1、第第6 6章章 从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程第第1 1节节 杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种 远在远在古代，美洲印第安人古代，美洲印第安人选择选择和培育了许多和培育了许多穗大粒饱的玉米。原来他们把玉米奉为神灵，用穗大粒饱的玉米。原来他们把玉米奉为神灵，用作祭祀的玉米是在隔离的条件下种植的，经过精作祭祀的玉米是在隔离的条件下种植的，经过精心的管理和认真选育，不仅穗大选育出来粒饱，心的管理和认真选育，不仅穗大选育出来粒饱，而且品质优良，无任何杂粒，这样就选育出了具而且品质优良，无任何杂粒，这样就选育出了具有优良性状的玉米品种。有优良性状的玉米品种。资料资料1方法方法（汰劣留良）（汰
2、劣留良）局限局限选择范围有限，育种周期长选择范围有限，育种周期长选择育种选择育种资料资料2 小麦的高产（小麦的高产（D）对低产）对低产(d)是对显性，抗是对显性，抗病（病（T）对不抗病）对不抗病(t)是显性是显性.现有高产不抗病和现有高产不抗病和低产抗病的两种纯系小麦品种。低产抗病的两种纯系小麦品种。你用什么方法能把两个品种的优良性状你用什么方法能把两个品种的优良性状（高产、抗病）结合在一起，又能把双方的缺（高产、抗病）结合在一起，又能把双方的缺点都去掉？点都去掉？DDttddTTDdTt(DT)高不抗高不抗 高抗高抗 低抗低抗 低不抗低不抗F3高不抗高不抗 高抗高抗 低抗低抗 低不抗低不抗D
3、DTT稳定遗传的高产抗病品种稳定遗传的高产抗病品种杂交杂交自交自交选优选优自交自交选优选优显性纯合子品种显性纯合子品种隐性纯合子品种隐性纯合子品种双亲双亲F3自交自交.选出稳定遗传的个体，收获选出稳定遗传的个体，收获种子，扩大推广种子，扩大推广杂交杂交自交自交双亲双亲选出稳定遗传的个体，收获种选出稳定遗传的个体，收获种子，扩大推广子，扩大推广选优选优概念：概念：杂交育种就是将杂交育种就是将两个两个或或多个多个品种的品种的优优良性状通过交配集中在一起，再经过选择良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，就得到新品种的方法。和培育，就得到新品种的方法。一、杂交育种一、杂交育种原理：原理：基因重组
4、基因重组优点：优点：使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即个体上，即“集优集优”,能产生新的基因型。能产生新的基因型。中国荷斯坦牛中国荷斯坦牛成就成就袁隆平杂交水稻袁隆平杂交水稻局限：局限：育种进程缓慢，过程复杂（自交选择需五育种进程缓慢，过程复杂（自交选择需五-六代六代,甚至十甚至十几代几代)。利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新基因；利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新基因；概念：概念：二、诱变育种二、诱变育种 诱变育种就是利用诱变育种就是利用物理因素物理因素（如如X射射线、线、r射线、紫外线、激光等）或射线、紫外线、激光等）
5、或化学因化学因素素（亚硝酸、硫酸二乙脂等）来处理生物，（亚硝酸、硫酸二乙脂等）来处理生物，使生物发生基因突变。使生物发生基因突变。原理：原理：基因突变基因突变 方法：方法：优点：优点：产生产生新基因新基因和和新的性状；能提高变异的频率；新的性状；能提高变异的频率；后代变异性状能较快稳定，加速育种进程。后代变异性状能较快稳定，加速育种进程。黑黑农农大大豆豆局限：局限：具有不确定性；有利变异具有不确定性；有利变异少少，需大，需大量处理实验材料，工作量大。量处理实验材料，工作量大。三、几种育种方法的比较三、几种育种方法的比较杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种多倍体育种多倍体育种单倍体育种单倍体育种原理
6、原理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染色体变异染色体变异方法方法杂交杂交激光、射线或激光、射线或化学药品处理化学药品处理秋水仙素处理萌发种子秋水仙素处理萌发种子或幼苗或幼苗花药离体培养花药离体培养后加倍后加倍优点优点可集中优良可集中优良性状性状时间短时间短器官大和营养物质含量器官大和营养物质含量高高缩短育种年限缩短育种年限缺点缺点育种年限长育种年限长盲目性及突变盲目性及突变频率较低频率较低动物中难以开展动物中难以开展成活率低，只适成活率低，只适用用于植物于植物举例举例高杆抗病与高杆抗病与矮杆感病杂矮杆感病杂交获得矮杆交获得矮杆抗病品种抗病品种高产青霉菌株高产青霉菌株的育成的
7、育成三倍体西瓜三倍体西瓜抗病植株的育成抗病植株的育成1 1、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
8、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 。（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
9、杂交育种 诱变育种诱变育种练习2、下图是用某种作物的两个品种和分别培育出、品、下图是用某种作物的两个品种和分别培育出、品种的示意图，试分析回答：种的示意图，试分析回答：AABB E Ab-D AaBb F Aabb-aabb G AAaaBBbb-（1）用和培育所采用的）用和培育所采用的D和和F步骤分别是步骤分别是 和和 。其。其应用的遗传学原理是应用的遗传学原理是 。（2）用培育所采用的）用培育所采用的E和和H步骤分别是步骤分别是 和和 。其应用的遗传学原理其应用的遗传学原理是是 。（3）用培育所采用的）用培育所采用的G步骤是步骤是 。其遗传学。其遗传学原理是原理是 。H杂交杂交自交自交基因
10、重组基因重组花药离体培养花药离体培养秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗染色体变异（单倍体育种）染色体变异（单倍体育种）秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗染色体变异（多倍体育种）染色体变异（多倍体育种）第第6 6章章 从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程第第2 2节节 基因工程及其应用基因工程及其应用怎样让奶牛产出人奶呢？怎样让奶牛产出人奶呢？人的细胞人的细胞人乳铁蛋人乳铁蛋白基因白基因奶牛的奶牛的细胞细胞目的基因目的基因供体细胞供体细胞受体细胞受体细胞剪刀剪刀运载体运载体针线针线一、基因工程的基本步骤一、基因工程的基本步骤（一）（一）提取目的基因提取目的基因（二）目的基因与运载体结合（二）目的
11、基因与运载体结合（三）将目的基因导入受体细胞（三）将目的基因导入受体细胞（四）目的基因的检测和表达（四）目的基因的检测和表达 1 1、思考与讨论思考与讨论:目的基因目的基因目的基因目的基因黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端GCTATAGCTATA 2 2、会产生几个黏性末端？、会产生几个黏性末端？思考与讨论思考与讨论:目的基因目的基因基因的运载体基因的运载体G C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同种限制酶切割用同种限制酶切割G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T
12、 T A A G1、常用的受体细胞：、常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌、动植物细胞等酵母菌、动植物细胞等2、常用微生物作受体细胞的原因：、常用微生物作受体细胞的原因：微生物增殖快、代谢快、目的产物多。微生物增殖快、代谢快、目的产物多。3、若运载体是质粒，受体细胞为细菌应作何处理：、若运载体是质粒，受体细胞为细菌应作何处理：应用应用CaCl2处理处理目的是：目的是：增大细胞壁的通透性增大细胞壁的通透性操作过程中用操作过程中用到哪些工具？到哪些工具？（一）基因的（一）基因的“剪刀剪刀”、分布：、分布：主要在微生物中主要在微生物中专一性专一性3 3,5,5-磷酸二酯键磷
13、酸二酯键一般产生黏性末端（或产生平末端）一般产生黏性末端（或产生平末端）限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶 二、基因工程的工具二、基因工程的工具、结果：、结果：3 3、切割具体部位：、切割具体部位：、作用特点：、作用特点：（二）基因的针线（二）基因的针线DNADNA连接酶连接酶GCTATAGCTATA作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，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使之成为一个完整的DNADNA分子。分子。连接的是什么部位连接的是什么部位?3 3,5,5-磷酸二酯键磷酸二酯键DNADNA聚合酶和聚合酶和DNADNA连接酶的比较连接酶的比较不不同同点点相同点相同点D
14、NA聚合酶聚合酶DNA连接酶连接酶连接连接DNA片段片段不需要模板不需要模板连接的是游离的连接的是游离的脱氧核苷酸脱氧核苷酸需要模板需要模板连接不同脱氧核苷酸之间的磷酸和连接不同脱氧核苷酸之间的磷酸和脱氧核糖，形成磷酸二酯键脱氧核糖，形成磷酸二酯键（三）基因的运输工具（三）基因的运输工具运载体运载体1 1、功能、功能：2 2、常用的运载体、常用的运载体：3 3、必须具备的条件、必须具备的条件 1.1.原理：原理：基因重组基因重组DNADNA分子水平分子水平定向地改造生物的遗传性状，获定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。得人类所需要的品种。三、基因工程的概念三、基因工程的概念体外体外
15、4.4.结果：结果：3.3.操作环境：操作环境：2.2.操作水平：操作水平：、基因工程与作物育种、基因工程与作物育种四、基因工程的应用四、基因工程的应用生长快、肉质好的转基因生长快、肉质好的转基因鱼鱼(中国中国)转基因的紫番茄转基因的紫番茄2 2、基因工程与药物研制、基因工程与药物研制3 3、环境保护、环境保护超级细菌超级细菌讨论：转基因食品安全吗？讨论：转基因食品安全吗？练习练习1.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
16、取目的基因A.B.C.D.C2.2.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，所需的两种酶是两种酶是()()限制酶连接酶解旋酶还原酶限制酶连接酶解旋酶还原酶 A3.3.基因工程技术中的目的基因主要来源于基因工程技术中的目的基因主要来源于 ()()A.A.自然界现存在生物体内的基因自然界现存在生物体内的基因B.B.自然突变产生的新基因自然突变产生的新基因C.C.人工诱变产生的新基因人工诱变产生的新基因D.D.科学家在实验室中人工合成的基因科学家在实验室中人工合成的基因A4.4.下列关于基因工程的叙述中下列关于基因工程的叙述中,正确的是正确的是()()A.A.限制酶只用于提
17、取目的基因限制酶只用于提取目的基因B.B.细菌体内的环状细菌体内的环状DNADNA均可作运载体均可作运载体C.DNAC.DNA连接酶可用于目的基因和运载体的连接连接酶可用于目的基因和运载体的连接D.D.重组重组DNADNA分子一旦进入受体细胞分子一旦进入受体细胞,基因工程则完成基因工程则完成.5.5.以下说法正确的是以下说法正确的是()()A.A.目的基因是指重组目的基因是指重组DNA DNA B.B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C.DNAC.DNA重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体D.D.只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定能只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定能够成功表达够成功表达 CB
