从杂交育种到基因工程 (2).ppt

《从杂交育种到基因工程 (2).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《从杂交育种到基因工程 (2).ppt（45页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、如何获得上述各种性状的西瓜？如何获得上述各种性状的西瓜？ 收获方形或心收获方形或心形西瓜的种子播种形西瓜的种子播种后，子代西瓜的形后，子代西瓜的形状如何？状如何？ 如何让这些变如何让这些变异的性状稳定遗传异的性状稳定遗传下去呢？下去呢？变异变异可遗传的变异可遗传的变异不遗传的变异不遗传的变异基因突变基因突变染色体变异染色体变异基因重组基因重组 这些生物变异，不仅为生物多样性提这些生物变异，不仅为生物多样性提供了物质基础，也为人类的生产实践提供供了物质基础，也为人类的生产实践提供了丰富的材料。了丰富的材料。 生物的变异生物的变异 自从人类开始种植作物和饲养动物以自从人类开始种植作物和饲养动物以来

2、，就从未停止过对来，就从未停止过对品种的改良品种的改良。第第6 6章章 从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程 品种品种是指人类在一定的生态条件和经济是指人类在一定的生态条件和经济条件下，根据需要而创造的具有一定经济价条件下，根据需要而创造的具有一定经济价值、遗传性比较一致的值、遗传性比较一致的家养动物或栽培植物家养动物或栽培植物的类型。的类型。 品种是一种经济上的类别，是一种农业品种是一种经济上的类别，是一种农业生产资料，在生产实践中经人类选择、培育生产资料，在生产实践中经人类选择、培育而得，而得，能适应一定的自然、饲养或栽培条件能适应一定的自然、饲养或栽培条件。 一、选择育种一、选择育种

3、 选择育种是最古老的育种方法，是从栽培植物选择育种是最古老的育种方法，是从栽培植物或养殖动物的每一代的变异个体中，选出或养殖动物的每一代的变异个体中，选出符合人们符合人们需要的类型需要的类型进行繁殖和培育，通过进行繁殖和培育，通过长期选择，汰劣长期选择，汰劣留良留良，逐渐培育出优良的动植物新品种。，逐渐培育出优良的动植物新品种。1 1、方法：、方法：2 2、缺点：、缺点：选择育种选择育种周期长周期长；可选择的范围有限可选择的范围有限。 自从孟德尔发现遗传规律后，人工自从孟德尔发现遗传规律后，人工杂交杂交的方法的方法便被广泛应用于动植物便被广泛应用于动植物育种育种。二、杂交育种二、杂交育种 1

4、1、实例分析：、实例分析： 如何用高产感病（如何用高产感病（DDttDDtt）和低产抗病（）和低产抗病（ddTTddTT）两）两个小麦品种培育出高产抗病（个小麦品种培育出高产抗病（DDTTDDTT）小麦新品种。）小麦新品种。 从从F F2 2中选择中选择高产抗病类型，高产抗病类型，连续自交连续自交，直至不再发直至不再发生性状分离生性状分离为止。为止。2 2、概念：、概念： 将两个或多个品种的将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一优良性状通过交配集中在一起起，再经过，再经过选择和培育选择和培育，获得，获得新品种新品种的育种方法，叫的育种方法，叫杂交育种。杂交育种。 水稻、小麦的高产、矮秆品种

5、；袁隆平培育的杂水稻、小麦的高产、矮秆品种；袁隆平培育的杂交水稻；中国荷斯坦牛等都是杂交育种方法培育的。交水稻；中国荷斯坦牛等都是杂交育种方法培育的。 3 3、原理：、原理：基因重组基因重组4 4、优点：、优点： 育种的育种的目的性较强目的性较强，可以将两个或多个，可以将两个或多个优良性优良性状集中在一起状集中在一起 。5 5、缺点：、缺点：杂交育种杂交育种只能利用已有基因的重组只能利用已有基因的重组，按需选，按需选择，并择，并不能创造新的基因不能创造新的基因；杂交后代会出现性状分离现象杂交后代会出现性状分离现象，育种，育种进程缓进程缓缦缦，过程复杂过程复杂 。 杂交育种杂交育种通常是要获得具

6、有优良性状通常是要获得具有优良性状的能够的能够稳定遗传的新品种稳定遗传的新品种，但有时利用杂，但有时利用杂种种F F1 1代的优良性状，而并代的优良性状，而并不要求遗传上的不要求遗传上的稳定的杂种优势稳定的杂种优势也属于杂交育种。也属于杂交育种。 杂种优势杂种优势是指利用基因型不同的亲本是指利用基因型不同的亲本个体相互杂交产生的个体相互杂交产生的杂种第一代杂种第一代，在，在生长生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等一种或多种性状上优于两个亲本质等一种或多种性状上优于两个亲本的现的现象。作物育种上就常常在寻找某种杂交组象。作物育种上就常常在寻找某种杂交组

7、合，通过合，通过年年配制年年配制F F1 1代杂交种代杂交种用于生产的用于生产的办法，取得经济性状，而并不要求其后代办法，取得经济性状，而并不要求其后代还能够保持遗传上的稳定性。还能够保持遗传上的稳定性。 杂交育种与单倍体育种杂交育种与单倍体育种三、诱变育种三、诱变育种2 2、概念：、概念： 利用利用物理因素物理因素（如（如X X射线、射线、射线、紫外线、射线、紫外线、激光等）或激光等）或化学因素化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生来处理生物，使生物发生基因突变基因突变。1 1、原理：、原理： 基因突变基因突变3 3、优点、优点 诱变育种可以诱变育

8、种可以提高基因突变率提高基因突变率，在较短时间内，在较短时间内获得更多的优良变异类型。获得更多的优良变异类型。4 4、缺点、缺点 基因突变具有基因突变具有不定向性不定向性，使得，使得诱发突变的方诱发突变的方向难以掌握向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状突变体难以集中多个理想性状。 要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。群体，增加选择的机会。5 5、实例：、实例：农作物诱变育种，如农作物诱变育种，如“黑农五号黑农五号”大豆；大豆；微生物诱变育种，如微生物诱变育种，如青霉素高产菌株青霉素高产菌株。 太空育种太空育种主要是利用返回式卫星和

9、高空气球所主要是利用返回式卫星和高空气球所能达到的空间环境，通过能达到的空间环境，通过强辐射、微重力和高真空强辐射、微重力和高真空等条件诱发植物种子的基因发生变异的作物育种新等条件诱发植物种子的基因发生变异的作物育种新技术。技术。多倍体育种多倍体育种杂交杂交育种育种诱变诱变育种育种单倍体单倍体育种育种多倍体多倍体育种育种基因工基因工程育种程育种依据原理依据原理 基因重组基因重组 基因突变基因突变染色体染色体变异或变异或染色体数目变异染色体数目变异基因重组基因重组常用方法常用方法杂交杂交自交自交选选优优自交自交杂交杂交所需杂种所需杂种优势品种优势品种物理因素物理因素或化学因或化学因素诱导基素诱导

10、基因突变、因突变、太空育种太空育种花药的离花药的离体培养，体培养，秋水仙素秋水仙素诱导染色诱导染色体加倍体加倍秋水仙素秋水仙素处理萌发处理萌发的种子或的种子或幼苗幼苗DNA DNA 重组重组技术将目技术将目的基因导的基因导入受体生入受体生物，培育物，培育新品种新品种 杂交杂交育种育种诱变诱变育种育种单倍体单倍体育种育种多倍体多倍体育种育种基因工基因工程育种程育种特特点点产生新的产生新的基因组合基因组合产生新的基产生新的基因因得到的全得到的全为纯合子为纯合子染色体组成染色体组成倍增加倍增加获得外源获得外源基因基因优优点点将不同个将不同个体的优良体的优良性状集中性状集中于一个个于一个个体上体上可以

11、提高突可以提高突变率，加速变率，加速育种进程，育种进程，大幅度地改大幅度地改良某些品种良某些品种可以明显可以明显地缩短育地缩短育种年限种年限器官巨大，器官巨大，产量和营养产量和营养物质含量提物质含量提高高打破物种打破物种界限，定界限，定向改变生向改变生物的性状物的性状缺缺点点育种周期育种周期长，过程长，过程繁琐繁琐 有利变异少，有利变异少，需大量处理需大量处理实验材料实验材料技术复杂技术复杂且须与杂且须与杂交育种配交育种配合合发育延迟，发育延迟，结实率低结实率低有可能引有可能引起生态危起生态危机机杂交杂交育种育种诱变诱变育种育种单倍体单倍体育种育种多倍体多倍体育种育种基因工基因工程育种程育种育

12、育种种程程序序举例举例素冠荷鼎素冠荷鼎 蓝色妖姬蓝色妖姬 睡火莲睡火莲 家蚕能够吐出蚕家蚕能够吐出蚕丝为人类所利用丝为人类所利用能否让细菌能否让细菌“吐出吐出”蚕丝？蚕丝？ 北极海鱼有抗冻基因北极海鱼有抗冻基因如何得到抗冻的番茄如何得到抗冻的番茄？四、基因工程及其应用四、基因工程及其应用提示提示：不同生物的不同生物的DNADNA在结构上的统一性、几在结构上的统一性、几乎所有的生物都共用一套遗传密码等。乎所有的生物都共用一套遗传密码等。 （一）基因工程的概念（一）基因工程的概念 基因工程基因工程，又叫，又叫基因拼接技术基因拼接技术或或DNADNA重组技术重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把

13、一种生物的某通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种种基因提取基因提取出来，加以出来，加以修饰改造修饰改造，然后，然后放到放到另一种另一种生物的生物的细胞细胞里，里，定向地改造定向地改造生物的生物的遗传性状遗传性状。（二）基因工程的原理（二）基因工程的原理基因重组基因重组（三）基因工程的优点（三）基因工程的优点 实现不同物种生物间的基因重组，定向改造实现不同物种生物间的基因重组，定向改造生物的遗传性状。生物的遗传性状。（四）基因操作的基本工具（四）基因操作的基本工具1 1、基因的、基因的“剪刀剪刀”-限制性核酸内切酶（简称限制酶）限制性核酸内切酶（简称限制酶）作用：作用： 一种限制酶只能

14、一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸识别一种特定的脱氧核苷酸序列序列，并在，并在特定的切点特定的切点上切割上切割DNADNA分子。分子。酶具有专一性酶具有专一性分布：分布： 主要分布于主要分布于原核生物细胞中原核生物细胞中，能将侵入的外，能将侵入的外源源DNADNA切割掉，对自身起保护作用。切割掉，对自身起保护作用。 限制性内切酶（限制性内切酶（EcoREcoR）作用过程）作用过程磷酸和脱氧核糖磷酸和脱氧核糖-磷酸二酯键磷酸二酯键CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 练习使用练习使用EcoRIEcoRI 剪切目的

15、基因剪切目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因目的基因黏性末端黏性末端（四）基因操作的基本工具（四）基因操作的基本工具-DNA连接酶连接酶作用：作用： 连接连接DNADNA基本骨架上磷酸和脱氧核糖之间的基本骨架上磷酸和脱氧核糖之间的缺口（缺口（形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键）。即连接）。即连接“梯子梯子”断口断口的的“扶手扶手”而非而非“梯子梯子”中间的中间的“踏板踏板”。2 2、基因的、基因的“针线针线”DNADNA连接酶和限制酶的功能恰好相反连接酶和限制酶的功能恰好相反 DNADNA连接酶的作用过

16、程连接酶的作用过程DNADNA连接酶连接酶DNADNA聚合酶聚合酶不不同同点点作用作用对象对象连接连接DNADNA片段片段连接单个游离连接单个游离 的脱氧核苷酸的脱氧核苷酸作用作用条件条件不需要模板不需要模板需要模板需要模板相同点相同点连接不同脱氧核苷酸之间的磷酸连接不同脱氧核苷酸之间的磷酸和脱氧核糖（形成磷酸二酯键）和脱氧核糖（形成磷酸二酯键）（四）基因操作的基本工具（四）基因操作的基本工具-运载体运载体作用：作用： 将目的基因导入受体细胞。将目的基因导入受体细胞。3 3、基因的运输工具、基因的运输工具 质粒质粒存在于存在于多种细菌和酵母多种细菌和酵母菌等微生物细胞菌等微生物细胞中，是拟核或

17、细中，是拟核或细胞核以外胞核以外能自主能自主复制的小型环状复制的小型环状双链双链DNADNA分子分子。 最常用的运最常用的运载体是载体是大肠杆菌大肠杆菌的质粒的质粒，所含的，所含的抗生素抗性基因抗生素抗性基因可作运载体的可作运载体的标标记基因记基因。（五）基因工程的操作步骤（五）基因工程的操作步骤从细胞中分从细胞中分离出离出DNADNA大肠杆大肠杆菌中提菌中提取质粒取质粒限制酶限制酶提取目的基因提取目的基因限制酶限制酶目的基因与目的基因与运载体结合运载体结合DNADNA连接酶连接酶目的基因导目的基因导入受体细胞入受体细胞目的基因的目的基因的检测和表达检测和表达（六）基因工程的应用（六）基因工程

18、的应用1 1、基因工程与作物育种、基因工程与作物育种 利用基因工程可培育利用基因工程可培育高产、稳产、具有优良高产、稳产、具有优良品质和各种抗逆性品质和各种抗逆性的农作物新品种。的农作物新品种。 例：抗棉铃虫的转基因抗虫棉等抗虫作物例：抗棉铃虫的转基因抗虫棉等抗虫作物 （减少农药用量，降低生产成本；减少农药对环境的污染。减少农药用量，降低生产成本；减少农药对环境的污染。） 在畜牧养殖业方面，培育转基因奶牛（构建动在畜牧养殖业方面，培育转基因奶牛（构建动物乳腺生物反应器）、超级绵羊等转基因动物。物乳腺生物反应器）、超级绵羊等转基因动物。苏云金杆菌苏云金杆菌抗虫基因抗虫基因棉花棉花抗虫棉花抗虫棉花

19、表达表达导入导入运载体运载体转基因动物转基因动物2 2、基因工程与药物研制、基因工程与药物研制 利用基因工程构建转基因利用基因工程构建转基因工程菌工程菌，高效率生产，高效率生产各种高质量、低成本的各种高质量、低成本的基因工程药品基因工程药品。 例：构建各种工程菌生产人胰岛素、干扰素、白细例：构建各种工程菌生产人胰岛素、干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子，以及预防乙肝、霍胞介素、溶血栓剂、凝血因子，以及预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾的疫苗等。乱、伤寒、疟疾的疫苗等。 3 3、基因工程与环境保护、基因工程与环境保护 环境污染治理环境污染治理环境监测环境监测 通过研究通过研究“基因敲除基因敲除”的的老鼠将帮助研究人类的癌症、老鼠将帮助研究人类的癌症、糖尿病和高血压等慢性疾病与糖尿病和高血压等慢性疾病与遗传的关系。遗传的关系。 利用利用“基因拼接技术基因拼接技术”在猴子在猴子的未受精卵中加入特定基因（如老的未受精卵中加入特定基因（如老年性痴呆病的基因、帕金森病基因年性痴呆病的基因、帕金森病基因等）并利用它成功培育出健康小猴。等）并利用它成功培育出健康小猴。通过研究来加快针对相关疾病疫苗通过研究来加快针对相关疾病疫苗的开发进程。的开发进程。 转基因食品转基因食品 安全吗安全吗?!