从杂交育种到基因工程.ppt

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1、不含,能,基因,新基因,四分体,后,生存环境,低频性,不定向性,生物变异,新基因,二倍体,三倍体,多倍体,单倍体,看发,单倍体,育起点,合子,错,错,错,错,杂交育种和诱变育种,第6章 从杂交育种到基因工程,1.目前你知道的育种方法有那些？,2.几种育种方法的比较,1.选择育种,1.原理：,利用生物自然变异，通过长期选择，汰劣留优.,2.实例：,古人对玉米、小麦等农作物、家禽、家畜等动物的培育.,3.缺点：,周期长，可选择的范围有限.,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。,杂交逐代自交选育（培育优良纯种）,基因重组,（1）育种周期长,进程缓慢 （2

2、）不能创造新基因 （3）后代有性状分离现象,3.方法：,2.原理：,6.缺点：,1.概念：,4.实例：,杂交水稻、玉米，中国荷斯坦牛等,5.优点：,使同种生物的优良性状集中在一起,目的性强，操作简单,2.杂交育种,(减数第一次分裂后期和四分体时期),2.杂交育种,从F2代中选择高产抗病植株连续自交，从中选育能稳定遗传的品种。,例如：现有基因型为BBEE和bbee的两种植物或动物，欲培育基因型为BBee的植物或动物品种，,(1)原理： 。 (2)过程,基因突变,萌发种子或幼苗,X射线、紫外线,亚硝酸、硫酸二乙酯,物理,化学,处理,(有丝分裂的间期 减数第一次分裂间期）,4.诱变育种,优点： 1、

3、提高变异的频率。 2、短时间内获得更多的优良性状。 缺点： 诱发产生的突变方向是不定向的，且有利变异少，需处理大量的材料。 应用： 1、农作物育种黑农五号大豆 (产量提高16%、含油量提高2.5%) 2、微生物育种青霉素 (20单位/ml50000单位/ml),对应例题：3、1928年英国微生物学家弗来明发现了青霉素，直到1943年青霉素产量只有20单位毫升。后来科学家用X射线、紫外线照射青霉菌，结果大部分菌株死亡了，其中有的菌株不但生存下来而且产量提高了几十倍，请解释： 用射线照射能杀死微生物但能得到_，这是由于射线使微生物发生了_。 射线照射使基因的_分子中的_改变，从而产生了新的性状。

4、虽然诱变育种可以提高变异频率，加速育种进程，大幅度改良某些性状，但也存在突出的缺点是_。,高产菌株,基因突变,DNA,某些基因的个别碱基发生了,有害变异多，需大量处理供试材料,空间生命科学： 高真空(108pa) 微重力 强辐射,拓展视野：,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,太空育种,DDTT,F1 DdTt,花药离 体培养,单倍体幼苗:DT Dt dT dt,秋水仙 素处理,纯合子:DDTT DDtt ddTT ddtt,筛选所需的品种,ddtt,F1配子：DT Dt dT dt

5、,4.单倍体育种,1.原理：,2.优点：,3.缺点：,4应用：,染色体数目变异,明显缩短育种年限,技术复杂,普通小麦纯种,5.多倍体育种,1.原理：,2.方法：,3.优点：,4应用：,染色体变异,植株茎秆粗壮，果实种子都比较大，营养物质含量高,用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，抑制纺锤丝的形成，从而使细胞染色体数目加倍，继续进行正常的有丝分裂，即可发育成多倍体植株。,三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦,（2）八倍体小黑麦的培育,普通小麦是六倍体(AABBDD)，体细胞中含有42条染色体，属于小麦属；黑麦是二倍体(RR)，体细胞中含有14条染色体，属于黑麦属。 杂交后的子一代含有四个染色体组(ABDR)

6、，在减数分裂时由于染色体不能配对，因此不能形成配子，所以不育，必须用人工方法进行染色体加倍才能产生后代，染色体加倍后的个体细胞中含有八个染色体组(AABBDDRR)，小黑麦蛋白质含量高、抗逆性、抗病性强。,下面是八倍体小黑麦培育过程(A、B、D、E各表示一个染色体组)： 据图作答： (1)普通小麦的配子中含有_个染色体组，黑麦配子中含_个染色体组，杂交后代含_个染色体组。,3,1,4,(2)普通小麦和黑麦杂交后代不育的原因是_。必须用_将染色体加倍，加倍后含_个染色体组，加倍后可育的原因是_ ，这样培育的后代是_(同源、异源)八倍体小黑麦。,无同源染色体,秋水仙素,8,有同源染色体，能联会,异

7、源,(2)无同源染色体 秋水仙素 8 具有同源染色体，能联会 异源 由于A、B、D、E表示的是染色体组，因此从图中可以看出普通小麦为异源六倍体，黑麦是二倍体，它们产生的配子分别含有3个染色体组和1个染色体组，结合后形成的后代F1为异源四倍体。由于F1中无同源染色体，所以不能正常进行减数分裂，是不可育的。必须用秋水仙素处理使其染色体加倍变成异源八倍体，才有了同源染色体，才能正常产生配子，正常结子。,如果发生显性突变，通常在第一代就表现出来，但不是纯合子，因此还必须自交才能得到稳定遗传的纯合突变类型,如果发生的是隐性突变，自花授粉的植物只需要通过自交，到第二代就会有纯合的隐性突变分离出来。,杂交自

8、交选优,物理或化学因素,杂交F1花药离体培养秋水仙素处理选育,用秋水仙素 处理萌发的 种子或幼苗,使优良性状集中,提高突变的频率,缩短育种年限,果实大，营养含量高,时间长，局限于同种生物,不定向，有利变异少，大量处理材料,技术复杂，需与 杂交育种配合,只适于植物，结实率低,基因突变,染色体变异,染色体变异,基因重组,培育青霉素高产菌株,三倍体无子 西瓜,小结：几种育种方法的比较,归纳总结 根据育种程序图识别育种名称和过程,杂交,自交,花药离体培养,秋水仙素,诱变处理,秋水仙素处理,转基因技术,脱分化,再分化,包裹人工种皮,杂交育种,单倍体育种,诱变育种,多倍体育种,基因工程育种,判断题、下列关

9、于植物育种的说法是否正确 单倍体育种可较快选育出新的优良品种 诱变育种可定向地变异出所需要的优良品种 无籽西瓜和无籽番茄都是染色体育种方法培育的 高产青霉菌菌株是采用诱变育种的方法获得的 基因工程育种具有定向性 利用杂种优势可以提高农作物的产量,1.判断常考语句，澄清易混易错 (1)杂交育种一定需要连续自交( ) (2)花药离体培养就是单倍体育种( ) (3)抗病植株连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低( ) (4)花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种( ) (5)诱变育种和杂交育种均可形成新基因( ) (6)利用高产、感病小麦与高产、晚熟小麦品种间杂交筛选可获得高产、抗病小麦的品种(

10、 ),例1、普通小麦中有高杆抗病（TTRR）和矮杆易感病（ttrr）两个品种，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。,.写出培育出矮杆抗病小麦品种的遗传图解：,自交,2/3,（2）、三类矮杆抗病植株中，最可能产生不育配子的是 类。,（3）A、B、C三组方法中，最不容易获得矮杆抗病小麦新品种的方法是 组，原因是 。,基因突变发生的频率极低且不定向性,C,（4）通过矮杆抗病获得矮杆抗病小麦新品种的方法是 。获得的矮杆抗病植株中能稳定遗传的占 。,100%,秋水仙素（或低温）诱导染色体数目加倍,（5）在一块高杆（纯合体）小麦田中，发现了一株矮杆小麦。请设计实验方案探究该性状出现的可能的原因

11、，是由基因突变引起的还是环境引起的（简要写出所用方法、结果和结论） 。,方法：将矮秆小麦与高杆小麦杂交；如果子一代为高杆，子二代高杆：矮秆=3：1（或出现性状分离），则矮秆性状是基因突变造成的；否则，矮秆性状是环境引起的。 方法：将矮秆小麦与高杆小麦种植在相同环境下，如果两者未出现明显差异，则矮秆性状是环境引起；否则矮秆性状是基因突变造成的。,端午节作业：白卷（十三） 报纸31期 黄本99-100,6.细胞工程育种,植物组织培养技术,植物体细胞杂交技术,动物的克隆技术,例2、（08北京理综）白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。以白菜为母本、甘蓝为父本，经人工授粉后，将雌蕊离

12、体培养，可得到“白菜甘蓝”杂种幼苗。 请回答问题： 二倍体“白菜甘蓝”的染色体数为 。这种植株通常不育，原因是减数分裂过程中 。为使其可育，可通过人工诱导产生四倍体“白菜甘蓝”，这种变异属于 。,19条,没有同源染色体配对的现象,染色体(数目)变异,课堂练习,例2、（08北京理综）白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。以白菜为母本、甘蓝为父本，经人工授粉后，将雌蕊离体培养，可得到“白菜甘蓝”杂种幼苗。 请回答问题： 白菜和甘蓝是两个不同的物种，存在 隔离。自然条件下，这两个物种间不能通过 的方式产生后代。雌蕊离体培养获得“白菜甘蓝”杂种幼苗，所依据的理论基础是植物细胞具有 。

13、 为观察“白菜甘蓝”染色体的数目和形态，通常取幼苗的 做临时装片，用 染料染色。观察、计数染色体的最佳时期是 。,生殖,杂交(有性生殖),全能性,根尖(茎尖),龙胆紫溶液(醋酸洋红染液、碱性),有丝分裂中期,高,秋水仙素,缩短,单倍体,基因重组,定向,物种界限,DNA重组,转基因,突变率,盲目性,必背知识点,重温高考经典,F、G,1/3,F1都是敏感型,纯合敏,用该除草剂喷洒其幼叶，观察其表现,诱发基因突变,该抗性性状由两对基因共同控制,感型植株,杂交的两个细胞,再生细胞壁,杂种细胞,脱分化,再分化,（植物体细胞融合完成的标志）,植物细胞融合,植物组织培养,（六）细胞融合技术育种（植物体细胞杂

14、交）,2原理： 基因重组、染色体变异 膜的流动性和细胞的全能性 3.优点： 克服远缘杂交不亲和的障碍 4.缺点： 技术要求高 有时不能表达所需的性状 5.举例：番茄马铃薯 白菜甘蓝,7.基因工程与育种,1.原理：,DNA分子水平,生物体外,1.定向地改造生物的性状，获得人类所需要的品种,2.克服远缘杂交不亲和的障碍。,基因重组,3.操作环境：,4.基本过程：,2.操作水平：,剪切、拼接、导入、表达,5.意义：,又叫 技术或 技 术。就是按照人们的意愿，把一种生物的 某种 提取出来，加以修饰改造，然 后放到另一种生物的 里， 地 改造生物的性状。,1、基因工程的概念,基因拼接,DNA重组,基因,

15、细胞,定向,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,2、基因工程的基本工具,基因的“剪刀”限制性内切酶,1、作用：,2、特点：,用来切割运载体DNA和提取目的基因,限制酶,即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序 列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。,具有特异性,基因的“针线”DNA连接酶,作用：,DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合” 起来，即把脱氧核糖和磷酸交替连接成的DNA骨 架上的缺口连接起来，形成重组的DNA分子。,基因的运载工具运载体,1、运载体的作用：,作为运载工具，将外源基因(如抗虫基因) 送入到受体细胞(棉花细胞)中去。,2、常用的

16、运载体有：,1）质粒 2）噬菌体 3）某些动植物病毒,质粒是染色体外能够进行自主复制的小型环状DNA分子。,作为运载体必须具备哪些条件？,1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 2）具一个至多个限制酶切点，以便与外源基因连接。 3）具有某些标记基因，便于进行筛选。,3、基因工程的基本操作程序：,1）目的基因的获取 2）基因表达载体的构建 3）将目的基因导入受体细胞 4）目的基因的检测与鉴定,目的基因的提取方法,从基因文库中获取目的基因 利用PCR技术扩增目的基因 人工合成,从基因文库中获取目的基因：,基因文库: 将含有某种生物不同基因的许多DNA片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有

17、这种生物的不同的基因。 基因组文库: 基因文库中包含了一种生物所有的基因. 部分基因文库: 基因文库中包含了一种生物的一部分基因。如cDNA文库。,利用PCR技术扩增目的基因,变性解链,退火结合,加热延伸,多次重复,步骤二：基因表达载体的构建（核心）,1）限制酶切割质粒，露出末端。 2）用 酶切目的基因，产生相同末端。 3）将目的基因片段插入质粒的切口， 加入 酶，形成重组DNA分子（重组质粒）,目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同来源的基因重组的过程。,同一种,DNA连接,启动子 1.基因 端。 2. 酶识别、结合部位 3.驱动基因的 。 终止子 1.基因 端。 2.使转录 。 标记基因

18、 1.鉴别受体细胞是否含目的基因 2.如抗生素基因 目的基因,首,RNA聚合,转录,尾,停止,步骤三：目的基因导入受体细胞,目的基因进入受体细胞，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。,导入植物细胞 导入动物细胞 导入微生物细胞,1.农杆菌转化法 2.基因枪法 3.花粉管通道法,显微注射技术,Ca2处理,农杆菌转化法（感染 植物和 植物）,双子叶,裸子,基因枪法（常用于 植物）,单子叶,步骤四：目的基因的检测与鉴定,是否插入目的基因 1.DNA分子杂交技术 2.提取基因组DNA目的基因探针是否显示杂交带 是否转录 1.分子杂交技术 2.提取mRNA目的基因探针是否显示杂交带 是否翻译

19、 提取蛋白质抗原抗体杂交是否显示杂交带 个体水平鉴定 1.抗虫或抗病的接种实验 2.与天然产品进行功能比较,三、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 3、环境保护：,实例：,抗虫植物、耐盐碱棉花、转基因奶 牛、超级绵羊等。,培养抗虫植物的意义：,成本低、污染少,胰岛素、干扰素、白细胞介素等,净化石油的超级细菌,四、转基因生物和转基因食品的安全性,1、安全性有待进一步探讨 2、转基因产品的推广要慎重地考虑,总结,（1）最简易方法： （2）最快速方法： （3）创造新性状： （4）种间育种法：,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,二、多项选择题 6.下列有关基因工程技术的错误叙述是（ ） A 重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体 B 所有的限制酶都能识别同一种特定的核苷酸序列 C 选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快 D 只要目的基因进入了受体细胞就能成功地实现表达,ABD,二、多项选择题 7、下列关于生物技术的安全性和伦理问题的分析，合理的观点是（ ） A 转基因生物进入自然界后不会与野生物种杂交而威胁其他生物的生存 B 运用重组基因技术可以将致病菌或病毒改造成威力巨大的生物武器 C 所有的转基因食品都不会危害人类的健康 D 转基因生物合成的某些新的蛋白质有可能成为某些人的过敏源或者引起中毒,BD,