蘇教版教學(xué)教案江蘇省泰州市揚子江高級中學(xué)生物必修二生物育種課件

1、生物育種生物育種揚子江高級中學(xué)揚子江高級中學(xué) 1. 1.將分散于各章節(jié)的有關(guān)生物育種方面的知識梳理將分散于各章節(jié)的有關(guān)生物育種方面的知識梳理出來形成知識體系。出來形成知識體系。2.2.利用基因重組、基因突變、染色體變異、基因工利用基因重組、基因突變、染色體變異、基因工程、細胞工程等遺傳學(xué)原理，設(shè)計培育具有優(yōu)良性程、細胞工程等遺傳學(xué)原理，設(shè)計培育具有優(yōu)良性狀的新品種的育種方法。狀的新品種的育種方法。3.3.通過典型例題分析，提高審題解題的能力。通過典型例題分析，提高審題解題的能力。 復(fù)習(xí)目標：復(fù)習(xí)目標： 一、雜交育種一、雜交育種 1原理：原理：基因重組基因重組。一般指種內(nèi)不同品種間的雜交育種。人

2、們用雜交一般指種內(nèi)不同品種間的雜交育種。人們用雜交的方法，有目的地使生物不同品種間的基因重的方法，有目的地使生物不同品種間的基因重新組合，以便使不同親本的優(yōu)良基因組合到一新組合，以便使不同親本的優(yōu)良基因組合到一起，從而創(chuàng)造出對人類有益的新品種。起，從而創(chuàng)造出對人類有益的新品種。 2 2、基因重組的三種情況：、基因重組的三種情況： 基因重組是指在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同基因重組是指在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。性狀的基因的重新組合。 （1）基因的自由組合定律告訴我們，在生物體通過減數(shù)）基因的自由組合定律告訴我們，在生物體通過減數(shù)分裂形成配子時，隨著非同源

3、染色體的自由組合，非等位分裂形成配子時，隨著非同源染色體的自由組合，非等位基因也自由組合，這樣，由雌雄配子結(jié)合形成的受精卵，基因也自由組合，這樣，由雌雄配子結(jié)合形成的受精卵，就可能具有與親代不同的基因型，這是一種類型的基因重就可能具有與親代不同的基因型，這是一種類型的基因重組。組。 （2） 在減數(shù)分裂的四分體時期，由于同源染色體的在減數(shù)分裂的四分體時期，由于同源染色體的非姐非姐妹染色單體之間常常發(fā)生局部交換妹染色單體之間常常發(fā)生局部交換，這些染色單體上的基，這些染色單體上的基因組合，是另一種類型的基因重組。因組合，是另一種類型的基因重組。 （3）廣義上講，轉(zhuǎn)基因也是基因重組，是人工基因重組。）

4、廣義上講，轉(zhuǎn)基因也是基因重組，是人工基因重組。非同源染色體上的非同源染色體上的 非等位基因自由組合非等位基因自由組合aabbaabbab和和abab和和abaabbaabb同源染色體的非姐妹染色單體同源染色體的非姐妹染色單體之間的局部交換之間的局部交換 3方法和過程：方法和過程： 雜交雜交自交自交選優(yōu)（一般從選優(yōu)（一般從f2開始）開始）4經(jīng)典例題：經(jīng)典例題： 例例 （2000年全國理綜年全國理綜）假如水稻高稈（）假如水稻高稈（d）對矮稈（）對矮稈（d）為顯性，抗稻瘟?。轱@性，抗稻瘟病（r）與易感稻瘟?。ǎ┡c易感稻瘟?。╮）為顯性，兩對）為顯性，兩對性狀獨立遺傳。用一個純合易感病的矮稈品種（抗

5、倒伏）性狀獨立遺傳。用一個純合易感病的矮稈品種（抗倒伏）與一個純合抗病高稈品種（易倒伏）雜交，與一個純合抗病高稈品種（易倒伏）雜交，f2代中出現(xiàn)既代中出現(xiàn)既抗病又抗倒伏類型的基因型及其比例為抗病又抗倒伏類型的基因型及其比例為addrr,1/8 bddrr,1/16cddrr,1/16和和ddrr,1/8dddrr,1/16和和ddrr,1/8答案：答案：c二、誘變育種二、誘變育種1原理：原理：基因突變基因突變。這種方法可以提高突變。這種方法可以提高突變率，創(chuàng)造人類需要的變異類型，從中選擇、率，創(chuàng)造人類需要的變異類型，從中選擇、培育出優(yōu)良的生物品種。培育出優(yōu)良的生物品種。2方法和過程：是指利用物

6、理因素方法和過程：是指利用物理因素(如太空如太空的輻射的輻射x射線、射線、射線、紫外線、失重或用射線、紫外線、失重或用激光等激光等)；化學(xué)因素；化學(xué)因素(如亞硝酸、硫酸二乙酯如亞硝酸、硫酸二乙酯等等)來處理生物（如萌動的植物芽或種子），來處理生物（如萌動的植物芽或種子），使生物發(fā)生基因突變。使生物發(fā)生基因突變。 誘發(fā)變異誘發(fā)變異選擇育成新品種選擇育成新品種。 3優(yōu)缺點：優(yōu)缺點： 能提高變異頻率，加速育種過程，可大幅度改良某些性狀能提高變異頻率，加速育種過程，可大幅度改良某些性狀（有時可產(chǎn)生超效基因），變異范圍廣；有利變異少，須（有時可產(chǎn)生超效基因），變異范圍廣；有利變異少，須大量處理材料；誘變

7、的方向和性質(zhì)不能控制。改良數(shù)量性大量處理材料；誘變的方向和性質(zhì)不能控制。改良數(shù)量性狀（多基因遺傳的性狀）效果較差。狀（多基因遺傳的性狀）效果較差。 理解其優(yōu)缺點，需要先了解一下基因突變作為生物變異的理解其優(yōu)缺點，需要先了解一下基因突變作為生物變異的一個重要來源，它具有以下主要特點：一個重要來源，它具有以下主要特點： 第一，基因突變在生物界中是普遍存在的第一，基因突變在生物界中是普遍存在的。無論是低等生。無論是低等生物，還是高等的動植物以及人，都可能發(fā)生基因突變。例物，還是高等的動植物以及人，都可能發(fā)生基因突變。例如，棉花的短果枝，水稻的矮桿、糯性，果蠅的白眼、殘如，棉花的短果枝，水稻的矮桿、糯

8、性，果蠅的白眼、殘翅，家鴿羽毛的灰紅色，以及人的色盲、糖尿病、白化病翅，家鴿羽毛的灰紅色，以及人的色盲、糖尿病、白化病等遺傳病，都是突變性狀，（通過基因突變產(chǎn)生等位基等遺傳病，都是突變性狀，（通過基因突變產(chǎn)生等位基因）。自然條件下發(fā)生的基因突變叫做自然突變，人為條因）。自然條件下發(fā)生的基因突變叫做自然突變，人為條件下誘發(fā)產(chǎn)生的基因突變叫做誘發(fā)突變。件下誘發(fā)產(chǎn)生的基因突變叫做誘發(fā)突變。 第二，基因突變是隨機發(fā)生的第二，基因突變是隨機發(fā)生的。它可以發(fā)生在生物個體發(fā)。它可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期和生物體的任何細胞。育的任何時期和生物體的任何細胞。 一般來說，在生物個體發(fā)育的過程中，基因突變發(fā)生

9、一般來說，在生物個體發(fā)育的過程中，基因突變發(fā)生的時期越遲，生物體表現(xiàn)突變的部分就越少。例如，植物的時期越遲，生物體表現(xiàn)突變的部分就越少。例如，植物的葉芽如果在發(fā)育的早期發(fā)生基因突變，那么由這個葉芽的葉芽如果在發(fā)育的早期發(fā)生基因突變，那么由這個葉芽長成的枝條，上面著生的葉、花和果實都有可能與其他枝長成的枝條，上面著生的葉、花和果實都有可能與其他枝條不同。如果基因突變發(fā)生在花芽分化時，那么，將來可條不同。如果基因突變發(fā)生在花芽分化時，那么，將來可能只在一朵花或一個花序上表現(xiàn)出變異。能只在一朵花或一個花序上表現(xiàn)出變異。 基因突變可以發(fā)生在體細胞中，也可以發(fā)生在生殖細基因突變可以發(fā)生在體細胞中，也可以

10、發(fā)生在生殖細胞中。發(fā)生在生殖細胞中的突變，可以通過受精作用直接胞中。發(fā)生在生殖細胞中的突變，可以通過受精作用直接傳遞給后代。發(fā)生在體細胞中的突變，一般是不能傳遞給傳遞給后代。發(fā)生在體細胞中的突變，一般是不能傳遞給后代的（如人的某種癌變）。后代的（如人的某種癌變）。 第三，在自然狀態(tài)下，對一種生物來說，基因突變的頻率第三，在自然狀態(tài)下，對一種生物來說，基因突變的頻率是很低的是很低的。據(jù)估計，在高等生物中，大約十萬個到一億個。據(jù)估計，在高等生物中，大約十萬個到一億個生殖細胞中，才會有一個生殖細胞發(fā)生基因突變，突變率生殖細胞中，才會有一個生殖細胞發(fā)生基因突變，突變率是是105108。不同生物的基因突

11、變率是不同的。例如，。不同生物的基因突變率是不同的。例如，玉米的抑制色素形成的基因的突變率為玉米的抑制色素形成的基因的突變率為1.06104，而黃，而黃色胚乳基因的突變率為色胚乳基因的突變率為2.2106。同一種生物的不同基。同一種生物的不同基因，突變率也不相同。因，突變率也不相同。 第四，大多數(shù)基因突變對生物體是有害的。第四，大多數(shù)基因突變對生物體是有害的。由于任何一種由于任何一種生物都是長期進化過程的產(chǎn)物，它們性狀與環(huán)境條件已經(jīng)生物都是長期進化過程的產(chǎn)物，它們性狀與環(huán)境條件已經(jīng)取得了高度的協(xié)調(diào)。如果發(fā)生基因突變，就有可能破壞這取得了高度的協(xié)調(diào)。如果發(fā)生基因突變，就有可能破壞這種協(xié)調(diào)關(guān)系。因

12、此，基因突變對于生物的生存往往是有害種協(xié)調(diào)關(guān)系。因此，基因突變對于生物的生存往往是有害的。例如，植物中常見的白化苗，也是基因突變形成的。的。例如，植物中常見的白化苗，也是基因突變形成的。這種苗由于缺乏葉綠素，不能進行光合作用制造有機物，這種苗由于缺乏葉綠素，不能進行光合作用制造有機物，最終導(dǎo)致死亡。但是，也有少數(shù)基因突變是有利的。例如，最終導(dǎo)致死亡。但是，也有少數(shù)基因突變是有利的。例如，植物的抗病性突變、耐旱性突變、微生物的抗藥性突變等，植物的抗病性突變、耐旱性突變、微生物的抗藥性突變等，都是有利于生物生存的。都是有利于生物生存的。 第五，基因突變是不定向的第五，基因突變是不定向的。一個基因可

13、以向不同。一個基因可以向不同的方向發(fā)生突變，產(chǎn)生一個以上的等位基因。的方向發(fā)生突變，產(chǎn)生一個以上的等位基因。 例如，控制小鼠毛色的灰色基因例如，控制小鼠毛色的灰色基因(a+)可以突變可以突變成黃色基因成黃色基因(ay)，也可以突變成黑色基因，也可以突變成黑色基因(a)。但。但是每一個基因的突變，都不是沒有任何限制的。是每一個基因的突變，都不是沒有任何限制的。 例如，小鼠毛色基因的突變，只限定在色素的例如，小鼠毛色基因的突變，只限定在色素的范圍內(nèi)，不會超出這個范圍。范圍內(nèi)，不會超出這個范圍。所控制的都是同一所控制的都是同一性狀的不同表現(xiàn)類型，它們屬于等位基因。性狀的不同表現(xiàn)類型，它們屬于等位基因

14、。4應(yīng)用：應(yīng)用： 本世紀本世紀60年代以來，我國通過農(nóng)作物誘變育年代以來，我國通過農(nóng)作物誘變育種培育出了數(shù)百個農(nóng)作物新品種。這些新品種具種培育出了數(shù)百個農(nóng)作物新品種。這些新品種具有抗病力強、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等優(yōu)點，在農(nóng)業(yè)生有抗病力強、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等優(yōu)點，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大作用。產(chǎn)中發(fā)揮了巨大作用。 例如，黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院用輻射方法處理例如，黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院用輻射方法處理大豆，培育成了黑農(nóng)五號等大豆品種，含油量比大豆，培育成了黑農(nóng)五號等大豆品種，含油量比原來的品種提高了原來的品種提高了2.5，大豆產(chǎn)量提高了，大豆產(chǎn)量提高了16。 也有時可利用對人類有益的芽變，通過營養(yǎng)也有時可利用對人類有

15、益的芽變，通過營養(yǎng)繁殖培育優(yōu)良品種。繁殖培育優(yōu)良品種。在微生物育種方面，誘變育種也發(fā)揮了重要作用。在微生物育種方面，誘變育種也發(fā)揮了重要作用。青霉菌的選育就是一個典型的例子。青霉菌的選育就是一個典型的例子。 現(xiàn)在世界各國生產(chǎn)青霉素的菌種，最初是在現(xiàn)在世界各國生產(chǎn)青霉素的菌種，最初是在 1943年從一個發(fā)霉的甜瓜上得來的。這種野生的年從一個發(fā)霉的甜瓜上得來的。這種野生的青霉菌分泌的青霉素很少，產(chǎn)量只有青霉菌分泌的青霉素很少，產(chǎn)量只有20單位單位/ml。 后來，人們對青霉菌多次進行后來，人們對青霉菌多次進行x射線、紫外線射線、紫外線照射以及綜合處理，再通過篩選培育成了青霉素照射以及綜合處理，再通過

16、篩選培育成了青霉素產(chǎn)量很高的菌株，目前青霉素的產(chǎn)量已經(jīng)可以達產(chǎn)量很高的菌株，目前青霉素的產(chǎn)量已經(jīng)可以達到到50 000單位單位/ml60 000單位單位/ml 5經(jīng)典例題：經(jīng)典例題： 例例 科學(xué)家將一些作物的種子搭載人造衛(wèi)星進入科學(xué)家將一些作物的種子搭載人造衛(wèi)星進入太空，經(jīng)過宇宙射線、高度真空和微重力等綜合太空，經(jīng)過宇宙射線、高度真空和微重力等綜合因素的作用，使種子內(nèi)的因素的作用，使種子內(nèi)的dna發(fā)生變化，從而培發(fā)生變化，從而培育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的新品種。（多選）育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的新品種。（多選） a這項工作屬于誘變育種這項工作屬于誘變育種 b從太空帶回來的種子都是優(yōu)良品種從太空帶回來的種子都是優(yōu)良品種

17、 c從太空帶回來的種子都變成多倍體從太空帶回來的種子都變成多倍體 d從太空帶回來的種子還得進行人工選擇從太空帶回來的種子還得進行人工選擇 答案：答案：a、d。三、單倍體育種三、單倍體育種 在自然條件下，玉米、高梁、水稻、番茄等高等在自然條件下，玉米、高梁、水稻、番茄等高等植物，偶爾也會出現(xiàn)單倍體植株。與正常的植株植物，偶爾也會出現(xiàn)單倍體植株。與正常的植株相比，單倍體植株長得弱小，而且是高度不育的。相比，單倍體植株長得弱小，而且是高度不育的。但是，它們在育種上有特殊的意義。但是，它們在育種上有特殊的意義。 單倍體育種是利用花藥（花粉）離體培養(yǎng)技術(shù)單倍體育種是利用花藥（花粉）離體培養(yǎng)技術(shù)獲得單倍體

18、植株，再誘導(dǎo)其染色體加倍，從而獲獲得單倍體植株，再誘導(dǎo)其染色體加倍，從而獲得所需要的純系植株的育種方法。得所需要的純系植株的育種方法。 1原理：原理：染色體變異、基因重組和組織培養(yǎng)染色體變異、基因重組和組織培養(yǎng)。 2方法和過程：方法和過程： 選擇親本選擇親本有性雜交有性雜交f1產(chǎn)生的花粉離產(chǎn)生的花粉離體培養(yǎng)獲得單倍體植株體培養(yǎng)獲得單倍體植株誘導(dǎo)染色體加倍誘導(dǎo)染色體加倍獲得可育純合子獲得可育純合子選擇所需要的品種類型。選擇所需要的品種類型。 育種工作者常常采用花藥離體培養(yǎng)的方育種工作者常常采用花藥離體培養(yǎng)的方法來獲得單倍體植株，然后經(jīng)過人工誘導(dǎo)法來獲得單倍體植株，然后經(jīng)過人工誘導(dǎo)使染色體數(shù)目加倍

19、，重新恢復(fù)到正常植株使染色體數(shù)目加倍，重新恢復(fù)到正常植株的染色體數(shù)目。這種方法得到的植株，不的染色體數(shù)目。這種方法得到的植株，不僅能夠正常生殖，而且每對染色體上的成僅能夠正常生殖，而且每對染色體上的成對的基因都是純合的，自交產(chǎn)生的后代不對的基因都是純合的，自交產(chǎn)生的后代不會發(fā)生性狀分離。會發(fā)生性狀分離。 3優(yōu)缺點：優(yōu)缺點：明顯縮短育種年限，加速育種進程明顯縮短育種年限，加速育種進程，利用單倍體植株培育新品種只需要兩年時間，就利用單倍體植株培育新品種只需要兩年時間，就可以得到一個穩(wěn)定的純系品種。與常規(guī)的雜交育可以得到一個穩(wěn)定的純系品種。與常規(guī)的雜交育種方法相比，明顯地縮短了育種年限：技術(shù)較復(fù)種方

20、法相比，明顯地縮短了育種年限：技術(shù)較復(fù)雜，需與雜交育種結(jié)合，（不適合動物育種工雜，需與雜交育種結(jié)合，（不適合動物育種工作）。作）。 4應(yīng)用應(yīng)用 (1)早在早在20世紀世紀70年代初，我國就開始用花藥體培年代初，我國就開始用花藥體培養(yǎng)選育新品種，育成了養(yǎng)選育新品種，育成了“京花一號京花一號”小麥等新品小麥等新品種。種?！熬┗ㄒ惶柧┗ㄒ惶枴毙←溗氪罅６?，豐產(chǎn)性好，而小麥穗大粒多，豐產(chǎn)性好，而且適應(yīng)性和抗病性強，現(xiàn)在已經(jīng)大面積推廣種植。且適應(yīng)性和抗病性強，現(xiàn)在已經(jīng)大面積推廣種植。這種太空南瓜王最大這種太空南瓜王最大能長到能長到200200多公斤，多公斤，在生長繁殖期高峰時，在生長繁殖期高峰時，南瓜每

21、天能增大南瓜每天能增大5 5公公斤。斤。(2)“(2)“黑農(nóng)五號黑農(nóng)五號”大豆大豆 高產(chǎn)青霉菌株高產(chǎn)青霉菌株 太空椒太空椒成功率低成功率低, ,有利個體往往不多有利個體往往不多需大量處理材料需大量處理材料5 5誘變意義誘變意義: : 是創(chuàng)造動、植物新品種和微生物新類是創(chuàng)造動、植物新品種和微生物新類型的重要方法型的重要方法優(yōu)點：優(yōu)點：提高突變率，縮短育種周期提高突變率，縮短育種周期大幅度改良某些性狀大幅度改良某些性狀缺點缺點: :物理因素：物理因素：x x射線、射線、射線、紫外線、激光等射線、紫外線、激光等 化學(xué)因素：化學(xué)因素：亞硝酸、硫酸二乙酯等亞硝酸、硫酸二乙酯等 （1 1）常用的方法：）常

22、用的方法： 6經(jīng)典例題：經(jīng)典例題： 例例 、用純種的高稈、用純種的高稈(d)抗銹病抗銹病(t)小麥與矮稈小麥與矮稈(d)易染銹病易染銹病(t)小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法如下：小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法如下： 高稈抗銹病高稈抗銹病矮稈易染銹病矮稈易染銹病f1雄配子雄配子 幼苗幼苗選出符合要求的品種，下列有關(guān)此育種方法選出符合要求的品種，下列有關(guān)此育種方法的敘述中，正確的是的敘述中，正確的是 a這種育種方法叫雜交育種這種育種方法叫雜交育種 b過程過程必須使用生長素處理必須使用生長素處理 c這種方法的最大優(yōu)點是縮短育種年限這種方法的最大優(yōu)點是縮短育種年限 d過程必須經(jīng)過受精作用過程必

23、須經(jīng)過受精作用 答案：答案：c四、多倍體育種四、多倍體育種 體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體叫體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體叫做多倍體。做多倍體。 其中，體細胞中含有三個染色體組的個體，叫做其中，體細胞中含有三個染色體組的個體，叫做三倍體，比如香蕉。三倍體，比如香蕉。 體細胞中含有四個染色體組的個體，叫做四倍體，體細胞中含有四個染色體組的個體，叫做四倍體，比如馬鈴薯。比如馬鈴薯。 多倍體在植物中廣泛地存在著，在動物中比較少多倍體在植物中廣泛地存在著，在動物中比較少見。在被子植物中，至少有見。在被子植物中，至少有1/3的物種是多倍體。的物種是多倍體。例如，普通小麥、棉花、煙草、

24、蘋果、梨、菊、例如，普通小麥、棉花、煙草、蘋果、梨、菊、水仙等大都是多倍體。帕米爾高原的高山植物，水仙等大都是多倍體。帕米爾高原的高山植物，有有65的種類是多倍體。的種類是多倍體。1原理：原理：染色體變異（染色體加倍）染色體變異（染色體加倍）。體細。體細胞在有絲分裂的過程中，染色體完成了復(fù)胞在有絲分裂的過程中，染色體完成了復(fù)制，但是細胞受到外界環(huán)境條件制，但是細胞受到外界環(huán)境條件(如溫度驟如溫度驟變變)或生物內(nèi)部因素的干擾，紡錘體的形成或生物內(nèi)部因素的干擾，紡錘體的形成受到破壞，以致染色體不能被拉向兩極，受到破壞，以致染色體不能被拉向兩極，細胞也不能分裂成兩個子細胞，于是就形細胞也不能分裂成兩

25、個子細胞，于是就形成染色體數(shù)目加倍的細胞。成染色體數(shù)目加倍的細胞。 如果這樣的細胞繼續(xù)進行正常的有絲如果這樣的細胞繼續(xù)進行正常的有絲分裂，就可以發(fā)育成染色體數(shù)目加倍的組分裂，就可以發(fā)育成染色體數(shù)目加倍的組織或個體?？椈騻€體。 2方法和過程：秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼方法和過程：秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。當(dāng)秋水仙素作用于正在分裂的細胞時，能夠苗。當(dāng)秋水仙素作用于正在分裂的細胞時，能夠抑制紡錘體形成，導(dǎo)致染色體不分離，從而引起抑制紡錘體形成，導(dǎo)致染色體不分離，從而引起細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。染色體數(shù)目加倍的細胞細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。染色體數(shù)目加倍的細胞繼續(xù)進行正常的有絲分裂，將來就可以發(fā)育成多繼

26、續(xù)進行正常的有絲分裂，將來就可以發(fā)育成多倍體植株。倍體植株。 3優(yōu)缺點：可培育出自然界中沒有的新品種，優(yōu)缺點：可培育出自然界中沒有的新品種，且培育出的植物器官大，產(chǎn)量高，營養(yǎng)豐富；結(jié)且培育出的植物器官大，產(chǎn)量高，營養(yǎng)豐富；結(jié)實率低，只適于植物。實率低，只適于植物。 4應(yīng)用：目前世界各國利用人工誘導(dǎo)多倍體的應(yīng)用：目前世界各國利用人工誘導(dǎo)多倍體的方法已經(jīng)培育出不少新品種，如含糖量高的三倍方法已經(jīng)培育出不少新品種，如含糖量高的三倍體無子西瓜和甜菜等。此外，我國科技工作者還體無子西瓜和甜菜等。此外，我國科技工作者還創(chuàng)造出自然界中沒有的作物創(chuàng)造出自然界中沒有的作物八倍體小黑麥。八倍體小黑麥。 三倍體無子

27、西瓜的培育：三倍體無子西瓜的培育： 在二倍體西瓜的幼苗期，用秋水仙素處理，可以得到四倍在二倍體西瓜的幼苗期，用秋水仙素處理，可以得到四倍體植株。然后，用四倍體植株作母本，用二倍體植株作父體植株。然后，用四倍體植株作母本，用二倍體植株作父本，進行雜交，得到含有三個染色體組的種子。把這些種本，進行雜交，得到含有三個染色體組的種子。把這些種子種下去，就會長出三倍體植株。由于三倍體植株在減數(shù)子種下去，就會長出三倍體植株。由于三倍體植株在減數(shù)分裂的過程中，染色體的聯(lián)會發(fā)生紊亂，因而不能形成正分裂的過程中，染色體的聯(lián)會發(fā)生紊亂，因而不能形成正常的生殖細胞。當(dāng)三倍體植株開花時，需要授給普通西瓜常的生殖細胞。

28、當(dāng)三倍體植株開花時，需要授給普通西瓜(二倍體二倍體)成熟的花粉，刺激子房發(fā)育而成為果實成熟的花粉，刺激子房發(fā)育而成為果實(一般需要一般需要施用一定濃度的生長素，做為輔助手段，以外源生長素誘施用一定濃度的生長素，做為輔助手段，以外源生長素誘導(dǎo)內(nèi)源生長素促進結(jié)果導(dǎo)內(nèi)源生長素促進結(jié)果)。因為胚珠并不發(fā)育成為種子，。因為胚珠并不發(fā)育成為種子，所以這種西瓜叫做無子西瓜。無子西瓜不僅滿足了國內(nèi)市所以這種西瓜叫做無子西瓜。無子西瓜不僅滿足了國內(nèi)市場的需求，而且遠銷國外。場的需求，而且遠銷國外。 如果反交，得到的三倍體西瓜珠被可發(fā)育成種皮，這樣的如果反交，得到的三倍體西瓜珠被可發(fā)育成種皮，這樣的三倍體西瓜沒有

29、使用價值。三倍體西瓜沒有使用價值。 5經(jīng)典例題：經(jīng)典例題： 例例 四倍體水稻的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到的單四倍體水稻的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到的單倍體植株中，所含的染色體組數(shù)是倍體植株中，所含的染色體組數(shù)是 a1組組 b2組組 c3組組 d4組組 答案：答案：b 五、基因工程育種五、基因工程育種 一種生物的一種生物的dna上的基因之所以能在其他生物體內(nèi)得以進上的基因之所以能在其他生物體內(nèi)得以進行相同的表達，是因為它們共用一套遺傳密碼。在該育種行相同的表達，是因為它們共用一套遺傳密碼。在該育種方法中需兩種工具酶（限制性內(nèi)切酶、方法中需兩種工具酶（限制性內(nèi)切酶、dna連接酶）和運連接酶）和運載體（質(zhì)粒），質(zhì)粒

30、上必須有相應(yīng)的識別基因，便于基因載體（質(zhì)粒），質(zhì)粒上必須有相應(yīng)的識別基因，便于基因檢測。如人的胰島素基因移接到大腸桿菌的檢測。如人的胰島素基因移接到大腸桿菌的dna上后，可上后，可在大腸桿菌的細胞內(nèi)指導(dǎo)合成人的胰島素；抗蟲棉植株的在大腸桿菌的細胞內(nèi)指導(dǎo)合成人的胰島素；抗蟲棉植株的培育培育;將固氮菌的固氮酶基因移接到植物將固氮菌的固氮酶基因移接到植物dna分子上去，分子上去，培育出固氮植物。固氮基因的表達方式為：培育出固氮植物。固氮基因的表達方式為： 1原理：基因重組（或異源原理：基因重組（或異源dna重組）和所有生物氨基重組）和所有生物氨基酸遺傳密碼子的通用性。酸遺傳密碼子的通用性。 物質(zhì)基礎(chǔ)

31、是：生物的物質(zhì)基礎(chǔ)是：生物的dna均由四種脫氧核苷酸組成。均由四種脫氧核苷酸組成。 其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是：一般生物的其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是：一般生物的dna均為雙螺旋結(jié)構(gòu)。均為雙螺旋結(jié)構(gòu)。 2方法和過程：方法和過程： 提取目的基因提取目的基因裝入載體裝入載體導(dǎo)入受體細胞導(dǎo)入受體細胞基因表達基因表達篩篩選出符合要求的新品種。選出符合要求的新品種。 這種技術(shù)是在生物體外，通過對這種技術(shù)是在生物體外，通過對dna分子進行人工分子進行人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導(dǎo)，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，

32、使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。通俗地說，就是按照達，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。通俗地說，就是按照人們的主觀意愿，把一種生物的個別基因復(fù)制出來，加以人們的主觀意愿，把一種生物的個別基因復(fù)制出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀?；蚬こ淌窃谖锏倪z傳性狀?；蚬こ淌窃赿na分子水平上進行設(shè)計施分子水平上進行設(shè)計施工的。工的。 重組的重組的dna分子進入受體細胞后，受體細胞必須表現(xiàn)出特分子進入受體細胞后，受體細胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達過程。定的性狀，才能說明目的基

33、因完成了表達過程。 3優(yōu)缺點：不受種屬限制，可根據(jù)人類的需要，優(yōu)缺點：不受種屬限制，可根據(jù)人類的需要，有目的地進行，育種時間短有目的地進行，育種時間短 ；可能會引起生態(tài)危；可能會引起生態(tài)危機，技術(shù)難度大。機，技術(shù)難度大。 4應(yīng)用：科學(xué)家最初做抗蟲棉試驗時，雖然已應(yīng)用：科學(xué)家最初做抗蟲棉試驗時，雖然已經(jīng)檢測出棉的植株中含有抗蟲的基因，但讓棉鈴經(jīng)檢測出棉的植株中含有抗蟲的基因，但讓棉鈴蟲食用棉的葉片時，棉鈴蟲并沒有被殺死，這說蟲食用棉的葉片時，棉鈴蟲并沒有被殺死，這說明抗蟲基因還不能在高等植物中表達?？茖W(xué)家在明抗蟲基因還不能在高等植物中表達。科學(xué)家在研究的基礎(chǔ)上，又一次對棉植株中的抗蟲基因進研究的

34、基礎(chǔ)上，又一次對棉植株中的抗蟲基因進行了修飾，然后再讓棉鈴蟲食用棉的葉片，結(jié)果行了修飾，然后再讓棉鈴蟲食用棉的葉片，結(jié)果食用的第二天棉鈴蟲就中毒死亡了。這說明抗蟲食用的第二天棉鈴蟲就中毒死亡了。這說明抗蟲基因在棉植株中得到了表達基因在棉植株中得到了表達導(dǎo)入導(dǎo)入擴增擴增 5經(jīng)典例題：經(jīng)典例題： 例例 （2007年天津理綜卷）在培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因植年天津理綜卷）在培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（物的研究中，卡那霉素抗性基因（kan）常）常作為標記基因，只有含卡那霉素抗性基因作為標記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。下的細胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。下圖為獲得抗蟲棉的

35、技術(shù)流程。圖為獲得抗蟲棉的技術(shù)流程。 請據(jù)圖回答：請據(jù)圖回答： （1）a過程需要的酶有過程需要的酶有_ （2）b過程及其結(jié)果體現(xiàn)了質(zhì)粒作為運載體必須過程及其結(jié)果體現(xiàn)了質(zhì)粒作為運載體必須具備的兩個條件是具備的兩個條件是_ （3）c過程的培養(yǎng)基除含有必要營養(yǎng)物質(zhì)、瓊脂過程的培養(yǎng)基除含有必要營養(yǎng)物質(zhì)、瓊脂和激素外，還需加入和激素外，還需加入_。 （4）如果利用）如果利用dna分子雜交原理對再生植株進分子雜交原理對再生植株進行檢測，行檢測，d過程應(yīng)該用過程應(yīng)該用_作為探針。作為探針。 （5）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株的卡那霉素抗性基）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株的卡那霉素抗性基因的傳遞符合孟德爾遺傳規(guī)律。因的傳遞符

36、合孟德爾遺傳規(guī)律。 將轉(zhuǎn)基因植株與將轉(zhuǎn)基因植株與_雜交，其后雜交，其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比外代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比外1:1。 若該轉(zhuǎn)基因植株自交，則其后代中抗卡那霉素若該轉(zhuǎn)基因植株自交，則其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比為型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比為_。 若將該轉(zhuǎn)基因植株的花藥在卡那霉素培養(yǎng)基上若將該轉(zhuǎn)基因植株的花藥在卡那霉素培養(yǎng)基上作離體培養(yǎng)，則獲得的再生植株群體中抗卡那霉作離體培養(yǎng)，則獲得的再生植株群體中抗卡那霉素型植株占素型植株占_。答案：（答案：（1 1）限制性內(nèi)切酶和）限制性內(nèi)切酶和dnadna連接酶連接酶（2 2）具有標記基因；能在

37、宿主細胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存）具有標記基因；能在宿主細胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存（他們沒有要（他們沒有要求，具有多個限制酶切點，教材求，具有多個限制酶切點，教材p.50p.50）（3 3）卡那霉素）卡那霉素 （界定是否帶有標記基因，轉(zhuǎn)基因是否成功）（界定是否帶有標記基因，轉(zhuǎn)基因是否成功）（4 4）放射性同位素（或熒光分子）標記的抗蟲基因）放射性同位素（或熒光分子）標記的抗蟲基因（5 5） 非轉(zhuǎn)基因植株非轉(zhuǎn)基因植株 3 31 1100 100 （因為題干已經(jīng)告訴我們（因為題干已經(jīng)告訴我們“卡卡那霉素抗性基因（那霉素抗性基因（kankan）常作為標記基因，只有含卡那霉素抗性基因）常作為標記基因，只有含卡那霉素

38、抗性基因的細胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。的細胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長?！彼锌瓜x棉細胞均帶有這個所有抗蟲棉細胞均帶有這個基因）基因）六、細胞工程育種六、細胞工程育種 細胞工程育種是指用細胞融合的方法獲得雜種細細胞工程育種是指用細胞融合的方法獲得雜種細胞，利用細胞的全能性，用組織培養(yǎng)的方法培育胞，利用細胞的全能性，用組織培養(yǎng)的方法培育雜種個體的方法。雜種個體的方法。 1原理：植物細胞和動物細胞核的全能性。生原理：植物細胞和動物細胞核的全能性。生物體的細胞具有使后代細胞形成完整個體的潛能，物體的細胞具有使后代細胞形成完整個體的潛能，細胞的這種特性叫做細胞的全能性。生物體的每細胞的這種特性叫做

39、細胞的全能性。生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因，從理都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個活細胞都應(yīng)該具有全能論上講，生物體的每一個活細胞都應(yīng)該具有全能性。性。 在生物體的所有細胞中，受精卵的全能性是最高在生物體的所有細胞中，受精卵的全能性是最高的。有性生殖生物體的任何一個細胞，都是由受的。有性生殖生物體的任何一個細胞，都是由受精卵分裂、分化而成的。生殖細胞，尤其是卵細精卵分裂、分化而成的。生殖細胞，尤其是卵細胞，雖然分化程度很高，但是仍然具有較高的潛胞，雖然分化程度

40、很高，但是仍然具有較高的潛在全能性。在生物體內(nèi)，細胞并沒有表現(xiàn)出全能在全能性。在生物體內(nèi)，細胞并沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織、器官，這是基因性，而是分化成為不同的組織、器官，這是基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達的結(jié)果。在特定的時間和空間條件下選擇性表達的結(jié)果。 不同種生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的不同種生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到這一點的。于是，這有性雜交方法是不可能做到這一點的。于是，這些科學(xué)家試圖用這兩種植物的體細胞進行雜交，些科學(xué)家試圖用這兩種植物的體細胞進行雜交，來實現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。植物體細胞雜交是用兩來實現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。植物

41、體細胞雜交是用兩個來自于不同植物的體細胞，由于細胞膜具有一個來自于不同植物的體細胞，由于細胞膜具有一定的流動性而融合成一個雜種細胞，并且把雜種定的流動性而融合成一個雜種細胞，并且把雜種細胞培育成新的植物體的方法。細胞培育成新的植物體的方法。 2方法和過程：方法和過程： （1）植物：去細胞壁獲得原生質(zhì)體）植物：去細胞壁獲得原生質(zhì)體原生質(zhì)體融原生質(zhì)體融合合組織培養(yǎng)組織培養(yǎng) 離體的植物器官、組織或細胞，在培養(yǎng)了一段時離體的植物器官、組織或細胞，在培養(yǎng)了一段時間以后，會通過細胞分裂，形成愈傷組織。愈傷間以后，會通過細胞分裂，形成愈傷組織。愈傷組織的細胞排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液泡組織的細胞排列疏松

42、而無規(guī)則，是一種高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細胞?；某薀o定形狀態(tài)的薄壁細胞。 由高度分化的植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組由高度分化的植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程，稱為植物細胞的織的過程，稱為植物細胞的脫分化脫分化，或者叫做去，或者叫做去分化。分化。 脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進行培養(yǎng)，又可以重脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進行培養(yǎng)，又可以重新分化成根或芽等器官，這個過程叫做新分化成根或芽等器官，這個過程叫做再分化再分化。再分化形成的試管苗，移栽到地里，可以發(fā)育成再分化形成的試管苗，移栽到地里，可以發(fā)育成完整的植物體。完整的植物體。 植物組織培養(yǎng)的過程可以簡要歸納為：植物組織培養(yǎng)的過程可以

43、簡要歸納為： 雜種細胞雜種細胞雜種植株雜種植株原生質(zhì)體原生質(zhì)體正在融合的正在融合的原生質(zhì)體原生質(zhì)體愈傷組織愈傷組織原生質(zhì)體融合原生質(zhì)體融合合合 組織培養(yǎng)組織培養(yǎng) 去壁去壁 甜椒細胞甜椒細胞(2n)番茄細胞番茄細胞(2n)離體的植物器官、組織或細胞離體的植物器官、組織或細胞經(jīng)過脫分經(jīng)過脫分化化愈傷組織愈傷組織通過再分化通過再分化根、芽或根、芽或胚狀體胚狀體植物體植物體 植物細胞只有脫離了植物體，在植物細胞只有脫離了植物體，在一定的外部因素作用下，經(jīng)過細胞分一定的外部因素作用下，經(jīng)過細胞分裂形成愈傷組織，才表現(xiàn)出全能性，裂形成愈傷組織，才表現(xiàn)出全能性，由愈傷組織細胞發(fā)育、分化出新的植由愈傷組織細胞

44、發(fā)育、分化出新的植物物影響植物細胞脫分化產(chǎn)生愈傷組織的一個重影響植物細胞脫分化產(chǎn)生愈傷組織的一個重要因素是植物激素。要因素是植物激素。當(dāng)細胞分裂素與生長當(dāng)細胞分裂素與生長素共同使用時，能強烈地刺激愈傷組織的素共同使用時，能強烈地刺激愈傷組織的形成形成。 植物激素還會影響到再分化過程中芽和植物激素還會影響到再分化過程中芽和根的發(fā)生。細胞分裂素與生長素之間的濃根的發(fā)生。細胞分裂素與生長素之間的濃度比，可以調(diào)控植物組織培養(yǎng)過程中芽和度比，可以調(diào)控植物組織培養(yǎng)過程中芽和根的形成。當(dāng)細胞分裂素與生長素的濃度根的形成。當(dāng)細胞分裂素與生長素的濃度比高時，有利于芽的發(fā)生；當(dāng)濃度比低時，比高時，有利于芽的發(fā)生；

45、當(dāng)濃度比低時，則有利于根的發(fā)生則有利于根的發(fā)生。 2）動物克?。海﹦游锟寺。?核移植核移植胚胎移植胚胎移植 19世紀世紀70年代，科學(xué)家們在蛙的血細胞中也看到了多核年代，科學(xué)家們在蛙的血細胞中也看到了多核細胞的現(xiàn)象，但是由于受當(dāng)時科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的限制，細胞的現(xiàn)象，但是由于受當(dāng)時科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的限制，人們對這一現(xiàn)象并沒有給予足夠的重視。人們對這一現(xiàn)象并沒有給予足夠的重視。1958年，日本年，日本科學(xué)家崗田用滅活的仙臺病毒誘導(dǎo)人的腹水癌細胞融合成科學(xué)家崗田用滅活的仙臺病毒誘導(dǎo)人的腹水癌細胞融合成功。后來科學(xué)家們又成功地誘導(dǎo)了不同種動物的體細胞融功。后來科學(xué)家們又成功地誘導(dǎo)了不同種動物的體細胞融

46、合，并且能將雜種細胞培養(yǎng)成活。隨著細胞融合技術(shù)的不合，并且能將雜種細胞培養(yǎng)成活。隨著細胞融合技術(shù)的不斷改進，現(xiàn)在這項技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于細胞學(xué)、遺傳學(xué)、斷改進，現(xiàn)在這項技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于細胞學(xué)、遺傳學(xué)、免疫學(xué)、病毒學(xué)等多種學(xué)科的研究工作中。免疫學(xué)、病毒學(xué)等多種學(xué)科的研究工作中。 3優(yōu)缺點：優(yōu)缺點：能克服遠緣雜交的不親和性，有目的地培能克服遠緣雜交的不親和性，有目的地培育優(yōu)良品種育優(yōu)良品種。動物體細胞克隆，可用于保存瀕危物種、保。動物體細胞克隆，可用于保存瀕危物種、保持優(yōu)良品種、挽救瀕危動物、利用克隆動物相同的基因背持優(yōu)良品種、挽救瀕危動物、利用克隆動物相同的基因背景進行生物醫(yī)學(xué)研究等；技術(shù)復(fù)雜，難度大；它將對生物景進行生物醫(yī)學(xué)研究等；技術(shù)復(fù)雜，難度大；它將對生物多樣性提出挑戰(zhàn)（創(chuàng)造出新的人造物種），有性繁殖是形多樣性提出挑戰(zhàn)（創(chuàng)造出新的人造物種），有性繁殖是形成生物多樣性的重要基礎(chǔ)，而成生物多樣性的重要基礎(chǔ)，而“克隆動物克隆動物”則會導(dǎo)致生物則會導(dǎo)致生物品系減少（近親個體增多），個體生存能力下降。品系減少（近親個體增多），個體生存能力下降。 目前，植物體細胞雜交還有許多理論和技術(shù)問題沒有解決，目前，植物體細胞雜交還有許多理論和技術(shù)問題沒有解決，這項技術(shù)仍然處在研究階段，距離推廣應(yīng)用還有一定差距。這項技術(shù)仍然處在研究階段，距離推廣應(yīng)用還有一定差