高三生物一輪專題復(fù)習(xí)第6章從雜交育種到基因工程

1、高三生物一輪專題復(fù)習(xí)第6章從雜交育種到基因工程育種的方法育種的方法雜交育種雜交育種誘變育種誘變育種單倍體的育種單倍體的育種多倍體育種多倍體育種基因工程育種基因工程育種選擇育種選擇育種最早的育種方法：最早的育種方法：選擇育種的優(yōu)點：選擇育種的優(yōu)點：技術(shù)簡單、容易操作技術(shù)簡單、容易操作 缺點：缺點： 選擇范圍有限，育種周期長選擇范圍有限，育種周期長 選擇育種選擇育種矮桿水稻高桿水稻不抗銹病抗銹病現(xiàn)有純合的高稈抗銹病的水稻（現(xiàn)有純合的高稈抗銹病的水稻（DDTTDDTT）和矮稈不抗）和矮稈不抗銹病的水稻（銹病的水稻（ddttddtt），），如果你是一位育種工作者，怎樣培育出矮稈抗病的如果你是一位育種工

2、作者，怎樣培育出矮稈抗病的優(yōu)良品種？優(yōu)良品種？問題探究：問題探究：矮稈抗病個體的基因型是矮稈抗病個體的基因型是_符合生產(chǎn)要求的個體的基因型是符合生產(chǎn)要求的個體的基因型是_ddTT、ddTtddTTDDTTddttDdTtddTt高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTTddTT矮抗矮抗矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTtddTT雜交雜交自交自交選優(yōu)選優(yōu)自交自交F3選優(yōu)選優(yōu)P連續(xù)自交連續(xù)自交淘汰不良個體淘汰不良個體F2中符合生產(chǎn)要求的個體占中符合生產(chǎn)要求的個體占_F2矮抗中符合生產(chǎn)要求的個體占矮抗中符合生產(chǎn)要求的個體占_F3中符合生產(chǎn)要求的個體占中符合生產(chǎn)要求的個體占_1/161/31/2

3、一、雜交育種一、雜交育種1 1概念：將兩個或多個品種的概念：將兩個或多個品種的_性狀通過交配集中在性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過一起，再經(jīng)過_和和_，獲得，獲得_的方法。的方法。2 2原理：原理：_。優(yōu)良優(yōu)良選擇選擇培育培育新品種新品種基因重組基因重組3、方法：、方法：雜交雜交自交自交 選優(yōu)選優(yōu) 若干次若干次( )( )純純種種注：純種的獲得需進行注：純種的獲得需進行_連續(xù)自交，淘汰不良個體連續(xù)自交，淘汰不良個體4、應(yīng)用：、應(yīng)用：3、雜交育種的優(yōu)點和不足、雜交育種的優(yōu)點和不足 優(yōu)點：能將兩個不品種的優(yōu)良性狀集中于一個個體上，優(yōu)點：能將兩個不品種的優(yōu)良性狀集中于一個個體上，產(chǎn)生新的基因型。產(chǎn)生新

4、的基因型。不足：只能利用現(xiàn)有基因，育種時間長（一般不足：只能利用現(xiàn)有基因，育種時間長（一般需需57年）。年）。雜交水稻、中國荷斯坦牛雜交水稻、中國荷斯坦牛荷斯坦牛荷斯坦牛 中國荷斯坦牛中國荷斯坦牛 荷荷斯坦牛與我國黃牛雜斯坦牛與我國黃牛雜交選育后逐漸形成的交選育后逐漸形成的優(yōu)良種。泌乳期可達優(yōu)良種。泌乳期可達305305天，年產(chǎn)乳量可達天，年產(chǎn)乳量可達6300kg6300kg以上。以上。中國黃牛中國黃牛 雜交育種的另一應(yīng)用是獲得雜合子。由于雜交育種的另一應(yīng)用是獲得雜合子。由于雜合子在生產(chǎn)上具有雜種優(yōu)勢，所以常用雜合子在生產(chǎn)上具有雜種優(yōu)勢，所以常用純合子雜交得到的雜合子進行生產(chǎn)種植。純合子雜交得

5、到的雜合子進行生產(chǎn)種植。如如“雜優(yōu)雜優(yōu)”水稻。水稻。DDTTddttDdTt高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗雜交雜交PDTDtdTdtDTDtdTdt花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)秋水仙素處理秋水仙素處理DDTTDDttddTTddtt花粉花粉正常純合子正常純合子單倍體植株單倍體植株單倍體育種單倍體育種單倍體育種能明顯縮短育種年限單倍體育種能明顯縮短育種年限花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)P高桿抗病高桿抗病 DDTTDDTT矮桿感病矮桿感病 ddttddttF1高桿抗病高桿抗病 DdTtDdTt配子配子DTDTDtDtdTdTdtdtDTDTDtDtdTdTdtdtDDTTDDTT DDttD

6、Dtt ddTTddTT ddttddtt 純合體純合體秋水仙素秋水仙素 需要的矮抗品種需要的矮抗品種 單倍體育種單倍體育種第第1 1年年第第2 2年年P(guān)高桿抗病高桿抗病 DDTTDDTT矮桿感病矮桿感病 ddttddttF1高桿抗病高桿抗病 DdTtDdTtF2D_T_D_T_ D_ttD_tt ddT_ddT_ ddttddttddTTddTT 雜交育種雜交育種第第1 1年年第第2 2年年第第3636年年 需要的矮抗品種需要的矮抗品種矮抗矮抗誘變育種：誘變育種：1 1、原理：、原理： 基因突變基因突變 2 2、方法：、方法： 物理因素物理因素( (紫外線、紫外線、射線、失重等射線、失重等)

7、 )或化學(xué)因素或化學(xué)因素( (亞硝酸、硫酸二乙酯等亞硝酸、硫酸二乙酯等) )處理植株，再選擇符合要求的變異類處理植株，再選擇符合要求的變異類型。型。 3 3、突變類型：、突變類型： 顯性突變顯性突變隱性突變隱性突變aaAa或或aaAAAAAa或或AAaa 誘變育種誘變育種:局限性：局限性： 誘變育種的誘變育種的方向方向難以掌握，誘變體難以難以掌握，誘變體難以集中多個理想性狀。集中多個理想性狀?？朔椒朔椒?: 要想克服這些局限性，可以擴大誘變后代的要想克服這些局限性，可以擴大誘變后代的群體，增加選擇的機會。群體，增加選擇的機會。優(yōu)點：優(yōu)點： 能提高突變率，產(chǎn)生新基因；在較短時間能提高突變率

8、，產(chǎn)生新基因；在較短時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。有利變異少.應(yīng)用應(yīng)用 :太空作物培育、青霉菌選育等太空作物培育、青霉菌選育等青霉菌的選育。青霉菌的選育。19431943年從自然界分離出來的青霉菌年從自然界分離出來的青霉菌只能產(chǎn)生青霉素只能產(chǎn)生青霉素2020單位單位/mL/mL。后來人們對青霉菌多次進。后來人們對青霉菌多次進行行X X射線、紫外線照射以及綜合處理，培育成了青霉素射線、紫外線照射以及綜合處理，培育成了青霉素高產(chǎn)菌株，目前青霉素的產(chǎn)量已達到高產(chǎn)菌株，目前青霉素的產(chǎn)量已達到50000500006000060000單位單位/mL/mL。中間為青霉菌，周圍是細菌

9、。中間為青霉菌，周圍是細菌。補充要點補充要點 太空育種過程中產(chǎn)生的主要變異是_，也可以產(chǎn)生_ 太空育種的優(yōu)勢：利用太空失重和大量宇宙射線的環(huán)境利用太空失重和大量宇宙射線的環(huán)境基因突變基因突變?nèi)旧w變異染色體變異雜交育種雜交育種 誘變育種誘變育種單倍體育單倍體育種種多倍體育種多倍體育種基因工程基因工程育種育種原原理理方方法法優(yōu)優(yōu)點點缺缺點點舉舉例例基因重組基因重組雜交雜交自自交交選優(yōu)選優(yōu)自交自交容易操作容易操作使不同個使不同個體的優(yōu)良性體的優(yōu)良性狀集中狀集中時間長，需時間長，需及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀良性狀 矮桿抗銹病矮桿抗銹病小麥小麥基因突變基因突變輻射、激輻射、激光、化學(xué)光、化學(xué)藥劑誘變藥

10、劑誘變提高突變頻提高突變頻率，加速育率，加速育種進程，大種進程，大幅度改良某幅度改良某些性狀些性狀有利變異少，有利變異少，需大量處理實需大量處理實驗材料驗材料青霉素高產(chǎn)菌株青霉素高產(chǎn)菌株太空育種作物太空育種作物染色體數(shù)目染色體數(shù)目變異變異花藥離體培養(yǎng)后花藥離體培養(yǎng)后人工誘導(dǎo)染色體人工誘導(dǎo)染色體加倍加倍明顯縮短育明顯縮短育種年限種年限技術(shù)復(fù)雜且技術(shù)復(fù)雜且須與雜交育須與雜交育種配合種配合單倍體小單倍體小麥麥染色體數(shù)目染色體數(shù)目變異變異秋水仙素處秋水仙素處理萌發(fā)的種理萌發(fā)的種子或幼苗子或幼苗器官大，提高器官大，提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成產(chǎn)量和營養(yǎng)成分分發(fā)育延遲，發(fā)育延遲，結(jié)實率低結(jié)實率低適用于植物，適用于植物

11、，動物難開展動物難開展三倍體無籽西瓜三倍體無籽西瓜八倍體小黑麥八倍體小黑麥人工基因重人工基因重組組將目的基因?qū)⒛康幕驅(qū)胧荏w細導(dǎo)入受體細胞胞目的性強，打目的性強，打破物種界限，破物種界限，定向改變生物定向改變生物性狀性狀技術(shù)復(fù)雜，技術(shù)復(fù)雜，可能引起生可能引起生態(tài)危機態(tài)危機抗蟲棉抗蟲棉 例例1.1.在下列幾種育種方法中，可以改變原有基因分子結(jié)構(gòu)的在下列幾種育種方法中，可以改變原有基因分子結(jié)構(gòu)的育種方法是：育種方法是： A A、雜交育種、雜交育種 B B、誘變育種、誘變育種 C C、單倍體育種、單倍體育種 D D、多倍體育種、多倍體育種 例例2.2.雜交育種所依據(jù)的主要遺傳學(xué)原理是：雜交育種所依

12、據(jù)的主要遺傳學(xué)原理是： A.A.基因突變基因突變 B.B.基因自由組合基因自由組合 C.C.染色體交叉互換染色體交叉互換 D.D.染色體變異染色體變異 又稱_或_。 通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，_的改造生物的遺傳性狀?；蚬こ袒蚬こ淘?理：理：操作水平：操作水平：結(jié)結(jié) 果果：基因重組基因重組DNADNA分子水平分子水平定向改造生物的遺傳性狀，獲得人定向改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要的品種。類所需要的品種?；蚱唇蛹夹g(shù)基因拼接技術(shù)DNA重組技術(shù)重組技術(shù)定向定向操作對象：操作對象：基因基因基因工程的基本工具基因工程的

13、基本工具“基因剪刀基因剪刀” 限制酶限制酶 “基因針線基因針線” DNA DNA連接酶連接酶 運載體運載體 識別雙鏈識別雙鏈DNA 分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。酸之間的磷酸二酯鍵斷開。DNADNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合縫合”起來起來 常用的載體常用的載體: : 質(zhì)粒質(zhì)粒 病毒病毒 噬菌體噬菌體1.基因的基因的“剪刀剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶簡稱：限制酶。主要存在于原限制性核酸內(nèi)切酶簡稱：限制酶。主要存在于原核

14、生物。一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸核生物。一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割序列，并在特定的切點上切割DNA分子。分子。例如：例如： EcoRI是大腸桿菌中的一種限制酶，它能專是大腸桿菌中的一種限制酶，它能專一識別一識別GAATTC的序列，并在的序列，并在G和和A之間將這段序之間將這段序列切開。列切開。該限制酶只能識別該限制酶只能識別GAATTC的序列，說明了限的序列，說明了限制酶具有的特性是制酶具有的特性是 。專一性專一性EcoRI限制酶的作用是限制酶的作用是 _斷開磷酸二酯鍵斷開磷酸二酯鍵1 1、被同一種限制酶切斷的幾個被同一種限制酶切斷的幾個DNADNA是

15、否具有是否具有相同的黏性末端？相同的黏性末端？思考思考:形成的黏性末端一般不同形成的黏性末端一般不同不同的限制酶呢？不同的限制酶呢？是是積極思考DNA連接酶的作用：連接酶的作用：DNA連接酶連接酶DNA連接酶連接酶生成磷酸二酯鍵生成磷酸二酯鍵質(zhì)粒：存在于許多細菌和酵母菌等生物的細胞中，是擬核質(zhì)粒：存在于許多細菌和酵母菌等生物的細胞中，是擬核或細胞核外能夠自主復(fù)制的環(huán)狀或細胞核外能夠自主復(fù)制的環(huán)狀DNADNA?；蚬こ袒静僮鞯乃膫€步驟基因工程基本操作的四個步驟1 1、目的基因的獲取、目的基因的獲取2 2、基因表達載體的構(gòu)建、基因表達載體的構(gòu)建3 3、將目的基因?qū)胧荏w細胞、將目的基因?qū)胧荏w細

16、胞4 4、目的基因的檢測與鑒定、目的基因的檢測與鑒定1 1、從基因文庫中獲取、從基因文庫中獲取2 2、利用、利用PCRPCR技術(shù)擴增技術(shù)擴增3 3、人工合成、人工合成復(fù)制原點復(fù)制原點+ +目的基因目的基因+ +啟動子啟動子+ +終止子終止子+ +標記基因標記基因常用微生物作為受體細胞常用微生物作為受體細胞DNA分子雜交、分子雜交、抗原抗體雜交分子雜交、分子雜交、抗原抗體雜交 細菌和人是差異非常大的兩種生物細菌和人是差異非常大的兩種生物, , 通過基因通過基因重組后重組后, ,細菌能夠合成人體的胰島素，這說明了什細菌能夠合成人體的胰島素，這說明了什么？么？這可不是普通的這可不是普通的細菌，它是嫁接細菌，它是嫁接了人胰島素基因了人胰島素基因的工程菌，能大的工程菌，能大量合成人胰島素。量合成人胰島素。人和細菌共用一套遺傳密碼人和細菌共用一套遺傳密碼所有生物共用一套遺傳密碼所有生物共用一套遺傳密碼一種生物的基因可以轉(zhuǎn)移到另一種生物細一種生物的基因可以轉(zhuǎn)移到另一種生物細胞中進行表達，是因為：胞中進行表達，是因為：例例1