课件63张PPT。响誉世界的著名“天才”音乐指挥家舟舟智障“天才”舟舟病因:常染色体变异,比正常人多了一条21号染色体舟舟是一个先天智力障碍(21三体综合症)患者生物的变异——染色体变异遗传信息
的改变染色体水平
的改变DNA水平
的改变染色体变异 在自然条件或人为因素的影响下,染色体的结构和数目的改变导致生物性状的变异叫染色体变异。染色体变异和基因突变的区别 基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变,这种改变在光学显微镜下是看不见的。
染色体变异是比较明显的染色体变化,这种变化可以用光学显微镜直接观察到的。
染色体变异种类染色体结构变异染色体数目变异新课学习 染色体结构变异:由染色体结构的改变而引起的变异。
类型:染色体结构的变异主要有4种1、缺失:b2、重复染色体中某一
片段缺失。染色体中增加
某一片段。b变异例子:人的猫叫综合征、果蝇缺刻翅的形成变异例子:果蝇棒状眼的形成。4、倒位:染色体中某一
片段的位置颠倒
了180°bcde3、易位染色体中的某一
片段移接到另一
条非同源染色体
上。慢性粒细胞白血病变异例子:染色体结构变异染色体上的基因的数目和排列顺序改变生物性状的变异多数不利1、染色体结构变异对生物都是有害的吗?大多有害、少数有利2、染色体变异与基因突变相比,哪一种变
异对生物的影响较大一些?为什么?每条染色体上含有许多基因,染色体变异会引起多个基因的变化,所以引起的性状变化较大一些思考指细胞内染色体数目增加或减少(整组变异)个别染色体的增减染色体组成倍增减(非整组变异)正常增多减少非整组
变 异(1)21三体综合症(即先天性愚型)患者比正常人多了一条21号染色体(2)性腺发育不良患者比正常人少了一条X染色体体细胞多了一条第21号染色体。人们称之为“21三体综合征”或“先天愚型”,又叫“唐氏综合征”个别染色体的增加先天性愚型(21三体综合征)个别染色体的减少 性腺发育不良
(特纳氏综合征) 44条+XO表现为女性,智力正常,体形矮小,但乳腺不发育,生殖器官不成熟,不排卵。 一个染色体组一个染色体组雄果蝇染色体组图解一个染色体组一个染色体组雌果蝇染色体组图解细胞中的一组非同源染色体,形态和功能各不相同,但携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息。特点:
a.它们形态大小、功能各不相同
b.但是携带着控制一种生物生长发育、遗传变异的全套遗传信息染色体组请判断下列细胞中各有多少个染色体组?2个3个4个1个2个4个整 组变 异成倍增多正常成倍减少二倍体: 由受精卵发育而成的,体细胞中
含有两个染色体组的个体。例如:人、果蝇、玉米等。 自然界中,几乎全部的动物和过半数的高等植物都是二倍体。多倍体: 由受精卵发育而成的,体细胞中含有三个或三个以上的染色体组的个体。 多倍体在高等植物中是相当普遍的,在被子植物中,至少有33%的物种是多倍体。例如,香蕉(三倍体)、马铃薯(四倍体)、普通小麦、棉等都是多倍体。但动物界中的多倍体却少得多。 那么,有没有只由配子发育而来的个体呢?精子卵细胞受精蜂王、工蜂雄峰直接发育雄蜂是由卵细胞未受精直接发育而来的。所以,它的体细胞染色体数
配子染色体数单倍体单倍体由配子发育而来,体细胞中含有本物种配子的染色体数目的个体。单倍体与二倍体、多倍体的区别:如:蜂群中的雄蜂是单倍体受精卵二倍体或多倍体配子单倍体(体细胞中有 个染色体组,共 条染色体)232(体细胞中有 个染色体组,共 条染色体)232(二倍体)(二倍体)(单倍体)(体细胞中有 个染色体组,共 条染色体)116受精卵(体细胞中有 个染色体组,共 条染色体)220(体细胞中有 个染色体组,共 条染色体)11063211. 由受精卵发育而来的个体,含有几个染色体组就是几倍体。2. 由配子(精子或卵细胞)直接发育而成的生物个体,不管含有几个染色体组,都只能称为单倍体。对一个个体称单倍体还是几倍体,
关键看什么? 关键看它是由受精卵发育而成的个体,还是由配子(精子或卵细胞)直接发育而成的个体。2.二倍体物种所形成的单倍体中,其体细胞中只含有一个染色体组,对吗?3.如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体,其体细胞中就含有两个或三个染色体组,我们可以称之为二倍体或三倍体吗?1.体细胞含一个染色体组的个体一定是单倍
体吗?单倍体的体细胞一定只含一个染色
体组吗?问题探讨请判断以下说法是否正确:a、二倍体物种所形成的单倍体中,其体细胞中
只含一个染色体组。b、如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体,
其体细胞中就含有两个或三个染色体组,我
们可以称它为二倍体或三倍体。c、单倍体中可以只有一个染色体组,也可以有
多个染色体组d、个体的体细胞中含几个染色体组就是几倍体e、体细胞含一个染色体组的个体是单倍体f、单倍体的体细胞中含一个染色体组。 与二倍体植株相比,多倍体植物有生长旺盛,茎秆粗壮,叶片、果实和种子都比较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加,种子少或不产生种子等特性。凡是不以种子为收获目标的植物都可以考虑进行多倍体育种。多倍体植株的特点多倍体的主要成因:正常有丝分裂由于受到某些因素的干扰,纺锤体不能形成此细胞不能分裂成两个细胞,于是一个细胞中的染色体就会加倍。精原细胞或卵原细胞
减数分裂精原细胞或
卵原细胞环境条件剧变或生物内部
因素干扰,纺锤体不能形成染色体数目
加倍的配子受精发育多倍体后代多倍体产生的原因二人工诱导多倍体的方法 2、秋水仙素处理萌发种
子或幼苗
1、低温处理人工诱导多倍体的产生单、二、多倍体的比较单倍体和多倍体的特点单倍体:植株弱小且高度不育。多倍体:茎杆粗壮,叶片、果实和种子都比较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量都增高。但发育延迟,结实率低。 单倍体不但生长十分瘦弱,而且高度不育,怎么也能进行育种呢? ?请仔细思考一下,单倍体到底有没有优点? ?单倍体的优点是:没有等位基因,是绝对的纯种!单倍体育种1、具有不同优点的品种杂交2、取F1的花药用组织培养的方法进 行离体培养,形成单倍体植株3、用秋水仙素使单倍体染色体加倍4、选取符合要求的个体作种 “花药离体培养法”单倍体育种的方法特点和意义?例:AaBb小麦单倍体类型:
AB . Ab . aB . ab纯合子:
AABB . AAbb
aaBB . aabb花粉类型:
AB . Ab . aB . ab单倍体育种生物的后代出现不同于亲本的性状基因突变与染色体变异的区别基 因
突 变染色体
变 异变异
水平光镜下
观察遗传效应分子
水平看不到
能看到碱基序列发生
改变
基因数量和排列顺序发生改变细胞
水平作业:
《同步达标》课时22、23三倍体无籽西瓜的培育二倍体西瓜幼苗二倍体西瓜幼苗秋水仙素处理二倍体西瓜植株四倍体西瓜植株♀♂联会紊乱三倍体西瓜种子 三倍体
无子西瓜×自然长成二倍体西瓜植株第一年第二年三倍体西瓜植株该种子的种皮和胚其染色体数目各是多少?三种西瓜的比较2N 2N4N 4N 3N 3N 无 3N 2N 为什么要处理萌发的种子或幼苗,处理成熟的植株可以不? 不行,秋水仙素的作用对象是正在有丝分裂的细胞,成熟的植株大多细胞不进行有丝分裂。请思考:单倍体植株特点:弱小,且高度不育单倍体育种的措施和优点:二倍体植株花药离体培养单倍体幼苗 (秋水仙素处理)二倍体植株明显缩短育种年限自交纯合体(5)单倍体育种的措施和优点:人工获得单倍体的方法 。花药离体培养例如: 现有基因型为YyRr的黄圆豌豆种子,利用此种子,如何在更短时间内培育出能稳定遗传的绿圆豌豆种子?YRyRYryr黄色圆粒(YyRr)花药(精子)单倍体植株正常二倍体(纯合体)YYRRyyRRYYrryyrr黄圆绿圆黄皱绿皱秋 水 仙 素 处 理 幼 苗YRyRYryr离 体 培 养单倍体育种过程YyRr第二年单击画面继续单击返回例:有一株AaBb的植株,要想得到AABB的植株,可以运用哪些方法?
1、连续自交;
2、花药的离体培养。
(能更快纯合,加速育种进程)几种常见的育种方式比较香蕉的培育 香蕉的祖先为野生芭蕉,个小而多种子,无法食用。香蕉的培育过程如下:单击画面继续单击返回普通小麦的培育过程普通小麦注:这也是物种形成的一种方式。单击画面继续单击返回1、一个染色体组应是( )A 配子中的全部染色体 F 二倍体生物配子中的全部染色体B 体细胞中一半染色体D 来自父方的全部染色体C 体细胞中的染色体数E 每一对同源染色体为一个染色体组2、用亲本基因型为DD和dd的植株杂交,对其子一代的幼苗用秋水仙素处理产生了多倍体,其基因型是( )A DDDD B DDDd C DDdd
D Dddd E dddd F Dd例题FC3、以四倍体西瓜作为母本,二倍体西瓜作为父本进行杂交,所得西瓜中,果皮细胞 胚细胞 种皮细胞所含的染色体组依次是( ) A 3,3,3 B 3,3 ,4 C 3,4,4
D 4,3,3 E 4,3 ,4 F 4,4,44、已知某种小麦的基因型是AaBbCc,且3对基因分别位于三对同源染色体上,利用花药进行离体培养,获得N株小麦,其中基因型为aabbcc的个体占( )A 0 B N/16 C N/8 D N/4CE5、下列情况中不属于染色体变异的是( )
A 第5号染色体短臂缺失引起的遗传病
B 第21号染色体多一条引起的唐氏综合征
C 同源染色体交换了对应部分的结构
D 未受精的卵细胞发育成的雄蜂C 6、认真分析下图的对照图,从A、B、C、D中确认出表示含一个染色体组的细胞,是图中的( )
B7、下列肯定不存在同源染色体的是( )
A 卵细胞 B 单倍体的体细胞
C 极核 D 一个染色体组DC8、普通小麦是六倍体,用其花粉培养出的植株是( )
A 多倍体 B 三倍体
C 单倍体 D 六倍体 9、韭菜的体细胞中含有32条染色体,这32条染色体有8种形态结构,韭菜是( )
A 二倍体 B 四倍体
C 六倍体 D 八倍体BTHE END猫叫综合征症状:
患儿哭声轻,音调高,很像猫叫。两眼距离较远,耳位低下,生长发育缓慢,存在着严重的智力障碍。病因:5号染色体部分缺失果蝇缺刻翅的形成野生型:卵圆眼变异型:棒状眼二倍体三倍体同源
四倍体异源
四倍体单倍体2n3n4n4nn(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(WNPQ)(WNPQ)(ABCD)含有本物种配子的染色体数缺体三体双三体四体单体2n-22n+12n+1+12n+2(ABC)(ABC)(ABCD)(ABCD)(A)(ABCD)(ABCD)(AB)(ABCD)(ABCD)(AA)(ABCD) (ABC)2n-1一、根据“变异的来源”原理进行育种
1.杂交育种:
(1)原理:基因重组(通过基因分离、自由组合或连锁交换,分离出优良性状或使各种优良性状集中在一起)
(2)方法:杂交→F1→连续自交→筛选
①让纯种的高秆抗锈病和矮秆易染锈病小麦杂交得F1 ;
②让F1自交得F2 ;
③选F2中矮秆抗锈病小麦自交得F3;
④留F3中未出现性状分离的矮秆抗病个体,对于F3中出现性状分离的再重复③④步骤
在各种育种方法中,杂交是一种最基本的育种方法,在杂交育种上,对于个别的优良性状的培养,往往要筛选到纯合体,让其能够稳定遗传,才能达到育种的要求。如果需要的性状是隐性性状?
(3)特点? ①通过杂交能够把分散在不同品种中的优良性状集中到一个新的品种上;②可以预期出现的类型;③育种年限长,需连续自交不断择优汰劣才能选育出需要的类型。
?(4)举例: 【例1】已知小麦的高秆对矮秆为显性,抗锈病对易染锈病为显性,两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、高秆易染锈病、矮秆易染病三个纯系品种,要求设计一个通过基因重组培育双抗新品种的步骤。
(1)依据_________原理,采取_________方法进行培育。
(2)所选择的新本类型是________,理由是_________。
(3)基本育种过程为:
A:_____________________________________
B:_____________________________________
C:_____________________________________
D:_____________________________________
(4)如何留种?_________________________________。
(5)检查是否抗锈病的方法是______________________。
【答案】(1)基因重组? 杂交育种? (2)高秆抗锈病和矮秆易染病? 两品种各含一个不同的优良性状? (3)? 让两纯种杂交得F1 让F1自交得F2 选F2中矮秆抗锈病小麦自交得F3留F3中未出现性状分离的个体,再重复C步骤? (4)从F3中选出F2→F3未出现性状分离的和F3、F4等自交后代中不出现性状分离的作为推广的新品种。(5)在幼苗生长期用锈病菌感染。已知小麦的高秆(D)对矮秆(d)为显性,抗锈病(R)对易染锈病(r)为显性,两对性状独立遗传。
【说明】
①该方法常用于:
a.同一物种不同品种的个体间,如上例;
b.亲缘关系较近的不同物种个体间(为了使后代可育,应做染色体加倍处理,得到的个体即是异源多倍体),如八倍体小黑麦的培育、萝卜和甘蓝杂交。
②若该生物靠有性生殖繁殖后代,则必须选育出优良性状的纯种,以免后代发生性状分离;若该生物靠无性生殖产生后代,那么只要得到该优良性状就可以了,纯种、杂种并不影响后代性状的表达。
2.诱变育种
(1)原理:基因突变
(2)方法: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、硫酸二乙脂等)来处理生物,使其在细胞分裂间期DNA复制时发生差错,从而引起基因突变。
(3)举例:太空育种、青霉素高产菌株的获得
(4)特点:提高了突变率,创造人类需要的变异类型,从中选择培育出优良的生物品种,但由于突变的不定向性,因此该种育种方法具有盲目性。
(5)说明:该种方法常用于微生物育种、农作物诱变育种等
【例2】基因突变是指基因结构的改变,科学家们常常利用物理、化学方法来诱导生物发生基因突变,以便能获得大量基因类型,使人们能从生化的角度在分子水平上对它们进行遗传分析。其中α、β、γ等射线、紫外线、中子等为物理的诱变因素;亚硝酸胺、乙酸亚胺、乙二胺四乙酸等为化学诱变因素。
1.过量紫外线辐射对生物危害的主要机理是紫外线的??????
A? 热作用和电离作用????????????????????????????? B? 穿透作用和物理化学作用
C? 热作用和穿透作用????????????????????????????? D? 电离作用和物理化学作用
2.电离辐射诱导生物基因突变时,细胞中吸收辐射能量最多的化合物是??????
A ?水 ?????? ?B? 糖类???????? C? 蛋白质???????? ?D脂肪
3.下列对基因突变叙述不正确的是??????
A ?人们可以定向诱导突变性状,诱变育种能明显缩短育种年限
B? 丰富了生物的“基因库”,是生物变异的主要来源
C? 突变频率低、且突变性状一般有害,少数有利
D? 它是生物进化的重要原因之一
【答案】1B?????? 2A????? ?3A?
3.单倍体育种
(1)原理:染色体变异
(2)方法与优点: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。
??????? 优点? 明显缩短育种年限,原因是纯合体自交后代不发生性状分离
(3)举例:
【例3】已知小麦的高秆(D)对矮秆(d)为显性,抗锈病(R)对易染锈病(r)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。要求用单倍体育种的方法培育出具有优良性状的新品种。
操作方法:
①让纯种的高秆抗锈病和矮秆易染锈病小麦杂交得F1 ;
②取F1的花药离体培养得到单倍体;
③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。
?【例】设有两种纯种小麦,一为高秆(D.易倒状)、能抗锈病(T),另一为矮秆(d.抗倒伏)、易染锈病(t),这两对相对性状独立遗传。现分别用杂交育种法和单倍体育种法来培育矮秆抗锈病的新品种,请据下图分析回答:
(1)a过程为???????? ,b过程为???????? 。 (2)F2理想的基因型是???????? ,在F2代中抗倒、抗锈病个体所占比例为???????? ,c过程为???????? ,理想的配子基因型为???????? 。
(3)e过程是指???????? 。 ??
(4)g过程是指???????? ,对比上述两种育种方法,得出的结论是????????
【答案】(1)杂交??? 自交????? (2) ddTT?? 3/16?? 减数分裂?? Dt??? (3) 花药离体培养 ??(4)秋水仙素处理幼苗,使染色体数目加倍???? 单倍体育种能迅速获得纯合体(4)特点: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,明显缩短了育种的年限。
(5)说明:
①该方法一般适用于植物。
②该种育种方法有时须与杂交育种配合,其中的花药离体培养过程需要组织培养技术手段的支持。
4.多倍体育种:
(1)原理:染色体变异
(2)方法:最常用的是利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。秋水仙素能抑制有丝分裂时纺缍丝的形成,染色体不能移动,使得已经加倍的染色体无法平均分配,细胞也无法分裂。当秋水仙素的作用解除后,细胞又恢复正常的生长,然后再复制分裂,就能得到染色体数目加倍的细胞。如八倍体小黑麦的获得和无籽西瓜的培育成功都是多倍体育种取得的成就。
优点该种育种方法得到的植株茎秆粗壮,叶片、果实和种子较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量有所增加。? (3)举例:
①三倍体无子西瓜的培育(同源多倍体的培育)
过程图解:参见高二必修②教材第89页图解
说明:
a.三倍体西瓜种子种下去后,为什么要授以二倍体西瓜的花粉?
西瓜三倍体植株是由于减数分裂过程中联会紊乱,未形成正常生殖细胞,因而不能形成种子。但在三倍体植株上授以二倍体西瓜花粉后,花粉在柱头上萌发的过程中,将自身的色氨酸转变为吲哚乙酸的酶体系分泌到西瓜三倍体植株的子房中去,引起子房合成大量的生长素;其次,二倍体西瓜花粉本身的少量生长素,在授粉后也可扩散到子房中去,这两种来源的生长素均能使子房发育成果实(三倍体无籽西瓜)。
b.如果用二倍体西瓜作母本、四倍体西瓜作父本,即进行反交,则会使珠被发育形成的种皮厚硬,从而影响无子西瓜的品质。
??【例】下面是三倍体无籽西瓜育种及原理的流程图:
①用秋水仙素处理???????????? 时,可诱导多倍体的产生,因为材料具有??????? 的特点,秋水仙素的作用机理是???????????? ,作用于???????????? 期。
②三倍体植株需授以二倍体的成熟花粉,这一操作的目的在于???????????? 。
③四倍体母本上结出的果实,其果肉细胞为????? 倍体,种子中的胚为???????????? 倍体。三倍体植株不能进行减数分裂的原因是???????????? ,由此而获得三倍体无籽西瓜。
④三倍体西瓜高产、优质、无籽。这些事实说明染色体组倍增的意义在于????? ,上述过程需要的时间周期为???????? 年。
⑤如果用????????? 处理????????? ,可获得无籽番茄。这一过程依据的原理是???????????? ,这种变异属于?????????
【答案】①萌发的种子或幼苗? 分生组织分裂旺盛? ?抑制有丝分裂时纺锤体形成? ?前??? ②刺激子房发育成果实??? ③四? 三? 减数分裂时染色体联会紊乱??? ④促进基因效应的增强??? 2年??? ⑤适宜浓度的生长素? ??未授粉的番茄花蕾 ???长素促进果实发育 ???不可遗传的变异
?
②八倍体小黑麦的培育(异源多倍体的培育):
普通小麦是六倍体(AABBDD),体细胞中含有42条染色体,属于小麦属;黑麦是二倍体(RR),体细胞中含有14条染色体,属于黑麦属。两个不同的属的物种一般是难以杂交的,但也有极少数的普通小麦品种含有可杂交基因,能接受黑麦的花粉。杂交后的子一代含有四个染色体组(ABDR),不可育,必须用人工方法进行染色体加倍才能产生后代,染色体加倍后的个体细胞中含有八个染色体组(AABBDDRR),而这些染色体来自不同属的物种,所以称它为异源八倍体小黑麦。
(4)特点:该种育种方法得到的植株茎秆粗壮,叶片、果实和种子较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量有所增加。
(5)说明:
①该种方法常用于植物育种;
②有时须与杂交育种配合。
【例4】在一稻田里突然发现一株营养器官有优良性状的显性突变植株,欲通过它培育出较大数量的该优良性状能稳定遗传的水稻品系,该怎么办?其中最快的方法是什么?如何操作?
【参考答案】稳定遗传的品种是指后代不发生性状分离的纯合体。水稻是自花传粉的作物。
可以用连续自交选育的方法,也可以用单倍体育种的方法等。最简便的是连续自交,而从时间上最快的是单倍体育种。因为是显性突变(设为A),所以该植株必为杂合体( Aa),要得到自交后代不分离的植株需两代,要获得较大数量稳定品系需自交多代,才能获得。如将此植株的花药全部摘下,进行花粉组织培养,成幼苗后全部用秋水仙素处理,得到染色体加倍保留出现优良性状的植株(即为AA),让其自交结籽就能得到较大数量的纯合的所需的优良品种。
【例5】(2003高考全国卷、新课程卷·26)小麦品种是纯合体,生产上用种子繁殖,现要选育矮杆(aa)、抗病(BB)的小麦新品种;马铃薯品种是杂合体(有一对基因杂合即为杂合体),生产上通常用块茎繁殖。现要选育黄肉(Yy)、抗病(Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序,以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。(写出包括亲本在内的前三代即可)
解析:本题主要考查作物杂交育种的有关知识,同时考查了有关生殖方面的知识。就试题本身而言不难,但考生很容易出现以下几方面的问题:
??? ①不能准确地绘制遗传图解。考生在绘制遗传图解时随意性太大,没有掌握遗传图解的绘制方法和规范。
??? ②混淆了杂交育种与单倍体育种。部分考生在选育小麦时运用了单倍体育种的方法。
??? ③题意理解出现偏差。对题干中“现要选育黄肉(Yy)、抗病(Rr)的马铃薯新品种”的理解不到位,使得部分考生难以确定育种中马铃薯亲本的基因型。
④在做题时没有考虑到利用种子繁殖和利用块茎进行繁殖对后代的影响。
答案:??????????? 小麦
第一代 AABB × aabb?? 亲本杂交(3分)
?????????????????????????????? ?? ↓
第二代 F1 AaBb ? 种植F1代自交(2分)
↓自交
第三代 F2 A_B_,A_bb,aaB_,aabb 种植F2代,选矮杆、抗病(aaB_),继续自交,期望下代获得纯合体(2分)
(注:①A_B_,A_bb,aaB_,aabb表示F2出现的九种基因型和四种表现型。
②学生写出F2的九种基因型和四种表现型均给满分)
马铃薯
第一代 ?? yyRr × Yyrr?????? 亲本杂交(3分)
?????????????????????????????????? ↓
第二代 YyRr,yyRr,Yyrr,yyrr??? 种植,选黄肉、抗病(YyRr)(3分)
?
第三代???????????? YyRr??? 用块茎繁殖(2分)
二、依据“生物工程原理”进行育种
1.利用“基因工程”育种
(1)原理:DNA重组技术(属于基因重组范畴)
(2)方法:按照人们的意愿,把一种生物的个别基因复制出来,加以修饰改造,放到另一种生物的细胞里,定向地改造生物的遗传性状。操作步骤包括:提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与表达等。
(3)举例:能分泌人类胰岛素的大肠杆菌菌株的获得,抗虫棉,转基因动物等
(4)特点:目的性强,育种周期短。
(5)说明:对于微生物来说,该项技术须与发酵工程密切配合,才能获得人类所需要的产物。
2.利用“细胞工程”育种
?
原理
植物体细胞杂交
细胞核移植
方法
用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞,并且把杂种细胞培育成新植物体的方法。操作步骤包括:用酶解法去掉细胞壁、用诱导剂诱导原生质体融合、将杂种细胞进行组织培养等。
是把一生物的细胞核移植到另一生物的去核卵细胞中,再把该细胞培育成一个新的生物个体。操作步骤包括:吸取细胞核、将移植到去核卵细胞中、培育(可能要使用胚胎移植技术)等。
举例
番茄马铃薯”杂种植株
鲤鲫移核鱼,克隆动物等
特点
可克服远缘杂交不亲合的障碍,大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。
说明
该种方法须植物组织培养等技术手段的支持。
该种方法有时须胚胎移植等技术手段的支持。
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(三)利用植物激素进行育种
1.原理:适宜浓度的生长素可以促进果实的发育
2.方法:在未受粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素类似物溶液,子房就可以发育成无子果实。
3.举例:无子番茄的培育
4.特点:由于生长素所起的作用是促进果实的发育,并不能导致植物的基因型的改变,所以该种变异类型是不遗传的。
5.说明:该种方法适用于植物。
?
【典型习题】
1.下图表示某种农作物①和②两个品种分别培育出④、⑤、⑥三个品种的过程。
根据上述过程,回答下列问题:
(1)用①和②培育⑤所采用的方法I和Ⅱ分别称???????? 和???????? ,其培育出⑤所依据的原理是???? 。
(2)用③培育出④的常用方法Ⅲ是???????? ,其培育中首先应用细胞工程中的???????? 技术;由④培育出⑤的方法V称???????? ,其优点是???????? 。
(3)由③培育出⑥的常用方法Ⅳ是????? ,其形成的⑥称?????? 。
?
【答案】(1)杂交? 自交??? 基因重组? (2)花药离体培养技术? 组织培养??? 单倍体育种?? 明显的缩短育种年限) (3)用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗??? 多倍体
2.(05全国卷Ⅲ)已知水稻抗病(R)对感病(r)为显性,有芒(B)对无芒为显性,两对基因自由组合,体细胞染色体数为24条。现用单倍体育种方法选育抗病、有芒水稻新品种。
(1)诱导单倍体所用的花药,应取自基因型为 ?????的植株。
(2)为获得上述植株,应采用基因型为???? 和 ????????的两亲本进行杂交。
(3)在培养过程中,单倍体有一部分能自然加倍成为二倍体植株,该二倍体植株花粉表现???? ???(可能或不育),结实性为?? ?????????(结实或不结实),体细胞染色体数为? ????????。
(4)在培养过程中,一部分花药壁细胞能发育成植株,该二倍体植株花粉表现? ???????(可能或不育),结实性为?? ?????(结实或不结实),体细胞染色体数为??? ????????。
(5)自然加倍植株和花药壁植株中都存在抗病、有芒的表现型。为获得稳定遗传的抗病、有芒新品种,本实验应选以上两种植株中的? ??????植株,因为自然加倍植株??? ????????,花药壁植株? ??????????。
(6)鉴别上述自然加倍植株与花药壁植株的方法是??? ????????
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【答案】(1)RrBb (2)RRbb? rrBB (3)可育? 结实? 24 (4)可育? 结实? 24 (5)自然加倍? 基因型纯合? 基因型杂合 (6)将植物分别自交,子代性状表现一致的是自然加倍植株,子代性状分离的是花药壁植株。
3.(05江苏)在植物基因工程中,用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体.把目的基因重组人Ti质粒上的T-DNA片段中,再将重组的T-DNA插入植物细胞的染色体DNA中。
? (1)科学家在进行上述基因操作时,要用同一种??? ???????分别切割质粒和目的基因,质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过?? ????????而黏合。
? (2)将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞,经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析,该植株含有一个携带目的基因的T-DNA片段,因此可以把它看作是杂合子。理论上,在该转基因植株自交F1代中,仍具有抗除草剂特性的植株占总数的?? ?????????,原因是??? ???????????。
?(3)种植上述转基因油菜,它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种,造成“基因污染”。如果把目的基因导人叶绿体DNA中,就可以避免“基因污染”,原因是?? ?????
?
【答案】(1)限制性内切酶? ????(2) 3/4 ??雌雄配子各有1/2含抗除草剂基因;受精时,雌雄配于随机结合。? (3) 叶绿体遗传表现为母系遗传,目的基因不会通过花粉传递丽在下一代中显现出来。