從雜交育種到基因工程.ppt

第 24 課時,從雜交育種到基因工程,不同的種雜交產(chǎn)生的后代，經(jīng)過染色體加倍形成的多倍體。多倍體植物中大多數(shù)是異源多倍體。如小麥、燕麥、棉等。,動物中騾子由馬（64條染色體）和驢（62條染色體）交配得到，是異源二倍體，不能正常形成配子，無法產(chǎn)生后代。,補充異源多倍體育種：,例:普通小麥起源：,（異源六倍體）,蘿卜的體細胞內(nèi)有9對染色體,甘藍的體細胞中也有9對染色體, 現(xiàn)將蘿卜和甘藍雜交,培育出能自行開花結(jié)籽的新作物,這種作物最少應(yīng)有多少條染色體 A.9 B.18 C. 36 D.72,C,(2008年廣東高考題)對于低溫誘導洋蔥染色體數(shù)目變化的實驗，正確的描述是(多選) A處于分裂間期的細胞最多 B在顯微鏡視野內(nèi)可以觀察到二倍體細胞和 四倍體細胞 C在高倍顯微鏡下可以觀察到細胞從二倍體 變?yōu)樗谋扼w的過程 D在誘導染色體數(shù)目變化方面，低溫與秋水 仙素誘導的原理相似,ABD,(6)右面為一位同學在步驟所拍攝的顯微照片，形成 細胞a的最可能的原因是 。,秋水仙素處理發(fā)生在上一個細胞周期紡錘體形成之后,將具有不同 優(yōu)良性狀的 兩親本雜交,用物、化因素處理,花藥離體培養(yǎng),用秋水仙素 處理萌發(fā)的 種子或幼苗,集優(yōu),提高變異頻率,較短時間獲得更多優(yōu)良變異類型,明顯縮短 育種年限,器官大型，營養(yǎng)含量高,育種時間長,有利變異少 需大量處理 供試材料,技術(shù)復雜,只適用于植物,基因突變,染色體組 成倍減少,染色體組 成倍增加,基因重組,培育矮抗小麥,培育青霉 素高產(chǎn)菌株,三倍體無子 西瓜的培育,培育矮抗小麥,幾種主要育種方法的比較,動物的雜交育種方法,假設(shè)現(xiàn)有長毛立耳貓（BBEE）和短毛折耳貓（bbee），你能否培育出能穩(wěn)定遺傳的長毛折耳貓（BBee）？寫出育種方案（圖解）,長毛折耳貓,短毛折耳貓,長毛立耳貓,3,長立 長折 短立 短折,Bbee,BBee,BBee,Bbee,bbee,bbee,長折,短折,長折,長折,短折,雜交,長折,短折,一、基因工程的概念,基因工程：又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。,原 理：,操作水平：,操作環(huán)境：,結(jié) 果：,基因重組,DNA分子水平,生物體外,定向地改造生物的性狀，獲得人類所需要的品種,DNA重組技術(shù)的基本工具,準確切割DNA的工具（“分子手術(shù)刀”） 限制性核酸內(nèi)切酶 DNA片段的連接工具（“分子縫合針”） DNA連接酶 基因轉(zhuǎn)移工具（“分子運輸車”） 基因進入受體細胞的載體,限制性內(nèi)切酶,限制酶,基因進入受體細胞的載體-“分子運輸車”,2. 分類,質(zhì)粒,噬菌體,動植物病毒,1）質(zhì)粒存在于許多細菌和酵母菌等生物中。是一種裸露的,結(jié)構(gòu)簡單、獨立于細菌擬核（或細胞染色體）之外,并具有自我復制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子.,1.作用：將外源基因送入受體細胞,質(zhì)粒特點：,基因的剪刀： 基因的針線： 基因運載體：常用的有 、 和 等,限制性核酸內(nèi)切酶,DNA連接酶,質(zhì)粒,噬菌體,動植物病毒,提取 目的基因與 結(jié)合 將目的基因?qū)?目的基因的表達,目的基因,運載體,受體細胞,表達和檢測,基因工程與作物 ，如抗蟲棉 基因工程與 研制，如胰島素、 已肝疫苗等 基因工程與 保護，如超級菌分解 泄漏石油,育種,藥物,環(huán)境,想一想 與雜交育種、誘變育種相比，基因工程育種的優(yōu)點分別是什么？,與雜交育種相比較明顯的優(yōu)點：克服遠緣雜交不親合障礙。 與誘變育種相比較明顯的優(yōu)點：定向改造生物性狀，目的性強。,C,（10四川卷）31.為提高小麥的抗旱性，有人將大麥的抗旱基因（HVA）導入小麥，篩選出HVA基因成功整合到染色體上的高抗旱性T植株（假定HVA基因都能正常表達）。 （1）某T植株體細胞含一個HVA基因。讓該植株自交，在所得種子種，種皮含HVA基因的種子所占比例為_，胚含HVA基因的種子所占比例為_.。 （2）某T植株體細胞含兩個HVA基因，這兩個基因在染色體上的整合情況有下圖所示的三種類型（黑點表示HVA基因的整合位點）。,將T植株與非轉(zhuǎn)基因小麥雜交：若子代高抗旱性植株所占比例為50%，則兩個HVA基因的整合位點屬于圖_類型；若子代高抗旱性植株所占的比例為100%，則兩個HVA基因的整合位點屬于圖_類型。,讓圖C所示類型的T。植株自交，子代中高抗旱性植株所占比例為_,100%,75%,B,A,15/16,植物基因工程,轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力,以及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面。,1、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物 2、抗病轉(zhuǎn)基因植物 3、抗逆轉(zhuǎn)基因植物 4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì),1.用于提高動物生長速度,原因：外源生長激素基因的表達可以使轉(zhuǎn)基因動物生長更快,轉(zhuǎn)基因鯉魚,胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。,將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!,基因工程藥品 胰島素,通過以前的學習你知道下面各新品種的培育方法嗎？ （1）通過花藥離體培養(yǎng)再用秋水仙素加倍得到煙草新品種的方法是 。 （2）用60Co 輻射谷氨酸棒狀桿菌，選育出合成谷氨酸的新菌種，所用方法是 。 （3）用小麥和黑麥培育八倍體黑小麥的方法是 。 （4）將青椒的種子搭載人造衛(wèi)星，在太空中飛行數(shù)周后返回地面，獲得了果大、肉厚和維生素含量高的青椒新品種，這種育種原理本質(zhì)上屬于 。 （5）用抗倒伏、不抗銹病和不抗倒伏、抗銹病的兩個小麥品種，培育出抗倒伏、抗銹病的品種，所用方法是 。 （6）用秋水仙素或硫酸二乙酯處理蕃茄、水稻種子，獲得成熟期早、蛋白質(zhì)含量高的品系，這種方法是 。 （7）培育胰島素高產(chǎn)大腸桿菌，采用 方法。,單倍體育種,誘變育種,多倍體育種,誘變育種,雜交育種,誘變育種,基因工程,育種：利用可遺傳變異的原理，培育生物新品種的過程。,基因工程,雜交,單倍體,限 制 酶,DNA,連接,運 載 體,目的基因獲取,與運載體結(jié)合,導入受體細胞,檢測與鑒定,知識網(wǎng)絡(luò),一、單倍體育種：,1.單倍體特點：,2.育種,弱小，高度不育,常用方法：,花藥離體培養(yǎng) 秋水仙素誘導染色體加倍,花藥離體培養(yǎng),正常 純合體,優(yōu)點：,明顯縮短育種年限，只需2年,原理：,染色體變異,單倍體育種 P（高稈抗銹病 ） DDTT ddtt（矮稈易染病 ） F1 DdTt（高稈抗銹病 ） 花藥離體培養(yǎng) 單倍體植株 (DT、Dt、dT、dt) 人工誘導加倍 DDTT DDtt ddtt ddTT 高稈抗銹病 高稈易染病 矮稈易染病 選矮稈抗病的個體 （三者淘汰 ） 個體采收種子留種,二、多倍體育種：,多倍體： 優(yōu)點：植株的莖桿粗壯，葉片、果實和種子比較大，糖 類和蛋白質(zhì)含量增加。,缺點：發(fā)育遲緩，結(jié)實率低。,多倍體育種：,名稱：人工誘導多倍體育種,方法：低溫或用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗,原理：,實例：無子西瓜培育,染色體變異,（2011年江蘇卷）28（8分）洋蔥(2n=16)為二倍體植物。為比較不同處理方法對洋蔥根尖細胞分裂指數(shù)（即視野內(nèi)分裂期細胞數(shù)占細胞總數(shù)的百分比）的影響，某研究性學習小組進行了相關(guān)實驗，實 驗步驟如下： 將洋蔥的老根去除，經(jīng)水培生根后取出。 將洋蔥分組同時轉(zhuǎn)入質(zhì)量分數(shù)為0. 01%、0. 1%秋水仙素溶液中，分別培養(yǎng)24 h、36 h、 48 h；秋水仙素處理停止后再轉(zhuǎn)入清水中分別培養(yǎng)0 h、12 h、24 h、36 h。 剪取根尖，用Carnoy固定液（用3份無水乙醇、1份冰乙酸混勻）固定8h，然后將根尖浸泡在1 mol/L鹽酸溶液中58 min。 將根尖取出，放入盛有清水的培養(yǎng)皿中漂洗。 用石炭酸一品紅試劑染色。 制片、鏡檢；計數(shù)、拍照。,(2)步驟為了獲得相應(yīng)的觀察視野，鏡檢時正確的操作方法是 。 (4)為了統(tǒng)計數(shù)據(jù)更加科學，計數(shù)時應(yīng),先在低倍鏡下觀察，緩慢移動裝片，發(fā)現(xiàn)理想視野后換用高倍鏡,采取的方法是 。,每組裝片觀察多個視野,(6)右面為一位同學在步驟所拍攝的顯微照片，形成 細胞a的最可能的原因是 。,秋水仙素處理發(fā)生在上一個細胞周期紡錘體形成之后,第一年,聯(lián)會紊亂,下列表示某種農(nóng)作物和兩種品種分別培育 出三種品種,根據(jù)上述過程,回答下列問題:, 用和培育所采用的方法稱為_,方法稱為 _,由和 培育所依據(jù)的原理是_, 用培育出的常用方法是_,由培育成的過程中用化學藥劑處理_,方法和合稱為_育種.其優(yōu)點是_,雜交,自交,基因重組,花藥離體培養(yǎng),的幼苗,單倍體,明顯縮短育種年限, 由培育出的常用方法是_,形成的叫_，依據(jù)的原理是_。,用秋水仙素處理,多倍體,染色體變異,（2012江蘇卷）28科學家將培育的異源多倍體的抗葉銹病基因轉(zhuǎn)移到普通小麥中，育成了抗葉銹病的小麥，育種過程見圖。圖中A、B、C、D表示4個不同的染色體組，每組有7條染色體，C染色體組中含攜帶抗病基因的染色體。請回答下列問題：,（1）異源多倍體是由兩種植物AABB與CC遠緣雜交形成的后代，經(jīng) 方法培育而成,（2）雜交后代染色體組的組成為，進行減數(shù)分裂時形成個四分體，體細胞中含有條染色體。,AABBCD,14,42,（3）雜交后代中C組的染色體減數(shù)分裂時易丟失，這是因為減數(shù)分裂時這些染色體。,無同源染色體配對,（4）為使雜交后代的抗病基因穩(wěn)定遺傳，常用射線照射花粉，使含抗病基因的染色體片段轉(zhuǎn)接到小麥染色體上，這種變異稱為。,染色體結(jié)構(gòu)變異,小麥高產(chǎn)（D）對低產(chǎn)（d）為顯性，抗?。═）對不抗病（t）為顯性，現(xiàn)有純合的高產(chǎn)不抗病的小麥（DDtt）和低產(chǎn)抗病的小麥（ddTT），怎樣才能得到高產(chǎn)抗病的優(yōu)良品種（DDTT）？,想一想：,銹病,以下是雜交的育種參考方案：, 高不抗 低抗, 高抗,DDtt,ddTT,DdTt,DDTt,高抗 高不抗 低抗 低不抗,DDTT,雜交,F3,思考：要培育出一個能穩(wěn)定遺傳的植物品種雜交育種至少要幾年？如果用單倍體育種呢？,DdTT,DdTt,動物的雜交育種方法,假設(shè)現(xiàn)有長毛立耳貓（BBEE）和短毛折耳貓（bbee），你能否培育出能穩(wěn)定遺傳的長毛折耳貓（BBee）？寫出育種方案（圖解）,長毛折耳貓,短毛折耳貓,長毛立耳貓,3,長立 長折 短立 短折,Bbee,BBee,BBee,Bbee,bbee,bbee,長折,短折,長折,長折,短折,雜交,長折,短折,三、雜交育種,概念：雜交育種是將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法。,原理：基因重組。 方法：雜交自交選優(yōu)自交 優(yōu)點：能集中位于不同品種中的優(yōu)良性狀。 缺點：只能利用已有的基因組，并不能產(chǎn)生新的基因。雜交進程緩慢，過程繁瑣。 應(yīng)用：可用于農(nóng)作物品質(zhì)的改良、產(chǎn)量的提高，培育新品種；也用于家禽、家畜的育種。,兩個親本的基因型分別為AAbb和aaBB，這兩對基因按自由組合定律遺傳，要培育出基因型為aabb的新品種，最簡捷的方法是 ( ) A人工誘變育種 B細胞工程育種 C單倍體育種 D雜交育種,D,想一想：雜交育種與雜種優(yōu)勢是一回事嗎？,兩者都是將兩個品種中的優(yōu)良性狀集中到一個親本上，但雜交育種培育成能穩(wěn)定遺傳的純合子，雜種優(yōu)勢培育成雜合子，不能穩(wěn)定遺傳。,現(xiàn)有黑色短毛兔和白色長毛兔，要育出黑色長毛兔。理論上可采用的技術(shù)是 雜交育種 基因工程 誘變育種 克隆技術(shù) A B C D,D,雜交育種只能利用已有的基因重組，按需選擇，并不能創(chuàng)造新的基因。雜交后代會出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象，育種進程緩慢，過程繁瑣。,雜交育種不能創(chuàng)造新的基因，并且所需時間要長，有沒有能出現(xiàn)意想不到的結(jié)果，并且需要時間相對要短的育種方法呢？,我國運用返回式運載衛(wèi)星搭載水稻種子，返回地面后種植，培育出的水稻穗長粒大，畝產(chǎn)達600kg，最高達750kg，蛋白質(zhì)含量增加8%-20%，生長期平均縮短10天。請回答：,（1）水稻產(chǎn)生這種變異的來源是： 產(chǎn)生變異的原因是：,基因突變,各種宇宙射線和失重的作用，使基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。,（2）這種方法育種的優(yōu)點：,能提高變異頻率，在較短的時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型,四、誘變育種,概念：利用物理因素（如X射線，紫外線，激光等）或化學因素（如亞硝酸等）處理生物，使生物發(fā)生基因突變。,原理：基因突變 方法：物理方法有：紫外線、X射線、激光等； 化學方法有：亞硝酸、硫酸二乙酯等 優(yōu)點：能提高突變率，在較短的時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型 缺點：難以控制突變方向，須大量處理實驗材料。 應(yīng)用：太空作物的培育 、青霉菌的選育等。,(2012天津卷，2)芥酸會降低菜籽油的品質(zhì)。油菜有兩對獨立遺傳的等位基因（H和h，G和g）控制菜籽的芥酸含量。下圖是獲得低芥酸油菜新品種（HHGG）的技術(shù)路線，已知油菜單個花藥由花藥壁（2n）及大量花粉（n）等組分組成，這些組分的細胞都具有全能性。 A.、兩過程均需要植物激素來誘導細胞分化 B.與過程相比，過程可能會產(chǎn)生二倍體再生植株 C.T圖中三種途徑中，利用花粉培養(yǎng)篩選低芥酸油菜新品種（HHGG）的效率最高 D.F1減數(shù)分裂時，H基因所在染色體會與G基因所在染色體發(fā)生聯(lián)會,D,(10安徽理綜)I如圖所示，科研小組用60Co照射棉花種子。誘變當代獲得棕色（纖維顏色）新性狀，誘變I代獲得低酚（棉酚含量）新性狀。已知棉花的纖維顏色由一對基因（A、a）控制，棉酚含量由另一對基因（B、b）控制，兩對基因獨立遺傳。,（1）兩個新性狀中，棕色是_性狀，低酚是_性狀。 （2）誘變當代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是_，白色、高酚的棉花植株基因型是_。,（3）棕色棉抗蟲能力強，低酚棉產(chǎn)量高。為獲得抗蟲高產(chǎn)棉花新品種，研究人員將誘變I代中棕色、高酚植株自交。每株自交后代種植在一個單獨的區(qū)域，從_的區(qū)域中得到純合棕色、高酚植株。請你利用該純合體作為一個親本，再從誘變I代中選擇另一個親本，設(shè)計一方案，盡快選育出抗蟲高產(chǎn)（棕色、低酚）的純合棉花新品種（用遺傳圖解和必要的文字表示）。,棉花的纖維顏