現(xiàn)代生物技術(shù)在育種上的應(yīng)用

1、第第2 2章章 生物科學(xué)與農(nóng)業(yè)生物科學(xué)與農(nóng)業(yè)l抗蟲(chóng)棉為什么能抗蟲(chóng)呢？抗蟲(chóng)棉為什么能抗蟲(chóng)呢？l為什么傳統(tǒng)的雜交育種方為什么傳統(tǒng)的雜交育種方法培育不出抗蟲(chóng)棉呢？法培育不出抗蟲(chóng)棉呢？l轉(zhuǎn)基因作物會(huì)危害人體健轉(zhuǎn)基因作物會(huì)危害人體健康嗎？康嗎？l轉(zhuǎn)基因作物會(huì)不會(huì)影響生轉(zhuǎn)基因作物會(huì)不會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性？態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性？l轉(zhuǎn)基因技術(shù)：轉(zhuǎn)基因技術(shù)：l 是指按照人們的意愿，把一種生物的某是指按照人們的意愿，把一種生物的某個(gè)基因克隆出來(lái)，加以修飾和改造，再轉(zhuǎn)移個(gè)基因克隆出來(lái)，加以修飾和改造，再轉(zhuǎn)移到另一種生物的細(xì)胞里，從而定向地改造生到另一種生物的細(xì)胞里，從而定向地改造生物的遺傳性狀。物的遺傳性狀。：一種限制

2、性?xún)?nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子的酶。 ：把兩條DNA未端之間的縫隙縫合起來(lái)。 ：質(zhì)粒質(zhì)粒是存在于細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中獨(dú)立于染色體而自主復(fù)制的環(huán)狀雙鏈DNA分子。噬菌體、病毒噬菌體、病毒四步曲四步曲：1、提取目的基因、提取目的基因2、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4、目的基因的檢測(cè)和表達(dá)、目的基因的檢測(cè)和表達(dá)圖圖28 植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)流程示意圖植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)流程示意圖細(xì)胞細(xì)胞基因分離基因分離目的基因目的基因載體（質(zhì)粒）載體（質(zhì)粒）基因?qū)胼d體（重組質(zhì)粒）基因?qū)胼d體（重組質(zhì)粒）受體細(xì)胞受體細(xì)胞組織或細(xì)胞

3、組織或細(xì)胞目目的的基基因因?qū)?dǎo)入入受受體體農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍轉(zhuǎn)化法基因槍轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化組織或細(xì)胞轉(zhuǎn)化組織或細(xì)胞轉(zhuǎn)化與未轉(zhuǎn)化植株轉(zhuǎn)化與未轉(zhuǎn)化植株轉(zhuǎn)基因植株轉(zhuǎn)基因植株選優(yōu)選優(yōu)篩選篩選植株再生植株再生移苗入土移苗入土植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種過(guò)程植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種過(guò)程l轉(zhuǎn)基因作物于轉(zhuǎn)基因作物于1986年在美國(guó)和法國(guó)首次進(jìn)年在美國(guó)和法國(guó)首次進(jìn)入大田試驗(yàn)，到入大田試驗(yàn)，到1997年底全世界轉(zhuǎn)基因作年底全世界轉(zhuǎn)基因作物的田間試驗(yàn)已達(dá)物的田間試驗(yàn)已達(dá)25,000例。例。2002年全年全球轉(zhuǎn)基因作物推廣面積達(dá)球轉(zhuǎn)基因作物推廣面積達(dá)5,870萬(wàn)公頃，比萬(wàn)公頃，比1996年增長(zhǎng)了年增長(zhǎng)了34.5倍；種植轉(zhuǎn)基因作物

4、倍；種植轉(zhuǎn)基因作物的國(guó)家從的國(guó)家從1996年的年的6個(gè)增加到個(gè)增加到2002年的年的16個(gè)。個(gè)。 l據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前至少已在據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前至少已在200200種植物中成功進(jìn)行了轉(zhuǎn)基種植物中成功進(jìn)行了轉(zhuǎn)基因因l種類(lèi)包括：水稻、玉米、馬鈴薯等糧食作物，棉花、大豆、種類(lèi)包括：水稻、玉米、馬鈴薯等糧食作物，棉花、大豆、油菜、亞麻、向日葵等經(jīng)濟(jì)作物，番茄、黃瓜、薺菜、甘藍(lán)油菜、亞麻、向日葵等經(jīng)濟(jì)作物，番茄、黃瓜、薺菜、甘藍(lán)、花椰菜、胡蘿卜、茄子、生菜、芹菜、苜蓿、白三葉草、花椰菜、胡蘿卜、茄子、生菜、芹菜、苜蓿、白三葉草、蘋(píng)果、核桃、李、木瓜、甜瓜、草莓、矮牽牛、菊花、香石蘋(píng)果、核桃、李、木瓜、甜

5、瓜、草莓、矮牽牛、菊花、香石竹和楊樹(shù)等；竹和楊樹(shù)等；l涉及性狀包括：抗蟲(chóng)、抗病毒、抗細(xì)菌、抗真菌、抗除草劑涉及性狀包括：抗蟲(chóng)、抗病毒、抗細(xì)菌、抗真菌、抗除草劑、抗旱、抗鹽漬，以及品質(zhì)改良、生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控和提高產(chǎn)、抗旱、抗鹽漬，以及品質(zhì)改良、生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控和提高產(chǎn)量等。量等。l在國(guó)際上，抗蟲(chóng)、抗病、抗除草劑的轉(zhuǎn)基因棉花、玉米、大在國(guó)際上，抗蟲(chóng)、抗病、抗除草劑的轉(zhuǎn)基因棉花、玉米、大豆、馬鈴薯等已進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段，并有較大面積的推廣豆、馬鈴薯等已進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段，并有較大面積的推廣。l1994年，美國(guó)首次批準(zhǔn)了轉(zhuǎn)基因延熟番茄的商品年，美國(guó)首次批準(zhǔn)了轉(zhuǎn)基因延熟番茄的商品化生產(chǎn)。到化生產(chǎn)。到1997

6、年底，全世界共有年底，全世界共有51種轉(zhuǎn)基因種轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品被正式批準(zhǔn)投入商品化生產(chǎn)。根據(jù)國(guó)際農(nóng)植物產(chǎn)品被正式批準(zhǔn)投入商品化生產(chǎn)。根據(jù)國(guó)際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用服務(wù)機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，全球范圍業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用服務(wù)機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，全球范圍內(nèi)，內(nèi)，1998年轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的銷(xiāo)售額為年轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的銷(xiāo)售額為1215億億美元，美元，2000年為年為30億美元，預(yù)計(jì)億美元，預(yù)計(jì)2010年將達(dá)到年將達(dá)到250億美元。轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物將成為億美元。轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物將成為21世紀(jì)農(nóng)業(yè)的世紀(jì)農(nóng)業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品，轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)業(yè)將成為主導(dǎo)產(chǎn)品，轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)業(yè)將成為21世紀(jì)新的經(jīng)世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。圖圖29 轉(zhuǎn)基因耐貯藏番茄（左

7、）和普通番茄（右）轉(zhuǎn)基因耐貯藏番茄（左）和普通番茄（右）（1）轉(zhuǎn)基因耐貯藏番茄）轉(zhuǎn)基因耐貯藏番茄l（2）轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物）轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物遭到玉米螟侵害和真菌感染的普通玉米遭到玉米螟侵害和真菌感染的普通玉米(左左)與與Bt玉米玉米(右右) 轉(zhuǎn)基因番木瓜轉(zhuǎn)基因番木瓜 抗環(huán)斑病毒抗環(huán)斑病毒轉(zhuǎn)基因楊樹(shù)轉(zhuǎn)基因楊樹(shù) 抗舞毒蛾抗舞毒蛾l（3）抗除草劑作物）抗除草劑作物金大米金大米 l動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器l“轉(zhuǎn)基因熒光豬轉(zhuǎn)基因熒光豬”不含膽固醇的轉(zhuǎn)基因小鼠不含膽固醇的轉(zhuǎn)基因小鼠熒光斑馬魚(yú)熒光斑馬魚(yú)熒光熱帶魚(yú)熒光熱帶魚(yú)轉(zhuǎn)基因幼猴和母親轉(zhuǎn)基因幼猴和母親 首只轉(zhuǎn)基因猴降生首只轉(zhuǎn)基因猴降生轉(zhuǎn)基因鮭魚(yú)轉(zhuǎn)基

8、因鮭魚(yú)(上上)與同年齡的野生鮭魚(yú)與同年齡的野生鮭魚(yú)(下下) 轉(zhuǎn)基因蝴蝶轉(zhuǎn)基因蝴蝶l1984年，中國(guó)科學(xué)院武漢水生生物研究所魚(yú)類(lèi)基因工程年，中國(guó)科學(xué)院武漢水生生物研究所魚(yú)類(lèi)基因工程研究組研制出世界上第一批轉(zhuǎn)基因魚(yú)，隨后建立了轉(zhuǎn)基因研究組研制出世界上第一批轉(zhuǎn)基因魚(yú)，隨后建立了轉(zhuǎn)基因魚(yú)理論模型，構(gòu)建了由鯉魚(yú)和草魚(yú)基因組件組成的、擁有魚(yú)理論模型，構(gòu)建了由鯉魚(yú)和草魚(yú)基因組件組成的、擁有全部自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重組生長(zhǎng)激素基因，即全部自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重組生長(zhǎng)激素基因，即“全魚(yú)全魚(yú)”基因基因，并培育出快速生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)，并培育出快速生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)“全魚(yú)全魚(yú)”基因黃河鯉魚(yú)和不育三基因黃河鯉魚(yú)和不育三倍體倍體“863吉鯉吉鯉”。l

9、魚(yú)類(lèi)基因工程研究組用魚(yú)類(lèi)基因工程研究組用420只小鼠進(jìn)行了轉(zhuǎn)只小鼠進(jìn)行了轉(zhuǎn)“全魚(yú)全魚(yú)”基因基因魚(yú)食品消費(fèi)安全的詳細(xì)研究。高強(qiáng)度飼喂轉(zhuǎn)魚(yú)食品消費(fèi)安全的詳細(xì)研究。高強(qiáng)度飼喂轉(zhuǎn)“全魚(yú)全魚(yú)”基因基因魚(yú)，對(duì)小鼠的生長(zhǎng)、臟器發(fā)育、血液生理生化指針、繁殖魚(yú)，對(duì)小鼠的生長(zhǎng)、臟器發(fā)育、血液生理生化指針、繁殖能力及其后代的生長(zhǎng)發(fā)育均無(wú)影響，實(shí)驗(yàn)證實(shí)了轉(zhuǎn)能力及其后代的生長(zhǎng)發(fā)育均無(wú)影響，實(shí)驗(yàn)證實(shí)了轉(zhuǎn)“全魚(yú)全魚(yú)”基因魚(yú)食品與非轉(zhuǎn)基因魚(yú)在食品安全上具實(shí)質(zhì)等同性?；螋~(yú)食品與非轉(zhuǎn)基因魚(yú)在食品安全上具實(shí)質(zhì)等同性。| 國(guó)內(nèi)法規(guī) | 進(jìn)出境轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢驗(yàn)檢疫管理辦法 農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評(píng)價(jià)管理辦法 農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)口安全管理辦法

10、 農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例 關(guān)于頒發(fā)第一批轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)口臨時(shí)證明和標(biāo)識(shí)審查認(rèn)可批件的通知 農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)識(shí)管理辦法 轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品安全管理臨時(shí)措施 轉(zhuǎn)基因食品衛(wèi)生管理辦法| 國(guó)外法規(guī) | 卡塔赫納生物安全議定書(shū) 生物多樣性公約l1.抗蟲(chóng)棉抗蟲(chóng)機(jī)理是由于：抗蟲(chóng)棉抗蟲(chóng)機(jī)理是由于：l轉(zhuǎn)入了蘇云金芽孢桿菌轉(zhuǎn)入了蘇云金芽孢桿菌Bt基因基因 抑制昆抑制昆蟲(chóng)消化道內(nèi)淀粉酶活性蟲(chóng)消化道內(nèi)淀粉酶活性 抗蟲(chóng)棉產(chǎn)生了抗蟲(chóng)棉產(chǎn)生了Bt毒蛋白毒蛋白 Bt毒蛋白能破壞鱗翅目昆蟲(chóng)的消毒蛋白能破壞鱗翅目昆蟲(chóng)的消化系統(tǒng)化系統(tǒng) 使昆蟲(chóng)不能正常攝食、消化食物使昆蟲(chóng)不能正常攝食、消化食物中的蛋白質(zhì)中的蛋白質(zhì)lA B C DBl2

11、.轉(zhuǎn)基因耐貯藏番茄作用機(jī)理是：轉(zhuǎn)基因耐貯藏番茄作用機(jī)理是：lA 抑制生長(zhǎng)素的合成抑制生長(zhǎng)素的合成lB 抑制代謝，代謝減弱抑制代謝，代謝減弱lC 抑制細(xì)胞呼吸抑制細(xì)胞呼吸lD 封閉乙烯合成途徑中關(guān)鍵酶基因封閉乙烯合成途徑中關(guān)鍵酶基因Dl3.乳腺生物反應(yīng)器可用于：乳腺生物反應(yīng)器可用于：lA 動(dòng)物抗病育種動(dòng)物抗病育種lB 生產(chǎn)藥用蛋白生產(chǎn)藥用蛋白lC 治療人類(lèi)疾病治療人類(lèi)疾病lD 分泌大量乳汁分泌大量乳汁Bl細(xì)胞雜交：細(xì)胞雜交：l 指將同類(lèi)或不同類(lèi)生物指將同類(lèi)或不同類(lèi)生物體的原生質(zhì)體或體細(xì)胞，在體的原生質(zhì)體或體細(xì)胞，在一定的物理或化學(xué)條件下進(jìn)一定的物理或化學(xué)條件下進(jìn)行融合形成雜種細(xì)胞，再創(chuàng)行融合形成

12、雜種細(xì)胞，再創(chuàng)造條件將雜種細(xì)胞培養(yǎng)成完造條件將雜種細(xì)胞培養(yǎng)成完整的雜種生物個(gè)體。整的雜種生物個(gè)體。l新性狀的雜種個(gè)體：新性狀的雜種個(gè)體：l胡蘿卜羊角芹胡蘿卜羊角芹l白菜甘藍(lán)白菜甘藍(lán)l蘿卜油菜蘿卜油菜l柑橘枳柑橘枳l煙草海島煙草煙草海島煙草l動(dòng)物細(xì)胞雜交：動(dòng)物細(xì)胞雜交：l人鼠人鼠l人猴人猴l人蛙人蛙l1.運(yùn)用下列各種細(xì)胞工程技術(shù)培育生物新品運(yùn)用下列各種細(xì)胞工程技術(shù)培育生物新品種，操作過(guò)程中能形成愈傷組織的是種，操作過(guò)程中能形成愈傷組織的是:l植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) l植物體細(xì)胞雜交植物體細(xì)胞雜交 l動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) l轉(zhuǎn)基因植物的培育轉(zhuǎn)基因植物的培育lA B C D Bl2.動(dòng)物細(xì)胞融合和植物體細(xì)胞雜交的比較中動(dòng)物細(xì)胞融合和植物體細(xì)胞雜交的比較中，正確的是：，正確的是：lA 誘導(dǎo)融合的方法完全相同誘導(dǎo)融合的方法完全相同lB 所用的技術(shù)