高中生物必修二第六章《從雜交育種到基因工程》課件

第六章從雜交育種到基因工程第1節(jié)雜交育種和誘變育種1.簡述雜交育種的概念，舉例說明雜交育種的方法和不足2.舉例說明誘變育種在生產(chǎn)上的應用3.討論遺傳和變異規(guī)律在生產(chǎn)實踐中的應用首先回顧孟德爾雜交實驗二，再提出這兩種表現(xiàn)性不同于親本的基因型分別有哪幾種？進入本節(jié)雜交育種相關知識點的學習；結合形象的圖片，植物雜交育種和動物雜交育種的過程分析對比，明確二者之間的區(qū)別與聯(lián)系，使內(nèi)容呈現(xiàn)更為清晰明了；接著對介紹當前科技前沿取得的成果，進而激發(fā)學生學生學習的熱情，同時通過問題引領指出雜交育種的不足。展示科學兩則科技前沿材料；讓學生從材料閱讀中獲取新知識，后呈現(xiàn)南瓜育種的材料，使學生了解學生雜交育種的不足。最后通過課堂總結及課堂檢測，完善內(nèi)化課堂知識。通過教材前面的知識回顧，結合植物雜交育種和動物雜交育種的概典型案例，以問題導思、材料分析、比較綜合等多種方法的，結合材料設置相關問題，層層深入，以此遺傳和變異規(guī)律在生產(chǎn)實踐中的應用這一重點內(nèi)容；雜交育種和誘變育種的優(yōu)點和局限性，是本節(jié)內(nèi)容的難點，通過知識回顧導入其概，然后典型案例和資料分析，設計問題對二者進行比較分析，并總結規(guī)律，由此突破這一難點內(nèi)容。

親本純黃圓X純綠皺（YYRR）（yyrr）

↓①↓①

配子YRyr↘②↙FlYyRr↓③F2基因型：Y

R

Y

rryyR

yyrr

表現(xiàn)型：黃圓

黃皺

綠圓

綠皺

比例

9

：

3：

3：

1

遺傳圖解在兩對相對性狀的豌豆雜交實驗中，出現(xiàn)了哪兩種不同與親本的個體？這兩種表現(xiàn)型不同于親本的個體的基因型分別哪有幾種？

小麥高稈（D）對矮稈（d）為顯性，抗銹?。═）對不抗銹?。╰）為顯性，現(xiàn)有純合的高稈抗銹病的小麥（DDTT）和矮稈不抗銹病的小麥（ddtt），如果你是育種工作者，怎樣才能得到矮稈抗病的優(yōu)良品種（ddTT）？用遺傳圖譜表示出來.以下是雜交的育種參考方案Ｐ高抗矮不抗Ｆ１高抗Ｆ２DDTTddttDdTtddTt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雜交自交選優(yōu)自交F3選優(yōu)動物的雜交育種方法

假設現(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長毛立耳短毛折耳BBEEbbee長毛立耳BbEe長毛立耳BbEe長立長折短立短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee長折短折長折短折雜交F1間交配選優(yōu)測交ＰＦ１Ｆ２長折F3長折短折1、動物雜交育種中理想個體的獲得不用通過逐代自交，可改為測交。2、比植物雜交育種所需年限短。

我國科學家袁隆平多年來一直致力于雜交水稻的研究，取得了驕人的成績。我國有一半以上的稻田種植雜交水稻。水稻產(chǎn)量從原來的每公頃4500多千克增加到7500千克。從1976年到1998年，累計增產(chǎn)糧食3.5億噸，平均每年多解決約6000萬人的糧食問題。近年來，全國雜交水稻年種植面積2．4億畝左右，全中國年增產(chǎn)的稻谷可以養(yǎng)活7000多萬人口。7000萬意味著什么？每個人都能掂出其中分量。中國黃牛ⅹ中國荷斯坦牛荷斯坦牛中國荷斯坦牛是將國外的荷斯坦—弗里生牛引種后，與我國黃牛進行雜交和選育，逐漸形成的優(yōu)良品種。這種牛的泌乳期可達305d，年產(chǎn)乳量可達6300kg以上。一、概念：

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。二、依據(jù)原理：基因重組三、常用方法：雜交自交選種自交

四、優(yōu)點：將不同個體的優(yōu)良性狀集中到同一個個體上五、缺點：育種時間長雜交育種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，那有沒有能出現(xiàn)意想不到的結果，并且需要時間相對要短的育種方法呢？雜交育種的優(yōu)點是很明顯的，但在實際中出現(xiàn)的各種類型，雜交操作中，以及育種時間等方面，會遇到不少困難。請從雜交后代分析育種方法可能出現(xiàn)的不足。1.太空蓮3號中有沒有產(chǎn)生新基因？2.誘發(fā)基因突變的條件有哪些？3.誘變育種有哪些優(yōu)點？4.有哪些因素可以誘導生物產(chǎn)生基因突變？

來自星星的南瓜有新基因產(chǎn)生微重力、宇宙射線、重粒子、變化磁場和高真空可以提高突變率，或大幅度地改良某些品種物理因素、化學因素和生物因素誘變育種的優(yōu)點是能夠提高突變率，在較短的時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。誘變育種的局限性是誘發(fā)突變的方向難以掌握，突變體難以集中多個理想性狀。要想克服這些局限性，可以擴大誘變后代的群體，增加選擇的機會。與雜交育種相比，誘變育種有什么優(yōu)點？聯(lián)系基因突變的特點，談談誘變育種的局限性。要想克服這些局限性，可以采取什么辦法？一、概念：

利用物理因素（如ⅹ射線、γ射線、紫外線、激光等）或化學因素（如亞硝酸、硫酸二乙酯等）來處理生物，使生物發(fā)生基因突變。二、依據(jù)原理：基因突變?nèi)?、常用方法：輻射誘變、激光誘變、作物空間技術育種四、優(yōu)點：可以提高突變率，加速育種過程，大幅度地改良某些品種,產(chǎn)生前所未有的性狀。五、缺點：變異不定向，有利變異少，須大量處理實驗材料誘變育種黑龍江農(nóng)科院的60Coγ射線溫室①農(nóng)作物新品種的培育新品種具有抗病力強、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等優(yōu)點。如“黑農(nóng)五號”大豆，產(chǎn)量提高了16%，含油量比原來提高了2.5%。②用于微生物育種例如青霉素的選育。1943年從自然界分離出來的青霉菌只能產(chǎn)生青霉素20單位/mL。后來人們對青霉菌多次進行X射線、紫外線照射以及綜合處理，培育成了青霉素高產(chǎn)菌株，目前青霉素的產(chǎn)量已達到50000～60000單位/mL。雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種原理常用方法優(yōu)點缺點基因重組基因突變?nèi)旧w變異（成倍減少）染色體變異（成倍增加）雜交用物理或化學方法處理生物花藥離體培養(yǎng)→單倍體→秋水仙素處理→純種秋水仙素處理使位于不同個體的優(yōu)良性狀集中于一個個體上提高變異頻率，加速育種進程，有利變異少，需大量處理供試材料明顯縮短育種年限，育種時間較短。技術復雜，需與雜交育種配合各種器官大、營養(yǎng)成分高、抗性強與雜交育種配合；獲得的新品種發(fā)育延遲育種時間最長

1.請寫出下面各項培育方法：（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

。單倍體育種

誘變育種多倍體育種（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

。誘變育種

雜交育種誘變育種2.為提高農(nóng)作物的單產(chǎn)量，獲得早熟、抗倒伏、抗病等性狀，科學工作者往往要采取多種育種方法來培育符合農(nóng)民要求的新品種，請根據(jù)下面提供的材料，每小組設計一套育種方案：已有的材料：A小麥的高稈（顯性）抗銹?。@性）純種，B小麥的矮稈不抗銹病純種，C水稻的遲熟種子非生物材料：根據(jù)需要自選（1）育種名稱：（2）所選擇的生物材料：（3）希望得到的結果：（4）預計產(chǎn)生這種結果的（所需類型）的幾率（5）寫出育種的簡要過程（可用圖解）（6）簡答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。生物材料：A小麥的高稈（顯性）抗銹?。@性）純種，B小麥的矮稈不抗銹病純種，C水稻的遲熟種子非生物材料：根據(jù)需要自選方案1：（1）育種名稱：雜交育種（2）所選擇的生物材料：A、B。（3）希望得到的結果：矮稈抗銹病。（4）預計F2產(chǎn)生這種結果的（所需類型）的幾率：3/16。（5）寫出育種的簡要過程（可用圖解）高抗ⅹ矮病F1高抗自交

F2（高抗、矮抗、高病、矮?。＃?）簡答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。將F2矮稈抗銹病品種連續(xù)自交，分離淘汰提純到基本不分離為止。方案2：（1）育種名稱：單倍體育種（2）所選擇的生物材料：A、B。（3）希望得到的結果：矮稈抗銹病。（4）預計產(chǎn)生這種結果的（所需類型）的幾率：1/4。（5）寫出育種的簡要過程（可用圖解）高抗ⅹ矮病F1高抗F1花藥離體培養(yǎng)單倍體植株，再經(jīng)秋水仙素處理，染色體加倍成為純合的高抗、矮抗、高病、矮病植株。（6）簡答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。挑選矮稈抗銹病的植株即可。方案3：（1）育種名稱：誘變育種（2）所選擇的生物材料：C。（3）希望得到的結果：早熟水稻。（4）預計產(chǎn)生這種結果的（所需類型）的幾率：極低或不出現(xiàn)。（5）寫出育種的簡要過程（可用圖解）用射線、激光照射或秋水仙素等化學試劑處理（或用太空飛船搭載）水稻，使之產(chǎn)生基因突變。（6）簡答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。將處理的水稻種植下去，進行觀察，選擇矮稈抗倒伏的水稻，并純化。育種的方法有多種，各有各的優(yōu)點，我們要合理的有機結合各種方法，高效的達到各種目的。如果水稻的某遲熟（AA)品種,我們有什么好辦法快速的得到早熟（aa）品種？靈活創(chuàng)新、實際應用人工誘變+單倍體育種早熟品種(aa)花藥離體培養(yǎng)

當年就可以培育出優(yōu)良新品種！遲熟品種(AA)雜合子(Aa)人工誘變

幼苗（A）

幼苗（a）秋水仙素處理遲熟品種(AA)秋水仙素處理時間：第六章從雜交育種到基因工程第2節(jié)基因工程及其應用

..1.簡述基因工程的基本原理；2.舉例說出基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領域的應用；3.關注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性。結合一些轉(zhuǎn)基因生物圖片，設置問題，激發(fā)學生的興趣，導入新課；然后讓學生帶著問題閱讀教材，自主學習，獲取基因工程的基本概念、基本工具及相應的操作過程等核心知識；接著對本節(jié)課重點知識點——基因工程的操作工具進行分析總結，同時總結一下基因工程的操作步驟；然后通過一些實例展示基因工程的應用；最后通過一個問題“轉(zhuǎn)基因食品安全嗎？”結束本節(jié)課，目的是激發(fā)學生的好奇心和求知欲，讓學生自己動手獲取相關知識，擴大知識范圍。本節(jié)課的重點是基因工程的原理，由于基因工程學生沒有相關知識儲備，而且是微觀的，學生無法感知，因此，課堂教學過程中盡量通過視頻、圖片、動畫等手段展示基因工程的相關知識，而且鑒于選修三中還有基因工程的相關知識，所以本節(jié)課不必對相關知識擴展較深，學生掌握基因工程的基本概念、原理、操作過程即可。請您欣賞能發(fā)光的水母如何讓熱帶魚也能發(fā)光?設想不能發(fā)光的熱帶斑馬魚什么叫基因工程?基因工程的基本操作步驟有哪些?歸納出科學家實施基因工程的總體思路閱讀教材P102，解決以下問題：

又稱基因拼接技術,或重組DNA技術。通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向的改造生物的遺傳性狀?；蚬こ?geneengineering)一、基因工程的原理基因工程的別名基因拼接技術或DNA重組技術原理基因重組操作環(huán)境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切→拼接→導入→表達結果人類需要的基因產(chǎn)物培育轉(zhuǎn)基因發(fā)光熱帶斑馬魚的簡要過程：普通熱帶斑馬魚(不能發(fā)光)發(fā)光水母組織細胞提取熒光蛋白基因與運載體DNA拼接導入受精卵(含熒光蛋白基因)發(fā)光熱帶斑馬魚你認為上述培育發(fā)光熱帶斑馬魚的關鍵步驟有哪些？培育轉(zhuǎn)基因發(fā)光熱帶斑馬魚的關鍵步驟：ONE熒光蛋白基因從水母細胞內(nèi)提取出來TWO熒光蛋白基因與運載體DNA連接THREE熒光蛋白基因?qū)胧荏w細胞基因的“剪刀”基因的“針線”基因的運載體1.基因的剪刀—限制酶二、

基因工程的操作工具主要在微生物中識別和切割特定的切點，有特異性分布：作用特點：限制性核酸內(nèi)切酶裂解的是脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵如:EcoRI1、該限制酶只能識別GAATTC的序列，說明了限制酶具有的特性是

。2、EcoRI限制酶識別了GAATTC的序列后，將會發(fā)生什么樣的變化？專一性CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG練習使用EcoRI剪切目的基因CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端活動一2.分子針線—DNA連接酶(DNAlinking-enzyme)DNA連接酶連接的是兩個脫氧核苷酸分子的什么部位？使用DNA連接酶制作重組DNA分子甲片段CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG

重組DNA分子GGCATCTTAAAATTCCGTAG活動二目的基因(如熒光蛋白基因)怎樣才能導入受體細胞(如受精卵)？3.基因的運輸工具——運載體(carrying)常用的運載體有兩類：(1)細菌細胞質(zhì)的質(zhì)粒(2)噬菌體或某些動植物病毒大腸桿菌的質(zhì)粒

(plasmid)：運載體應該具有什么特點呢?運載體的特點1、能夠在宿主細胞內(nèi)復制并穩(wěn)定保存；２、具有多個限制酶切點以便與外源基因相連；３、具有標記基因，便于進行篩選．三、

基因工程的操作步驟基因工程的原理及操作步驟12基因工程的操作工具1.基因的剪刀

——限制性內(nèi)切酶2.基因