1、第六章 从杂交育种到基因工程第1节 杂交育种与诱变育种第2节 基因工程及其应用一一古代人类的育种方式古代人类的育种方式选择育种选择育种原理：原理：利用生物的变异，通过长期选择，汰利用生物的变异，通过长期选择，汰劣留良，培养出优良品种。劣留良，培养出优良品种。缺点：缺点：1周期长周期长2可以选择的范围有限可以选择的范围有限补充：杂种优势的利用（获得的杂种补充：杂种优势的利用（获得的杂种一代的优势）与一般的杂交育种有所一代的优势）与一般的杂交育种有所区别，但也属于杂交育种。区别，但也属于杂交育种。杂种优势杂种优势 基因型不同基因型不同的两个亲本个体杂交产生的的两个亲本个体杂交产生的杂种第杂种第一代
2、（一代（F1代）代），在生长力、繁殖力、抗逆性、，在生长力、繁殖力、抗逆性、产量等性状上产量等性状上优于两个亲本优于两个亲本的现象。如的现象。如骡子，骡子，杂交稻，杂交棉，杂交玉米。杂交稻，杂交棉，杂交玉米。三、诱变育种三、诱变育种概念：利用物理因素（如概念：利用物理因素（如X X射线，紫外线，激光等）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。原理：原理：基因突变基因突变 方法：方法：辐射、激光诱变，化学诱变，太空育种等。辐射、激光诱变，化学诱变，太空育种等。优点：优点：能提高突变率，产生新基因；在较短时间
3、内获得更多能提高突变率，产生新基因；在较短时间内获得更多的优良变异类型。的优良变异类型。缺点：缺点：难以控制突变方向，无法将多个优良性状组合；有利难以控制突变方向，无法将多个优良性状组合；有利变异少，须大量处理实验材料。变异少，须大量处理实验材料。应用：应用：太空作物的培育太空作物的培育、青霉菌的选育等。、青霉菌的选育等。练习练习:请写出下面各项培育方法：请写出下面各项培育方法：（1 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）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是 。（2 2）用）用6060Co Co 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，辐射谷氨酸棒
4、状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，所用方法是所用方法是 。（3 3）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是是 。（4 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，）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质上属于 。（5 5）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种，）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，所用方法是培育出抗倒伏、抗锈病的品种，所用方法是 。（
5、6 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）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，这种方法是早、蛋白质含量高的品系，这种方法是 。单倍体育种单倍体育种 诱变育种诱变育种 多倍体育种多倍体育种 诱变育种诱变育种 杂交育种杂交育种 诱变育种诱变育种杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种单倍体育种单倍体育种多倍体育种多倍体育种原原理理常常用用方方法法优优点点缺缺点点基因重组基因重组基因突变基因突变染色体变异染色体变异（成倍减少）（成倍减少）染色体变异染色体变异（成倍增加）（成倍增加）杂交杂交用物理或化学用物理或化学方法处理生物方法处理生物花药离体培养
6、花药离体培养单倍体单倍体秋秋水仙素处理水仙素处理纯种纯种秋水仙素秋水仙素处理处理使位于不同使位于不同个体的优良个体的优良性状集中于性状集中于一个个体上一个个体上提高变异频率提高变异频率加速育种进程加速育种进程有利变异少，有利变异少，需大量处理供需大量处理供试材料试材料明显缩短育种明显缩短育种年限，育种时年限，育种时间较短。间较短。技术复杂，需与技术复杂，需与杂交育种配合杂交育种配合各种器官大、各种器官大、营养成分高、营养成分高、抗性强抗性强与杂交育种与杂交育种配合；获得配合；获得的新品种发的新品种发育延迟育延迟育种时间最长育种时间最长 1通过改变原有基因结构而导致新品种出现的方法是 A杂交育种
7、 B单倍体育种 C多倍体育种 D诱变育种 2用纯合的二倍体水稻品种高秆抗锈病(DDTT)和矮秆不抗锈病(ddtt)进行育种时，一种方法是杂交得到F1，F1再自交得到F2；另一种方法是用F1的花药进行离体培养，再用秋水仙素处理幼苗得到相应植株。下列叙述正确的是 A前一种方法所得的F2中重组类型、纯合子各占5/8、l/4 B后一种方法所得到的植株中可用于生产的类型比例为2/3 C前一种方法的原理是基因重组，原因是非同源染色体自由组合 D后一种方法的原理是染色体变异，是由于染色体结构发生改变 二、多选题：3种子植物最典型的特征是依靠种子繁殖，下列关子种子繁殖特点的叙述不正确的是 A后代适应环境的生活
8、力较强并可能出现较多的变异 B能使后代保持亲本的优良性状，不易发生性状分离 C繁殖速度快，有利于人工选择后的品种大规模的繁殖 D基因重组和突变的频率高，能够产生新的优良品种 4湖南省溆浦一名女青年在自家一株桃树上发现一个枝条上结的桃比其他枝条上的桃果大、味甜、成熟期早，就向育种专家袁隆平请教如何保存这一优良性状并扩大栽培。在袁隆平多次指导后，该女青年培育成了一种新的桃树品种，请问：(1)该变异枝条的产生应属于何种变异?(2)袁隆平传授给该女青年的技术应是 ()A杂交育种技术 B诱变育种技术 C单倍体育种技术 D嫁接技术(3)从生殖的类型来看，该技术属于 生殖，它的优点是 。5以上是五种不同育种
9、方法示意图，请据图回答：5五种不同育种方法示意图，请据图回答：（1）图中的育种方法的名称是 ，依据的原理是 。杂种优势在抗逆性等方面明显优于纯种亲本。马铃薯、甘薯等作物，生产上只要选择一些具有杂种优势的优秀单株进行 ，就可保留杂种优势。玉米、小麦等作物的杂种优势一般只能利用F1，F2开始就会出现 现象。为减少每年均需制种的工作量，可利用 技术，将F1体细胞通过培养得到大量的杂种幼苗。（2）图中过程对种子或幼苗进行相关处理的最佳作用时期是 。（3）你能说出图中、过程的育种方法名称吗？原原 理：理：操作水平：操作水平：结结 果：果：目的基因目的基因供体细胞供体细胞受体细胞受体细胞基因重组基因重组D
10、NADNA分子水平分子水平定向地定向地改造生物的遗传性状，改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。获得人类所需要的品种。获得新性状获得新性状CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 练习使用练习使用EcoRI 剪切目的基因剪切目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因目的基因黏性末端黏性末端转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯不
11、会引起过敏的转基因大豆不会引起过敏的转基因大豆转基因龙胆花色奇异转基因蓝猪耳改变花色转基因牵牛花改变了花色A：紫外光照射下的：紫外光照射下的转转绿色荧光蛋白绿色荧光蛋白的的花。花。B：转：转没有绿色荧光没有绿色荧光蛋白的空质粒蛋白的空质粒的花，的花，2002 2002年，中国转基因棉花达到年，中国转基因棉花达到150150万公万公顷，已经占到棉花产量的顷，已经占到棉花产量的1 13.3.我国大豆食用油近七成是我国大豆食用油近七成是“转基因转基因”产产品品 与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育种的优点有哪些？种的优点有哪些？目的性强、克服远源杂交不亲和性、
12、育种周期短目的性强、克服远源杂交不亲和性、育种周期短基因工程在畜牧业的应用基因工程在畜牧业的应用 繁殖具有繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛质量的皮毛等优良品质的转基因动物（如奶牛）。等优良品质的转基因动物（如奶牛）。该过程的重要步骤是该过程的重要步骤是重组重组DNA转移到转移到动物受精动物受精卵卵中。中。将人的生长激素基因和将人的生长激素基因和牛的生长素基因分别注射到牛的生长素基因分别注射到小白鼠小白鼠受精卵受精卵中，得到的中，得到的“超级小鼠超级小鼠”。（5）要使目的基因与对应的载体重组，所需的）要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是两
13、种酶是限制酶限制酶 连接酶连接酶 解旋酶解旋酶 还原酶还原酶、（6）实施基因工程的第一步的一种方法是把所）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分子性内切酶。一种限制性内切酶能识别分子的顺序，切点在和之间，这是的顺序，切点在和之间，这是利用了酶的利用了酶的、高效性、专一性、高效性、专一性、多样性、催化活性易受外界影响、多样性、催化活性易受外界影响（8）不属于基因工程方法生产的药物是）不属于基因工程方法生产的药物是A、干扰素、干扰素 B、白细胞介素、白细胞介素C、青霉素、青霉素 D、
14、乙肝疫苗、乙肝疫苗（7）基因工程的正确操作步骤是）基因工程的正确操作步骤是使目的基因与运载体结合使目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞检测目的基因的表达是否符合特定性状要求检测目的基因的表达是否符合特定性状要求提取目的基因提取目的基因、（9）采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列）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导入目的基因的作法正确的是将毒素蛋白注射到棉受精卵中将毒素蛋白注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的序列，注射到棉将编码毒素蛋白的序列，注射到棉受精卵中受精卵中将编码毒素蛋白的序列，与质粒重组，将编码毒素蛋白的序列，与质粒重组，导入细菌，
15、用该细菌感染棉的体细胞，在进行导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养组织培养将编码毒素蛋白的序列，与细菌质粒将编码毒素蛋白的序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵中重组，注射到棉的子房并进入受精卵中、（12）下列各项中，与基因工程无关的是）下列各项中，与基因工程无关的是A、选择、选择“工程菌工程菌”生产胰岛素生产胰岛素B、培育转基因抗虫棉、培育转基因抗虫棉C、人工诱导多倍体、人工诱导多倍体D、利用、利用DNA探针检测应用水是否含有病毒探针检测应用水是否含有病毒（13）基因工程中常采用细菌、酵母菌等微生物）基因工程中常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是作为受体细胞，
16、原因是A、结构简单、操作方便、结构简单、操作方便 B、繁殖速度快、繁殖速度快C、遗传物质含量少、遗传物质含量少 D、性状稳定，变异少、性状稳定，变异少 3采用基因工程技术将人凝血因子基因导人山羊受精卵，培育出了转基因羊。但是，人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。以下有关叙述，正确的是 B A人体细胞中凝血因子基因中的碱基对数目，一定等于凝血因子氨基酸数目的3倍 B可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导人羊的受精卵 C在该转基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中 D人凝血因子基因开始转录后，DNA连接酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA 5在植物基因
17、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
18、缘物种，造成“基因污染”。如果把目的基因导入叶绿体DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是 。7番茄在运输和贮藏过程中，由于过早成熟而易腐烂。应用基因工程技术，通过抑制某种促进果实成熟激素的合成，可使番茄贮藏时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品种。这种转基因番茄已于1993年在美国上市，请回答：(1)促进果实成熟的重要激素是 。(2)在培育转基因番茄的操作中，所用的基因的“剪刀”是 ，基因的“针线”是 ，基因的“运输工具”是 。(3)进行基因操作一般要经过的四个步骤是 、。8中国科学家陈炬成功地把人的抗病毒干扰素基因植入烟草的细胞中并“嫁接”到其DNA分子上，使烟草获得了抗病毒的能力。试分析回答：(1)人的抗病毒干扰素的化学本质是 。(2)在该实验操作过程用到的工具酶有 和 。(3)人的抗病毒干扰素基因之所以能“嫁接”到植物的DNA分子上去，是因为 。(4)烟草有了抗病毒的能力，这表明烟草体内产生了 。这个事实说明，人和植物共同有一套 ，蛋白质的合成方式 。(5)这个事实也说明，现代地球上的生物是由共同的原始祖先经过漫长的地质年代进化而来,它们之间有着或远或近的 关系。
