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文档简介

从杂交育种到基因工程高二必修件第1页/共48页第1节杂交育种与诱变育种本节聚焦:1、杂交育种的原理是什么?2、什么是诱变育种?3、杂交育种和诱变育种各有哪些优点和不足?第2页/共48页

小麦高秆(D)对矮秆(d)为显性,抗锈病(T)对不抗锈病(t)为显性,现有纯合的高秆抗锈病的小麦(DDTT)和矮秆不抗锈病的小麦(ddtt),可采用哪些育种方式得到符合人类要求的优良品种?思考与讨论一:第3页/共48页以下为同学们提供的育种方案:杂交育种单倍体育种诱变育种第4页/共48页

杂交育种的优点是很明显的,但是在实际操作中会遇到不少困难。请从杂交后代可能出现的各种类型,以及育种时间等方面,分析杂交育种方法的不足。思考与讨论二:PDDTT高秆抗锈病×ddtt矮秆易染锈病F1DdTt高秆抗锈病F2ddTt、ddTT矮秆抗锈病自交

自交

FnddTT矮秆抗锈病∶∶∶杂交育种第5页/共48页第6页/共48页2004年十大感动中国人物

颁奖辞

他是一位真正的耕耘者。当他还是一个乡村教师时,已具有颠覆世界权威的胆识;当他名满天下时,却仍专注于田畴。淡薄名利,一介农夫,播撒智慧,收获富足。他毕生的梦想,就是让所有的人远离饥饿。喜看稻菽千重浪,最是风流袁隆平。第7页/共48页

如果有一天,农民种植的水稻都换成了杂交水稻,其它品质差、产量低的水稻品种都被农民随意丢弃了,你认为结果会如何?国家农业科研部门此时应有何为?思考与讨论三:第8页/共48页DDTT高秆抗锈病×ddtt矮秆易染锈病DdTt高秆抗锈病DT、dT、Dt、dt花药离体培养ddTT矮秆抗锈病DT、dT、Dt、dt秋水仙素处理

单倍体

幼苗

花粉

纯合体

植株

F1

P单倍体育种第9页/共48页γ射线PDDTT高秆抗锈病

ddTT矮秆抗锈病γ射线Pddtt矮秆不抗锈病

ddTT矮秆抗锈病或

与杂交育种相比,诱变育种有什么优点?联系基因突变的特点,谈谈诱变育种的局限性。要想克服这些局限性,可心采取什么办法?思考与讨论四:诱变育种第10页/共48页概念:利用物理因素(如x射线,γ射线、紫外线,激光等)或化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙酯等)处理生物,使生物发生基因突变。原理:基因突变诱变育种优点:提高变异的频率,加速育种进程。大幅度地改良某些性状。缺点:难以控制突变方向,无法将多个优良性状组合。应用:农作物育种——黑农五号大豆

(产量提高16%、含油量提高2.5%)

微生物育种——青霉素

(20单位/ml→50000单位/ml)第11页/共48页第12页/共48页第13页/共48页“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第14页/共48页第15页/共48页

方法比较杂交育种诱变育种多倍体育种单倍体育种处理原理优缺点举例请比较各种育种方式:第16页/共48页1、假设你想培育一个作物品种,你想要的性状和不想要的性状都是由隐性基因控制的。试说明培育方法,画出遗传图解,并说明这各方法的优缺点。2、育种方式只限以上四种吗?还有什么更好的育种方式吗?请发挥你的想象力!思考与讨论六:第17页/共48页谢谢!再见!课堂练习:P101第18页/共48页常规育种诱变育种多倍体育种单倍体育种处理杂交用射线、激光、化学药品等处理生物用秋水仙素处理种子或幼苗花药离体培养原理通过基因重组把两亲本的优良性状组合在同一后代中用人工方法诱发基因突变,产生新性状,创造新品种或新类型抑制细胞分裂中纺锤体的形成,使染色体数目加倍后不能形成两个细胞诱导精子直接发育成植株,再用秋水仙素加倍成纯合体特点方法简便,但需较长年限方可获得纯合体加速育种的进程,大幅改良某些性状,但突变后有利个体往往不多器官大,营养物质含量高,但发育延迟,结实率低缩短育种年限,但方法复杂,成活率较低举例高杆抗病与矮杆不抗病小麦杂交产生矮杆抗病品种高产量青霉素菌株的育成三倍体西瓜、八倍体小黑麦抗病植株的育成第19页/共48页类别杂交育种人工诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种细胞融合技术细胞核移植技术依据原理基因重组基因突变染色体组成倍减少,再加倍后得到纯种染色体组成倍增加基因是控制生物性状的基本单位基因重组、染色体变异基因重组、染色体变异常用方法杂交→自交→选种→自交辐射诱变激光诱变作物空间技术育种花药的离体培养,然后再加倍秋水仙素处理萌发的种子、幼苗转基因(DNA重组)技术将目的基因引入生物体内,培育新品种让不同生物细胞原生质融合,同种生物细胞可融合为多倍体将具备所需性状的体细胞核移植到去核卵中七种遗传育种方法的比较第20页/共48页优点将不同个体的优良性状集中于一个体上可以提高变异的频率,加速育种进程,或大幅度地改良某些品种可以明显地缩短育种年限器官巨大,提高产量和营养成分打破物种界限,定向改变生物的性状按照人们意愿改变细胞内遗传物质或获得细胞产品且克服了远缘杂亲不亲和障碍可改良动物品种或保护濒危物种缺点时间长,须及时发现优良品种有利变异少,须大量处理实验材料技术复杂且须与杂交育种配合发育延迟,结实率低有可能引起生态危机技术难度高技术要求高举例矮秆抗锈病小麦青霉素高产菌株太空椒单倍体育种获得的矮秆抗锈病小麦三倍体无籽西瓜八倍体小黑麦产生人胰岛素的大肠肝菌、抗虫棉白菜、甘蓝、番茄、马铃薯克隆羊、鲤鲫、移核鱼第21页/共48页第2节基因工程及其应用本节聚焦:1、什么是基因工程?2、基因工程的原理是什么?3、基因工程有哪些应用?4、转基因食品安全吗?第22页/共48页青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素基因决定性状第23页/共48页家蚕能够吐出蚕丝为人类利用基因决定性状第24页/共48页豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮基因决定性状第25页/共48页设想一能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮?能否让细菌“吐出”蚕丝?设想二能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物?设想三定向基因改造设想

经过多年的努力,科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。第26页/共48页

你知道为什么能把人的基因“嫁接”到细菌上吗?你能推测出,这种基因的“嫁接”是怎么实现的吗?你能举出一些类似的、与你的生活关系很密切的例子吗?问题探讨“嫁接”了人胰岛素基因的工程菌第27页/共48页一、基因工程的原理:1、概念: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,定向地改造生物的遗传性状。基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切→拼接→导入→表达结果人类需要的基因产物第28页/共48页2、基因的“剪刀”

——限制性内切酶识别特定核苷酸序列,切割特定DNA切点,具特异性。并裂解磷酸二酯键。例:大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)能识别

GAATTC序列,并在G和A之间切开。第29页/共48页

一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的切割点上将DNA分子切断。目前已发现的限制酶有4000多种。第30页/共48页CTTAAGGCAATT例:EcoRI

酶切位点限制酶:从特殊的酶切位点将DNA分子切开第31页/共48页第32页/共48页3、基因的“针线”

——DNA连接酶连接酶的作用:

将互补配对的两个黏性末端连接起来,使之成为一个完整的DNA分子。连接的部位:

生成3′-5′磷酸二酯键DNA连接酶的作用过程:第33页/共48页DNA连接酶的作用过程第34页/共48页4、基因的运载体

——质粒或病毒作用:

将外源基因送入受体细胞。条件:能在宿主细胞内复制并稳定地保存。具有多个限制酶切点。具有某些标记基因。种类:

质粒、噬菌体和动植物病毒。第35页/共48页质粒第36页/共48页①从细胞中分离出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基因工程过程示意图第37页/共48页基因工程的操作步骤提取目的基因目的基因与运载体结合目的基因导入受体细胞目的基因的表达和检测第38页/共48页再见!课堂练习:P106第39页/共48页二、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:三、转基因生物和转基因食品的安全性:第40页/共48页转基因马铃薯转基因烟草第41页/共48页抗虫棉抗CMV甜椒抗虫原理?抗虫结果?第42页/共48页

第43页/共48页全身散发绿色荧光的转基因鱼

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