现代生物技术在育种上的应用.pptx

宜昌市第一中学宜昌市第一中学生物组生物组吕吕琪琪第第2节现代生物技术在育节现代生物技术在育种上的应用种上的应用第第2 2章生物科学与农业章生物科学与农业炎炎夏季，怎样才能延长果蔬的贮藏时间呢？炎炎夏季，怎样才能延长果蔬的贮藏时间呢？知识回顾知识回顾我们学习过哪些育种方法？我们学习过哪些育种方法？杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种。杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种。这些育种方法可以减少乙烯的合成，延长果这些育种方法可以减少乙烯的合成，延长果蔬的贮藏时间吗？蔬的贮藏时间吗？是什么物质影响了果蔬的贮藏时间？是什么物质影响了果蔬的贮藏时间？乙烯，其主要作用是促进果实成熟。乙烯，其主要作用是促进果实成熟。不能。不能。普通普通番茄在常温下仅能贮藏番茄在常温下仅能贮藏2 2周左右，转基周左右，转基因耐贮藏番茄由于封闭了乙烯合成途径中关键酶因耐贮藏番茄由于封闭了乙烯合成途径中关键酶的基因，因此没有或很少有乙烯合成，从而能在的基因，因此没有或很少有乙烯合成，从而能在常温下贮藏常温下贮藏2-32-3个月个月。19941994年，美国首次批准了年，美国首次批准了转基因延熟番茄的商品化生产。转基因延熟番茄的商品化生产。转基因转基因耐贮藏番茄（左）和普通番茄（右）耐贮藏番茄（左）和普通番茄（右）一、转基因技术育种一、转基因技术育种阅读教材阅读教材P41-44P41-44，思考下列问题：，思考下列问题：1.1.什么是转基因技术？它的原理是什么？什么是转基因技术？它的原理是什么？2.2.转基因技术主要涉及到哪些内容？转基因技术主要涉及到哪些内容？3.3.转基因技术流程是怎样的？转基因技术流程是怎样的？4.4.转基因植物有哪些实例？转基因植物有哪些实例？5.5.转基因动物有哪些实例？转基因动物有哪些实例？1.1.概念：概念：是指按照人们的意愿，把一种生物的是指按照人们的意愿，把一种生物的某个基因某个基因克隆出来，加以克隆出来，加以修饰修饰和和改造改造，再，再转移到转移到另一种生物另一种生物的细胞里，从而的细胞里，从而定向定向的的改造生物的遗传性状。改造生物的遗传性状。2.2.原理：原理：3.3.内容：内容：一、转基因技术育种一、转基因技术育种基因重组基因重组目的基因的制备目的基因的制备目的基因导入受体细胞目的基因导入受体细胞4.4.操作流程：操作流程：提取目的基因提取目的基因目的基因与载体结合目的基因与载体结合目的基因导入受体细胞目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定植物植物转基因技术流程示意图转基因技术流程示意图思考：思考：1.1.常用的载体种类有哪些？常用的载体种类有哪些？2.2.目的基因与载体连接用的是什么工具？目的基因与载体连接用的是什么工具？3.3.农杆菌起什么作用？农杆菌起什么作用？4.4.由转化组织或细胞培养到植株应用到了什么技术？由转化组织或细胞培养到植株应用到了什么技术？导入导入动物动物细胞的方法：显微注射法细胞的方法：显微注射法导入导入植物植物细胞的方法：细胞的方法：（1 1）农杆菌转化法）农杆菌转化法 （2 2）直接导入法：电击法）直接导入法：电击法 基因枪法基因枪法 花粉管通道法花粉管通道法目的基因导入受体细胞的方法目的基因导入受体细胞的方法农杆菌转化法农杆菌转化法1.1.依据操作流程示意图并结合书中有关资依据操作流程示意图并结合书中有关资料，尝试构建转基因抗虫棉和转基因耐贮料，尝试构建转基因抗虫棉和转基因耐贮藏番茄的培育流程图。藏番茄的培育流程图。2.2.比较这两种转基因作物的培育思路的不同。比较这两种转基因作物的培育思路的不同。合作探究合作探究导入能导入能封封闭闭乙烯合乙烯合成途径中成途径中关键酶的关键酶的基因。基因。让导入的让导入的外源抗虫外源抗虫基因在受基因在受体细胞中体细胞中表达表达。4.4.操作流程：操作流程：基因分离基因分离获得获得目的基因目的基因目的基因与目的基因与载体载体结合结合目的基因导入目的基因导入受体细胞受体细胞转化转化组织或细胞组织或细胞植株再生植株再生筛选筛选转化转化与未转与未转化的植株化的植株转基因转基因植株植株移苗入土移苗入土选优选优5.5.转基因植物的实例转基因植物的实例(1)(1)转基因转基因烟草烟草第一例转基因植物。第一例转基因植物。现今现今全球转基因植物的种类已经超过全球转基因植物的种类已经超过200200种，年种种，年种植面积已经突破了植面积已经突破了5 510107 7 hm hm2 2 。(2)(2)转基因耐贮藏番茄。转基因耐贮藏番茄。(3)(3)转基因转基因抗虫作物。抗虫作物。抗虫棉有抗虫棉有1212个个品种，累计推广面品种，累计推广面积积1.331.3310106 6 hmhm2 2，减少农药减少农药30%30%以上，以上，在保护环境和人畜在保护环境和人畜健康的同时增加皮健康的同时增加皮棉产量棉产量1 110106 6 kgkg，价值达价值达5050亿元人民亿元人民币。币。转转Bt基因的抗虫棉基因的抗虫棉抗虫玉米抗虫玉米抗虫杨树抗虫杨树抗虫甘蓝抗虫甘蓝 此外此外，转，转植物蛋白酶抑制剂植物蛋白酶抑制剂基因、转基因、转外源凝外源凝集素集素基因的转基因水稻、转基因棉，也表现出一基因的转基因水稻、转基因棉，也表现出一定的抗虫性。定的抗虫性。上述上述实例中，哪些是通过转基因使作物产生实例中，哪些是通过转基因使作物产生原来原来不能产生的蛋白质的？不能产生的蛋白质的？哪些是通过转基因来哪些是通过转基因来阻断特定蛋白质的合成的阻断特定蛋白质的合成的？思考：思考：转转BtBt基因的抗虫棉、抗虫玉米、抗虫杨、抗基因的抗虫棉、抗虫玉米、抗虫杨、抗虫甘蓝；转植物蛋白酶抑制剂基因、外源凝集素虫甘蓝；转植物蛋白酶抑制剂基因、外源凝集素基因的转基因水稻、转基因棉等是通过转基因使基因的转基因水稻、转基因棉等是通过转基因使作物产生原来不能产生的蛋白质。作物产生原来不能产生的蛋白质。转基因耐贮藏番茄转基因耐贮藏番茄是通过转基因来阻断特定是通过转基因来阻断特定蛋白质的合成。蛋白质的合成。(4)(4)抗除草剂作物抗除草剂作物。施用除草剂，杂草被杀死，转基因抗除草剂的施用除草剂，杂草被杀死，转基因抗除草剂的玉米不受影响（右侧为未施用除草剂的对照）玉米不受影响（右侧为未施用除草剂的对照）6.6.转基因动物的实例转基因动物的实例 19821982年，美国科学家将大鼠的年，美国科学家将大鼠的生长激素生长激素基因注射基因注射到小白鼠的受精卵中，获得看第一只到小白鼠的受精卵中，获得看第一只“超级小鼠超级小鼠”。提高产仔数或产蛋数提高产仔数或产蛋数提高抗病能力提高抗病能力动物转基因动物转基因技术技术应用举例应用举例改善肉的品质改善肉的品质研制乳腺生物反应器研制乳腺生物反应器提高动物生长的速率提高动物生长的速率 动物乳腺生物反应器，动物乳腺生物反应器，是将是将特定的外源基因特定的外源基因在哺乳在哺乳动物体内的动物体内的乳腺细胞中表达乳腺细胞中表达，使一个个动物变为一座座小使一个个动物变为一座座小化工厂，从而解决了利用工化工厂，从而解决了利用工厂生产生物制品的许多实际厂生产生物制品的许多实际问题。这种创新思路，我们问题。这种创新思路，我们不妨归纳为易于记忆的词语不妨归纳为易于记忆的词语“借鸡生蛋借鸡生蛋”。动物乳腺生物反应器动物乳腺生物反应器1.1.同制药厂相比，利用动物乳腺生物反应器生同制药厂相比，利用动物乳腺生物反应器生产药物还有哪些优点？它的发展前景如何？产药物还有哪些优点？它的发展前景如何？2.2.转基因奶牛的培育流程是怎样的？转基因奶牛的培育流程是怎样的？思考：思考：产品活性更好、提取和纯化更容易、成本也更产品活性更好、提取和纯化更容易、成本也更低廉，还能减少工厂化生产对环境造成的污染，因低廉，还能减少工厂化生产对环境造成的污染，因此，它将具有广阔的发展前景。此，它将具有广阔的发展前景。获取目的基因获取目的基因构建基因表达载体构建基因表达载体显微注射导显微注射导入哺乳动物受精卵中入哺乳动物受精卵中形成胚胎形成胚胎将胚胎送入母体将胚胎送入母体发育成转基因动物发育成转基因动物(只有在产下的雌性个体中只有在产下的雌性个体中,转入的转入的目的基因才能表达目的基因才能表达)。我国我国关于转基因食品的管理办法关于转基因食品的管理办法 转基因食品卫生管理办法转基因食品卫生管理办法于于20012001年年1212月月1111日经卫生部部务会讨论通过，于日经卫生部部务会讨论通过，于20022002年年7 7月月1 1日日起施行。起施行。第十六第十六条食品产品中（包括原料及其加工的条食品产品中（包括原料及其加工的食品）含有基因修饰有机体或食品）含有基因修饰有机体或/和表达产物的，要和表达产物的，要标注标注“转基因转基因食品食品”或或“以转基因以转基因食品为原食品为原料料”。转基因转基因食品来自潜在致敏食物的，还要标注食品来自潜在致敏食物的，还要标注“本品转本品转食物基因，对食物基因，对食物过敏者注意食物过敏者注意”。转基因食品安全吗？转基因食品安全吗？粮食危机粮食危机一直在一直在威胁着人类的生存威胁着人类的生存，在可，在可耕种面积有限的情况下，除了提高亩产量外，耕种面积有限的情况下，除了提高亩产量外，我们还有没有其他方法来提高单位土地的利用我们还有没有其他方法来提高单位土地的利用效率呢？效率呢？人们人们很早就设想：很早就设想：“让让马铃薯和番茄杂交马铃薯和番茄杂交，获得地下部分形成块茎，而地上部分能结出番获得地下部分形成块茎，而地上部分能结出番茄的新植株，那该多么美妙。茄的新植株，那该多么美妙。”但在实际生但在实际生产过程中却产过程中却不可能不可能，这是为什么？，这是为什么？在在实际生产中马铃薯和番茄是两个物种，实际生产中马铃薯和番茄是两个物种，不能结合在一起。不能结合在一起。马铃薯马铃薯番茄植株番茄植株二、细胞杂交育种二、细胞杂交育种阅读教材阅读教材P45-46P45-46，思考下列问题：，思考下列问题：1.1.什么是细胞杂交？它的原理是什么？什么是细胞杂交？它的原理是什么？2.2.细胞杂交过程是怎样的？细胞杂交过程是怎样的？3.3.细胞杂交有哪些实例？细胞杂交有哪些实例？1.1.概念：概念：细胞杂交是指将同类或不同类生物体的细胞杂交是指将同类或不同类生物体的原原生质体生质体或或体细胞体细胞，在一定的物理或化学条件下在一定的物理或化学条件下进行融合形成进行融合形成杂种细胞杂种细胞，再创造条件将再创造条件将杂种细杂种细胞胞培养成完整的培养成完整的杂种生物个体杂种生物个体。2.2.原理：原理：细胞膜的流动性细胞膜的流动性二、细胞杂交育种二、细胞杂交育种1.1.怎样获得原生质体？怎样获得原生质体？2.2.诱导原生质体融合的方法？诱导原生质体融合的方法？3.3.杂种细胞形成的标志？杂种细胞形成的标志？4.4.得到的杂种细胞如何培养成杂种植株得到的杂种细胞如何培养成杂种植株?5.5.构建植物细胞杂交过程图。构建植物细胞杂交过程图。6.6.动物细胞杂交过程与植物细胞杂交过程的有动物细胞杂交过程与植物细胞杂交过程的有什么异同点？什么异同点？合作探究：合作探究：3.3.植物细胞杂交：植物细胞杂交：（1 1）过程：）过程：（3 3）诱导融合的方法：）诱导融合的方法：物理方法：电刺激、振动、离心等物理方法：电刺激、振动、离心等化学方法：化学方法：聚乙二醇聚乙二醇等等（2 2）获得原生质体的方法：）获得原生质体的方法：纤维素酶纤维素酶和和果胶酶果胶酶分解细胞壁分解细胞壁（4 4）杂种细胞形成的标志：）杂种细胞形成的标志：再生出细胞壁再生出细胞壁4.4.动物细胞杂交：动物细胞杂交：动物细胞杂交与植物原生质体融合的动物细胞杂交与植物原生质体融合的原原理基本相同理基本相同，诱导融合的方法也类似诱导融合的方法也类似。植物：胡萝卜植物：胡萝卜羊角羊角芹、白菜芹、白菜甘蓝、甘蓝、萝卜萝卜油菜、柑橘枳、油菜、柑橘枳、烟草海岛烟草烟草海岛烟草5.5.实例实例白菜白菜甘蓝甘蓝细胞杂交细胞杂交白菜白菜甘蓝甘蓝动物：动物：已经实现了人已经实现了人鼠、人鼠、人猴、人猴、人蛙等蛙等 种间个体的细胞杂交，获得杂交细胞，种间个体的细胞杂交，获得杂交细胞，但尚未获得杂种动物。但尚未获得杂种动物。其他其他现代生物技术在育种上的应用也很多：现代生物技术在育种上的应用也很多：花药培养技术、胚乳培养技术、幼胚培养技术等。花药培养技术、胚乳培养技术、幼胚培养技术等。一、转基因技术育种一、转基因技术育种1.1.概念概念2.2.原理原理3.3.内容内容4.4.操作流程操作流程5.5.转基因植物实例转基因植物实例6.6.转基因动物实例转基因动物实例二、细胞杂交育种二、细胞杂交育种1.1.概念概念2.2.原理原理3.3.植物细胞杂交植物细胞杂交4.4.动物细胞杂交动物细胞杂交5.5.实例实例课堂小结课堂小结巩固练习巩固练习1.1.下列关于转基因植物的叙述下列关于转基因植物的叙述，正确的是正确的是()A.A.转入到油菜的抗除草剂基因转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传可能通过花粉传入环境中入环境中B.B.转抗虫基因的植物转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基不会导致昆虫群体抗性基因频率增加因频率增加C.C.动物的生长激素基因转入植物后不能表达动物的生长激素基因转入植物后不能表达D.D.如转基因植物的外源基因来源于自然界如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不则不存在安全性问题存在安全性问题A A2.2.下列下列实例实例中中，不不涉及基因重组的是涉及基因重组的是()A.A.我国著名育种专家袁隆平利用杂交技术培育出超我国著名育种专家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻品种级水稻品种B.B.科学家将大鼠的生长激素基因注射到小白鼠的受科学家将大鼠的生长激素基因注射到小白鼠的受精卵精卵中中，获得获得转基因转基因“超级小鼠超级小鼠”C.C.荷兰科学家将人乳高铁蛋白基因移植到牛体内并荷兰科学家将人乳高铁蛋白基因移植到牛体内并获得成功获得成功D.D.乘宇宙飞船上过太空的辣椒种子结出的果实较平乘宇宙飞船上过太空的辣椒种子结出的果实较平常的大一倍常的大一倍以上以上D D3.3.植物体细胞杂交过程是（）植物体细胞杂交过程是（）A.A.用酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体用酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体B.B.以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合C.C.用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种植株植株D.D.通过以上三者来完成通过以上三者来完成D D