现代生物技术在育种上的应用课件

第2节现代生物技术在育种上的应用课程标准列举现代生物技术在育种上的应用。1．描述转基因技术育种和细胞杂交育种等现代育种技术。2．列举现代育种技术在实践中应用的实例，探讨其前景。3．关注转基因生物及其产品引发的社会影响。转基因技术是指按照人们的意愿，把一种生物的某个____克隆出来，加以_____和_____，再转移到_______生物的细胞里，从而_____地改造生物的遗传性状。_________的制备和目的基因导入_________的过程。转基因技术育种1．概念2．内容基因修饰改造另一种定向目的基因受体细胞基因分离―→目的基因―→目的基因与_____结合―→目的基因导入_________―→转化组织或细胞―→植株再生―→_____与未转化的植株―→筛选―→_______植株―→移苗入土―→选优。3．操作流程载体受体细胞转化转基因转基因技术遵循的原理是什么？提示基因重组。[思维激活1]转基因技术主要涉及的两个方面转基因技术主要涉及到两个方面的内容：目的基因的制备和目的基因导入受体细胞的过程。目的基因的制备是一个复杂的过程。首先需要对目的基因的结构、在染色体上的位置和DNA序列有非常清楚的认识。其次要通过分子生物学技术将目的基因提取和分离出来，并且大量扩增。将制备的目的基因导入到受精卵或其他细胞中，经培育、筛选、鉴定可获得转基因生物。1．植物转基因技术育种过程2．下列关于转基因技术育种的叙述，错误的是()。A．转基因技术转移的基因是有用的外源基因B．转移的基因可以来自不同物种C．转基因技术突破了生物的种间界限D．转基因技术可以不定向地改造生物的遗传性状解析转基因技术能按照人们的意愿，让不同品种或不同物种的基因，在受体生物上表达，从而能定向改造生物的遗传性状，培育生物新品种，故D项错误。答案D【巩固1】(1)1983年第一例转基因植物——转基因_____。(2)转基因_______番茄。(3)转基因____作物：转_______抗虫棉、抗虫玉米、抗虫杨树和抗虫甘蓝，转植物_______抑制剂基因、转外源凝集素基因的转基因水稻、转基因棉。(4)抗_______作物：抗除草剂玉米、油菜、大豆、棉等。转基因动植物的实例1．转基因植物的实例烟草耐贮藏Bt基因蛋白酶除草剂抗虫(1)1982年美国科学家将大鼠的_____________注射到小白鼠的受精卵中，获得第一只转基因“超级小鼠”。(2)动物转基因技术的应用：提高产仔数或产蛋数；提高______能力；研制乳腺___________；提高动物生长速率；改善肉的品质。生产转基因动物时，为什么一般将目的基因注射到受精卵中？提示受精卵的全能性最高，可以发育成一个完整的个体。[思维激活2]2．转基因动物的实例生长激素基因生物反应器抗病将目的基因导入不同受体细胞的比较细胞种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法显微注射法Ca2＋处理法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程目的基因插入Ti质粒的TDNA上―→农杆菌―→导入植物细胞―→整合到受体细胞的染色体DNA上―→表达目的基因表达载体提纯―→取卵(受精卵)―→显微注射―→受精卵发育―→获得具有新性状的动物Ca2＋处理细胞―→感受态细胞―→重组表达载体与感受态细胞混合―→感受态细胞吸收DNA分子1．用转基因动物生产药物(乳腺生物反应器)(1)乳腺生物反应器让某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达，使这些哺乳动物的乳汁中含有人类所需要的物质，如激素、抗体和酶类，这就是乳腺生物反应器。(2)优点产量高，质量好，成本低，易提取。(3)缺点只能是雌性个体在泌乳期时才能应用。(4)成果已在乳腺生物反应器中表达了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α抗胰蛋白酶等重要医药产品。2.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍。“转基因动物”是指()。A．提供基因的动物B．基因组中增加外源基因的动物C．能产生白蛋白的动物D．能表达基因信息的动物解析转基因生物是指利用基因工程技术导入外源基因培育出的能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。转基因动物是指基因组中增加了外源基因的动物，题中的转基因牛中携带有外源的白蛋白基因。答案B【巩固2】指将同类或不同类生物体的_________或体细胞，在一定的物理或化学条件下进行融合形成_________，再创造条件将_________培养成完整的杂种生物个体。细胞杂交育种1．细胞杂交原生质体杂种细胞杂种细胞植物细胞杂交2．(1)获得原生质体：人们常用_________________等将细胞壁分解掉，得到无细胞壁的植物细胞——原生质体。(2)诱导原生质体融合：方法有物理法(如____、电刺激等)和化学法(如_________)等。(3)获得杂种植株：通过_____________技术将杂种细胞培育为杂种植株。动物细胞杂交与植物原生质体融合的原理_________，诱导融合的方法_______。迄今为止，已经实现了人—鼠、人—猴、人—蛙等种间个体的细胞杂交并获得杂交细胞，但尚未获得杂种动物。3．动物细胞杂交杂种植株会是单倍体吗？提示不会。[思维激活3]纤维素酶和果胶酶聚乙二醇植物组织培养基本相同也类似振动植物细胞杂交(1)植物细胞杂交是用两个来自于不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植株的方法。从这句话可以看出，植物细胞杂交是从细胞融合开始，到培育成新的植株结束。其生殖方式为无性生殖。(2)植物细胞杂交的实质是不同植物细胞的原生质体的融合。(3)植物细胞融合的障碍是细胞外的细胞壁，融合完成的标志是产生新的细胞壁。(4)形成融合细胞的类型：体细胞融合成功以后，既有AB型杂种细胞，又能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有AB型细胞是植物细胞杂交所形成的杂种细胞，因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。(5)植物细胞杂交育种的优点和局限性优点：植物细胞杂交的最大突破是克服了远缘杂交不亲和的种间或属间障碍。局限性：由于目前仍有许多理论和技术问题没有解决，不能让杂种植株按照人们的需要表现出亲代的优良性状。科学家们将番茄细胞和马铃薯细胞融合，成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株，但它在地上部分所结的番茄果实小、地下部分长的马铃薯块茎更小。下列说法错误的是()。A．进行植物细胞融合必须先制备原生质体B．番茄和马铃薯属于同一个物种C．植物细胞杂交过程需要植物组织培养技术支持D．这种“番茄—马铃薯”很可能是可育的【巩固3】解析植物细胞杂交，首先的工作是用酶解法将细胞壁去除，从而获得原生质体，再用一定的诱导方法促使融合，经植物组织培养形成完整的杂种植株。番茄和马铃薯细胞融合后，成为“多倍体”细胞，细胞染色体组数增加，细胞内每条染色体仍然有其同源染色体，所以从理论上讲仍然可育。故选B。答案B为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。(1)获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的________处，DNA连接酶作用于________处。(填“a”或“b”)【例1】示例一基因工程育种及应用(2)将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和________法。(3)由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用________技术，该技术的核心是________和________。(4)为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的________作探针进行分子杂交检测，又要用________方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。思维导图：深度剖析基因工程中的工具酶——限制酶和DNA连接酶的作用是断开或连接两核苷酸间的磷酸二酯键。将目的基因导入植物受体细胞常用的方法是农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。目的基因的检测与鉴定，常利用DNA分子杂交技术(探针)等作分子水平的检测和个体生物学水平的鉴定。植物组织培养的基本过程是植物在离体状态下，进行脱分化与再分化。答案(1)aa(2)基因枪(花粉管通道)(3)植物组织培养脱分化(去分化)再分化(4)耐盐基因(目的基因)一定浓度盐水浇灌(移栽到盐碱地中)反思感悟转基因生物不同，受体细胞不同，导入方法亦不同。下图所示是“白菜－甘蓝”杂种植株的培育过程。下列叙述中正确的是()。【例2】示例二细胞杂交育种A．图示的“白菜－甘蓝”植株不能结子B．愈伤组织的代谢类型是异养厌氧型C．上述过程中包含有丝分裂、细胞分化和减数分裂等过程D．“白菜－甘蓝”杂种植株具有的性状是基因选择性表达的结果思维导图：深度剖析白菜和甘蓝都是二倍体，它们的体细胞杂交后培育的“白菜－甘蓝”杂种植株中有2个染色体组来自白菜，2个染色体组来自甘蓝，因此“白菜－甘蓝”属于异源四倍体，是可育的，能结子；愈伤组织是一种高度液泡化的、呈无定形状态的薄壁细胞，不能进行光合作用制造有机物，因此愈伤组织的代谢类型是异养需氧型；上述过程包括去壁、原生质体融合、植物组织培养等过程，其结果是形成“白菜－甘蓝”的幼苗，并未发育成性成熟个体，因此整个过程中存在有丝分裂和细胞分化过程，没有减数分裂过程；任何性状都是基因选择性表达的结果。答案D误区警示“白菜－甘蓝”植株是二倍体的体细胞通过细胞杂交而获得，其体细胞内含有四个染色体组，属于异源四倍体，有性生殖中减数分裂正常，可育。在玉米地中喷洒除草剂，杀死了田间杂草，而玉米却正常生长，那么该玉米可能是()。A．转抗冻蛋白基因植物B．转抗除草剂基因植物C．转抗病毒基因植物D．转抗毒素合成基因植物解析杂草被杀死，而玉米却正常生长，说明该玉米具有抗除草剂的能力，故选B。答案B1．科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并分泌抗体。下列相关叙述中，不正确的是()。A．该技术将导致定向的变异B．受精卵是理想的受体细胞C．垂体分泌的催乳素能促进抗体的产生D．宜采用人工合成法获得目的基因解析让某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达，使这些哺乳动物的乳汁中含有人类所需要的物质，如激素、抗体和酶类，这就是乳腺生物反应器。实现这种目的的方法就是利用转基因技术，让哺乳动物(如羊)得到相应的外源基因。该项技术的优点之一就是可以定向的改变生物的遗传性状。受精卵是个体发育的起点，其经细胞分裂、组织分化发育成的个体，所有的细胞都含有与受精卵相同的遗传物质，且受精卵体积大，易操作，是基因工程中最理想的受体细胞。答案C2．1993年，我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因抗虫棉，其抗虫基因的来源是()。A．普通棉花的基因突变B．棉铃虫变异形成的致死基因C．寄生在棉铃虫体内的线虫D．苏云金芽孢杆菌体内的抗虫基因解析植物转基因技术中用于杀虫的基因主要是Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。我国转基因抗虫棉是转入苏云金芽孢杆菌中的Bt毒蛋白基因培育出来的，它对棉铃虫具有较强的抗性。答案D3．在不损伤高等植物体细胞内部结构的情况下，下列适合于除去细胞壁的是()。A．蛋白酶B．盐酸C．淀粉酶D．纤维素酶和果胶酶解析植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞即可除去细胞壁。答案D4．下列关于植物体细胞杂交的目的叙述中，错误的是()。A．把两个植株优良性状集中在杂种植株上B．克服远缘杂交不亲和的障碍C．获得杂种植株D．实现原生质体融合解析植物体细胞杂交的目的是获得杂种植株，该植株集中了不同亲本的优良性状。其目的不是单纯的实现原生质体融合。答案D5．根据下面材料，回答下面的问题。科学家把菠菜的基因植入猪的受精卵内，成功培育出不饱和脂肪酸含量高的猪。在对这种猪的脂肪组织进行分析后发现，它们体内的不饱和脂肪酸要比一般猪高大约20%。植入猪受精卵里的菠菜基因控制菠菜根部合成一种酶——FAD2，这种酶能够将饱和脂肪酸转换为不饱和脂肪酸。(1)高不饱和脂肪酸猪的诞生，运用了________技术手段。(2)菠菜基因之所以能植入猪细胞内，并大量繁殖的物质基础是________、_