高三生物一轮专题复习第6章从杂交育种到基因工程

1、高三生物一轮专题复习第6章从杂交育种到基因工程育种的方法育种的方法杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种单倍体的育种单倍体的育种多倍体育种多倍体育种基因工程育种基因工程育种选择育种选择育种最早的育种方法：最早的育种方法：选择育种的优点：选择育种的优点：技术简单、容易操作技术简单、容易操作 缺点：缺点： 选择范围有限，育种周期长选择范围有限，育种周期长 选择育种选择育种矮杆水稻高杆水稻不抗锈病抗锈病现有纯合的高秆抗锈病的水稻（现有纯合的高秆抗锈病的水稻（DDTTDDTT）和矮秆不抗）和矮秆不抗锈病的水稻（锈病的水稻（ddttddtt），），如果你是一位育种工作者，怎样培育出矮秆抗病的如果你是一位育种工

2、作者，怎样培育出矮秆抗病的优良品种？优良品种？问题探究：问题探究：矮秆抗病个体的基因型是矮秆抗病个体的基因型是_符合生产要求的个体的基因型是符合生产要求的个体的基因型是_ddTT、ddTtddTTDDTTddttDdTtddTt高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTTddTT矮抗矮抗矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTtddTT杂交杂交自交自交选优选优自交自交F3选优选优P连续自交连续自交淘汰不良个体淘汰不良个体F2中符合生产要求的个体占中符合生产要求的个体占_F2矮抗中符合生产要求的个体占矮抗中符合生产要求的个体占_F3中符合生产要求的个体占中符合生产要求的个体占_1/161/31/2

3、一、杂交育种一、杂交育种1 1概念：将两个或多个品种的概念：将两个或多个品种的_性状通过交配集中在性状通过交配集中在一起，再经过一起，再经过_和和_，获得，获得_的方法。的方法。2 2原理：原理：_。优良优良选择选择培育培育新品种新品种基因重组基因重组3、方法：、方法：杂交杂交自交自交 选优选优 若干次若干次( )( )纯纯种种注：纯种的获得需进行注：纯种的获得需进行_连续自交，淘汰不良个体连续自交，淘汰不良个体4、应用：、应用：3、杂交育种的优点和不足、杂交育种的优点和不足 优点：能将两个不品种的优良性状集中于一个个体上，优点：能将两个不品种的优良性状集中于一个个体上，产生新的基因型。产生新

4、的基因型。不足：只能利用现有基因，育种时间长（一般不足：只能利用现有基因，育种时间长（一般需需57年）。年）。杂交水稻、中国荷斯坦牛杂交水稻、中国荷斯坦牛荷斯坦牛荷斯坦牛 中国荷斯坦牛中国荷斯坦牛 荷荷斯坦牛与我国黄牛杂斯坦牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的交选育后逐渐形成的优良种。泌乳期可达优良种。泌乳期可达305305天，年产乳量可达天，年产乳量可达6300kg6300kg以上。以上。中国黄牛中国黄牛 杂交育种的另一应用是获得杂合子。由于杂交育种的另一应用是获得杂合子。由于杂合子在生产上具有杂种优势，所以常用杂合子在生产上具有杂种优势，所以常用纯合子杂交得到的杂合子进行生产种植。纯合子杂交得

5、到的杂合子进行生产种植。如如“杂优杂优”水稻。水稻。DDTTddttDdTt高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗杂交杂交PDTDtdTdtDTDtdTdt花药离体培养花药离体培养秋水仙素处理秋水仙素处理DDTTDDttddTTddtt花粉花粉正常纯合子正常纯合子单倍体植株单倍体植株单倍体育种单倍体育种单倍体育种能明显缩短育种年限单倍体育种能明显缩短育种年限花药离体培养花药离体培养P高杆抗病高杆抗病 DDTTDDTT矮杆感病矮杆感病 ddttddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTtDdTt配子配子DTDTDtDtdTdTdtdtDTDTDtDtdTdTdtdtDDTTDDTT DDttD

6、Dtt ddTTddTT ddttddtt 纯合体纯合体秋水仙素秋水仙素 需要的矮抗品种需要的矮抗品种 单倍体育种单倍体育种第第1 1年年第第2 2年年P高杆抗病高杆抗病 DDTTDDTT矮杆感病矮杆感病 ddttddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTtDdTtF2D_T_D_T_ D_ttD_tt ddT_ddT_ ddttddttddTTddTT 杂交育种杂交育种第第1 1年年第第2 2年年第第3636年年 需要的矮抗品种需要的矮抗品种矮抗矮抗诱变育种：诱变育种：1 1、原理：、原理： 基因突变基因突变 2 2、方法：、方法： 物理因素物理因素( (紫外线、紫外线、射线、失重等射线、失重等)

7、 )或化学因素或化学因素( (亚硝酸、硫酸二乙酯等亚硝酸、硫酸二乙酯等) )处理植株，再选择符合要求的变异类处理植株，再选择符合要求的变异类型。型。 3 3、突变类型：、突变类型： 显性突变显性突变隐性突变隐性突变aaAa或或aaAAAAAa或或AAaa 诱变育种诱变育种:局限性：局限性： 诱变育种的诱变育种的方向方向难以掌握，诱变体难以难以掌握，诱变体难以集中多个理想性状。集中多个理想性状。克服方法克服方法 : 要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的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。群体，增加选择的机会。优点：优点： 能提高突变率，产生新基因；在较短时间能提高突变率

8、，产生新基因；在较短时间内获得更多的优良变异类型。内获得更多的优良变异类型。有利变异少.应用应用 :太空作物培育、青霉菌选育等太空作物培育、青霉菌选育等青霉菌的选育。青霉菌的选育。19431943年从自然界分离出来的青霉菌年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素只能产生青霉素2020单位单位/mL/mL。后来人们对青霉菌多次进。后来人们对青霉菌多次进行行X X射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素射线、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高产菌株，目前青霉素的产量已达到50000500006000060000单位单位/mL/mL。中间为青霉菌，周围是细菌

9、。中间为青霉菌，周围是细菌。补充要点补充要点 太空育种过程中产生的主要变异是_，也可以产生_ 太空育种的优势：利用太空失重和大量宇宙射线的环境利用太空失重和大量宇宙射线的环境基因突变基因突变染色体变异染色体变异杂交育种杂交育种 诱变育种诱变育种单倍体育单倍体育种种多倍体育种多倍体育种基因工程基因工程育种育种原原理理方方法法优优点点缺缺点点举举例例基因重组基因重组杂交杂交自自交交选优选优自交自交容易操作容易操作使不同个使不同个体的优良性体的优良性状集中状集中时间长，需时间长，需及时发现优及时发现优良性状良性状 矮杆抗锈病矮杆抗锈病小麦小麦基因突变基因突变辐射、激辐射、激光、化学光、化学药剂诱变药

10、剂诱变提高突变频提高突变频率，加速育率，加速育种进程，大种进程，大幅度改良某幅度改良某些性状些性状有利变异少，有利变异少，需大量处理实需大量处理实验材料验材料青霉素高产菌株青霉素高产菌株太空育种作物太空育种作物染色体数目染色体数目变异变异花药离体培养后花药离体培养后人工诱导染色体人工诱导染色体加倍加倍明显缩短育明显缩短育种年限种年限技术复杂且技术复杂且须与杂交育须与杂交育种配合种配合单倍体小单倍体小麦麦染色体数目染色体数目变异变异秋水仙素处秋水仙素处理萌发的种理萌发的种子或幼苗子或幼苗器官大，提高器官大，提高产量和营养成产量和营养成分分发育延迟，发育延迟，结实率低结实率低适用于植物，适用于植物

11、，动物难开展动物难开展三倍体无籽西瓜三倍体无籽西瓜八倍体小黑麦八倍体小黑麦人工基因重人工基因重组组将目的基因将目的基因导入受体细导入受体细胞胞目的性强，打目的性强，打破物种界限，破物种界限，定向改变生物定向改变生物性状性状技术复杂，技术复杂，可能引起生可能引起生态危机态危机抗虫棉抗虫棉 例例1.1.在下列几种育种方法中，可以改变原有基因分子结构的在下列几种育种方法中，可以改变原有基因分子结构的育种方法是：育种方法是： A A、杂交育种、杂交育种 B B、诱变育种、诱变育种 C C、单倍体育种、单倍体育种 D D、多倍体育种、多倍体育种 例例2.2.杂交育种所依据的主要遗传学原理是：杂交育种所依

12、据的主要遗传学原理是： A.A.基因突变基因突变 B.B.基因自由组合基因自由组合 C.C.染色体交叉互换染色体交叉互换 D.D.染色体变异染色体变异 又称_或_。 通俗的说，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，_的改造生物的遗传性状。基因工程基因工程原原 理：理：操作水平：操作水平：结结 果果：基因重组基因重组DNADNA分子水平分子水平定向改造生物的遗传性状，获得人定向改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。类所需要的品种。基因拼接技术基因拼接技术DNA重组技术重组技术定向定向操作对象：操作对象：基因基因基因工程的基本工具基因工程的

13、基本工具“基因剪刀基因剪刀” 限制酶限制酶 “基因针线基因针线” DNA DNA连接酶连接酶 运载体运载体 识别双链识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。酸之间的磷酸二酯键断开。DNADNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合缝合”起来起来 常用的载体常用的载体: : 质粒质粒 病毒病毒 噬菌体噬菌体1.基因的基因的“剪刀剪刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶简称：限制酶。主要存在于原限制性核酸内切酶简称：限制酶。主要存在于原核

14、生物。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸核生物。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割序列，并在特定的切点上切割DNA分子。分子。例如：例如： EcoRI是大肠杆菌中的一种限制酶，它能专是大肠杆菌中的一种限制酶，它能专一识别一识别GAATTC的序列，并在的序列，并在G和和A之间将这段序之间将这段序列切开。列切开。该限制酶只能识别该限制酶只能识别GAATTC的序列，说明了限的序列，说明了限制酶具有的特性是制酶具有的特性是 。专一性专一性EcoRI限制酶的作用是限制酶的作用是 _断开磷酸二酯键断开磷酸二酯键1 1、被同一种限制酶切断的几个被同一种限制酶切断的几个DNADNA是

15、否具有是否具有相同的黏性末端？相同的黏性末端？思考思考:形成的黏性末端一般不同形成的黏性末端一般不同不同的限制酶呢？不同的限制酶呢？是是积极思考DNA连接酶的作用：连接酶的作用：DNA连接酶连接酶DNA连接酶连接酶生成磷酸二酯键生成磷酸二酯键质粒：存在于许多细菌和酵母菌等生物的细胞中，是拟核质粒：存在于许多细菌和酵母菌等生物的细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的环状或细胞核外能够自主复制的环状DNADNA。基因工程基本操作的四个步骤基因工程基本操作的四个步骤1 1、目的基因的获取、目的基因的获取2 2、基因表达载体的构建、基因表达载体的构建3 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细

16、胞4 4、目的基因的检测与鉴定、目的基因的检测与鉴定1 1、从基因文库中获取、从基因文库中获取2 2、利用、利用PCRPCR技术扩增技术扩增3 3、人工合成、人工合成复制原点复制原点+ +目的基因目的基因+ +启动子启动子+ +终止子终止子+ +标记基因标记基因常用微生物作为受体细胞常用微生物作为受体细胞DNA分子杂交、分子杂交、抗原抗体杂交分子杂交、分子杂交、抗原抗体杂交 细菌和人是差异非常大的两种生物细菌和人是差异非常大的两种生物, , 通过基因通过基因重组后重组后, ,细菌能够合成人体的胰岛素，这说明了什细菌能够合成人体的胰岛素，这说明了什么？么？这可不是普通的这可不是普通的细菌，它是嫁接细菌，它是嫁接了人胰岛素基因了人胰岛素基因的工程菌，能大的工程菌，能大量合成人胰岛素。量合成人胰岛素。人和细菌共用一套遗传密码人和细菌共用一套遗传密码所有生物共用一套遗传密码所有生物共用一套遗传密码一种生物的基因可以转移到另一种生物细一种生物的基因可以转移到另一种生物细胞中进行表达，是因为：胞中进行表达，是因为：例例1