必修二第六章杂交育种与诱变育种 基因工程

第6章从杂交育种到基因工程通过长期选择，汰劣留良，培育出新品种。这种育种方式是选择育种。缺点：周期长可选择的范围有限一、育种方式－－选择育种？能不能将不同品种中的优良性状结合在一起？进一步思考现有低产抗病、高产不抗病杂交育种

杂交育种是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。概念：P×

高产不抗病低产抗病F1高产抗病×连续自交直至到不再发生性状分离为止高产抗病高产抗病×杂交育种？为什么不同品种中的优良性状能结合在一起？原理:基因重组深入思考？还有什么育种方法有可能缩短育种年限，使具有小麦的矮杆抗锈病的品种能更迅速在生产实践上得到应用？

P矮杆不抗病aabb×高杆抗病AABBF1高杆抗病AaBb↓单倍体

AB

Ab

aB

abAAbbaaBBaabb纯合子AABB矮杆抗病杂交育种单倍体育种1年第2年秋水仙素处理花药离体培养F2

9A_B_3A_bbaaB_1aabbF3

aaBB矮杆抗病矮抗连续自交↓×

我国科学家袁隆平多年来一直致力于杂交水稻的研究，取得了骄人的成绩。我国有一半以上的稻田种植杂交水稻。水稻产量从原来的每公顷4500多千克增加到7500千克。中国黄牛ⅹ中国荷斯坦牛荷斯坦牛杂交育种的方法用于家畜、家禽的育种P×

高产不抗病低产抗病F1高产抗病×连续自交直至到不再发生性状分离为止第2~6年第1年高产抗病高产抗病×杂交育种杂交育种优点：缺点：将不同个体的优良性状集中到同一个体上育种过程缓慢，复杂只能利用已有的基因

在杂交育种的过程中运用单倍体育种的方法可以显著缩短育种进程。但是仍然不能产生新的基因，应怎样做才能产生更多可供选择的新基因呢？诱变育种人工利用物理因素（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）来处理生物，使生物发生基因突变。原理:基因突变应用：①农作物新品种的培育，新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。如“黑农五号”大豆，产量提高了16%，含油量比原来提高了2.5%。②用于微生物育种：例如青霉素的选育。1943年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素20单位/mL。后来人们对青霉菌多次进行X射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的产量已达到50000～60000单位/mL。中间为青霉菌，周围是细菌。诱变育种提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。

利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。基因突变3、方法：1、定义：2、原理：4、优点：诱变→筛选→诱变→筛选……5、缺点：①诱发突变的方向难以掌握。②突变体难以集中多个理想性状。【小结】讨论：与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？优点：创造新的基因，提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状；变异范围广。联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。局限性：由于突变的不定向性，有利变异少，必须大量处理材料，因此该种育种方法具有一定的盲目性。

要克服这些局限性，可以采取什么办法？要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。

杂交育种诱变育种

原理

优点

缺点应用基因重组基因突变可以集中两个亲本的优良性状育种年限缩短，改良某些性状不能创造出新的基因,育种时间长有利不多，需大量处理小结太空辣椒的培育、青霉菌的选育等微生物的育种方面杂交水稻资料一：目前，全球的氮肥生产耗费世界总电力的3%-4%，且农作物只能吸收氮肥的1/10，造成了大面积土壤和水质的污染。豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮资料二：以往，治疗糖尿病的胰岛素是从动物胰腺中提取的，从100千克猪、牛等动物的胰腺中只能提取4—5克胰岛素，治疗一个患者需要宰杀40—50头牛，这种药物的造价就可想而知了。微生物可以分泌产物，且微生物繁殖速率快设想能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？

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。设想传统的育种方法能否实现上述设想呢？合作探究

基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿直接定向地改变生物，培育新品种。那么基因工程的原理是什么呢？请同学们阅读教材P102——P103，合作学习找出基因工程的概念、原理、操作工具和步骤。一、基因工程的原理基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，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。1、概念：

基因工程可在不同种生物之间进行，而传统的育种方法只能在同种生物中进行。

基因工程是在DNA上进行的分子水平的设计施工，需要有专门的工具。那么基因工程最基本的工具有哪些呢？思考：

“基因剪刀”、“基因针线”和“基因的运载体”是基因工程的最基本的工具。2、基因工程的操作工具：（1）基因的“剪刀”—限制性核酸内切酶（限制酶）

限制酶是在生物体(主要是微生物)内的一类酶，能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自身的DNA却无害。由于这类酶是在DNA分子内部进行切割的，故名限制性内切酶。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。（专一性）来源:主要存在于微生物中（目前大约已有500多种）。特点:CTT

AAG

AA

TTCGG

AA

TTCCTT

AA

G

↓限制酶↓黏性末端黏性末端限制酶例：大肠杆菌中有一种限制酶(EcoRⅠ)能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。作用结果:产生两个黏性末端。（2）基因的“针线”

——DNA连接酶两种来源不同的DNA用同种限制酶切割后，末端可以相互黏合，但是这种黏合只能使互补的碱基连接起来，脱氧核糖和磷酸交替链接而构成的DNA骨架上的缺口，则需要靠DNA连接酶来“缝合”，这种DNA连接酶就称“基因的针线”。GC

TTAAAATTC

GDNA连接酶DNA连接酶作用：

把脱氧核糖和磷酸交替链接而构成的DNA骨架上的缺口“缝合”起来，即催化两条DNA链之间形成磷酸二酯键。磷酸二酯键使用DNA连接酶制作重组DNA分子甲片段CTTCATGAATTCCCTAA

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