从杂交育种到基因工程1843576272

第一节《杂杂交育种与与诱变育种种》第二节《基基因工程及及应用》第六章《从从杂交育种种到基因工工程》第一节《杂杂交育种与与诱变育种种》复习目标：：1．梳理有关生物性状改造方法的知识,形成育种方式整体的的认知体系。（（读书整理）2．利用基因重组、、基因突变变、染色体体变异、基基因工程等遗传学原原理，识别和设计计培育具有优良性状的新品种的育种方法和和步骤。（说写训练）3．通过试试题分析、、练习，提高审题、、解题能力力。（动笔练习）表现型=基因型型+环环境条件（改变）（改变）（育种方法）（改变）可遗传的变变异不可遗传的的变异基因突变基因重组染色体变异异来源诱因核心知识点点间的关系系：（育种方法）（育种目标标）基因工程细胞工程育种是指人人们按照自己的意愿愿，依据不不同的生物物学原理，，有目的、、有计划地获得或保留人们们所需要的的生物新品种。基本包括两两种情况：：1．从性状状集合中把把所需要的的优良性状（相对性状状）分离出来或把位于不同同个体的优优良性状集中到一个个个体上来。2．创造具有优良性性状的生物新品种种。思考并回答答：育种的的目标一般有哪几项要要求？优良性状、、纯合子、、易保存和和扩大、能能控制…杂种优势是杂合体在一种或多多种性状上优于两个个亲本的现象。例例如不同品系、不同品种、甚至不同同种属间进进行杂交所所得到的杂种一代往往比比它的双亲亲表现更强强大的生长长速率和代代谢功能，，从而导致致器官发达达、体型增增大、产量量提高，或或者表现在在抗病、抗抗虫、抗逆逆力、成活活力、生殖殖力、生存存力等的提提高。这是是生物界普普遍存在的的现象。回忆你所知知道育种方方式三倍体无籽籽西瓜抗虫棉神奇的“太太空椒”矮杆抗病的的水稻八倍体小黑黑麦选择育种杂交育种诱变育种单倍体育种种多倍体育种种基因工程育育种生物育种方方式的名称称无子番茄培培育选择育种：：——先人人的经验积积累在生产实践中中，人们挑选品质好好的个体来来传种。这样利用生生物变异，，通过长期选择，，汰劣留良良，就能培培育出新品品种。例如：产产蛋多的家家禽。这种育种方方式是选择择育种。选择育种周周期长，可可选择的范范围有限。。名称原理方法优点缺点应用杂交育种基因重组培育纯合子品种：杂交→自交→筛选出符合要求的表现型，通过自交到不发生性状分离为止①分散在同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体；②操作简便育种周期长，工作量大用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦培育杂种优势品种：一般是选取纯合双亲杂交杂交水稻、玉米杂交育种考考点巩固：：实例巩固：：现有纯合的的高秆抗锈锈病的小麦麦（DDTT）和矮矮秆不抗锈锈病的小麦麦（ddtt）。如如果你是育育种工作者者，你应该该怎样操作作才能得到到矮秆抗病的优良品种种（ddTT）？（参考方案案）Ｐ高抗矮矮不抗抗F1高抗DDTTddttDdTtddTt高抗高高不抗矮矮抗抗矮矮不抗ddTT矮抗ddTTddTt矮抗ddTT矮抗矮抗矮矮不抗ddTTddTt杂交自交选优自交F3选优思考：假如如从播种到到收获种子子要一年，，那么培育育出一个能能稳定遗传传的植物品品种至少要要几年？7－8年F2试一试：动动物的杂交交育种方法法假设现有长长毛立耳猫猫（BBEE）和短短毛折耳猫猫（bbee），你你能否培育育出能稳定定遗传的长长毛折耳猫猫（BBee）？写写出育种方方案（图解解）实例巩固：：长毛折耳猫（BBee）

短毛折耳猫（bbee）长毛立耳猫（BBEE）杂交F1间雌雄互交交选优测交杂交水稻之之父：袁隆隆平,从1976年年到2006年，累累计增产粮粮食5200多亿公公斤，平均均每年解决决600万万人的粮食食问题。杂交育种的的应用中国黄牛×荷斯坦牛中国荷斯坦坦牛：荷斯坦—弗弗里生牛与与我国黄牛牛杂交选育育后逐渐形形成的优良良种。泌泌乳期可可达305天，年产产乳量可达达6300kg以上上，产奶量量为世界奶奶牛之冠。。杂交育种的的应用犬中帝王:阿富汗猎犬犬具有蘑菇状状肉瘤的金金鱼骡是驴与马马杂交所产产生的后代代。至少在在3000年前，在在亚洲某些些地区人们们已经用骡骡来驮运物物品了，现现在世界上上许多地区区仍在使用用骡来干重重活儿。骡能吃苦耐耐劳，可以以在马、驴驴等牲畜不不能承担其其艰苦的条条件下工作作。骡的高高度、皮毛毛的均匀度度、颈部和和臀部的形形状与马相相似。此外外头部短而而粗，耳长长，肢瘦，，蹄小和毛毛短等方面面像驴。名称原理方法优点缺点应用诱变育种基因突变①物理：紫外线、X射线或γ射线、微重力、激光等处理，再筛选；②化学：亚硝酸、硝酸二乙酯处理，再选择提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些性状有利变异少，需大量处理实验材料(有很大盲目性)高产青霉菌诱变变育育种种考考点点巩巩固固：：当神神舟舟六六号号航航天天飞飞船船搭搭载载着着两两位位英英雄雄宇宇航航员员成成功功返返航航时时，，一一些些特特殊殊的的乘乘客客也也回回到到了了地地球球。。他他们们是是一一些些：：生生物物菌菌种种、、植植物物组组培培苗苗和和作作物物、、植植物物、、花花卉卉种种子子等等。。在在太太空空周周游游了了115小小时时32分分钟钟，，返返回回地地球球后后，，搭搭载载单单位位的的科科研研人人员员将将继继续续对对它它们们进进行行有有关关试试验验。。回答答：：（1））作作物物种种子子从从太太空空返返回回地地面面后后种种植植，，往往往往能能出出现现新新的的变变异异特特征征。。这这种种变变异异的的来来源源主主要要是是植植物物种种子子经经太太空空中中的的辐射射后后，，其其发生生变变异异。。请请预预测测可可能能产产生生的的新新的的变变异异对对人人类类是是否否有有益益?，你你判判断断的的理理由由是是________________。。（2））试试举举出出这这种种育育种种方方法法的的优优点点：：。宇宙宙射射线线等等基因因不一一定定基因因突突变变是是不不定定向向的的变异异频频率率高高，，大大幅幅度度改改良良某某些些性性状状小试试身身手手！！从1987年年开开始始，，我我国国将将蔬蔬菜菜等等农农作作物物种种子子搭搭载载在在卫卫星星上上上上天天。。““搭搭星星上上天天””的的种种子子主主要要有有青青椒椒、、番番茄茄、、黄黄瓜瓜、、丝丝瓜瓜、、胡胡萝萝卜卜、、莴莴苣苣等等蔬蔬菜菜种种子子，，以以及及水水稻稻、、小小麦麦、、高高粱粱等等粮粮食食作作物物和和花花卉卉草草木木等等种种子子，，共共计计50多多类类。。诱变变育育种种的的应应用用卫星星将将农农作作物物种种子子带带到到200～～400千千米米的的太太空空中中，，利利用用太太空空中中的的空间间宇宇宙宙射射线线、微重重力力、高真真空空、交变变磁磁场场等各各种种特特殊殊因因素素对对种种子子和和微微生生物物进进行行处处理理，，使使种种子子产产生生地地面面得得不不到到的的变变异异，，最最终终培培育育出出高高产产优优质质新新品品种种。。神舟舟六六号号与“神神六六””飞船船一一起起上上太太空空的的花花卉卉“瓷瓷玫玫瑰瑰””、“老老虎虎须须””我国国运运用用返返回回式式运运载载卫卫星星搭搭载载水水稻稻种种子子，，返返回回地地面面后后种种植植，，培培育育出出的的水水稻稻穗长长粒粒大大，亩亩产产达达600kg，最最高高达达750kg，蛋蛋白白质质含含量量增增加加8%-20%，生生长长期期平平均均缩缩短短10天天。“太太空空椒椒””每每个个可可重重350克克，ＶＶＣ等含含量量提高高20％％－－30％％太空空番番茄茄不不但但香香甜甜可可口口，，而而且且ＶＶＣＣ含含量量高高，，是是普普通通品品种种的的2.5倍倍，最最大大果果重重可可达达600克克重达达46公公斤斤的太太空空南南瓜瓜太空空棉棉花花长相奇奇特的的南瓜瓜太空黄黄瓜“黑农农五号号”大大豆黑龙江江农科科院用用辐射射方法法处理理大豆豆，培培育成成“黑黑农五五号””大豆豆品种种，含含油量量比原原来的的品种种提高高了2.5%，，大豆豆产量量提高高了16%。青霉菌菌高产产菌株株的选选育1943年年从自自然界界分离离出来来的青青霉菌菌只能能产生生青霉霉素20单单位/mL。后后来人人们对对青霉霉菌多多次进进行X射线线、紫紫外线线照射射以及及综合合处理理，培培育成成了青青霉素素高产产菌株株，目目前青青霉素素的产产量已已达到到50000～～60000单单位/mL。名称原理方法优点缺点应用单倍体育种染色体变异①先将花药离体培养，培养出单倍体植株；②将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子；③从中选择优良植株明显缩短育种年限，子代均为纯合子，加速育种进程技术复杂且需与杂交育种配合用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦单倍体体育种种考点点巩固固：方法：：花药药离体体培养养普通植植株花粉单倍体体幼苗苗纯合子子幼苗筛选所所需的的品种种减数分分裂花药离离体培培养秋水仙仙素处处理DDTTDdTt花药离离体培培养DTDtdTdt单倍体体幼苗苗秋水仙仙素DDTT,DDtt,ddTT,ddtt二倍体体植株株筛选所所需的的品种种ddtt×DTDtdTdt杂交矮抗小小麦的的培育育：实例巩巩固：：名称原理方法优点缺点应用多倍体育种染色体变异用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗操作简单，能较快获得所需品种所获品种发育延迟，结实率低，一般只适用于植物三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦多倍体体育种种考点点巩固固：二倍体体四倍体体秋水仙仙素处处理二倍体体×三倍体体种子子三倍体体植株株不能形形成正正常的的生殖殖细胞胞无子西西瓜种下去去联会紊紊乱第一年年第二年年授二倍倍体的的花粉粉实例巩巩固：：萝卜（（2a=18)×甘蓝（（2b=18)F1a+b=18秋水仙仙素处处理2a+2b=36不可育育可育“萝卜卜甘蓝蓝”的的形成成过程程实例巩巩固：：秋水仙仙素处处理杂交染色体体变异异三倍体体无籽籽西瓜的的培育育多倍体体育种种三系杂杂交水水稻核、质质互作作遗传传的关关系获得二二倍体体或多多倍纯纯合体体花药组组织培培养秋水仙仙素处处理单倍体体育种种黄色短短杆菌菌、青霉菌菌、太太空椒椒的选选育诱变技技术处处理、、空间技技术处处理基因突突变诱变育育种小麦矮矮秆抗抗锈病病品种种的选选育杂交、、自交交、测测交剪刀、、毛刷刷、套套袋遗传规规律杂交育育种应用举举例方法原理育种方方式常见的的育种种方式式、方方法、、技术术比较较例1：：现有有3个个番茄茄品种种，A品种种的基基因型型为AABBdd，，B品品种的的基因因型为为AAbbDD，C品种种的基基因型型为aaBBDD。。3对对等位位基因因分别别位于于3对对同源源染色色体上上，并并且分分别控控制叶叶形、、花色色和果果形3对性性状。。请回回答：：（1））如何何运用用杂交交育种种方法法利用用以上上3个个品种种获得得基因因型为为aabbdd的植植株？？（用用文字字简要要描述述获得得过程程即可可）（1）A和B杂交得得到杂杂交一一代，，杂交交一代代再与与C杂交，，得到到杂交交二代代，杂杂交二二代自自交，，即可可得到到基因因型为为aabbdd的种子子，该该种子子可长长成aabbdd植株（2））如果果从播播种到到获得得种子子需要要一年年，获获得基基因型型为aabbdd的的植株株最少少需要要多少少年？？3年AABBdd×AAbbDD（A））（B））AABbDd×aaBBDDAaBbDdaabbdd（（种子子）aabbdd（（植株株））配子abdabd（单倍体体幼苗）aabbdd（（植株株））减数分分裂秋水仙仙素处处理理花药离离体培培养第一年年第二年年第三年年第四年年第三年年（C））×A品种种的基基因型型为AABBdd，，B品品种AAbbDD，，C品品种为为aaBBDD。例题2：：下图图是用用某种种作物物的两两个品品种①①和②②分别别培育育出④④、⑤⑤、⑥⑥品种种的示示意图图，试试分析析回答答：①AABBEAb------------④④D③③AaBbFAAbb----------⑤②aabbGAAaaBBbb----⑥（1））用①①和②②培育育⑤所所采用用的D和F步骤骤分别别是和。其应应用的的遗传传学原原理是是。（2））用③③培育育⑤所所采用用的E和H步骤骤分别别是和。其应应用的的遗传传学原原理是是。（3））用③③培育育⑥所所采用用的G步骤骤是_______________。其遗传传学原原理是是______________。杂交自交基因重重组花药离离体培培养秋水仙仙素处处理幼幼苗染色体体变异异（单单倍体体育种种）秋水仙素素处理幼幼苗染色体变变异（多多倍体育育种）例3：(08年年全国理理综Ⅱ卷31)某植物块块根的颜颜色由两两对自由由组合的的基因共共同决定定。只要要基因R存在，，块根必必为红色色，rrYY或rrYy为为黄色，，rryy为白白色；基基因M存存在时果果实为复复果型，，mm为单果果型。要要获得得白色块块根、单单果型三三倍体种种子。(1)请请写出以以二倍体体黄色块块根、复复果(rrYyMm)植株为为原始材材料，用用杂交育种种方法得到白色色块根、、单果型型三倍体种子的主要步步骤。rrrryyyymmmmrryymm黄复rrYyMm白单---种子rrryyymmm1、二倍倍体植株株（rrYyMm）自自交，得得到种子子2、从自自交后代代中选择择白色块块根、单单果型的的二倍体体植株，，并收获其其种子（（甲）3、播种种种子甲甲，长出出的植株株幼苗经经秋水仙仙素处理理，得到到白色块块根、单单果型四四倍体植植株，并并收获其其种子（（乙）4、播种种甲、乙乙两种种种子，长长出植株株后，进进行杂交，得到白白色块根根、单果果型三倍倍体种子子步骤：rrrryyyymmmmrryymm黄复rrYyMm白单---种子rrryyymmm用杂交育育种方法法名称原理方法优点缺点应用基因工程育种

基因重组

提取目的基因→构建基因表达载体→转入(导入受体细胞)→目的基因的表达与检测→筛选获得优良个体

①目的性强，育种周期短；②克服了远缘杂交不亲和的障碍

技术复杂，安全性问题多，有可能引发生态危机

转基因“向日葵豆”、转基因抗虫棉

基因工程程育种考考点巩固固：提取目的基因因（抗病病毒基因因）目的基因因与运载体体结合将目的基基因导入受体细胞胞目的基因因的检测与鉴定重组质粒粒基因工程程育种基因工程程操作的的工具基因的剪刀——限制性(核酸内内切)酶酶。限制性内内切酶分布：主要在微微生物中中。特点：特异性，，即识别别特定核苷酸序序列，切割特定切点。结果：产生黏性性末端（（碱基互互补配对对）。举例：大肠杆菌菌的一种种限制酶酶（EcoRⅠⅠ）能识识别GAATTC序列列，并在在G和A之间切切开。一种限制制酶只能能识别一一种特定定的核苷苷酸序列列，并在在特定的的切割点点上将DNA分分子切切断。目目前已发发现的限限制酶有有200多种。。限制性内内切酶（EcoRⅠ））作用过程程点击播放连接酶的的作用：将互补配配对的两两个黏性性末端连连接起来来，使之之成为一一个完整整的DNA分子子。基因的针线——DNA连连接酶。。DNA连连接酶的的作用过过程点击播放运载体作用：将外源基基因送入入受体细细胞。种类：质粒、噬菌体体和动植植物病毒毒。能将外源源基因送送入细胞胞的工具具就是运载体。3.具备的条条件：能在宿宿主细胞胞内复制制并稳定定地保存存；具有有多个限限制酶切切点；有有某些标标记基因因。大肠杆菌DNA

质粒（环状DNA分子）控制质粒DNA转移的基因抗生素抗性基因利用质粒粒将外源源基因运运载入受受体细胞胞中基因操作作的基本本步骤提取目的的基因目的基因因与运载载体结合合将目的基基因导入入受体细细胞目的基因因的检测测与鉴定定？如何让大大肠杆菌菌生产人人胰岛素素？①从细胞胞中分离离出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片断③分离大肠杆菌中的质粒④DNA重组⑤用重组质粒转化大肠杆菌⑥培养大肠杆菌克隆大量基因1、基因因工程与与作物育育种基因工程程育种的的应用抗虫害的的玉米抗虫的基基因来自自苏云金金杆菌。。苏云金金杆菌形形成的伴伴胞晶体体是一种种毒性很很强的蛋蛋白晶体体，能使使棉铃虫虫等鳞翅翅类害虫虫瘫痪致致死。科科学家将将编码这这个蛋白白质的基基因导入入作物，，使作物物自身具具有抵御御虫害的的能力。。转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基因的番茄获得高产产、稳产产和具有有优良品品质的农农作物和和具有抗抗逆性的的作物新新品种。。转入荧光光素酶蛋蛋白基因因的发荧荧光烟草草蓝色妖姬姬生长快、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、基因因工程与与药物研研制我国生产的部分基因

工程疫苗和药物许多药品品的生产产是从生物组织织中提取的的。受材材料来源源限制产产量有限限，其价价格往往往十分昂昂贵。微生物生生长迅速速，容易易控制，，适于大大规模工工业化生生产。若若将生物合合成相应应药物成成分的基基因导入微生生物细胞胞内，让让它们产产生相应应的药物物，不但但能解决决产量问问题，还还能大大大降低生生产成本本。胰岛素从从猪、牛牛等动物物的胰腺腺中提取取，100Kg胰腺只能能提取4-5g的胰岛素素，其产产量之低低和价格格之高可可想而知知。将合成的的胰岛素素基因导导入大肠肠杆菌，，每2000L培养液就就能产生生100g胰岛素！！使其价价格降低低了30%-50%!3、环环境保护护基因工程程做成的的“超级级细菌””能吞食食和分解解多种污污染环境境的物质质。通常一种种细菌只只能分解解石油中中的一种种烃类，，用基因因工程培培育成功功的“超超级细菌菌”却能能分解石石油中的的多种烃烃类化合合物。有有的还能能吞食转转化汞、、镉等重重金属，，分解DDT等等毒害物物质。

利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。五转基因因生物和和转基因因食品的的安全性性①对生态态环境的的安全，，包括破破坏生物物多样性及生态系系统的的的稳定性，使目标标生物体体对药物物产生抗抗性，转转移基因因可通过过重组产产生新病病毒等；；②转基因因食品对对人体和和动物的的食用安安全性，，包括产产生毒素素或增加加食品毒毒素含量量，营养养成分减减少，引引起人体体过敏反反应，使使人体对对某些药药物产生生抗药性性等。关注转基基因食品品安全对转基因因食品无无害性的的评估主主要有以以下几方方面：是否有毒毒性、引引起过敏敏反应、、营养或或毒性蛋蛋白质的的特性、、注入基基因的稳稳定性、、基因改改变引起起的营养养效果及及其他不不必要的的功能等。对人类健健康而言言，专家家们认为为，主要要应审查查转基因因食品有有无毒性性及对环环境的影影响。欧盟对转转基因食食品的生生产和销销售制定定了一系系列法规规，要求求基因改改变不得得超过基基因总量量的1％，市市场上出出售的转转基因食食品必须须贴标签签。激素在育育种中的的作用原理：不可遗传传的变异异方法:用一定浓浓度的生生长素或或生长素素类似物物处理未授粉的雌蕊柱柱头优点：生长素只只是促进进果实的的发育，，并不导导致植物物的基因型改改变，所所以该种种变异类类型是不不能遗传传的。不需要制制备无籽籽植物的的种子，，节约成成本。缺点：即便是采采用无性性生殖方方式也不不能稳定定遗传知识归纳纳：育种常用用方法对对应原理理的生物物学水平平层次基因水平平染色体水水平细胞水平平基因突变基因重组基因拼接染色体组成倍减少染色体组成倍地增加植物体细胞杂交核移植胚胎移植

（基因重重组的方方式之一一）【基础巩巩固例题题】下面面为六种种不同的的育种方方法。据据图回答答：亲本（X）AF1F2DFn选择稳定定品种单倍体植株纯合体纯合二倍倍体种子子长出的的植株CB种子或幼幼苗具有新基基因的种种子或幼幼苗E染色体加加倍的种种子或幼幼苗F种子或幼幼苗植物细胞胞其他生物物基因新细胞愈伤组织织胚状体人工种子子植物细胞A植物细胞B杂种细胞胞愈伤伤组组织织分化化出出幼幼苗苗GHIJKLM123465新品品种种(1)图图中中A至至D方方向向所所示示的的途途径径表表示示育种种方方式式，，这种种方方法法属属常常规规育育种种，，一一般般从从F2代开开始始选选种种，，这这是是因因为为。杂交交从F2开始始发发生生性性状状分分离离亲本本（（X））AF1F2DFn选择择稳稳定定品种种单倍倍体体植株株纯合合体体纯合合二二倍倍体体种种子子长长出出的的植植株株CB种子子或或幼幼苗苗具有有新新基基因因的的种种子子或或幼幼苗苗E染色色体体加加倍倍的的种种子子或或幼幼苗苗F种子子或或幼幼苗苗植物物细细胞胞其他他生生物物基基因因新细细胞胞愈伤伤组组织织胚状状体体人工工种种子子植物物细胞胞A植物物细胞胞B杂种种细细胞胞愈伤伤组组织织分化化出出幼幼苗苗GHIJKLM123465新品品种种(2)B常常用用的的方方法法为为。花药药离离体体培培养养(3)E方方法法所所用用的的原原理理是是，所所用用的的方方法法如