從雜交育種到基因工程(2014屆使用)ppt課件

從雜交育種到基因工程,1,2,一、雜交育種與誘變育種,基因重組,基因突變,具有不同優(yōu)良性狀,F1連續(xù)自交,基因突變,改良作物品質(zhì),農(nóng)作物和微生物,3,1誘變育種與雜交育種相比，最大的區(qū)別是什么？,二者最大的區(qū)別在于誘變育種能產(chǎn)生新基因，從而創(chuàng)造出新性狀。,4,【思維判斷】1.誘變育種時(shí)突變的個(gè)體中有害個(gè)體多于有利個(gè)體。()【分析】基因突變具有不定向性，產(chǎn)生的有害個(gè)體多于有利個(gè)體。2.雜交育種和誘變育種都能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型。()【分析】誘變育種的原理是基因突變，基因突變產(chǎn)生了新的基因，故創(chuàng)造出變異新類型；雜交育種的原理是基因重組，沒(méi)有產(chǎn)生新的基因，只是實(shí)現(xiàn)原有基因的重新組合。,3.雜合子品種的種子只能種一年，需要年年制種。()【分析】雜合子品種種植一代，子代發(fā)生性狀分離，需要年年制種。,5,二、基因工程及其應(yīng)用1概念的理解,DNA重組,基因,DNA分子,定向的改造生物的性狀,6,2基因操作的基本工具(1)基因的“剪刀”簡(jiǎn)稱限制酶分布：主要在。特性：一種限制酶只能識(shí)別一種特定的，并在上切割DNA分子。(2)基因的“針線”。作用：連接磷酸和脫氧核糖形成。(3)基因的運(yùn)輸工具。最常用的運(yùn)載體是，還有噬菌體、動(dòng)植物病毒等。,限制性核酸內(nèi)切酶,微生物體內(nèi),核苷酸序列,特定的切點(diǎn),DNA連接酶,磷酸二酯鍵,運(yùn)載體,質(zhì)粒,7,3基因操作的基本步驟獲取目的基因目的基因與結(jié)合將目的基因?qū)肽康幕虻?。想一想運(yùn)載體和細(xì)胞膜上的載體相同嗎？提示：不同。運(yùn)載體是將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞的專門運(yùn)輸工具，常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、動(dòng)植物病毒、噬菌體等。細(xì)胞膜上的載體是位于細(xì)胞膜上的載體蛋白質(zhì)，與控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞有關(guān)系。,運(yùn)載體,受體細(xì)胞,檢測(cè)與表達(dá),8,幾種遺傳育種的方法比較,基因重組,雜交自交選種自交,使不同個(gè)體優(yōu)良性狀集中在一個(gè)個(gè)體上.操作簡(jiǎn)便,育種時(shí)間長(zhǎng);局限于親緣關(guān)系較近的個(gè)體,矮稈抗病小麥,9,基因突變,染色體變異,輻射、激光、空間誘變等,花藥離體培養(yǎng),用秋水仙素處理,提高變異頻率,加速育種進(jìn)程,大幅度改良性狀,明顯縮短育種年限;子代均為純合子,有很大盲目性,有利變異少,需大量處理實(shí)驗(yàn)材料,青霉素高產(chǎn)菌株,矮稈抗病小麥,技術(shù)復(fù)雜,需與雜交育種配合,10,染色體變異,基因重組,用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗,將一種生物的特定基因轉(zhuǎn)移到另一種生物細(xì)胞中,器官大,提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量,打破物種界限,定向改造生物的遺傳性狀,只適用于植物,發(fā)育延遲,結(jié)實(shí)率低,三倍體無(wú)子西瓜,轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育,技術(shù)復(fù)雜,生態(tài)安全問(wèn)題較多,11,12,13,14,不同需求的育種方法(1)若要培育隱性性狀個(gè)體，則可用自交或雜交，只要出現(xiàn)該性狀即可，不需要連續(xù)自交。(2)有些植物如小麥、水稻等，雜交實(shí)驗(yàn)較難操作，則最簡(jiǎn)便的方法是自交。(3)若要快速獲得純種，則用單倍體育種方法。(4)若要培育原先沒(méi)有的性狀，則可用誘變育種。(5)提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量可運(yùn)用多倍體育種。(6)將兩個(gè)親本的不同優(yōu)良性狀集中在一起，可利用雜交育種或單倍體育種。,15,(7)若要定向地改造生物性狀，則可用基因工程育種。,(8)在實(shí)際育種過(guò)程中，并非單一地運(yùn)用某種育種方式，而是根據(jù)需要選擇多種育種方式綜合運(yùn)用。,特別提醒(1)誘變育種與雜交育種相比，前者能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型；后者不能產(chǎn)生新基因，只是實(shí)現(xiàn)原有基因的重新組合。(2)雜交育種選育的時(shí)間是F2，原因是從F2開始發(fā)生性狀分離；選育后是否連續(xù)自交取決于所選優(yōu)良性狀是顯性還是隱性。,16,特別提醒(3)雜交種與多倍體的比較：二者都可產(chǎn)生很多優(yōu)良性狀如莖稈粗壯、抗倒伏、產(chǎn)量提高、品質(zhì)改良，但多倍體生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，晚熟；而雜交種可早熟，故成熟期早晚可判定是多倍體還是雜交種。(4)誘變育種盡管能提高突變率，但處理材料時(shí)仍然是未突變的遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于突變的個(gè)體；突變的不定向性和多利少害的特性，決定了在突變的個(gè)體中有害仍多于有利，只是與自然突變相比較，二者都增多。,17,【典例訓(xùn)練1】下列有關(guān)育種說(shuō)法正確的是()A.用雜交的方法進(jìn)行育種，F(xiàn)1自交后代有可能篩選出符合人類需要的優(yōu)良品種B.用輻射的方法進(jìn)行誘變育種，誘變后的植株一定比誘變前的植株具備更多的優(yōu)良性狀C.用基因型為DdTt的植株進(jìn)行單倍體育種，所育的種自交后代約有1/4為純合子D.用基因型為DdTt的植株進(jìn)行多倍體育種，所育的種和原品種雜交一定能產(chǎn)生可育后代,A,18,【解析】選A。考查生物育種的方式。誘變育種的原理是基因突變，而基因突變具有不定向性，所以誘變后的植株在性狀上也具有不確定性；單倍體育種得到的個(gè)體都是純合子，其自交后代也都為純合子；用基因型為DdTt的植株進(jìn)行多倍體育種，得到的個(gè)體為DDddTTtt(四倍體)，DDddTTtt(四倍體)和原品種(DdTt)雜交后代為三倍體，三倍體不可育。,19,【典例訓(xùn)練2】某植物的基因型為AaBB，通過(guò)下列技術(shù)可以分別將它轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵禄蛐偷闹参铮篈ABBaBAaBBCAAaaBBBB則以下排列正確的是()A.誘變育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、花藥離體培養(yǎng)、細(xì)胞融合B.雜交育種、花藥離體培養(yǎng)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、多倍體育種C.花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、多倍體育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)D.多倍體育種、花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù),B,20,【解析】選B。由于某植物的基因型為AaBB，通過(guò)AaBB與A_B_雜交，則可獲得基因型為AABB的植物；選取AaBB的花粉進(jìn)行離體培養(yǎng)，則獲得基因型為aB的單倍體；將外源基因C導(dǎo)入植物的某個(gè)細(xì)胞中，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得基因型為AaBBC的植物；將植物AaBB用秋水仙素處理，則獲得基因型為AAaaBBBB的四倍體植物。,21,【典例訓(xùn)練3】如圖表示某種農(nóng)作物品種和培育出的幾種方法，有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(),A培育品種的最簡(jiǎn)捷途徑是VB通過(guò)過(guò)程最不容易達(dá)到目的C通過(guò)過(guò)程的原理是染色體變異D過(guò)程常用一定濃度的秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗,D,22,聽課記錄通過(guò)植物自交獲得符合要求的種子是最簡(jiǎn)便的方法，A正確；由屬于基因突變，由于突變率很低，故通過(guò)過(guò)程不易達(dá)到目的，B正確；過(guò)程是單倍體育種過(guò)程，其原理是染色體變異，C正確；過(guò)程是通過(guò)花粉的離體培養(yǎng)獲得單倍體，不存在種子，D錯(cuò)誤。答案D,23,1(2013年廣東揭陽(yáng)模擬)下列有關(guān)育種的敘述正確的是()A誘變育種可以定向地改變生物的性狀B通過(guò)雜交育種所獲得的新品種均需要從F3開始選取C多倍體育種中，低溫處理與秋水仙素誘導(dǎo)的作用機(jī)理相似D花藥離體培養(yǎng)所獲得的新個(gè)體即為純合體,C,24,解析：誘變育種的原理是基因突變，基因突變具有不定向性，A錯(cuò)誤；如果雜交育種所需要的優(yōu)良性狀為隱性性狀，則可以從F2開始進(jìn)行選取新品種，B錯(cuò)誤；花藥離體培養(yǎng)所獲得的是單倍體植株，單倍體植株不一定就是純合體，D錯(cuò)誤。答案：C,25,2(2013年濰坊模擬)農(nóng)科所通過(guò)圖示的育種過(guò)程培育成了高品質(zhì)的糯小麥。下列敘述正確的是()Aa過(guò)程運(yùn)用的遺傳學(xué)原理是基因重組Bb過(guò)程能提高突變率，從而明顯縮短了育種年限Ca過(guò)程需要使用秋水仙素，作用于萌發(fā)的種子Db過(guò)程通過(guò)自交來(lái)提高純合率,D,26,解析：分析題圖可知，a為單倍體育種過(guò)程，其遺傳學(xué)原理是染色體變異；b過(guò)程為雜交育種過(guò)程，不是誘變育種，不能提高突變率、縮短育種年限；a過(guò)程需要使用秋水仙素，但其作用對(duì)象不是萌發(fā)的種子，而是花粉萌發(fā)形成的單倍體幼苗；雜合子自交可以提高后代中純合子的比例。答案：D,27,3(2012天津高考)芥酸會(huì)降低菜籽油的品質(zhì)。油菜有兩對(duì)獨(dú)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(gè)花藥由花藥壁(2n)及大量花粉(n)等組分組成，這些組分的細(xì)胞都具有全能性。,據(jù)圖分析，下列敘述錯(cuò)誤的是()A、兩過(guò)程均需要植物激素來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞脫分化B與過(guò)程相比，過(guò)程可能會(huì)產(chǎn)生二倍體再生植株C三種途徑中，利用花粉培養(yǎng)篩選低芥酸植株(HHGG)的效率最高DF1減數(shù)分裂時(shí)，H基因所在染色體會(huì)與G基因所在染色體發(fā)生聯(lián)會(huì),D,28,解析：過(guò)程為脫分化，均需要植物激素來(lái)誘導(dǎo)。過(guò)程形成的再生植株如果是由花藥壁(2n)細(xì)胞發(fā)育而來(lái)的，則為二倍體；如果是由花粉(n)細(xì)胞發(fā)育而來(lái)的，則為單倍體。過(guò)程屬于單倍體育種，能明顯縮短育種年限，并且通過(guò)該途徑得到的低芥酸新品種(HHGG)全部能穩(wěn)定遺傳，故與其他兩種途徑相比，其育種效率最高。在減數(shù)分裂過(guò)程中，同源染色體之間發(fā)生聯(lián)會(huì)，而H基因和G基因所在的染色體為非同源染色體，減數(shù)分裂過(guò)程中不會(huì)發(fā)生聯(lián)會(huì)。答案：D,29,4以下各項(xiàng)是產(chǎn)生新個(gè)體的幾種方法，圖中涉及小麥的兩對(duì)相對(duì)性狀均獨(dú)立遺傳。請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題：A高稈白粒小麥矮稈紅粒小麥F1F2穩(wěn)定遺傳的矮稈白粒小麥(1)在A組的處育種工作者應(yīng)采用的方法是_。B高稈抗銹病小麥矮稈易染銹病小麥F1花粉a穩(wěn)定遺傳的矮稈抗銹病小麥(2)B組a代表的個(gè)體叫做_。B組的育種方法與A組的育種方法比較，最大優(yōu)點(diǎn)是_經(jīng)過(guò)處理后的個(gè)體基因型按理論計(jì)算共有_種C普通小麥黑麥F1小黑麥,自交,單倍體,明顯縮短育種年限,4,30,(3)若是轉(zhuǎn)錄的模板鏈，則代表的氨基酸是_。(4)D組的輻射引起組成生物基因的脫氧核苷酸的_發(fā)生了改變，從而改變了_。,(5)E組中丙個(gè)體的性狀多數(shù)與_相似。,丙氨酸,種類,遺傳信息,甲,31,5下面為6種不同的育種方法。,據(jù)圖回答下列問(wèn)題。(1)圖中A至D方向所示的途徑表示_育種方式，這種方法屬常規(guī)育種，一般從F2代開始選種，這是因?yàn)開。ABC的途徑表示_育種方式，這兩種育種方式中后者的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在_。,雜交,單倍體,明顯縮短育種年限,32,例1下面為6種不同的育種方法。,(2)B常用的方法為_。(3)E方法所用的原理是_，所用的方法如_、_。育種時(shí)所需處理的種子應(yīng)是萌動(dòng)的(而非休眠的)種子，原因是_。,花藥離體培養(yǎng),基因突變,X射線、紫外線、激光,亞硝酸、硫酸二乙酯,33,例1下面為6種不同的育種方法。,(4)C、F過(guò)程最常用的藥劑是_，其作用的原理是_。(5)由G到H過(guò)程中涉及的生物技術(shù)有_和_。(6)KLM這種育種方法的優(yōu)越性表現(xiàn)在_。,秋水仙素,在細(xì)胞分裂時(shí)，抑制紡錘體形成，引起染色體數(shù)目加倍,基因工程,植物組織培養(yǎng),34,35,6(2012浙江高考)玉米的抗病和不抗病(基因?yàn)锳、a)、高稈和矮稈(基因?yàn)锽、b)是兩對(duì)獨(dú)立遺傳的相對(duì)性狀。現(xiàn)有不抗病矮稈玉米種子(甲)，研究人員欲培育抗病高稈玉米，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：取適量的甲，用合適劑量的射線照射后種植，在后代中觀察到白化苗4株、抗病矮稈1株(乙)和不抗病高稈3株(丙)。將乙與丙雜交，F(xiàn)1中出現(xiàn)抗病高稈、抗病矮稈、不抗病高稈和不抗病矮稈，選取F1中抗病高稈植物上的花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)獲得幼苗，經(jīng)過(guò)秋水仙素處理后選出純合二倍體的抗病高稈植株(丁)。另一個(gè)實(shí)驗(yàn)表明：以甲和丁為親本進(jìn)行雜交，子一代均為抗病高稈。請(qǐng)回答：(1)對(duì)上述1株白化苗的研究發(fā)現(xiàn)，控制其葉綠素合成的基因缺失了一段DNA，因此基因不能正常_，功能喪失，無(wú)法合成葉綠素，表明該白化苗的變異具有_的特點(diǎn)，該變異類型屬于_。,表達(dá),有害性,基因突變,36,6(2012浙江高考)玉米的抗病和不抗病(基因?yàn)锳、a)、高稈和矮稈(基因?yàn)锽、b)是兩對(duì)獨(dú)立遺傳的相對(duì)性狀。現(xiàn)有不抗病矮稈玉米種子(甲)，研究人員欲培育抗病高稈玉米，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：取適量的甲，用合適劑量的射線照射后種植，在后代中觀察到白化苗4株、抗病矮稈1株(乙)和不抗病高稈3株(丙)。將乙與丙雜交，F(xiàn)1中出現(xiàn)抗病高稈、抗病矮稈、不抗病高稈和不抗病矮稈，選取F1中抗病高稈植物上的花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)獲得幼苗，經(jīng)過(guò)秋水仙素處理后選出純合二倍體的抗病高稈植株(丁)。另一個(gè)實(shí)驗(yàn)表明：以甲和丁為親本進(jìn)行雜交，子一代均為抗病高稈。,(2)上述培育抗病高稈玉米的實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了_、單倍體育種和雜交育種技術(shù)，其中雜交育種技術(shù)依據(jù)的原理是_，花藥離體培養(yǎng)中，可通過(guò)誘導(dǎo)愈傷組織分化出芽、根獲得再生植株，也可通過(guò)誘導(dǎo)分化成_獲得再生植株。,誘變育種,基因重組,胚狀體,37,6(2012浙江高考)玉米的抗病和不抗病(基因?yàn)锳、a)、高稈和矮稈(基因?yàn)锽、b)是兩對(duì)獨(dú)立遺傳的相對(duì)性狀。現(xiàn)有不抗病矮稈玉米種子(甲)，研究人員欲培育抗病高稈玉米，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：取適量的甲，用合適劑量的射線照射后種植，在后代中觀察到白化苗4株、抗病矮稈1株(乙)和不抗病高稈3株(丙)。將乙與丙雜交，F(xiàn)1中出現(xiàn)抗病高稈、抗病矮稈、不抗病高稈和不抗病矮稈，選取F1中抗病高稈植物上的花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)獲得幼苗，經(jīng)過(guò)秋水仙素處理后選出純合二倍體的抗病高稈植株(丁)。另一個(gè)實(shí)驗(yàn)表明：以甲和丁為親本進(jìn)行雜交，子一代均為抗病高稈。,(3)從基因組成看，乙與丙植株雜交的F1中抗病高稈植株能產(chǎn)生_種配子。(4)請(qǐng)用遺傳圖解表示乙與丙植株雜交得到F1的過(guò)程。,4,38,幾種遺傳育種的方法比較,基因重組,雜交自交選種自交,使不同個(gè)體優(yōu)良性狀集中在一個(gè)個(gè)體上.操作簡(jiǎn)便,育種時(shí)間長(zhǎng);局限于親緣關(guān)系較近的個(gè)體,矮稈抗病小麥,39,1基因工程的操作步驟,基因工程及育種,40,將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞：主要是借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的方法,41,2.有關(guān)基因工程的相關(guān)提醒(1)限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求是同一種酶，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端；第二步中兩種工具酶都用到。(2)質(zhì)粒是最常用的運(yùn)載體，不要把質(zhì)粒和運(yùn)載體等同，除此之處，噬菌體和動(dòng)植物病毒也可作為運(yùn)載體。運(yùn)載體的化學(xué)本質(zhì)為DNA，其基本單位為脫氧核苷酸。(3)目的基因表達(dá)的標(biāo)志：通過(guò)翻譯合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)。(4)通過(guò)基因工程培育的抗蟲棉，只能抗蟲不能抗病毒、細(xì)菌。,42,關(guān)鍵一點(diǎn)容易混淆的DNA連接酶和DNA聚合酶(1)DNA連接酶：在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。(2)DNA聚合酶：可將單個(gè)的脫氧核苷酸加到已有的脫氧核苷酸序列上，形成磷酸二酯鍵。(3)相同點(diǎn)：這兩種酶都是蛋白質(zhì)，都可以形成兩個(gè)脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。,43,正確理解基因重組與基因工程間的關(guān)系,44,【典例訓(xùn)練1】2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了“發(fā)現(xiàn)和發(fā)展了水母綠色熒光蛋白”的三位科學(xué)家。將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因連接起來(lái)組成一個(gè)融合基因，再將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細(xì)胞內(nèi)，表達(dá)出的蛋白質(zhì)就會(huì)帶有綠色熒光。綠色熒光蛋白在該研究中的主要作用是()A追蹤目的基因在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制過(guò)程B追蹤目的基因插入到染色體上的位置C追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的分布D追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu),C,45,【解析】選C。將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因連接起來(lái)組成一個(gè)融合基因，將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細(xì)胞內(nèi)，表達(dá)出的蛋白質(zhì)帶有綠色熒光，從而可以追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的分布。故C正確。,46,【互動(dòng)探究】（1）將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因融合的過(guò)程，需要哪些工具？提示：限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。分析：將兩個(gè)DNA片段連接起來(lái)時(shí)，需要有相同的黏性末端，然后再用DNA連接酶將其連接起來(lái)。（2）將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細(xì)胞時(shí)，需要哪種工具？提示：運(yùn)載體。分析：需將融合基因與運(yùn)載體構(gòu)建成重組質(zhì)粒后，再轉(zhuǎn)入真核生物細(xì)胞。,47,【典例訓(xùn)練2】下列有關(guān)基因工程的相關(guān)敘述中，正確的是（）A.基因治療就是去除生物體細(xì)胞中有缺陷的突變基因B.運(yùn)載體上抗性基因的存在有利于對(duì)目的基因是否表達(dá)進(jìn)行檢測(cè)C.在基因工程操作中，必須用同種限制性核酸內(nèi)切酶剪切目的基因和質(zhì)粒D.轉(zhuǎn)基因技術(shù)造成的變異，實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于人為的基因重組，但卻產(chǎn)生了定向變異,D,48,【解析】選D?；蛑委熓菍⑼庠凑；蛲ㄟ^(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)插入病人適當(dāng)?shù)氖荏w細(xì)胞中，用外源基因制造的產(chǎn)物治療某種疾病。運(yùn)載體上抗性基因的存在有利于檢測(cè)運(yùn)載體是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。一般用同種限制性核酸內(nèi)切酶剪切目的基因和質(zhì)粒，但也有兩種不同的限制酶產(chǎn)生相同的黏性末端，如GATTCG和ATTC。通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)實(shí)現(xiàn)基因重組，可以定向改造生物的性狀。,49,典例訓(xùn)練3下圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰