第2節(jié) 生物科學技術在育種上的應用學習導航學習導航1.簡述多倍體育種的方法及成果。簡述多倍體育種的方法及成果。重點重點2.說出轉基因植物和轉基因動物育種的方法說出轉基因植物和轉基因動物育種的方法及存在的問題。及存在的問題。重、難點重、難點新知初探新知初探思維啟動思維啟動一、多倍體育種一、多倍體育種1.多倍體育種技術多倍體育種技術(1)多倍體育種的概念：利用人工誘變或自多倍體育種的概念：利用人工誘變或自然變異，使生物細胞的然變異，使生物細胞的_加倍，加倍，從而獲得多倍體育種材料的選育新品種的技從而獲得多倍體育種材料的選育新品種的技術。術。染色體組染色體組(2)多倍體的概念：體細胞中含有多倍體的概念：體細胞中含有_的生物。的生物。(3)多倍體的特點：對于植物來講，葉子、果多倍體的特點：對于植物來講，葉子、果實、花和種子的大小也隨著染色體組數的增實、花和種子的大小也隨著染色體組數的增加而加而_，生物體的一些生理生化功能，生物體的一些生理生化功能也隨之也隨之_，某些代謝物的產量比二，某些代謝物的產量比二倍體增多。倍體增多。3套或更多染色體組套或更多染色體組增大增大加強加強(4)誘導植物多倍體的方法誘導植物多倍體的方法物理物理化學化學 判一判判一判(1)只要生物體細胞中含有只要生物體細胞中含有3套或更多染色套或更多染色體組的就是多倍體。體組的就是多倍體。()(2)多倍體形成的原理是基因突變。多倍體形成的原理是基因突變。()(3)多倍體的品種也會存在一些不足。多倍體的品種也會存在一些不足。() 2.多倍體育種的成果多倍體育種的成果(1)花卉：如人工培育的萱草、矮牽牛、金魚花卉：如人工培育的萱草、矮牽牛、金魚草、雞冠花等多倍體植物。草、雞冠花等多倍體植物。(2)藥材：如板藍根、黃芩等。藥材：如板藍根、黃芩等。(3)_ ：如八倍體小黑麥、甜玉米等。：如八倍體小黑麥、甜玉米等。(4)林果：如四倍體桑樹、刺槐等。林果：如四倍體桑樹、刺槐等。 作物作物 二、轉基因育種二、轉基因育種1.轉基因植物育種轉基因植物育種(1)轉基因技術的概念：借助轉基因技術的概念：借助_手手段，把目的基因導入生物體段，把目的基因導入生物體_內，內，使目的基因在生物體內得到表達。使目的基因在生物體內得到表達。(2)常用的轉基因技術：包括常用的轉基因技術：包括_、農桿菌介導的遺傳轉化法、氯化鈣法、電擊農桿菌介導的遺傳轉化法、氯化鈣法、電擊法、聚乙二醇法、聚乙二醇(PEG)法、花粉管通道法等。法、花粉管通道法等。遺傳轉化遺傳轉化基因組基因組基因槍法基因槍法(3)取得的成就：取得的成就：科學家通過轉基因技術克科學家通過轉基因技術克服了雜交不育或不能雜交的障礙，使得生物服了雜交不育或不能雜交的障礙，使得生物界存在的抗病蟲害基因、優(yōu)良的品質基因等界存在的抗病蟲害基因、優(yōu)良的品質基因等可以通過轉基因技術重組到植物染色體上，可以通過轉基因技術重組到植物染色體上，并使這些基因在植物體內并使這些基因在植物體內_和和_，從而培育出優(yōu)良的品種。，從而培育出優(yōu)良的品種。轉基因技術還為生產直接可食的轉基因技術還為生產直接可食的_提供了可能。提供了可能。 遺傳遺傳表達表達植物疫苗植物疫苗2.轉基因動物育種轉基因動物育種(1)轉基因動物技術的成功標志：轉基因動物技術的成功標志：1982年第一年第一只轉基因只轉基因“超級小鼠超級小鼠”的誕生。的誕生。(2)成果：成果：1985年，科學家第一次成功地將年，科學家第一次成功地將人的人的_基因導入豬的受精卵，基因導入豬的受精卵，獲得了生長速度和飼料利用效率顯著提高的獲得了生長速度和飼料利用效率顯著提高的轉基因豬。轉基因豬。生長激素生長激素1988年，將小鼠抗流感基因轉入了豬的體年，將小鼠抗流感基因轉入了豬的體內，使轉基因豬增強了對內，使轉基因豬增強了對_的抵的抵抗能力。抗能力。利用利用_生產藥物已積累了一生產藥物已積累了一些成功經驗。些成功經驗。流感病毒流感病毒轉基因動物轉基因動物 想一想想一想轉基因動物中的目的基因表達產物最容易從轉基因動物中的目的基因表達產物最容易從動物的哪種器官分泌物中提??？動物的哪種器官分泌物中提??？【提示提示】乳腺。乳腺。3.轉基因育種存在的問題轉基因育種存在的問題外源基因添加到受體細胞染色體上后有可能外源基因添加到受體細胞染色體上后有可能_；必須篩選大量的轉；必須篩選大量的轉基因植株，才能獲得遺傳穩(wěn)定、性狀良好的基因植株，才能獲得遺傳穩(wěn)定、性狀良好的轉基因植株；一些重要的農藝性狀轉基因植株；一些重要的農藝性狀(如豐產如豐產性、適應性等性、適應性等)往往由多基因控制，如果只把往往由多基因控制，如果只把某一個或兩個基因導入生物體，生物體的性某一個或兩個基因導入生物體，生物體的性狀不會得到根本改變。狀不會得到根本改變。破壞正?；虻谋磉_破壞正常基因的表達要點突破要點突破講練互動講練互動 要點一多倍體育種 1.自然成因2.人工誘導人工誘導(1)遵循的原理：人工誘導多倍體的形成，再遵循的原理：人工誘導多倍體的形成，再進一步選育優(yōu)良的新品種。進一步選育優(yōu)良的新品種。(2)人工誘導多倍體的方法：人工誘導多倍體的方法： (3)典型實例3N無籽西瓜的培育(圖解如下)： 關于多倍體的敘述，正確的是關于多倍體的敘述，正確的是()A植物多倍體不能產生可育的配子植物多倍體不能產生可育的配子B八倍體小黑麥是用基因工程技術培育的八倍體小黑麥是用基因工程技術培育的新物種新物種C二倍體植株加倍為四倍體后，營養(yǎng)成分二倍體植株加倍為四倍體后，營養(yǎng)成分必然增加必然增加D多倍體在植物中比在動物中更為常見多倍體在植物中比在動物中更為常見【解析解析】香蕉三倍體不能產生可育的配子，香蕉三倍體不能產生可育的配子，而普通小麥六倍體及馬鈴薯四倍體能夠產生而普通小麥六倍體及馬鈴薯四倍體能夠產生可育的配子；八倍體小黑麥是通過多倍體育可育的配子；八倍體小黑麥是通過多倍體育種方法培育的新物種；二倍體植株加倍為四種方法培育的新物種；二倍體植株加倍為四倍體后，營養(yǎng)物質的含量有所增加，而成分倍體后，營養(yǎng)物質的含量有所增加，而成分不變；多倍體在植物中很常見，在動物中極不變；多倍體在植物中很常見，在動物中極少見。故正確答案為少見。故正確答案為D?！敬鸢复鸢浮緿變式訓練變式訓練以四倍體的西瓜植株為母本，以二倍體的植以四倍體的西瓜植株為母本，以二倍體的植株為父本，進行雜交后株為父本，進行雜交后()A能在四倍體的植株上結出四倍體的種子能在四倍體的植株上結出四倍體的種子B能在四倍體的植株上結出三倍體的種子能在四倍體的植株上結出三倍體的種子C能在二倍體的植株上結出三倍體的種子能在二倍體的植株上結出三倍體的種子D能在二倍體的植株上結出四倍體的種子能在二倍體的植株上結出四倍體的種子解析：選解析：選B。母本要接受花粉，其產生的卵細。母本要接受花粉，其產生的卵細胞為胞為2個染色體組，父本提供的精子為個染色體組，父本提供的精子為1個染個染色體組，故能在四倍體植株上結出三倍體的色體組，故能在四倍體植株上結出三倍體的種子。種子。要點二要點二轉基因育種轉基因育種1.概念概念轉基因技術有目的地把一種生物的某個基因轉基因技術有目的地把一種生物的某個基因克隆出來，加以修飾和改造，再轉移到另一克隆出來，加以修飾和改造，再轉移到另一種生物的細胞里，從而定向地改造生物的遺種生物的細胞里，從而定向地改造生物的遺傳性狀。傳性狀。 2.將目的基因導入不同受體細胞的比較將目的基因導入不同受體細胞的比較細胞細胞種類種類植物細胞植物細胞動物細胞動物細胞微生物細胞微生物細胞常用常用方法方法農桿菌轉農桿菌轉化法化法顯微注射法顯微注射法Ca2處理法處理法受體受體細胞細胞體細胞體細胞受精卵受精卵原核細胞原核細胞細胞細胞種類種類植物細胞植物細胞動物細胞動物細胞微生物細胞微生物細胞轉化轉化過程過程目的基因插入目的基因插入Ti質粒的質粒的T-DNA上上農桿菌農桿菌導入導入植物細胞植物細胞整合整合到受體細胞的染到受體細胞的染色體色體DNA上上表達表達目的基因表達目的基因表達載體提純載體提純取取卵卵(受精卵受精卵)顯微注射顯微注射受受精卵發(fā)育精卵發(fā)育獲獲得具有新性狀得具有新性狀的動物的動物Ca2處理細胞處理細胞感受態(tài)細胞感受態(tài)細胞重組表達載體與重組表達載體與感受態(tài)細胞混合感受態(tài)細胞混合感受態(tài)細胞吸感受態(tài)細胞吸收收DNA分子分子3.動物乳腺發(fā)生器動物乳腺發(fā)生器乳腺生物發(fā)生器具有產量高、質量好、成本乳腺生物發(fā)生器具有產量高、質量好、成本低、易提取的優(yōu)點。操作過程是獲取目的基低、易提取的優(yōu)點。操作過程是獲取目的基因因(如血清白蛋白基因如血清白蛋白基因)構建基因表達載體構建基因表達載體通過顯微注射技術導入哺乳動物受精卵中通過顯微注射技術導入哺乳動物受精卵中形成早期胚胎形成早期胚胎將胚胎移植到母體動物子將胚胎移植到母體動物子宮內宮內發(fā)育成轉基因動物發(fā)育成轉基因動物在雌性個體內使在雌性個體內使轉基因表達，從分泌乳汁中提取所需蛋白質轉基因表達，從分泌乳汁中提取所需蛋白質4.對轉基因生物的擔心對轉基因生物的擔心可能會合成對人體有直接或潛在毒性作用的可能會合成對人體有直接或潛在毒性作用的蛋白質；可能與感染轉基因生物的某些細菌蛋白質；可能與感染轉基因生物的某些細菌或病毒雜交，重組出對人類或其他生物有害或病毒雜交，重組出對人類或其他生物有害的病原體；可能會導致生態(tài)環(huán)境遭到破壞，的病原體；可能會導致生態(tài)環(huán)境遭到破壞，引發(fā)新的生態(tài)危機；可能在制備過程中對動引發(fā)新的生態(tài)危機；可能在制備過程中對動物造成不道德的傷害。物造成不道德的傷害。 特別提醒特別提醒轉基因生物成功的物質基礎是遺傳物質都是轉基因生物成功的物質基礎是遺傳物質都是DNA。轉基因生物內目的基因成功表達的物。轉基因生物內目的基因成功表達的物質基礎是自然界幾乎所有的生物共用一套遺質基礎是自然界幾乎所有的生物共用一套遺傳密碼。傳密碼。 采用基因工程的方法培育抗蟲棉，采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導入目的基因的做法正確的是下列導入目的基因的做法正確的是()將毒素蛋白注射到棉受精卵中將毒素蛋白注射到棉受精卵中將編碼毒素蛋白的將編碼毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精序列注射到棉受精卵中卵中將編碼毒素蛋白的將編碼毒素蛋白的DNA序列與質粒重組導序列與質粒重組導入細菌。用該細菌感染棉花體細胞，再進行入細菌。用該細菌感染棉花體細胞，再進行組織培養(yǎng)組織培養(yǎng)將編碼毒素蛋白的將編碼毒素蛋白的DNA序列與質粒重組，序列與質粒重組，注射到棉花子房，并進入受精卵注射到棉花子房，并進入受精卵A BC D【解析解析】將目的基因導入受體細胞的時候，將目的基因導入受體細胞的時候，是通過限制酶和是通過限制酶和DNA連接酶將目的基因和運連接酶將目的基因和運載體結合起來，然后導入受體細胞的。載體結合起來，然后導入受體細胞的。將毒素蛋白直接注射到棉受精卵中和將編碼將毒素蛋白直接注射到棉受精卵中和將編碼毒素蛋白的毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中是不序列注射到棉受精卵中是不對的，沒有載體的幫助，它們不能表達。顯對的，沒有載體的幫助，它們不能表達。顯微注射法是將目的基因導入動物細胞常用的微注射法是將目的基因導入動物細胞常用的方法。方法?！敬鸢复鸢浮緾互動探究互動探究(1)重組載體必須含有哪些結構？重組載體必須含有哪些結構？(2)如何檢測毒素蛋白的如何檢測毒素蛋白的DNA是否進入受精是否進入受精卵？卵？【提示提示】(1)含有啟動子、目的基因、終含有啟動子、目的基因、終止子、標記基因等。止子、標記基因等。(2)DNA分子雜交法。分子雜交法。對基因工程育種、雜交育種等對基因工程育種、雜交育種等 某生物的基因型為某生物的基因型為AaBB，通過下列，通過下列技術可以分別將它們轉變?yōu)橐韵禄蛐偷纳夹g可以分別將它們轉變?yōu)橐韵禄蛐偷纳铮何铮篈ABB；aB；AaBBC；AAaaBBBB。則下列排列正確的是。則下列排列正確的是()A誘變育種、轉基因技術、花藥離體培誘變育種、轉基因技術、花藥離體培養(yǎng)、細胞融合養(yǎng)、細胞融合B雜交育種、花藥離體培養(yǎng)、轉基因技雜交育種、花藥離體培養(yǎng)、轉基因技術、多倍體育種術、多倍體育種C花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、多倍體育花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、多倍體育種、轉基因技術種、轉基因技術D多倍體育種、花藥離體培養(yǎng)、誘變育多倍體育種、花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、轉基因技術種、轉基因技術【解析解析】某生物的基因型為某生物的基因型為AaBB，可通過，可通過雜交育種獲得基因型為雜交育種獲得基因型為AABB的生物；的生物；通過單倍體育種可獲得基因型為通過單倍體育種可獲得基因型為aB的生物；的生物；通過轉基因技術可獲得基因型為通過轉基因技術可獲得基因型為AaBBC的生的生物；通過多倍體育種可獲得基因型為物；通過多倍體育種可獲得基因型為AAaaBBBB的生物。的生物?！敬鸢复鸢浮緽【糾錯筆記糾錯筆記】 (1)要獲得本物種沒有的性狀要獲得本物種沒有的性狀可通過誘變和基因工程，其中基因工程是有可通過誘變和基因工程，其中基因工程是有目的的改良；目的的改良；(2)雜交育種是最簡捷的育種方法，而單倍體雜交育種是最簡捷的育種方法，而單倍體育種是最快獲得純合子的方法，可縮短育種育種是最快獲得純合子的方法，可縮短育種年限。年限。(3)染色體加倍可以采用秋水仙素等方法使其染色體加倍可以采用秋水仙素等方法使其加倍，也可以是細胞融合，但細胞融合可在加倍，也可以是細胞融合，但細胞融合可在兩個不同物種之間進行。兩個不同物種之間進行。(4)原核生物不能進行減數分裂，所以不能運原核生物不能進行減數分裂，所以不能運用雜交育種，細菌的育種一般采用誘變育種用雜交育種，細菌的育種一般采用誘變育種(5)動物雜交育種中，純合子的獲得不用通過動物雜交育種中，純合子的獲得不用通過逐代自交，可改為測交。逐代自交，可改為測交。(6)雜交育種與雜種優(yōu)勢不同：雜交育種與雜種優(yōu)勢不同：雜交育種是雜交育種是在雜交后代眾多類型中選擇符合育種目標的在雜交后代眾多類型中選擇符合育種目標的個體進一步培育，直至獲得穩(wěn)定遺傳的具有個體進一步培育，直至獲得穩(wěn)定遺傳的具有優(yōu)良性狀的新品種；優(yōu)良性狀的新品種；雜種優(yōu)勢主要是利用雜種優(yōu)勢主要是利用雜種雜種F1的優(yōu)良性狀，并不要求遺傳上的穩(wěn)定的優(yōu)良性狀，并不要求遺傳上的穩(wěn)定