课件41张PPT。第6章从杂交育种到基因工程第一节 杂交育种与诱变育种赤峰万寿菊白山羊和波尔山羊杂交品种 欧亚种及欧美杂交葡萄 最早的育种方法：选择育种的优点：技术简单、容易操作
缺点： 选择范围有限，育种周期长 选择育种 设想：每种生物都有不少性状，这些性状有的是优良性状，有的是不良性状，而且不同的优良性状存在于不同的品种中。人们一直设想如果能想办法去掉不良性状，让优良性状集于一身，创造出自然条件下没有的新性状组合，突破选择育种的局限，培育出具有优良性状组合的新品种。 选择育种的局限性是：只能利用生物在自然环境条件下产生的有限变异，在已有的性状组合中选育优良品种。已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T）对易染锈病（t）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。你用什么方法能把两个品种的优良性状结合在一起，又能把双方的缺点都去掉？
试一试：植物杂交育种的方法 Ｐ 高抗 矮不抗Ｆ１ 高抗Ｆ２DDTTddttDdTtddTt高抗 高不抗 矮抗 矮不抗ddTT杂交F3杂交→自交→选优→自交（测交）一、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。基因重组3、方法：1、概念：2、原理：农作物：袁隆平杂交水稻
2003年10月9日，30多年前颠覆了国际经典水稻理论的袁隆平再次让世界注意到了他。湖南省湘潭县泉塘子乡的超级杂交稻百亩示范片平均亩产达到807．46公斤，这个数字接近现在全国水稻平均亩产量的两倍，比普通杂交水稻的亩产量高出200公斤。水稻亩产从600公斤提高到800公斤是一个世界性的难题，而袁隆平从1997年提出“超级杂交稻计划”后，几乎每三年就能让杂交稻单产潜力成功提高100公斤，他的研究似乎是一株最为优良的作物——多产、稳定。 3·例子 袁隆平 一个属于中国
也属于世界的名字
他发起的“第二次绿色革命”
给整个人类带来了福音。袁隆平:农学家、杂交水稻育种专家。1995年当选为中国工程院院士。我国的水稻产量从原来的4500公斤每公顷增加到7500公斤每公顷。从1976年到1998年，累计增产粮食3.5x108 吨，平均每年多解决约6000万人的粮食问题。 如今，我国大江南北的农田普遍种上了袁隆平研制的杂交水稻。杂交水稻的大面积推广应用，为我国粮食增产发挥了重要作用。杂交水稻被世界誉为中华民族的“第五大发明” 。
????袁隆平的杂交水稻引起了世界的关注，许多国家的专家到中国来取经，印度、越南等20多个国家和地区还引种了杂交水稻。袁隆平的努力，也为解决世界粮食短缺问题作出了贡献。 他是一位真正的耕耘者。当他还是一个乡村教师的时候,已经具有颠覆世界权威的胆识;当他名满天下的时候,却仍然只是专注于田畴,淡泊名利,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。 杂交水稻之父——袁隆平 骡是公驴与母马杂交所产生的后代。公马与母驴杂交的后代叫骡。
至少在3000年前，在亚洲某些地区人们已经用骡来驮运物品了，现在世界上许多地区仍在使用骡来干重活儿。
骡能吃苦耐劳，可以在马、驴等牲畜不能承担其艰苦的条件下工作。骡的高度、皮毛的均匀度、颈部和臀部的形状与马相似。此外头部短而粗，耳长，肢瘦，蹄小和毛短等方面像驴。杂交育种优点：缺点:1·只能利用已有基因的重组，按需选择，不能创造新的基因
2·杂交后代会出现性状分离，进行纯化时工作量大，过程复杂。使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上 杂种优势基因型不同的两个亲本个体杂交产生的杂种第一代，在生长、繁殖、抗逆性、产量等性状上优于两个亲本的现象。如骡子 试一试：
动物的杂交育种方法长毛立耳 短毛折耳BBEEbbee长立 长折 短立 短折杂交F1间交配选优 ＰＦ１ Ｆ２引进各纯种牛纯繁、驯化
↓
各纯种牛与当地黄牛杂交
↓
各杂交种互交
↓
……
↓
中国荷斯坦牛
?优点：
泌乳期可达305天，年产乳量可达6300Kg以上家畜、家禽：中国荷斯坦牛的育种过程：！注意1、动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，而应改为测交。
2、比植物杂交育种所需年限短。在植物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。选育出需要的矮抗品种杂交育种ddTTF3单倍体育种思考与讨论有没有能出现意想不到的结果，产生新基因的育种方法呢？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，分析比较杂交育种方法的不足。杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓慢，过程繁琐。课本P99二、诱变育种 能提高突变率，产生新基因和新的性状，加速育种进程。在较短时间内获得更多的符合人类需要的优良变异类型。 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、概念：2、原理：4、优点：物理、化学方法处理生物，再选择符合要求的变异类型 诱变育种的应用:①农作物新品种的培育 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。 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，可以采取什么办法？不足：诱变育种的方向难以掌握，有利变异少，诱变体难以集中多个理想性状。
克服：可以扩大诱变后代的群体（大量处理实验材料），增加选择的机会。课本P100思考与讨论原因：基因突变是随机不定向的。上海世博会——太空家园馆太空育种厅拓展视野：太空育种太空物理环境：
高真空
微重力
强辐射太空辣椒平均单个重达500克，果实中维生素C的含量提高了10%～25%；黄瓜1根达1米多长；“航天芝麻1号”不仅个大，而且单株蒴果达98粒以上；水稻蛋白质含量可提高8.7%～12%。 太空番茄太空南瓜太空黄瓜太空葡萄（左）和普通葡萄（右）对比太空椒奇怪的“太空椒”将具有不同
优良性状的
两亲本杂交用物理或化学
的方法处理生物花药离体培养+
人工染色体加倍用秋水仙素
处理萌发的
种子或幼苗使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上提高变异频率加速育种进程明显缩短
育种年限器官大型，
营养含量高育种时间长有利变异少
需大量处理
供试材料技术复杂，需与
杂交育种配合只适用于植物基因突变染色体变异染色体变异基因重组培育矮抗小麦培育青霉
素高产菌株三倍体无子
西瓜的培育培育矮抗小麦几种主要育种方法的比较练习 :请写出下面各项培育方法：
（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是 。
（2）用60Co 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 。
（3）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是 。
（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，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 。
（5）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 。
（6）用秋水仙素或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，获得成熟期早、蛋白质含量高的品系，这种方法是 。单倍体育种 诱变育种 多倍体育种 诱变育种 杂交育种 诱变育种1、 下图是用某种作物的两个品种①和②分别培育出④、⑤、⑥品种的示意图，试分析回答：
① AABB E Ab ------------④
D ③AaBb F AAbb----------⑤
②aabb G AAaaBBbb----⑥
（1）用①和②培育⑤所采用的D和F步骤分别是 和 。其应用的遗传学原理是 。
（2）用③培育⑤所采用的E和H步骤分别是 和 。
其应用的遗传学原理是 。
（3）用③培育⑥所采用的G步骤是 。其遗传学原理是 。
(4)由②培育⑦所用的育种方法是 H杂交自交基因重组花药离体培养秋水仙素处理幼苗染色体变异秋水仙素处理幼苗染色体变异小展身手⑦Aabb诱变育种3.在动物的育种中，用一定剂量的X射线处理精巢，渴望获得大量变异个体.这是因为：
A.合子都是纯合子
B.诱发雄配子发生了高频率的基因突变
C.诱导发生了大量的染色体变异
D.提高了基因的重组3.4倍体草莓比野生的普通草莓的果实大，营养物质含量有所增加。4倍体草莓的培育成功属于（ ）
A.单倍体育种 B.多倍体育种
C.诱变育种 D.杂交育种4.在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新的农药后，约98％的甲虫死了，约2％的甲虫生存下来，生存下来的原因是（ ）
A.有基因突变产生的抗药性个体存在
B.以前曾喷过某种农药，对农药有抵抗力
C.约有2％的甲虫未吃到沾有农药的叶子
D.生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个体BA5．通过诱变育种培育的是（ ）
A.三倍体无子西瓜 B.青霉素高产菌株
C.二倍体无子番茄 D.八倍体小黑麦6．大麻是雌雄异株植物，体细胞中有20条染色体。若将其花药离体培养，将获得的幼苗再用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成状况应是（ ）
18＋XX B. 18＋XY
C. 20＋XX D.18＋XX或XY7．根据遗传学原理，能迅速获得新品种的育种方法是（ ）
?A.杂交育种? B.多倍体育种?
C.单倍体育种? D.诱变育种BACThank You !Bye Bye!课件48张PPT。基因工程及其应用第2节 最新款的摩托车你想过吗? 谁能告诉我这是ＷＨＡＴ？ 谁能告诉我这是ＷＨＡＴ？ 谁能告诉我这是ＷＨＡＴ？ 谁能告诉我这是ＷＨＡＴ？ 你知道什么是真正的硕果累累吗? 请您欣赏 能否能否让热带鱼也能发光?设想 能发荧光的热带斑马鱼普通热带斑马鱼是不发荧光的 请您欣赏超级小鼠与超级鱼 请您欣赏抗虫害的玉米抗虫棉能产生人胰岛素的大肠杆菌 甲生物乙生物新类型基因工程一、基因工程的概念：
又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，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。基因重组生物体外基因/DNA分子水平剪切→拼接→导入→表达人类需要的基因产物 1、 基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶
专一性： 识别特定核苷酸
序列，在特定的切点切DNA，
具特异性。并裂解磷酸二酯
键，产生两个黏性末端。 二、基因操作的工具 黏性末端例：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。EcoRⅠ 被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？ 2、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：
生成磷酸二酯键
DNA连接酶的作用过程： 连接酶的作用是：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。 3、基因的运输工具——运载体 常用的运载体： 质粒、噬菌体和动植物病毒等标记基因，便于进行检测。 质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子. 3、基因的运输工具——运载体常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒 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。
如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。1、细胞染色体（或拟核DNA分子）外能自主复制的小型环状DNA分子；
2、质粒的存在对宿主细胞无影响；
3、质粒的复制只能在宿主细胞内完成。质粒可作为有何特点？ 三、基因工程的操作步骤 四个基本步骤：1）提取目的基因
2）目的基因与运载体结合
3）将目的基因导入受体细胞
4）目的基因的检测和表达三、基因工程的操作步骤 目的基因的提取方法直接分离基因
人工合成基因反转录法
根据已知的氨基酸序列合成DNA：鸟枪法二、基因工程的操作步骤 ⑴直接分离基因——鸟枪法 将供体细胞中的DNA用限制酶切割为许多片段，再用运载体将这些片段都运载到不同的受体细胞中去，让这些DNA片段在受体细胞中扩增。从中找出含有目的基因细胞，并将含有目的基因的DNA片段分离出来。 该法最大的缺点是带有很大的盲目性，工作量大。一般不适用于真核细胞的基因。 ⑵人工合成基因法 ②直接合成法：根据蛋白质的氨基酸顺序推算出信使RNA核苷酸顺序，再据此推算出基因DNA的脱氧核苷酸顺序。用游离脱氧核苷酸直接合成相应的基因。 ①反转录法：以信使RNA为模板，在逆转录酶的作用下将脱氧核苷酸合成合成DNA(基因)。 用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连拉酶的作用下连接形成重组DNA分子。目的基因与运载体结合三、基因工程的操作步骤 目的基因与运载体结合的结果可能有三种情况：目的基因与目的基因结合，质粒与质粒结合，目的基因与质粒结合。所以需要筛选。作用：将外源基因送入
受体细胞 常用的受体细胞：步骤三：目的基因导入受体细胞 有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。主要借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径导入方式：三、基因工程的操作步骤 1）将细菌用CaCl2处理，以增大细菌细胞壁的通透性。
2）使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。
3）目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因。三、基因工程的操作步骤导入过程：运载体为质粒，受体细胞为细菌 大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。
将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。 三、基因工程的操作步骤步骤四：目的基因的检测和表达检测：通过检测标记基因的有无，来判断目的基因是否导入。表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。 受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？步骤四：目的基因的检测和表达三、基因工程的操作步骤 四、 基因工程的应用一、基因工程与作物育种 2、基因工程与药物研制 许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。 微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。 胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。 将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%! 3、 环境保护 基因工程做成的“超级细菌”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，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。 转基因马铃薯转基因烟草 抗虫棉抗CMV甜椒抗虫原理？抗虫结果？ 全身散发绿色荧光的转基因鱼乳汁中分泌人凝血因子IX的转基因山羊美科学家研制出世界上第一只转基因蝴蝶首只转基因猴降生超凡嗅觉能力的转基因鼠 临床常见的生长激素，干扰素和乙肝疫苗等药物都可以用基因工程来大规模生产1987年开始上市的干扰素生产胰岛素历史？ 转基因食品看起来分外诱人安全吗？ 练习：⒈要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是（ ）
①限制酶 ②连接酶 ③解旋酶 ④还原酶 Ａ．①② Ｂ．③④ Ｃ．①④ Ｄ．②③
⒉实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别ＤＮＡ分子的ＧＡＡＴＴＣ顺序，切点在Ｇ和Ａ之间，这是利用了酶的（ ）
Ａ．高效性 Ｂ．专一性
Ｃ．多样性 Ｄ．催化活性易受外界影响ＡＢ ⒊基因工程的正确操作步骤是（ ） ①使目的基因与运载体结合 ②将目的基因导入受体细胞 ③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求 ④提取目的基因 Ａ． ③② ④ ① Ｂ． ② ④① ③ Ｃ． ④① ② ③ Ｄ． ③ ④ ① ② ⒋采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是（ ）（２００３理综第７题） ①将毒素蛋白注射到棉受精卵中 ② 将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，注射到棉受精卵中 ③将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养 ④将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵中 Ａ．① ② Ｂ． ② ③ Ｃ． ③ ④ Ｄ．④ ① ＣＣ
