生物新人教版必修2《第六章第2节基因工程及其应用》课件

1、1 1、概念：、概念： 将两个或多个品种的优良性状通过交配集中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。在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。2 2、原理：、原理：基因重组（基因的自由组合）基因重组（基因的自由组合）适用于进行有性生殖的同一物种适用于进行有性生殖的同一物种的真核生物的真核生物3 3、常用方法：、常用方法： 杂交杂交 自交自交 选种选种 自交自交 二、杂交育种二、杂交育种 4. 4. 应用应用农业生产农业生产二、杂交育种二、杂交育种课本课本P99倒三段倒三段 改良作物品质改良作物品质 提高农作物提高农作物_ ( (例如：小麦、水稻的高

2、产、矮秆、例如：小麦、水稻的高产、矮秆、 抗病品种）抗病品种） 单位面积产量单位面积产量4. 4. 应用应用农业生产农业生产二、杂交育种二、杂交育种 袁隆平 一个属于中国一个属于中国也属于世界的名字也属于世界的名字他发起的他发起的“第二次绿色革命第二次绿色革命”给整个人类带来了福音。给整个人类带来了福音。袁隆平袁隆平:农学家、农学家、杂交水稻育种专家杂交水稻育种专家。1995年当选为中国工程院院士。年当选为中国工程院院士。 我国的水稻产量从原来的我国的水稻产量从原来的4500公斤每公顷（公斤每公顷（600斤斤/亩）亩） 增加到增加到7500公斤每公顷公斤每公顷（1000斤斤/亩）亩） 。从。从

3、1976年年到到1998年，累计增产粮食年，累计增产粮食3.5x108 吨，平均每年多解决吨，平均每年多解决约约6000万人的粮食问题。万人的粮食问题。“杂交水稻之父杂交水稻之父”袁隆平的超级水稻袁隆平的超级水稻第三期目标第三期目标亩产亩产900 kg900 kg攻关成功攻关成功 课本课本P99最后一段最后一段 改良作物品质改良作物品质 提高农作物提高农作物_ _ _的育种：培育适应性强的的育种：培育适应性强的 乳用、肉用或乳肉兼用型优良品种乳用、肉用或乳肉兼用型优良品种家畜、家禽家畜、家禽单位面积产量单位面积产量4. 4. 应用应用农业生产农业生产二、杂交育种二、杂交育种中国黄牛中国黄牛中国

4、荷斯坦牛中国荷斯坦牛国外荷斯坦牛国外荷斯坦牛5 5、优点：、优点：操作简便操作简便育种目的性较强育种目的性较强将不同个体的优良性状集中到一个个体上将不同个体的优良性状集中到一个个体上（“集优集优”）具有具有“杂种优势杂种优势”二、杂交育种二、杂交育种杂种优势杂种优势：是指基因型不同的亲本相互杂交产生的杂是指基因型不同的亲本相互杂交产生的杂种一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量种一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等一种或多种性状上优于两个亲本的现象。和品质等一种或多种性状上优于两个亲本的现象。杂杂种优势在种优势在F F1 1代表现最明显代表现最明显。 杂种优势主要利用杂种

5、杂种优势主要利用杂种F F1 1代的优良性状，并不要代的优良性状，并不要求遗传上的稳定求遗传上的稳定。需年年制种。如水稻的需年年制种。如水稻的杂优种杂优种，每，每年农科站都有供应。年农科站都有供应。5 5、优点：、优点：操作简便操作简便育种目的性较强育种目的性较强将不同个体的优良性状集中到一个个体上将不同个体的优良性状集中到一个个体上（“集优集优”）具有具有“杂种优势杂种优势”6 6、缺点：、缺点：P100P100第一段第一段杂交育种杂交育种（课本（课本P100第一段第一段 ） 1 1、概念：、概念： 2 2、原理：、原理： 3 3、方法：、方法： 学案学案P104 课本课本P100第二段第二

6、段 1 1、概念：、概念：人工利用人工利用物理因素物理因素（X射线、射线、射线、紫外线、激射线、紫外线、激 光等）光等）或化学因素或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物， 使生物发生使生物发生基因突变基因突变。2 2、原理：、原理：基因突变基因突变3 3、方法：、方法： 学案学案P104 （1 1）物理因素（辐射诱变）：）物理因素（辐射诱变）： 如如X X射线、射线、射线、射线、 紫外线、激光紫外线、激光、 中子、电离辐射等中子、电离辐射等 （2 2）化学因素（化学药剂诱变）：）化学因素（化学药剂诱变）： 如如亚硝酸、硫酸二乙酯亚硝酸、硫酸二乙酯、

7、 碱基类似物、秋水仙素碱基类似物、秋水仙素等等 3 3、方法：、方法： 学案学案P104 （1）物理因素（辐射诱变）：）物理因素（辐射诱变）：如如X射线、射线、射线、射线、 紫外线、激光紫外线、激光、中子、电离辐射等中子、电离辐射等 （2）化学因素（化学药剂诱变）：）化学因素（化学药剂诱变）：如如亚硝酸、亚硝酸、硫酸二乙酯硫酸二乙酯、 碱基类似物、秋水仙素碱基类似物、秋水仙素等等 4 4、发生时期：、发生时期： 一般在有丝分裂一般在有丝分裂间期间期或或减数分裂第一次分裂前的减数分裂第一次分裂前的间期间期（DNA复制时）复制时） 5 5、优点：优点： 学案学案P104 6 6、缺点：缺点： 课本

8、课本P100第二段第二段 5 5、优点：优点： 学案学案P104 6 6、缺点：缺点： 提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型 可产生新基因、新性状，创造新品种、新类型可产生新基因、新性状，创造新品种、新类型大幅度改良某些性状大幅度改良某些性状 变异性状较稳定，加速育种进程变异性状较稳定，加速育种进程 有利变异少，需大量处理实验材料。有利变异少，需大量处理实验材料。 难以控制突变方向（不定向性），不能难以控制突变方向（不定向性），不能 “集优集优” _诱变育种：诱变育种： _ _育种：育种： 农作物农作物微生物微生物3.3.应用应用课本课本

9、P100第三段第三段 课本课本P100最后一段最后一段 _诱变育种：诱变育种：如培育如培育“黑农五号黑农五号”大豆大豆 _ _育种：育种：如选育青霉素高产菌株如选育青霉素高产菌株 农作物农作物微生物微生物3.3.应用应用（3） 太空诱变育种（物理）：太空诱变育种（物理）： 空间生命科学空间生命科学： 高真空高真空(108pa)微重力微重力(104g)宇宙射线宇宙射线(尤其是危害性极大的尤其是危害性极大的HZE） 当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返航时，一当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返航时，一些特殊的乘客也回到了地球。他们是一些：生物菌种、植物组培些特殊的乘客也回到了地球

10、。他们是一些：生物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。在太空周游了苗和作物、植物、花卉种子等。在太空周游了115115小时小时3232分钟，返分钟，返回地球后，搭载单位的科研人员将继续对它们进行有关试验。回地球后，搭载单位的科研人员将继续对它们进行有关试验。 回答：回答：（1 1）作物种子从太空返回地面后种植，往往能出现新）作物种子从太空返回地面后种植，往往能出现新的变异特征。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的变异特征。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的的 辐射后，其辐射后，其 发生变异。请预测可能发生变异。请预测可能产生的新的变异对人类是否有益产生的新的变异对人类是否有益? ?

11、 ，你判断的理，你判断的理由是由是 。（2 2）试举出这种育种方法的优点）试举出这种育种方法的优点宇宙射线等宇宙射线等 基因基因 不一定不一定 基因突变是不定向的基因突变是不定向的 变异频率高，大幅度改良某些性状变异频率高，大幅度改良某些性状 诱变育种诱变育种太空育种太空育种3 3多倍体育种：多倍体育种：（1 1）原理：）原理：染色体变异染色体变异（2 2）方法：）方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，从用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，从 而使细胞内染色体数目加倍，染色体数目加倍而使细胞内染色体数目加倍，染色体数目加倍 的细胞继续进行正常的有丝分裂，即可发育成的细胞继续进行正常的有丝分裂，即可

12、发育成 多倍体植株。多倍体植株。（3）举例： 三倍体无子西瓜的培育、三倍体无子西瓜的培育、 八倍体小黑麦八倍体小黑麦4 4单倍体育种单倍体育种（1 1）原理：）原理：染色体变异染色体变异（2 2）方法：）方法：花药离体培养获得单倍体植株，再人工诱花药离体培养获得单倍体植株，再人工诱 导染色体数目加倍。导染色体数目加倍。（3 3）举例：）举例：已知小麦的高秆（已知小麦的高秆（D D）对矮秆（）对矮秆（d d）为显）为显 性，抗锈病（性，抗锈病（R R）对易染锈病（）对易染锈病（r r）为显性，两对）为显性，两对 性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两

13、 纯系品种。要求用单倍体育种的方法培育出具有纯系品种。要求用单倍体育种的方法培育出具有 优良性状的新品种。优良性状的新品种。（分离）（分离）（分离）（分离）（稳定品种）（稳定品种）（选择与鉴定）（选择与鉴定）花药离体培养花药离体培养秋水仙素处理秋水仙素处理让纯种的高秆抗锈病和矮秆易染锈病小麦杂交得让纯种的高秆抗锈病和矮秆易染锈病小麦杂交得F1 F1 ；取取F1F1的花药离体培养得到单倍体；的花药离体培养得到单倍体；用秋水仙素处理单倍体幼苗，使染色体加倍，选取具有用秋水仙素处理单倍体幼苗，使染色体加倍，选取具有矮秆抗病性状的个体即为所需类型。矮秆抗病性状的个体即为所需类型。（4 4）特点：）特点

14、：由于得到的个体基因都是纯合的，自交后由于得到的个体基因都是纯合的，自交后 代不发生性状分离，所以相对于杂交育种来说，代不发生性状分离，所以相对于杂交育种来说， 明显缩短了育种的年限。明显缩短了育种的年限。P PDDRRDDRRddrrddrr F F1 1 DdRrDdRr花药（配子）花药（配子）DR Dr dR drDR Dr dR dr单倍体单倍体 DR Dr dR drDR Dr dR dr纯合子纯合子 DDRRDDRR DDrrDDrr ddRRddRR ddrrddrr秋水仙素诱导秋水仙素诱导染色体加倍染色体加倍离体培养（组离体培养（组织培养技术织培养技术）减数分裂减数分裂选取选取

15、ddRRddRR（矮（矮抗）即为所需抗）即为所需类型类型杂交杂交1. .在下列几种育种方法中，在下列几种育种方法中，可以改变原有基因分子结构可以改变原有基因分子结构 的育种方法是的育种方法是( )( ) 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2.2.现代农业育种专家现代农业育种专家采用诱变育种的方法改良采用诱变育种的方法改良某些农作某些农作 物的原有性状，其原因是物的原有性状，其原因是( )( ) A.A.提高了后代的出苗率提高了后代的出苗率 B.B.产生的突变全部是有利的产生的突变全部是有利的 C.C.提高了后代的稳定性

16、提高了后代的稳定性 D.D.能提高突变率以供育种选择能提高突变率以供育种选择BD练习练习3 :请写出下面各项培育方法：请写出下面各项培育方法：（1 1）通过花药离体培养再用秋水仙素加倍得到烟草新品种的方法）通过花药离体培养再用秋水仙素加倍得到烟草新品种的方法是是 。（2 2）用）用6060Co Co 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，所用方法是所用方法是 。（3 3）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是是 。（4 4）将青椒的种子搭载人造卫星，在太空中飞行数周后返回地面，）将青椒的种子搭载人造卫星，在

17、太空中飞行数周后返回地面，获得了果大、肉厚和维生素含量高的青椒新品种，这种育种原理本获得了果大、肉厚和维生素含量高的青椒新品种，这种育种原理本质上属于质上属于 。（5 5）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种，）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种，培育出抗倒伏、抗锈病的品种，所用方法是培育出抗倒伏、抗锈病的品种，所用方法是 。（6 6）用秋水仙素或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，获得成熟期）用秋水仙素或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，获得成熟期早、蛋白质含量高的品系，这种方法是早、蛋白质含量高的品系，这种方法是 。单倍体育种单倍体育种 诱变育种诱变育种 多倍体育种多倍

18、体育种 诱变育种诱变育种 杂交育种杂交育种 诱变育种诱变育种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处理处理杂交杂交用射线、激光、用射线、激光、化学药品等处理化学药品等处理生物生物用秋水仙素处理种用秋水仙素处理种子或幼苗子或幼苗花药离体培养花药离体培养原理原理通过通过基因重基因重组组把两亲本把两亲本的优良性状的优良性状组合在同一组合在同一后代中后代中用人工方法诱发用人工方法诱发基因突变基因突变，产生，产生新性状，创造新新性状，创造新品种或新类型品种或新类型抑制细胞分裂中纺抑制细胞分裂中纺锤体的形成，使染锤体的形成，使染色体数目加倍后不色体数目加倍后不能形成两个细

19、胞能形成两个细胞( (染色体变异染色体变异) )诱导精子直接诱导精子直接发育成植株，发育成植株，再用秋水仙素再用秋水仙素加倍成纯合体加倍成纯合体( (染色体变异染色体变异) )特点特点方法简便，方法简便，但需较长年但需较长年限方可获得限方可获得纯合体纯合体加速育种的进程加速育种的进程，大幅改良某些，大幅改良某些性状，但突变后性状，但突变后有利个体往往不有利个体往往不多多器官大，营养物质器官大，营养物质含量高，但发育延含量高，但发育延迟，结实率低迟，结实率低缩短育种年限缩短育种年限，但方法复杂，但方法复杂，成活率较低，成活率较低举例举例高杆抗病与高杆抗病与矮杆不抗病矮杆不抗病小麦杂交产小麦杂交产

20、生矮杆抗病生矮杆抗病品种品种培育培育“黑农五黑农五号号”大豆、大豆、青青霉素高产菌株霉素高产菌株的育成的育成三倍体西瓜、三倍体西瓜、八倍体小黑麦八倍体小黑麦抗病植株抗病植株的育的育成成(课本课本 P.102)(课本课本 P.102第一段第一段)(课本课本 P.102第二段第二段)-基因重组基因重组( (不同生物之间不同生物之间) )一、基因工程的原理：一、基因工程的原理：基因重组基因重组(不同生物之间）不同生物之间）基因工程的别名基因工程的别名 基因拼接技术或基因拼接技术或操作对象操作对象操作水平操作水平 水平水平操作环境操作环境生物体外生物体外 优点优点 可可 改造生物改造生物的遗传性状的遗

21、传性状定向地定向地DNADNA重组技术重组技术基因基因 DNA DNA分子分子1.1.含义含义供体细胞供体细胞目的基因目的基因受体细胞受体细胞获得新性状获得新性状(课本课本 P.102第二段第二段)-基因重组基因重组(不同生物之间）不同生物之间）(课本课本 P.102最后一段最后一段)二、基因操作的工具二、基因操作的工具1.1.基因的基因的“剪刀剪刀”限制性核酸内切酶（限制酶）限制性核酸内切酶（限制酶）一种限制酶只能识别一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序一种特定的核苷酸序列列，并在，并在特定的切点上特定的切点上切割切割DNADNA分子。分子。专一性（特异性）专一性（特异性）如如:EcoRI限

22、制酶限制酶被被同一种限制酶切断的几个同一种限制酶切断的几个DNADNA是否是否具有相同的黏性末端具有相同的黏性末端？思考思考:(课本课本 P.102最后一段最后一段)GAATTCCGTAGAATTCGGATT 尝试写出下列序列受尝试写出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端限制酶作用后的黏性末端CTTCATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因目的基因目的基因目的基因(课本课本 P.103第一段第一段

23、)(课本课本 P.103 第一段第一段)缝合缝合 缝合缝合 、基因的针线、基因的针线DNADNA连接酶连接酶DNADNA连接酶的作用是：将互补配对连接酶的作用是：将互补配对的两个的两个相同相同的黏性末端连接起来，使的黏性末端连接起来，使之成为一个完整的之成为一个完整的DNADNA分子。分子。基因的针线：基因的针线：DNA连接酶连接酶G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同种限制酶切割用同种限制酶切割(课本课

24、本 P.103 第二段第二段)3 3、基因的运输工具、基因的运输工具运载体运载体 常用的运载体：常用的运载体： 质粒、噬菌体和动质粒、噬菌体和动植物病毒植物病毒等等标记基标记基因，便因，便于进行于进行检测。检测。 质粒存在于许质粒存在于许多细菌和酵母菌多细菌和酵母菌等生物中等生物中, ,是细胞是细胞拟核外或细胞核拟核外或细胞核外能够自主复制外能够自主复制的很小的的很小的环状环状DNADNA分子。分子。课本课本P101练习练习 4.4.6060CoCo是典型的是典型的放射源，可用于作物诱变育种。我放射源，可用于作物诱变育种。我国运用这种方法培育出了许多农作物新品种，如棉花国运用这种方法培育出了许

25、多农作物新品种，如棉花高产品种高产品种“鲁棉鲁棉1 1号号”，在我国自己培养的棉花品种，在我国自己培养的棉花品种中栽培面积最大。中栽培面积最大。 射线处理后主要引起射线处理后主要引起 ，从而产生可遗传的变异。除从而产生可遗传的变异。除射线外，用于诱变育种射线外，用于诱变育种的其他物理诱变因素还有的其他物理诱变因素还有 、 和和 。 答案：答案：基因突变；基因突变；x x射线；紫外线；激光射线；紫外线；激光(P 108)(P 108)(P 108)(P 108)(课本课本 P.102)(课本课本 P.102第一段第一段)(课本课本 P.102第二段第二段)-基因重组基因重组( (不同生物之间不同

26、生物之间) )一、基因工程的原理：一、基因工程的原理：基因重组基因重组(不同生物之间）不同生物之间）基因工程的别名基因工程的别名 基因拼接技术或基因拼接技术或操作对象操作对象操作水平操作水平 水平水平操作环境操作环境生物体外生物体外 优点优点 可可 改造生物改造生物的遗传性状的遗传性状定向地定向地DNADNA重组技术重组技术基因基因 DNA DNA分子分子1.1.含义含义供体细胞供体细胞目的基因目的基因受体细胞受体细胞获得新性状获得新性状(课本课本 P.102第二段第二段)-基因重组基因重组(不同生物之间）不同生物之间）(课本课本 P.102最后一段最后一段)2.2.基因工程操作的基本工具基因

27、工程操作的基本工具 (1) (1)基因的基因的“剪刀剪刀”：名称：名称：_，简称限制酶。，简称限制酶。作用特点：一种限制酶只能识别作用特点：一种限制酶只能识别_，并在，并在_上上切割切割DNADNA分子。分子。 限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶一种特定的核苷酸序列一种特定的核苷酸序列特定的切点特定的切点二、基因操作的工具二、基因操作的工具1.1.基因的基因的“剪刀剪刀”限制性核酸内切酶（限制酶）限制性核酸内切酶（限制酶）一种限制酶只能识别一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序一种特定的核苷酸序列列，并在，并在特定的切点上特定的切点上切割切割DNADNA分子。分子。专一性（特异性）专一性（特异性）

28、如如:EcoRI限制酶限制酶被被同一种限制酶切断的几个同一种限制酶切断的几个DNADNA是否是否具有相同的黏性末端具有相同的黏性末端？思考思考:GAATTCCGTAGAATTCGGATT 尝试写出下列序列受尝试写出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端限制酶作用后的黏性末端CTTCATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因目的基因目的基因目的基因(课本课本 P.103第一段第一段)(课本课本 P.10

29、3 第一段第一段)缝合缝合 缝合缝合 、基因的针线、基因的针线DNADNA连接酶连接酶DNADNA连接酶的作用是：将互补配对连接酶的作用是：将互补配对的两个的两个相同相同的黏性末端连接起来，使的黏性末端连接起来，使之成为一个完整的之成为一个完整的DNADNA分子。分子。基因的针线：基因的针线：DNADNA连接酶连接酶G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同种限制酶切割用同种限制酶切割2.2.基因工程操作的基

30、本工具基因工程操作的基本工具 名称：名称：_ 作用：连接作用：连接DNADNA外侧骨架上外侧骨架上 _ _和和_之间的缺口之间的缺口DNADNA连接酶连接酶脱氧核糖脱氧核糖 磷酸磷酸 (2)(2)基因的基因的“针线针线”(课本课本 P.103 第二段第二段)3 3、基因的运输工具、基因的运输工具运载体运载体 常用的运载体：常用的运载体： 质粒、噬菌体和动质粒、噬菌体和动植物病毒植物病毒等等标记基标记基因，便因，便于进行于进行检测。检测。 质粒存在于许质粒存在于许多细菌和酵母菌多细菌和酵母菌等生物中等生物中, ,是细胞是细胞拟核外或细胞核拟核外或细胞核外能够自主复制外能够自主复制的很小的的很小的

31、环状环状DNADNA分子。分子。(3)(3)基因的运载体：基因的运载体：作用：将外源基作用：将外源基因因送入送入_。种类：质粒、种类：质粒、_、_等。等。 特点：能够特点：能够_ 本质：本质：_3.3.基因工程的步骤基因工程的步骤 受体细胞受体细胞噬菌体噬菌体自主复制自主复制环状环状DNADNA分子分子质粒质粒动植物病毒动植物病毒(P103最后一段最后一段)基因工程基因工程(gene engineering)的的“四步曲四步曲”提取目的基因提取目的基因1目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合2将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞3目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达4(P103)

32、从细胞中分从细胞中分离出离出DNA从大肠杆菌从大肠杆菌中提取质粒中提取质粒限制限制 酶酶提取目的基因提取目的基因限制酶限制酶目的基因与目的基因与运载体结合运载体结合DNA连连 接酶接酶目的基因导目的基因导入受体细胞入受体细胞目的基因的目的基因的检测与鉴定检测与鉴定基因工程操作的基本步骤基因工程操作的基本步骤(P104(P104第二段第二段) )1 1、基因工程与作物育种、基因工程与作物育种 培育抗逆性品种培育抗逆性品种将细菌的将细菌的抗虫、抗病毒、抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温抗高温等抗性基因转移到作物等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的体内

33、，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。特性。如转基因抗虫棉。抗虫基因作物的意义抗虫基因作物的意义： 减少农药的用量，降低了生产减少农药的用量，降低了生产的成本，减少了农药对环境的污染。的成本，减少了农药对环境的污染。(P104 (P104 第三段第三段) )抗棉铃虫的转基因抗棉铃虫的转基因抗虫抗虫棉棉转基因抗虫水稻转基因抗虫水稻转入鱼抗寒基因转入鱼抗寒基因的番茄的番茄 同时具有同时具有高产、稳产和高产、稳产和抗逆性抗逆性等优良等优良品质的农作物品质的农作物新品种新品种. .抗虫的玉米抗虫的玉米具有人和牛生长激素基因的具有人和牛生长激素基因的转基因转基因 “超级鼠超级鼠”转基因鲑鱼转基因鲑

34、鱼全身散发绿色荧光的转基因鱼全身散发绿色荧光的转基因鱼(P104 (P104 第四段第四段) )(P104(P104倒二段倒二段) )胰岛素从猪、牛等动物的胰胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，腺中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-5g4-5g的胰岛素，其产量之低和价的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。格之高可想而知。将合成的胰岛将合成的胰岛素基因导入大肠杆素基因导入大肠杆菌，每菌，每2000L2000L培养液培养液就能产生就能产生100g100g胰岛胰岛素！使其价格降低素！使其价格降低了了30%-50%!30%-50%!(P104(P104最后一段最后一段) )能产生人

35、胰岛素的大肠杆菌第第2 2节节 典例类析典例类析 类型三基因工程的应用与安全性类型三基因工程的应用与安全性1 1应用应用 目的目的实例实例作作物物育育种种把各种优良基因通过把各种优良基因通过基因工程导入生物体基因工程导入生物体内内，从而改变生物的从而改变生物的遗传特性遗传特性，培育出新培育出新品种品种培育高产、稳产和培育高产、稳产和具有优良品质的农作具有优良品质的农作物；物；培育各种培育各种抗逆抗逆性性的作物新品种的作物新品种药药物物研研制制把控制产生药物的基把控制产生药物的基因通过基因工程转移因通过基因工程转移到另一种生物到另一种生物(一般是一般是微生物微生物)体内体内，从而获从而获得各种高

36、质量、低成得各种高质量、低成本的药物本的药物0例如例如胰岛素胰岛素、干扰素、干扰素，以及预防乙肝的疫以及预防乙肝的疫苗等苗等基因工程与医药卫生2 2、基因诊断、基因诊断基因诊断是用放射性同位素基因诊断是用放射性同位素( (如如3232P)P)、荧光分子、荧光分子等等标记的标记的DNADNA分子做探针分子做探针，利用，利用DNADNA分子杂交原分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。疾病的目的。生物芯片生物芯片 从正常人的基因组中分离出从正常人的基因组中分离出DNADNA与与DNADNA芯片杂交就可以芯片杂交就可以得出标准图谱。从病人

37、的基因组中分离出得出标准图谱。从病人的基因组中分离出DNADNA与与DNADNA芯片杂芯片杂交就可以得出病变图谱。交就可以得出病变图谱。 通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNADNA信息。信息。 基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。 基因工程与医药卫生3 3、基因治疗、基因治疗基因治疗是基因治疗是把健康的外源基因导入有基把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。

38、达到治疗疾病的目的。 取患者骨取患者骨髓髓分离干细分离干细胞胞病毒病毒正常基因正常基因并入正常基因的并入正常基因的干细胞干细胞注入患者注入患者体内体内（三）基因工程与环境保护1 1、环境监测、环境监测 基因工程做成的基因工程做成的DNADNA探针探针能够十分灵敏地检测能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。环境中的病毒、细菌等污染。 利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分灵能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而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。大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。2 2、环境的净化、环境的净

39、化基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和分解能吞食和分解多种污染环境的物质。多种污染环境的物质。环境监测：环境监测：基因工程做成的基因工程做成的DNADNA探针探针能够十分灵敏地能够十分灵敏地检检测测环境中的环境中的病毒病毒、细菌等污染。、细菌等污染。1t1t水中只有水中只有1010个病毒也能被个病毒也能被DNADNA探针探针检测出来检测出来(P105(P105第一段第一段) )3、环境的净化：、环境的净化：基因工程做成的基因工程做成的“超级超级细菌细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，通常一种细菌只能分解

40、石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的用基因工程培育成功的“超级细菌超级细菌”却能却能分解分解石油中的多种烃类化合物石油中的多种烃类化合物。有的还能。有的还能吞食转化吞食转化汞、镉等重金属汞、镉等重金属， 1、有些转基因食物含的一些物质，可、有些转基因食物含的一些物质，可能会影响人体健康。能会影响人体健康。2、大量的转基因生物进入自然界后很、大量的转基因生物进入自然界后很可能会与野生物种进行杂交，产生可能会与野生物种进行杂交，产生一些超级生物，从而造成基因污染。一些超级生物，从而造成基因污染。3、如有些作物插入抗虫基因，杀死环、如有些作物插入抗虫基因，杀死环境中有益的生物。境中有益的生物。基因

41、工程的弊端基因工程的弊端基因工程与杂交育种、诱变育种基因工程与杂交育种、诱变育种l与杂交育种相比：育种周期短，并与杂交育种相比：育种周期短，并产生新的性状，克服远源杂交不亲产生新的性状，克服远源杂交不亲和性和性 。 原理相同：基因重组原理相同：基因重组l与诱变育种相比：能定向改造生物与诱变育种相比：能定向改造生物的性状。的性状。 安全吗?(P105(P105第二、三段第二、三段) )(P105“(P105“资料分析资料分析”) ) 安全观点：安全观点： 1 1、转基因食品与非转基因食品的构成、转基因食品与非转基因食品的构成是一样的；是一样的； 2 2、减少农药使用、减少环境污染；、减少农药使用

42、、减少环境污染； 3 3、节省生产成本，降低粮食售价；、节省生产成本，降低粮食售价； 4 4、增加食品营养、提高食品产量等。、增加食品营养、提高食品产量等。 不安全观点：不安全观点：1 1、可能产生抗除草剂的超级杂草；、可能产生抗除草剂的超级杂草；2 2、可能使疾病的散播跨越物种障碍；、可能使疾病的散播跨越物种障碍；3 3、可能损害农作物的生物多样性；、可能损害农作物的生物多样性；4 4、认为创造新物种，可能干扰生态系统的稳、认为创造新物种，可能干扰生态系统的稳定性；定性；5 5、可能产生新毒素和新过敏源。、可能产生新毒素和新过敏源。(P 105-106)(P 105-106)三、五种遗传育种

43、方法的比较三、五种遗传育种方法的比较名称名称原理原理常用方法常用方法优点优点缺点缺点杂交杂交育种育种基因基因重组重组杂交杂交自交自交筛选出符筛选出符合要求的表合要求的表现型现型自交自交至不再发生至不再发生性状分离为性状分离为止止将同一物将同一物种不同个体种不同个体的优良性状的优良性状集中在同一集中在同一个体上个体上操作简单操作简单育种周期育种周期长长局限于同局限于同一物种或亲一物种或亲缘关系较近缘关系较近的个体的个体 名称名称原理原理常用方法常用方法优点优点缺点缺点诱变诱变育种育种基因基因突变突变物理：紫物理：紫外线、外线、X X射射线、激光等线、激光等化学：亚化学：亚硝酸、硫酸硝酸、硫酸二乙

44、酯等二乙酯等提高突变率提高突变率，加快育种，加快育种进程，大幅进程，大幅度改良性状度改良性状有利变异少有利变异少，需大量处，需大量处理实验材料理实验材料名称名称原理原理常用方法常用方法优点优点缺点缺点单倍体单倍体育种育种染色体染色体数目数目变异变异花药离体培花药离体培养养秋水仙秋水仙素处理幼苗素处理幼苗大大缩短大大缩短育种年限育种年限子代均为子代均为纯合子纯合子常借助于杂常借助于杂交育种；技交育种；技术复杂术复杂名称名称原理原理常用方法常用方法优点优点缺点缺点多倍体多倍体育种育种染色体染色体数目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植株茎秆粗植株茎秆粗壮，果实、壮

45、，果实、种子都比较种子都比较大，营养物大，营养物质含量提高质含量提高技术复杂技术复杂发育延迟发育延迟，结实率低，结实率低一般只适一般只适合于植物合于植物名称名称原理原理常用方法常用方法优点优点缺点缺点基因基因工程工程育种育种基因基因重组重组提取目的基提取目的基因因与运载与运载体结合体结合导导入受体细胞入受体细胞目的基因目的基因的检测与表的检测与表达达筛选出筛选出符合要求的符合要求的新品种新品种 目的性强目的性强( (定向改造定向改造) )育种周期育种周期短短克服远缘克服远缘杂交不亲和杂交不亲和的障碍的障碍 技术复杂技术复杂存在生态存在生态安全问题安全问题 杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种多倍体

46、育种多倍体育种单倍体育种单倍体育种处理处理杂交杂交用射线、激光、用射线、激光、化学药品等处理化学药品等处理生物生物用秋水仙素处理种用秋水仙素处理种子或幼苗子或幼苗花药离体培养花药离体培养原理原理通过通过基因重基因重组组把两亲本把两亲本的优良性状的优良性状组合在同一组合在同一后代中后代中用人工方法诱发用人工方法诱发基因突变基因突变，产生，产生新性状，创造新新性状，创造新品种或新类型品种或新类型抑制细胞分裂中纺抑制细胞分裂中纺锤体的形成，使染锤体的形成，使染色体数目加倍后不色体数目加倍后不能形成两个细胞能形成两个细胞( (染色体变异染色体变异) )诱导精子直接诱导精子直接发育成植株，发育成植株，再

47、用秋水仙素再用秋水仙素加倍成纯合体加倍成纯合体( (染色体变异染色体变异) )特点特点方法简便，方法简便，但需较长年但需较长年限方可获得限方可获得纯合体纯合体加速育种的进程加速育种的进程，大幅改良某些，大幅改良某些性状，但突变后性状，但突变后有利个体往往不有利个体往往不多多器官大，营养物质器官大，营养物质含量高，但发育延含量高，但发育延迟，结实率低迟，结实率低缩短育种年限缩短育种年限，但方法复杂，但方法复杂，成活率较低，成活率较低举例举例高杆抗病与高杆抗病与矮杆不抗病矮杆不抗病小麦杂交产小麦杂交产生矮杆抗病生矮杆抗病品种品种培育培育“黑农五黑农五号号”大豆、大豆、青青霉素高产菌株霉素高产菌株的

48、育成的育成三倍体西瓜、三倍体西瓜、八倍体小黑麦八倍体小黑麦抗病植株抗病植株的育的育成成一、基因工程的原理：一、基因工程的原理：基因重组基因重组(不同生物之间）不同生物之间）基因工程的别名基因工程的别名 基因拼接技术或基因拼接技术或操作对象操作对象操作水平操作水平 水平水平操作环境操作环境生物体外生物体外 优点优点 可可 改造生物改造生物的遗传性状的遗传性状定向地定向地DNADNA重组技术重组技术基因基因 DNA DNA分子分子1.1.含义含义供体细胞供体细胞目的基因目的基因受体细胞受体细胞获得新性状获得新性状2.2.基因工程操作的基本工具基因工程操作的基本工具 (1) (1)基因的基因的“剪刀

49、剪刀”：名称：名称：_，简称限制酶。，简称限制酶。作用特点：作用特点：一种限制酶只能识别一种限制酶只能识别_，并在，并在_上上切割切割DNA分子。分子。 限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶一种特定的核苷酸序列一种特定的核苷酸序列特定的切点特定的切点2.2.基因工程操作的基本工具基因工程操作的基本工具 名称：名称：_ 作用：作用：连接连接DNA外侧骨架上外侧骨架上 _和和_之间的缺口之间的缺口DNADNA连接酶连接酶脱氧核糖脱氧核糖 磷酸磷酸 (2)(2)基因的基因的“针线针线”(3)(3)基因的运载体：基因的运载体：作用：作用：将外源基因送入将外源基因送入_。种类：种类：质粒质粒、_、_等。等。 特点：能够特点：能够_ 本质：本质：_ 受体细胞受体细胞噬菌体噬菌体自主复制自主复制环状环状DNADNA分子分子质粒质粒: 存在于许多存在于许多细菌细菌和酵母菌等生物中和酵母菌等生物中, 是细胞拟核外或细胞核外能够是细胞拟核外或细胞核外能够自主复制自主复制的很的很小的小的环状环状DNA分子。分子。动植物病毒