从杂交育种到基因工程1843576272

第一节《杂交育种与诱变育种》第二节《基因工程及应用》第六章《从杂交育种到基因工程》第一节《杂交育种与诱变育种》复习目标：1．梳理有关生物性状改造方法的知识,形成育种方式整体的认知体系。（读书整理）2．利用基因重组、基因突变、染色体变异、基因工程等遗传学原理，识别和设计培育具有优良性状的新品种的育种方法和步骤。（说写训练）3．通过试题分析、练习，提高审题、解题能力。（动笔练习）表现型=基因型+环境条件（改变）（改变）（育种方法）（改变）可遗传的变异不可遗传的变异基因突变基因重组染色体变异来源诱因核心知识点间的关系：（育种方法）（育种目标）基因工程细胞工程育种是指人们按照自己的意愿，依据不同的生物学原理，有目的、有计划地获得或保留人们所需要的生物新品种。基本包括两种情况：1．从性状集合中把所需要的优良性状（相对性状）分离出来或把位于不同个体的优良性状集中到一个个体上来。2．创造具有优良性状的生物新品种。思考并回答：育种的目标一般有哪几项要求？优良性状、纯合子、易保存和扩大、能控制…杂种优势是杂合体在一种或多种性状上优于两个亲本的现象。例如不同品系、不同品种、甚至不同种属间进行杂交所得到的杂种一代往往比它的双亲表现更强大的生长速率和代谢功能，从而导致器官发达、体型增大、产量提高，或者表现在抗病、抗虫、抗逆力、成活力、生殖力、生存力等的提高。这是生物界普遍存在的现象。三倍体无籽西瓜抗虫棉神奇的“太空椒”矮杆抗病的水稻八倍体小黑麦选择育种杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种生物育种方式的名称无子番茄培育选择育种：——先人的经验积累在生产实践中，人们挑选品质好的个体来传种。这样利用生物变异，通过长期选择，汰劣留良，就能培育出新品种。例如：产蛋多的家禽。这种育种方式是选择育种。选择育种周期长，可选择的范围有限。名称原理方法优点缺点应用杂交育种基因重组培育纯合子品种：杂交→自交→筛选出符合要求的表现型，通过自交到不发生性状分离为止①分散在同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体；②操作简便育种周期长，工作量大用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦培育杂种优势品种：一般是选取纯合双亲杂交杂交水稻、玉米杂交育种考点巩固：实例巩固：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）。如果你是育种工作者，你应该怎样操作才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？（参考方案）Ｐ高抗矮不抗F1高抗DDTTddttDdTtddTt高抗高不抗矮抗矮不抗ddTT矮抗ddTTddTt矮抗ddTT矮抗矮抗矮不抗ddTTddTt杂交自交选优自交F3选优思考：假如从播种到收获种子要一年，那么培育出一个能稳定遗传的植物品种至少要几年？7－8年F2试一试：动物的杂交育种方法假设现有长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）？写出育种方案（图解）实例巩固：长毛折耳猫（BBee）短毛折耳猫（bbee）长毛立耳猫（BBEE）杂交F1间雌雄互交选优测交杂交水稻之父：袁隆平,从1976年到2006年，累计增产粮食5200多亿公斤，平均每年解决600万人的粮食问题。杂交育种的应用中国黄牛×荷斯坦牛中国荷斯坦牛：荷斯坦—弗里生牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的优良种。泌乳期可达305天，年产乳量可达6300kg以上，产奶量为世界奶牛之冠。杂交育种的应用犬中帝王:阿富汗猎犬具有蘑菇状肉瘤的金鱼•骡是驴与马杂交所产生的后代。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。名称原理方法优点缺点应用诱变育种基因突变①物理：紫外线、X射线或γ射线、微重力、激光等处理，再筛选；②化学：亚硝酸、硝酸二乙酯处理，再选择提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些性状有利变异少，需大量处理实验材料(有很大盲目性)高产青霉菌诱变育种考点巩固：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、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。在太空周游了115小时32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。回答：（1）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辐射后，其发生变异。请预测可能产生的新的变异对人类是否有益?，你判断的理由是________________。（2）试举出这种育种方法的优点：。宇宙射线等基因不一定基因突变是不定向的变异频率高，大幅度改良某些性状从1987年开始，我国将蔬菜等农作物种子搭载在卫星上上天。“搭星上天”的种子主要有青椒、番茄、黄瓜、丝瓜、胡萝卜、莴苣等蔬菜种子，以及水稻、小麦、高粱等粮食作物和花卉草木等种子，共计50多类。诱变育种的应用卫星将农作物种子带到200～400千米的太空中，利用太空中的空间宇宙射线、微重力、高真空、交变磁场等各种特殊因素对种子和微生物进行处理，使种子产生地面得不到的变异，最终培育出高产优质新品种。神舟六号与“神六”飞船一起上太空的花卉“瓷玫瑰”、“老虎须”我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达600kg，最高达750kg，蛋白质含量增加8%-20%，生长期平均缩短10天。“太空椒”每个可重350克，ＶＣ等含量提高20％－30％太空番茄不但香甜可口，而且ＶＣ含量高，是普通品种的2.5倍，最大果重可达600克重达46公斤的太空南瓜太空棉花长相奇特的南瓜太空黄瓜“黑农五号”大豆黑龙江农科院用辐射方法处理大豆，培育成“黑农五号”大豆品种，含油量比原来的品种提高了2.5%，大豆产量提高了16%。青霉菌高产菌株的选育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。名称原理方法优点缺点应用单倍体育种染色体变异①先将花药离体培养，培养出单倍体植株；②将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子；③从中选择优良植株明显缩短育种年限，子代均为纯合子，加速育种进程技术复杂且需与杂交育种配合用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦单倍体育种考点巩固：方法：花药离体培养普通植株花粉单倍体幼苗纯合子幼苗筛选所需的品种减数分裂花药离体培养秋水仙素处理DDTTDdTt花药离体培养DTDtdTdt单倍体幼苗秋水仙素DDTT,DDtt,ddTT,ddtt二倍体植株筛选所需的品种ddtt×DTDtdTdt杂交矮抗小麦的培育：实例巩固：名称原理方法优点缺点应用多倍体育种染色体变异用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗操作简单，能较快获得所需品种所获品种发育延迟，结实率低，一般只适用于植物三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦多倍体育种考点巩固：二倍体四倍体秋水仙素处理二倍体×三倍体种子三倍体植株不能形成正常的生殖细胞无子西瓜种下去联会紊乱第一年第二年授二倍体的花粉实例巩固：萝卜（2a=18)×甘蓝（2b=18)F1a+b=18秋水仙素处理2a+2b=36不可育可育“萝卜甘蓝”的形成过程实例巩固：秋水仙素处理杂交染色体变异三倍体无籽西瓜的培育多倍体育种三系杂交水稻核、质互作遗传的关系获得二倍体或多倍纯合体花药组织培养秋水仙素处理单倍体育种黄色短杆菌、青霉菌、太空椒的选育诱变技术处理、空间技术处理基因突变诱变育种小麦矮秆抗锈病品种的选育杂交、自交、测交剪刀、毛刷、套袋遗传规律杂交育种应用举例方法原理育种方式例1：现有3个番茄品种，A品种的基因型为AABBdd，B品种的基因型为AAbbDD，C品种的基因型为aaBBDD。3对等位基因分别位于3对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形3对性状。请回答：（1）如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因型为aabbdd的植株？（用文字简要描述获得过程即可）（1）A和B杂交得到杂交一代，杂交一代再与C杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成aabbdd植株（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要多少年？3年AABBdd×AAbbDD（A）（B）AABbDd×aaBBDDAaBbDdaabbdd（种子）aabbdd（植株）配子abdabd（单倍体幼苗）aabbdd（植株）减数分裂秋水仙素处理花药离体培养第一年第二年第三年第四年第三年（C）×A品种的基因型为AABBdd，B品种AAbbDD，C品种为aaBBDD。例题2：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：①AABBEAb------------④D③AaBbFAAbb----------⑤②aabbGAAaaBBbb----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______________。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（单倍体育种）秋水仙素处理幼苗染色体变异（多倍体育种）例3：(08年全国理综Ⅱ卷31)某植物块根的颜色由两对自由组合的基因共同决定。只要基因R存在，块根必为红色，rrYY或rrYy为黄色，rryy为白色；基因M存在时果实为复果型，mm为单果型。要获得白色块根、单果型三倍体种子。(1)请写出以二倍体黄色块根、复果(rrYyMm)植株为原始材料，用杂交育种方法得到白色块根、单果型三倍体种子的主要步骤。rrrryyyymmmmrryymm黄复rrYyMm白单---种子rrryyymmm1、二倍体植株（rrYyMm）自交，得到种子2、从自交后代中选择白色块根、单果型的二倍体植株，并收获其种子（甲）3、播种种子甲，长出的植株幼苗经秋水仙素处理，得到白色块根、单果型四倍体植株，并收获其种子（乙）4、播种甲、乙两种种子，长出植株后，进行杂交，得到白色块根、单果型三倍体种子步骤：rrrryyyymmmmrryymm黄复rrYyMm白单---种子rrryyymmm用杂交育种方法名称原理方法优点缺点应用基因工程育种基因重组提取目的基因→构建基因表达载体→转入(导入受体细胞)→目的基因的表达与检测→筛选获得优良个体①目的性强，育种周期短；②克服了远缘杂交不亲和的障碍技术复杂，安全性问题多，有可能引发生态危机转基因“向日葵豆”、转基因抗虫棉基因工程育种考点巩固：提取目的基因（抗病毒基因）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鉴定重组质粒基因工程育种基因工程操作的工具基因的剪刀——限制性(核酸内切)酶。限制性内切酶1.分布：主要在微生物中。2.特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。3.结果：产生黏性末端（碱基互补配对）。4.举例：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。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200多种。限制性内切酶（EcoRⅠ）作用过程点击播放•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。基因的针线——DNA连接酶。DNA连接酶的作用过程点击播放运载体1.作用：将外源基因送入受体细胞。2.种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。3.具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点；有某些标记基因。大肠杆菌DNA质粒（环状DNA分子）控制质粒DNA转移的基因抗生素抗性基因利用质粒将外源基因运载入受体细胞中基因操作的基本步骤1.提取目的基因2.目的