胞融合技术细胞核移植技术依 据 原理基 因 重组基 因 突变染 色 体组 成 倍减 少 ，再 加 倍后 得 到纯种染 色 体组 成 倍增加基 因 是控 制 生物 性 状的 基 本单位基 因 重组 、 染色 体 变异基 因 重组 、 染色 体 变异常 用 方法杂 交 自 交 选 种 自交辐 射 诱变 激 光诱 变 作物 空 间技 术 育种花

6、药 的离 体 培养 ， 然后 再 加倍秋 水 仙素 处 理萌 发 的种 子 、幼苗转 基 因（ d n a重 组 ）技 术 将目 的 基因 引 入生 物 体内 ， 培育 新 品种让 不 同生 物 细胞 原 生质融合，同 种 生物 细 胞可 融 合为 多 倍体将 具 备所 需 性状 的 体细 胞 核移 植 到去 核 卵中七种遗传育种方法的比较优点将 不 同个 体 的优 良 性状 集 中于 一 个体上可 以 提高 变 异的频率，加 速 育种进程，或 大 幅度 地 改良 某 些品种可 以 明显 地 缩短 育 种年限器 官 巨大 ， 提高 产 量和 营 养成分打 破 物种界限，定 向 改变 生 物的性

7、状按 照 人们 意 愿改 变 细胞 内 遗传 物 质或 获 得细 胞 产品 且 克服 了 远缘 杂 亲不 亲 和障碍可 改 良动 物 品种 或 保护 濒 危物种缺点时间长，须 及 时发 现 优良品种有 利 变异 少 ，须 大 量处 理 实验材料技 术 复杂 且 须与 杂 交育 种 配合发 育 延迟 ， 结实率低有 可 能引 起 生态危机技 术 难度高技 术 要求高举例矮 秆 抗锈 病 小麦青 霉 素高 产 菌株 太 空椒单 倍 体育 种 获得 的 矮秆 抗 锈病小麦三 倍 体无 籽 西瓜 八 倍体 小 黑麦产 生 人胰 岛 素的 大 肠肝 菌 、抗虫棉白 菜 、甘 蓝 、番 茄 、马铃薯克隆羊

8、、鲤 鲫 、移核鱼本节聚焦：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？青霉菌能产生对人类有用的抗生素青霉素v家蚕能够吐出蚕丝为人类利用v豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮能否让禾本科的植物也能够固定空气能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？中的氮？能否让细菌能否让细菌“吐出吐出”蚕丝？蚕丝？能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？等珍贵的药物？定向基因改造设想 经过多年的努力，科学家于经过多年的努力，科学家于2020世纪世纪7070年代创立了可以定向改造生物的新技年代创立了可以定向改造生物的新技术术

9、基因工程。基因工程的别名基因拼接技术或dna重组技术操作环境生物体外操作对象基 因操作水平dna分子水平基本过程剪切拼接导入表达结果人类需要的基因产物2、 基因的“剪刀” 限制性内切酶 识别特定核苷酸序列，切割特定识别特定核苷酸序列，切割特定dnadna切点，切点，具具特异性特异性。 并并裂解磷酸二酯键裂解磷酸二酯键。例：大肠杆菌的一种限制酶大肠杆菌的一种限制酶( (ecor) )能识别能识别 gaattcgaattc序列，并在序列，并在g g和和a a之间切开。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。cttaa

10、ggcaatt例：例：ecori 酶切位点酶切位点限制酶：从特殊的酶切位点将限制酶：从特殊的酶切位点将dnadna分子切开分子切开ecorgaattccttaag5533553355g gcttaacttaaaattcaattcg g333355粘性末端粘性末端smacccggggggccc5533335555ccccccggggggggggggcccccc333355平头末端平头末端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之成为一个完整的dnadna分子。分子。连接的部位： 生成生成3- 53- 5磷酸二酯键磷酸二酯键dna连接酶的作用过程：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。将外源基因送入受体细胞。条件： 能在宿主细胞内复制并稳定地保存。 具有多个限制酶切点。 具有某些标记基因。种类： 质粒、噬菌体和动植物病毒。质 粒基因工程过程示意图p106p106转基因马铃薯转基因马铃薯转基因烟草转基因烟草抗虫棉抗虫棉抗抗cmvcmv甜椒甜椒 全身散发绿色荧光的全身散发绿色荧光的转基因鱼转基因鱼美科学家研制出世界美科学家研制出世界上第一只转基因蝴蝶上第一只转基因蝴蝶首只转基因猴降生首只转基因猴降生超凡嗅觉能力的超凡嗅觉能力的转