高中生物《现代生物技术在育种上的应用》文字素材1新选修(共7页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上第二节 现代生物技术在育种上的应用一、转基因技术1.基因的结构（1）终止子位于DNA上，确切地说是属于非编码区的核苷酸序列。它特殊的碱基排列顺序能够阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱离下来，从而使转录工作结束。终止密码位于mRNA上，共有三种：UAA、UAG、 UGA。这三种核苷酸不能决定氨基酸为“无字义密码，也就是终止密码子。表明一条肽链已经翻译完成。（2）关于非编码序列 对于原核细胞基因的结构，非编码序列包括编码区上游和下游的核苷酸序列。而对于真核细胞基因结构中，不能编码蛋白质的序列不仅包括编码区上游和下游的核苷酸序列，还包括编码区中内含子。（3）关

2、于内含子、外显子因为真核细胞基因中的编码区是间隔的、断裂的，所以才有外显子和内含子一说。对于原核细胞基因来说，编码区是连续的，都能编码蛋白质。所以就根本不存在外显子和内含子这两个概念。 2.转基因技术的几种工具基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼接等操作，没有非常精细的工具是不行的。进行基因操作最少需要以下三种工具：()、基因的剪刀限制性内切酶（限制酶）一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA 分子切断。目前已发现的限制酶有200多种。()、基因的针线DNA连接酶连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。(3)、基因的运输工具

3、运载体运载体必须同时满足三个要求：能与目的基因结合；能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；比较容易得到二、转基因植物转基因植物，是通过遗传工程操作由人工合成的光彩夺目的高技术新成果。在过去十多年来，植物学家们已成功地把具有各种新性状的基因转移到了50多种不同的植物上，为农作物育种创造了一个又一个的新品种。 转基因植物是如何产生的呢?大家知道，“种瓜得瓜，种豆得豆”。遗传决定着生物的一切。而操纵这个遗传性状的钥匙，却是决定遗传性状的堆基本单位基 因。每一个植物都有很多基因。基因的本质，就是我们常说的DNA(去氧核糖核酸)。一个基因，在DNA双螺旋结构中占据着一个限定长度的片段。所以要想

4、从 供体植物上获得某个决定遗传性状的基囡，只要我们能从供体植物的DNA结构中取出这个基因片段鼠可以了。这个决定遗传性状的基因也称目的基因，将它转化或 转移到受体植物上，使它整合到受体植物的染色体上重新组合并使其(目的基因)在再生植株中表达出来，这样就完成了目的基因的传导操作，达到了转基因植物的 合成及改造植物性状的目的。 1983年，植物学家首次完成了将一个容易鉴别的抗卡那霉素基因转移到烟草上的试验，其后代也具有抗卡那霉素的特征。这一开创性的研究成果，为开拓转基因 植物的研究与应用展示了广阔的前景。 自此以后，在水稻，玉米，大豆、番茄，马铃薯，烟草，油菜等很多重要的农作物上又得到了转基因植物。

5、如美国孟山都等公司把杀蠋菌的苏云金杆菌的毒素蛋白基 因引入到棉花、烟草、番茄和马铃薯等植物上，产生了杀死吃这些作物的蠋幼虫的毒蛋白，培育出了抗虫的棉花，烟草新品种。将毒壳蛋白基因转入苜蓿、黄瓜，烟 草等作物，它们可对致命的病毒产生抗性，从而获得了抗花叶病毒感染的抗病植株。 在抗除草剂的转基因植物研究上也取得了很好效果。在大豆上，将一种突变了的32KDa蛋白基固转入大豆植株，大豆即获得有抗阿特拉淖除草剂的能力。为了改 良作物产品的品质，也有将富含硫氨酸的玉米醇溶蛋白的基因转到向日葵植株内，结果也得到部分表达。其他，象对抗盐碱、杭干旱、抗冻害，抗环境污染等抗逆性 基因的转化研究，也已进行了广泛的探

6、索，有些已经取得初步成果。 对有些转基因植物的设想是十分有趣而离奇的。新泽西州DNA植物技术公司的遗传学家们正在设法把一种合成型的北极鱼抗冻蛋白基因转入番茄，使番茄可以冷冻 面解冻时又不变软。他们还希望构建一种无咖啡因的咖啡豆或防治肠胃气胀的菜豆。据说密歇根州立大学的植物学家们运用遗传工程技术已培育出一种油菜的亲绿植 物，植株通身可产生细颗粒的可生物降解塑料。如果这项技术能改进到使植株生产出更多数量塑料的话，则田间生长的塑料将可用于制造各种塑料容器及包装用品。 转基因植物是否能真正用于生产呢?这个多年来争论的问题，现在已可作出肯定的回答：转基因植物对人类的生产是非常有益的。除了在抗病虫害作物育

7、补上已合成 出一批新品种以外，一些可能产生的高技术新产品，如抗NG伤或冷冻后解冻时不发软的番茄；特别富有营养的高淀粉含量的马铃薯；含较低饱和脂肪酸的植物油等 遗传工程水果利蔬菜即将“出台”。我们相信，在不久的将来，转基因植物在农作物育种的技术革命上将会发挥越来越大的作用，在高技术农产品的提供上将会产生 巨大的经济效益。 1. 转基因植物有新品 杜鹃花含青蛙基因美国科研人员最近培育出了一种含有青蛙基因的杜鹃花。表面看来，这种盆栽杜鹃花与普通植物相比没有什么异样，但是它的基因中却能控制合成青蛙体内的蛋白 质。这种转基因杜鹃花由美国康涅狄格州大学的科研人员马克布兰德培育。布兰德利用一家制药公司两年前

8、发现的青蛙蛋白质，目的是帮助杜鹃花等植物更好地抵 抗疾病。2. 日克隆出含水母基因的转基因猪日本静冈县中小家畜实验场21日宣布，该实验场和北里大学合作，成功克隆出了体内含有水母基因的转基因猪。用紫外线照射刚刚诞生的转基因克隆猪，猪蹄等部位都发出了荧光。3.转基因抗虫棉4.转基因番茄 5.转基因玉米 6.转基因水果 转基因樱桃 转基因泥猴桃 转基因草莓三、转基因动物 转基因绵羊 转基因老鼠转基因动物食品正走近人类 转基因动物食品也许还没有人享受过，因为目前各国对这类产品的审批十分严格。虽然转基因动物食品进入市场的门槛很高，但研究人员一直没有放弃过对这类产 品的开发，而生产商也同样没有放弃过对这类

9、产品打入市场的努力，因为谁都知道，这是一个市场潜力巨大的高科技产品，而且是人类无法抗拒的。 比如，当今天越来越多的人因为害怕肥胖而拒绝消费肉类。如果有一盘色香味美，看起来油腻腻但吃了不会让人增长脂肪的肉排或煎鸡蛋放在你面前，你能拒绝得了吗？事实上，这样的转基因型肉类产品已经在研制了。 波士顿大学的研究人员开发了一种增加动物-3脂肪酸的方法。他们从土壤中的一种线虫中提取了脂肪-1基因，然后把它装载到一种无害的病毒中，后者可以 把这种基因转移给实验动物，如小鼠。最后再给这种转基因小鼠和普通小鼠饲喂含-3脂肪酸较低的食物。结果发现，在转基因小鼠体内发现了较多的-3脂肪 酸，而且它们的后代（传到第三代

10、）也富含-3脂肪酸。但普通小鼠体内的-3脂肪酸却不高。因此，研究人员认为，用这样的方法也可以培育出富含-3脂 肪酸的鸡、牛、羊、猪等。而-3脂肪酸早已被证明对人类的身体有很大好处。在鲑鱼和其他富含油脂的海鱼中就含有大量的-3脂肪酸。如今，美国波士顿麻 省总医院的研究人员就正在培育能产下富含-3脂肪酸蛋的鸡。这样，人们吃鸡蛋时也就不会担心胆固醇或低密度脂蛋白升高了。 -3脂肪酸可以预防高血压病和某些心脏病的发生，因为它能阻止血管硬化。-3脂肪酸对于大脑的发育也十分有益，它可以减少老年性痴呆发生的危险。富含-3脂肪酸的鸡、牛、羊、猪等食品以及其他人类所需的转基因食品，无疑是今后占领市场的高科技产品

11、。当然，它们得经过管理机构的严格审查和消费者的评价；而且，即使它们并不危害人体和环境，也可能要经过较长时间才会被消费者接受。 尽管上述转基因动物食品看起来是一种健康产品，但上市比较困难。限制其上市的最大问题并非技术，而是是否对环境和人类健康产生不利影响。即使在实验中已 经证明这样的牲畜对人类和环境没有什么副作用，但人类目前对转基因食品的顾虑还很多。因此，它不会像转基因鱼之类的转基因宠物那样很快获得美国FDA的批 准。 首先，FDA是把转基因食品视为药品来管理的，因此需要严格的试验证明。正因为如此，迄今还没有任何供人类消费的动物转基因食品获得FDA的批准。 其次，即使可以上市，转基因肉类、乳类和

12、其他产品也必须贴上特殊标签，而且会遭到传统肉类生产者和消费者的抗议。因为它们会冲击已有的市场，并在商业利益的整合中会让传统产品和市场受到冲击。研究人员希望转基因动物产品既能在味道上与传统产品相同，又在健康卫生标准上比传统产品更上一层楼，比如富含-3脂肪酸的肉类和蛋类。当然，最好是在味道和质量上都超过传统产品。这样，转基因动物食品最终会征服消费者和管理者，在市场中占有一席之地。资料来源转基因动物将成人类天然药厂绵羊产出活性蛋白奶奶牛乳汁可降血脂自1982年第一只转基因老鼠降世以来，科学家似乎在培育转基因动物这类在普通人看来稀奇古怪的动物方面的兴趣越来越大。科学实验毕竟不是游戏，那么培育转基因动物

13、究竟意欲何为呢？研究人员将巴马香猪长肉基因转入小白鼠体内 长着人类心脏的绵羊、会吐蜘蛛丝的山羊、在夜晚身体会发光的猪以及尺寸是普通奶牛三倍大的“施瓦辛格”奶牛这并不是科幻电影中虚构的场景，而是英国 第四频道电视台一个全新的电视秀节目在英国一个转基因农场拍摄到的真实场景。这些稀奇古怪的动物都是通过转基因技术、克隆技术以及细胞更改技术饲养出来 的。转基因动物，就是用实验的方法，有目的地把外源基因，比如来自其它动物的基因导入动物体内。外源基因与动物本身基因整合后，它就能随着动物细胞的分裂而增殖，并稳定地转给后代。 无独有偶，近日，广西大学动物科学研究院博士生导师蒋和生指导的科研小组也成功培育出了一批

14、转基因白鼠，这些小白鼠与同类不一样，它们体内被转入了来自 巴马香猪的长肉基因。长肉基因顾名思义就是能使动物快速长大的基因，被转入长肉基因的小白鼠，它们的生长速度如何？体型是否将和巴马香猪一样呢？今年7月，该科研小组开始在小白鼠身上做转基因实验，研究人员找来20只大腿受损的小白鼠，在其肌肉受伤部分植入长肉基因后，开始饲养并进行观察。3周后，科研人员发现，小白鼠的体型虽然陆续都发生了变化，但体重明显增加的只有3只。“原本以为肌肉受伤后再生时，会对外来基因的吸收能力增强，这样看来效果并不是很理想。”蒋和生说。断奶后，转基因小白鼠疯狂长肉 为了让长肉基因顺利进入小白鼠体内，科研人员开始尝试另一种实验方

15、式让小白鼠带着长肉基因出生。为了方便日后检测，他们将长肉基因与含有绿色荧光 蛋白的基因片断结合，植入了5个公鼠的睾丸中，这些公鼠与4只母鼠交配后，于8月8日和8月13日分别产下两窝小白鼠，总共60只。科研人员从小白鼠尾巴处采集了DNA，放在倒置荧光显微镜下检测后发现，其中23只小白鼠的细胞中含有绿色荧光，也就是说，它们从父亲身上遗传获得了长肉基因，是转基因白鼠，而另外的37只则不含转基因成分。通过对两组小白鼠进行饲养观察科研人员发现，21天断奶后，转基因小白鼠便开始疯狂长肉，28天后，转基因小白鼠开始性成熟，生长速度放慢，但其中的公鼠，体重和个头仍在小幅度增长。科学家大胆设想，将转基因动物变成

16、天然的“动物药厂”科学家竞相培育转基因动物究竟意欲何为呢？蒋和生说，他们进行转基因小白鼠实验是为以后在猪牛等大型动物身上的实验做准备。如果猪牛快速长肉，提前出栏，将会快速提高经济效益。实际上，培育转基因动物的设想始于上个世纪70年代。当时，基因药物发展起来，但成本太高。如果用其他生物技术生产1克药用蛋白质，费用高达800美元，最多者可达5000美元。而用转基因家畜生产1克药物蛋白质，所需成本仅为0.2-0.5美元。于是科学家大胆设想：将所需要基因转入乳量高的牛、羊等家畜体内，从动物的乳汁中获取、提炼珍贵的蛋白质药物。如此一来，转基因动物就变成了一个天然的“动物药厂”。 1998年，上海交通大学

17、医学遗传研究所的曾溢滔院士就成功培育出了乳汁中含有人凝血因子IX活性蛋白的转基因羊，这种活性蛋白是血友病人的救星。 1999年曾溢滔院士又培育出身上携带着人血清白蛋白基因的转基因牛，这两项成果赢得世界一片掌声，并连续两年被列入“中国十大科技进展”中。为此，政府 还专门出资在上海奉贤县奉新镇，为他们建立了一个200多亩的动物实验场，里面饲养着转基因羊和牛。转基因动物身价不菲，一头羊30万美元由于转基因动物的药用价值，一些外表看似非常普通的牛和羊，其身价比一般的牛羊增值数百倍，在国外就有6000美元1磅的羊奶，身价30万美元一头的羊。 据中国农业大学教授李宁介绍，目前转基因动物的药用主要还是在利用

18、转基因动物的奶方面，科研人员正在对口服、注射和保健这三大方面进行研发。口服主要是 针对的是胃肠道疾病，如可以预防乙型肝炎，还可以降血脂；注射方面可抗贫血，抗肺气肿，还有很多种治疗癌症的药物开发；另外保健功能性的食品也是研发的一 个重点。四、 植物体细胞杂交概念：（1）来自两个不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞（植物细胞融合）（2）把杂种细胞培育成植株 （植物组织培养）过程： 五、 植物细胞杂交与传统细胞杂交比较：传统杂交细胞杂交依据杂种优势细胞全能性、原生质体融合过程自然发生，在母体完成胚发育人工诱导融合，需组织培养本质精、卵两种生殖细胞结合，完成遗传物质的重新组合不同生物的体细胞融合，完成和遗传物质的融合优点杂种第一代生长整齐、植株健壮、产量高、抗虫抗病能力强克服远源杂交不亲和障碍，实现不同种间的杂交缺点存在生殖隔离；杂种第二代会出现生长不齐、产量下降等现象很多理论、技术问题未解决，距离推广应用有一定差距目的获得杂种优势，提高产量获得优良性状意义自然发生、方便生产扩展了用于杂交的亲本组合应用范围种内种内、种间均可专心-专注-专业