第六章从杂交育种到基因工程高二必修第二册课件

自从人类开始种植作物和饲养动物以来，就从未停止过对品种的改良。传统的方法是 选择育种 ，通过 汰劣留良 的方法来选择和积累优良基因。自从孟德尔发现了遗传规律之后， 人工杂交 的方法被广泛应用于动植物育种。 人工诱变 技术的应用，使育种方法得到了较大的改进。 基因工程的诞生，使人们能够按照所设计的蓝图，进行跨越种间鸿沟的基因转移，从而定向地改变生物的遗传特性，创造出新的生物类型。第 1节 杂交育种与诱变育种第 2节 基因工程 及其 应用本节聚焦：1、杂交育种的原理是什么？2、什么是诱变育种？3、杂交育种和诱变育种各有哪些优点和不足？小麦小麦 高秆（高秆（ D）对矮秆）对矮秆（ d）为显性，抗锈病（）为显性，抗锈病（ T）对不抗锈病（对不抗锈病（ t）为显性，现）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦有纯合的高秆抗锈病的小麦（ DDTT）和矮秆不抗锈病的）和矮秆不抗锈病的小麦（小麦（ ddtt），可采用），可采用 哪些哪些育种方式育种方式 得到符合得到符合 人类要求人类要求的优良品种？的优良品种？以下为同学们提供的育种方案：以下为同学们提供的育种方案：杂交育种杂交育种单倍体育种单倍体育种诱变育种诱变育种杂交育种的优点杂交育种的优点是很明显的，但是在是很明显的，但是在实际操作中会遇到不实际操作中会遇到不少困难。请从杂交后少困难。请从杂交后代可能出现的各种类代可能出现的各种类型，以及育种时间等型，以及育种时间等方面，分析杂交育种方面，分析杂交育种方法的不足。方法的不足。P DDTT高秆抗锈病 ddtt矮秆易染锈病F1 DdTt高秆抗锈病F2 ddTt、 ddTT矮秆抗锈病自 交 自 交 Fn ddTT矮秆抗锈病概念概念 ：杂交育种是将两个或多个品种的优良性状杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。得新品种的方法。原理原理 ：基因重组基因重组优点优点 ：能集中位于不同品种中的优良性状。能集中位于不同品种中的优良性状。缺点缺点 ：只能利用已有的基因组，并不能产生新的只能利用已有的基因组，并不能产生新的基因。杂交进程缓慢，过程繁琐。基因。杂交进程缓慢，过程繁琐。应用应用 ：杂交水稻、中国荷斯坦牛等杂交水稻、中国荷斯坦牛等2004年十大感动中国人物年十大感动中国人物 颁奖辞颁奖辞 他是一位真正的耕耘者。当他还是一他是一位真正的耕耘者。当他还是一个乡村教师时，已具有颠覆世界权威的胆识个乡村教师时，已具有颠覆世界权威的胆识；当他名满天下时，却仍专注于田畴。淡薄；当他名满天下时，却仍专注于田畴。淡薄名利，一介农夫，播撒智慧，收获富足。他名利，一介农夫，播撒智慧，收获富足。他毕生的梦想，就是让所有的人远离饥饿。喜毕生的梦想，就是让所有的人远离饥饿。喜看稻菽千重浪，最是风流袁隆平。看稻菽千重浪，最是风流袁隆平。如果有一天，农民种植的水稻都换如果有一天，农民种植的水稻都换成了杂交水稻，其它品质差、产量低的成了杂交水稻，其它品质差、产量低的水稻品种都被农民随意丢弃了，你认为水稻品种都被农民随意丢弃了，你认为结果会如何？结果会如何？国家农业科研部门此时应有何为？国家农业科研部门此时应有何为？DDTT高秆抗锈病 ddtt矮秆易染锈病DdTt高秆抗锈病DT、 dT、 Dt、 dt花药离 体培养 ddTT矮秆抗锈病DT、 dT、 Dt、 dt秋水仙 素处理 单倍体 幼苗花粉纯合体 植株F1P 射线射线 DDTT高秆抗锈病 ddTT矮秆抗锈病 射线射线 ddtt矮秆不抗锈病 ddTT矮秆抗锈病或或与杂交育种相比，与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？诱变育种有什么优点？联系基因突变的特点，联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性谈谈诱变育种的局限性。要想克服这些局限性。要想克服这些局限性，可心采取什么办法？，可心采取什么办法？概念概念 ：利用物理因素（如利用物理因素（如 x 射线，射线， 射线、紫外线射线、紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙，激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）处理生物，使生物发生基因突变。酯等）处理生物，使生物发生基因突变。原理原理 ： 基因突变基因突变优点优点 ：提高变异的频率，加速育种进程。提高变异的频率，加速育种进程。 大幅度地改良某些性状。大幅度地改良某些性状。缺点缺点 ：难以控制突变方向，无法将多个优良性状难以控制突变方向，无法将多个优良性状组合。组合。应用应用 ： 农作物育种农作物育种 黑农五号大豆黑农五号大豆(产量提高产量提高 16%、含油量提高、含油量提高 2.5%)微生物育种微生物育种 青霉素青霉素(20单位单位 /ml50000 单位单位 /ml)利用太空环境研究植物生长发育和遗传变异的研究始于上世纪 60年代初期，迄今已有 40多年的历史。前苏联 (俄罗斯 )、美国空间植物学研究的主要目标，定位在以探索空间条件下植物生长发育规律，改善空间人类生存的小环境，解决宇航员的食品供给及生存安全等，这是为了将来 “ 太空里的人类 ” 。因而美国航空航天局于1995年建立了引力生物学中心，重点研究植物对引力的感受和反应，但其最终目标仍是开发出更加适于太空旅行的植物。而我国的太空育种则把更多的注意力投向如何利用空间环境资源，开辟选育植物优良品种的新途径，这是为了现在 “ 地球上的人类 ” 。因为目的的不同，导致现在有 “ 中国已经走上太空育种的最前沿 ” 一说。空间生命科学 ：高真空 (108pa)微重力 (104g)强辐射“ 神舟神舟 ” 三号飞船上搭载的三号飞船上搭载的 38种共计种共计 200克克 神舟三号神舟三号 ” 飞船从太空带回的试管种苗飞船从太空带回的试管种苗 “神舟神舟 ”五号搭载育成的巨人南瓜五号搭载育成的巨人南瓜 甘肃种植的太空育种的蔬菜甘肃种植的太空育种的蔬菜太空水稻搭载前后株系对比太空水稻搭载前后株系对比太空育种辣椒太空育种辣椒 升载太空磨菇升载太空磨菇升载太空磨菇升载太空磨菇 太空青茄大过小孩头太空青茄大过小孩头 太空育种的食品太空育种的食品安全吗？安全吗？方法比较 杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种处理原理优缺点举例请比较各种育种方式请比较各种育种方式 ：1、假设你想培育一个作物品种，你想要、假设你想培育一个作物品种，你想要的性状和不想要的性状都是由隐性基因的性状和不想要的性状都是由隐性基因控制的。试说明培育方法，画出遗传图控制的。试说明培育方法，画出遗传图解，并说明这各方法的优缺点。解，并说明这各方法的优缺点。2、育种方式只限以上四种吗？还有什么、育种方式只限以上四种吗？还有什么更好的育种方式吗？请发挥你的想象力更好的育种方式吗？请发挥你的想象力 !P101常规育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种处理 杂交用射线、激光、化学药品等处理生物用秋水仙素处理种子或幼苗 花药离体培养原理通过基因重组把两亲本的优良性状组合在同一后代中用人工方法诱发基因突变，产生新性状，创造新品种或新类型抑制细胞分裂中纺锤体的形成，使染色体数目加倍后不能形成两个细胞诱导精子直接发育成植株，再用秋水仙素加倍成纯合体特点方法简便，但需较长年限方可获得纯合体加速育种的进程，大幅改良某些性状，但突变后有利个体往往不多器官大，营养物质含量高，但发育延迟，结实率低缩短育种年限，但方法复杂，成活率较低举例高杆抗病与矮杆不抗病小麦杂交产生矮杆抗病品种高产量青霉素菌株的育成三倍体西瓜、八倍体小黑麦抗病植株的育成类别 杂交育 种 人工诱变育种 单倍体 育种 多倍体 育种 基因工程育种 细胞融合技术细胞核移植技术依据原理基因重组基因突变染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种染色体组成倍增加基因是控制生物性状的基本单位基因重组、染色体变异基因重组、染色体变异常用方法杂交 自交 选种 自交辐射诱变激光诱变作物空间技术育种花药的离体培养，然后再加倍秋水仙素处理萌发的种子、幼苗转基因（ DNA重组）技术将目的基因引入生物体内，培育新品种让不同生物细胞原生质融合，同种生物细胞可融合为多倍体将具备所需性状的体细胞核移植到去核卵中七种遗传育种方法的比较优点将不同个体的优良性状集中于一个体上可以提高变异的频率，加速育种进程，或大幅度地改良某些品种可以明显地缩短育种年限器官巨大，提高产量和营养成分打破物种界限，定向改变生物的性状按照人们意愿改变细胞内遗传物质或获得细胞产品且克服了远缘杂亲不亲和障碍可改良动物品种或保护濒危物种缺点时间长，须及时发现优良品种有利变异少，须大量处理实验材料技术复杂且须与杂交育种配合发育延迟，结实率低有可能引起生态危机技术难度高技术要求高举例矮秆抗锈病小麦青霉素高产菌株太空椒单倍体育种获得的矮秆抗锈病小麦三倍体无籽西瓜八倍体小黑麦产生人胰岛素的大肠肝菌、抗虫棉白菜、甘蓝、番茄、马铃薯克隆羊、鲤鲫、移核鱼本节聚焦：1、什么是基因工程？2、基因工程的原理是什么？3、基因工程有哪些应用？4、转基因食品安全吗？青霉菌能产生对人类有用的抗生素 青霉素基因决定性状基因决定性状v家蚕能够吐出蚕丝为人类利用基因决定性状基因决定性状v豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮基因决定性状基因决定性状设想设想一一能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？能否让细菌 “吐出 ”蚕丝？设想设想 二二能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？设想设想三三定向基因改造设想经过多年的努力，科学家于 20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术 基因工程。你知道为什么能把人的基因你知道为什么能把人的基因 “嫁接嫁接 ”到到细菌上吗？你能推测出，这种基因的细菌上吗？你能推测出，这种基因的 “嫁嫁接接 ”是怎么实现的吗？你能举出一些类似是怎么实现的吗？你能举出一些类似的、与你的生活关系很密切的例子吗？的、与你的生活关系很密切的例子吗？“嫁接嫁接 ”了人胰岛素基因了人胰岛素基因的工程菌的工程菌一、基因工程的原理：一、基因工程的原理：1、概念：、概念：就是按照人们的意愿，把一种生物的某就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。传性状。基因工程的别名 基因拼接技术或 DNA