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1、-1- 第2 2节 现代生物技术在育种上的应用 -2- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 1.描述转基因技术育种和细胞杂交育种等现代育种技术。 2.列举现代育种技术在实践中应用的实例,探讨其前景。 3.关注转基因生物及其产品引发的社会问题。 -3- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练
2、 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二三四 一、转基因技术育种 1.概念 转基因技术是指按照人们的意愿,把一种生物的某个基因克隆出 来,加以修饰和改造,再转移到另一种生物的细胞里,从而定向地改 造生物的遗传性状。 2.内容 目的基因的制备和目的基因导入受体细胞的过程。 3.操作流程 基因分离目的基因目的基因与载体结合目的基因导入受 体细胞转化组织或细胞植株再生转化与未转化的植株筛 选转基因植株移苗入土选优。 -4- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANL
3、IAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二三四 二、转基因植物的实例 1.1983年第一例转基因植物转基因烟草。 2.转基因耐贮藏番茄。 3.转基因抗虫作物:转Bt基因抗虫棉、抗虫玉米、抗虫杨树和抗 虫甘蓝,转植物蛋白酶抑制剂基因、转外源凝集素基因的转基因水 稻、转基因棉。 4.抗除草剂作物:抗除草剂玉米、油菜、大豆、棉等。 -5- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAO
4、HANG 目标导航 一二三四 三、转基因动物的实例 1.1982年美国科学家将大鼠的生长激素基因注射到小白鼠的受 精卵中,获得第一只转基因“超级小鼠”。 2.动物转基因技术的应用:提高产仔数或产蛋数;提高抗病能力; 研制乳腺生物反应器;提高动物生长速率;改善肉的品质。 -6- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二四三 四、细胞杂交育种 1.细胞杂交 细胞杂交是指将同类或不同类生物体的原生质体或体细胞
5、,在一 定的物理或化学条件下进行融合形成杂种细胞,再创造条件将杂种 细胞培养成完整的杂种生物个体。 -7- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二四三 要想培育出如右图所示的马铃薯番茄植株,应采用哪项生物技 术? 提示应采用植物体细胞杂交技术。 -8- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂
6、演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二四三 2.杂交过程 -9- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二三四五六 一、转基因生物与目的基因的关系 -10- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIA
7、ODAOHANG 目标导航 一二三四五六 二、将目的基因导入不同受体细胞的比较 -11- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二三四五六 三、乳腺生物反应器 1.优点 (1)产量高;(2)质量好;(3)成本低;(4)易提取。 2.操作过程 用基因工程技术制备动物乳腺生物反应器的操作过程与获得转 基因动物的操作过程相同。为了使目标产品在乳汁中形成,需要使 用乳腺组织中特异表达的启动子,要在编码目的蛋白质
8、的基因序列 前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成表达载体。操作过程 大致为:获取目的基因(例如血清白蛋白基因)构建基因表达载体 (在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子)显微注射导入哺乳 动物受精卵中形成胚胎将胚胎送入母体发育成转基因动物 (只有在产下的雌性个体中,转入的目的基因才能表达)。 -12- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二三四五六 3.缺点 只能是雌性个体在泌乳期时才能应用。 4.成
9、果 已在乳腺生物反应器中表达了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激 素和-抗胰蛋白酶等重要医药产品。 -13- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二三四五六 四、植物体细胞杂交 1.植物体细胞杂交是用两个来自于不同植物的体细胞融合成一 个杂种细胞,并把杂种细胞培育成新植株的方法。植物体细胞杂交 是从细胞融合开始,到培育成新的植株结束。其生殖方式为无性生 殖。 2.植物体细胞杂交的实质是不同植物细胞的原生质体
10、的融合。 3.植物体细胞融合的障碍是细胞外的细胞壁,融合完成的标志是 产生新的细胞壁。 4.形成融合细胞的类型(只考虑细胞两两融合):体细胞融合成功 以后,既有AB型杂种细胞,又能形成AA型和BB型两种融合细胞,但 只有AB型细胞是植物体细胞杂交所需要的杂种细胞,因此在杂种 细胞形成后还应有一个筛选过程。 -14- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二三四五六 5.植物体细胞杂交育种的优点和局限性
11、(1)优点:植物体细胞杂交的最大突破是克服了远缘杂交不亲和的 种间或属间障碍。 (2)局限性:由于目前仍有许多理论和技术问题没有解决,不能让 杂种植株按照人们的需要表现出亲代的优良性状。 -15- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二三四五六 五、植物原生质体能成为植物细胞工程的理想研究材料的原因 1.容易从同一种植物材料的组织中获得大量的遗传上相同的游 离原生质体。 2.可以被诱导与其他物种的原生
12、质体融合,从而克服不同物种远 缘杂交不亲和的障碍,实现远缘物种间的体细胞杂交。 3.可以提高变异频率,因为既可以捕获外源DNA,也可以捕获较大 的细胞器,如叶绿体等,是植物遗传转化的理想受体。 4.保持着植物细胞的全能性,在适宜的培养条件下,可以重新长出 细胞壁,进行细胞分裂、分化,形成完整的小植株。 -16- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二三四五六 5.植物原生质体虽然没有细胞壁,但仍然进行
13、着植物细胞的各种 生命活动,包括蛋白质和核酸的合成、光合作用、呼吸作用、通过 膜与外界进行物质交换等。 6.原生质体膜很薄,实验操作方便,如进行基因导入和遗传转化, 以及制备各种细胞器等,为遗传重组提供有用材料。 -17- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二三四五六 六、物理和化学方法诱导原生质体融合的基本原理 1.化学融合的机制 常用化学融合方法有高pH高Ca2+法和聚乙二醇(PEG)法。高 p
14、H高Ca2+法诱导原生质体融合的基本原理是中和原生质体表面 所带的电荷,使原生质体的质膜紧密接触,从而有利于质膜的接触 融合。PEG处理原生质体可以使原生质体聚集,促进融合。 2.物理融合的机制 常用方法为电融合法。此法是先将两种原生质体以适当的比例 混合成悬浮液,将其滴入电融合小室中,给小室两极以交变电流,使 原生质体沿电场方向排列成串珠状,接着给以瞬间高强度的电脉冲, 使原生质体膜产生局部破损而导致融合。 -18- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOU
15、XI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 题型一题型二题型三 【例1】 采用基因工程的方法培育抗虫棉,下列导入目的基因的 做法正确的是( ) 将毒素蛋白注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的DNA序 列注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的DNA序列与质粒重组 导入细菌,用该细菌感染棉花体细胞,再进行组织培养 将编码 毒素蛋白的DNA序列与质粒重组,注射到棉花子房,并进入受精卵 A. B. C. D. 解析:通过限制酶和DNA连接酶将目的基因和运载体结合,然后 导入受体细胞。将毒素蛋白直接注射到棉受精卵中和将编码毒素 蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中是不对的,没有载体的帮助,它 们不能表达
16、。显微注射法是将目的基因导入动物细胞常用的方法。 答案:C -19- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 题型一题型二题型三 【例2】 植物体细胞杂交的过程是( ) 用酶解法去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体 以人工诱 导法使两个不同植物的原生质体融合 用植物组织培养法培养 融合的原生质体得到杂种植株 A.B.C.D. 解析:植物体细胞杂交过程实际上是不同植物体细胞原生质体融 合的过程,融合后形成的杂种
17、细胞经组织培养形成杂种植株。 答案:D 反思领悟反思领悟 首先用纤维素酶、果胶酶去掉植物体细胞的细胞壁, 获得原生质体,然后利用物理或化学方法诱导原生质体融合,形成 杂种细胞,最后利用植物组织培养获得杂种植株。 -20- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 题型一题型二题型三 【例3】 下列实例中,不涉及基因重组的是( ) A.我国著名育种专家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻品种 B.科学家将大鼠的生长
18、激素基因注射到小白鼠的受精卵中,获得 转基因“超级小鼠” C.荷兰科学家将人乳高铁蛋白基因移植到牛体内并获得成功 D.乘宇宙飞船上过太空的辣椒种子结出的果实较平常的大一倍 以上 解析:太空育种是利用基因突变原理,不涉及基因重组,故D项错。 答案:D 反思领悟反思领悟 基因重组具有两种类型:一是有性生殖过程中非等位 基因的重新组合;二是DNA拼接技术即基因工程。 -21- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导
19、航 1234 1.下列有关基因工程的成果及应用的说法,正确的是 ( ) A.用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒 B.基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体型巨大、品质优 良的动物 C.任何一种假单孢杆菌都能分解4种石油成分,所以假单孢杆菌是 “超级细菌” D.基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和 具有抗逆性的农作物 -22- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 1234 解析:用
20、基因工程方法培育的抗虫植物只能抗虫,不能抗病毒;基因 工程在畜牧业上的应用主要是提高动物的生长速率、改善畜产品 的品质;每种假单孢杆菌只能分解石油中的一种成分,“超级细菌”是 用基因工程方法把能分别分解3种烃类的基因都转移到能分解另 一种烃类的假单孢杆菌体内,创造出能同时分解4种烃类的细菌。 答案:D -23- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 1234 2.世界上培育的第一种转基因植物和我国政府批准
21、大面积种植的 第一种转基因植物分别是( ) A.抗玉米螟转基因玉米和转基因金大米 B.转基因金大米和转基因油菜 C.转基因烟草和转基因抗虫棉 D.抗除草剂大豆和转基因抗虫棉 解析:世界上培育的第一种转基因植物是转基因烟草,我国政府批 准大面积种植的第一种转基因植物是转基因抗虫棉。 答案:C -24- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 1234 3.下列关于转基因植物的叙述,正确的是( ) A.转入到油
22、菜的抗除草剂基因,可能通过花粉传入环境中 B.转抗虫基因的植物,不会导致昆虫群体抗性基因频率增加 C.动物的生长激素基因转入植物后不能表达 D.如转基因植物的外源基因来源于自然界,则不存在安全性问题 解析:若把抗除草剂基因导入油菜的细胞核中,则会在减数分裂时 进入配子,然后随花粉进入环境。抗虫植物会对捕食它的昆虫群体 进行自然选择,导致昆虫群体抗性基因频率增加。条件允许时,动 物基因同样可以在植物体内表达,在修饰和改造后也可以在原核生 物体内表达。转基因生物的外源基因不管是来源于自然界还是由 人工合成,都可能存在安全性问题。 答案:A -25- 第2节 现代生物技术 在育种上的应用 ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 1234 4.植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是( ) A.植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁 B.细胞壁使原生质体失去活力 C.细胞壁阻碍了原生质体的融合 D.细胞壁不是原生质的组成部分 解析:细胞壁阻碍了植物体细胞的杂交,所以在细胞工程中首先就 要去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体。 答案:C