現(xiàn)代生物技術在育種上的應用

1、第第2 2章章 生物科學與農業(yè)生物科學與農業(yè)l抗蟲棉為什么能抗蟲呢？抗蟲棉為什么能抗蟲呢？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棉呢？法培育不出抗蟲棉呢？l轉基因作物會危害人體健轉基因作物會危害人體健康嗎？康嗎？l轉基因作物會不會影響生轉基因作物會不會影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性？態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性？l轉基因技術：轉基因技術：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，把一種生物的某個基因克隆出來，加以修飾和改造，再轉移個基因克隆出來，加以修飾和改造，再轉移到另一種生物的細胞里，從而定向地改造生到另一種生物的細胞里，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、性內切酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點上切割DNA分子的酶。 ：把兩條DNA未端之間的縫隙縫合起來。 ：質粒質粒是存在于細菌細胞質中獨立于染色體而自主復制的環(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、目的基因與運載體結合、目的基因與運載體結合3、將目的基因導入受體細胞、將目的基因導入受體細胞4、目的基因的檢測和表達、目的基因的檢測和表達圖圖28 植物轉基因技術流程示意圖植物轉基因技術流程示意圖細胞細胞基因分離基因分離目的基因目的基因載體（質粒）載體（質粒）基因導入載體（重組質粒）基因導入載體（重組質粒）受體細胞受體細胞組織或細胞

3、組織或細胞目目的的基基因因導導入入受受體體農桿菌轉化法農桿菌轉化法基因槍轉化法基因槍轉化法轉化組織或細胞轉化組織或細胞轉化與未轉化植株轉化與未轉化植株轉基因植株轉基因植株選優(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基因技術育種過程植物轉基因技術育種過程l轉基因作物于轉基因作物于1986年在美國和法國首次進年在美國和法國首次進入大田試驗，到入大田試驗，到1997年底全世界轉基因作年底全世界轉基因作物的田間試驗已達物的田間試驗已達25,000例。例。2002年全年全球轉基因作物推廣面積達球轉基因作物推廣面積達5,870萬公頃，比萬公頃，比1996年增長了年增長了34.5倍；種植轉基因作物

4、倍；種植轉基因作物的國家從的國家從1996年的年的6個增加到個增加到2002年的年的16個。個。 l據(jù)不完全統(tǒng)計，目前至少已在據(jù)不完全統(tǒng)計，目前至少已在200200種植物中成功進行了轉基種植物中成功進行了轉基因因l種類包括：水稻、玉米、馬鈴薯等糧食作物，棉花、大豆、種類包括：水稻、玉米、馬鈴薯等糧食作物，棉花、大豆、油菜、亞麻、向日葵等經濟作物，番茄、黃瓜、薺菜、甘藍油菜、亞麻、向日葵等經濟作物，番茄、黃瓜、薺菜、甘藍、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、蘋果、核桃、李、木瓜、甜瓜、草莓、矮牽牛、菊花、香石蘋果、核桃、李、木瓜、甜

5、瓜、草莓、矮牽牛、菊花、香石竹和楊樹等；竹和楊樹等；l涉及性狀包括：抗蟲、抗病毒、抗細菌、抗真菌、抗除草劑涉及性狀包括：抗蟲、抗病毒、抗細菌、抗真菌、抗除草劑、抗旱、抗鹽漬，以及品質改良、生長發(fā)育的調控和提高產、抗旱、抗鹽漬，以及品質改良、生長發(fā)育的調控和提高產量等。量等。l在國際上，抗蟲、抗病、抗除草劑的轉基因棉花、玉米、大在國際上，抗蟲、抗病、抗除草劑的轉基因棉花、玉米、大豆、馬鈴薯等已進入商業(yè)化應用階段，并有較大面積的推廣豆、馬鈴薯等已進入商業(yè)化應用階段，并有較大面積的推廣。l1994年，美國首次批準了轉基因延熟番茄的商品年，美國首次批準了轉基因延熟番茄的商品化生產。到化生產。到1997

6、年底，全世界共有年底，全世界共有51種轉基因種轉基因植物產品被正式批準投入商品化生產。根據(jù)國際農植物產品被正式批準投入商品化生產。根據(jù)國際農業(yè)生物技術應用服務機構的統(tǒng)計和預測，全球范圍業(yè)生物技術應用服務機構的統(tǒng)計和預測，全球范圍內，內，1998年轉基因農作物的銷售額為年轉基因農作物的銷售額為1215億億美元，美元，2000年為年為30億美元，預計億美元，預計2010年將達到年將達到250億美元。轉基因農作物將成為億美元。轉基因農作物將成為21世紀農業(yè)的世紀農業(yè)的主導產品，轉基因植物產業(yè)將成為主導產品，轉基因植物產業(yè)將成為21世紀新的經世紀新的經濟增長點。濟增長點。圖圖29 轉基因耐貯藏番茄（左

7、）和普通番茄（右）轉基因耐貯藏番茄（左）和普通番茄（右）（1）轉基因耐貯藏番茄）轉基因耐貯藏番茄l（2）轉基因抗蟲作物）轉基因抗蟲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) 轉基因番木瓜轉基因番木瓜 抗環(huán)斑病毒抗環(huán)斑病毒轉基因楊樹轉基因楊樹 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動物乳腺生物反應器動物乳腺生物反應器l“轉基因熒光豬轉基因熒光豬”不含膽固醇的轉基因小鼠不含膽固醇的轉基因小鼠熒光斑馬魚熒光斑馬魚熒光熱帶魚熒光熱帶魚轉基因幼猴和母親轉基因幼猴和母親 首只轉基因猴降生首只轉基因猴降生轉基因鮭魚轉基

8、因鮭魚(上上)與同年齡的野生鮭魚與同年齡的野生鮭魚(下下) 轉基因蝴蝶轉基因蝴蝶l1984年，中國科學院武漢水生生物研究所魚類基因工程年，中國科學院武漢水生生物研究所魚類基因工程研究組研制出世界上第一批轉基因魚，隨后建立了轉基因研究組研制出世界上第一批轉基因魚，隨后建立了轉基因魚理論模型，構建了由鯉魚和草魚基因組件組成的、擁有魚理論模型，構建了由鯉魚和草魚基因組件組成的、擁有全部自主知識產權的重組生長激素基因，即全部自主知識產權的重組生長激素基因，即“全魚全魚”基因基因，并培育出快速生長的轉，并培育出快速生長的轉“全魚全魚”基因黃河鯉魚和不育三基因黃河鯉魚和不育三倍體倍體“863吉鯉吉鯉”。l

9、魚類基因工程研究組用魚類基因工程研究組用420只小鼠進行了轉只小鼠進行了轉“全魚全魚”基因基因魚食品消費安全的詳細研究。高強度飼喂轉魚食品消費安全的詳細研究。高強度飼喂轉“全魚全魚”基因基因魚，對小鼠的生長、臟器發(fā)育、血液生理生化指針、繁殖魚，對小鼠的生長、臟器發(fā)育、血液生理生化指針、繁殖能力及其后代的生長發(fā)育均無影響，實驗證實了轉能力及其后代的生長發(fā)育均無影響，實驗證實了轉“全魚全魚”基因魚食品與非轉基因魚在食品安全上具實質等同性?；螋~食品與非轉基因魚在食品安全上具實質等同性。| 國內法規(guī) | 進出境轉基因產品檢驗檢疫管理辦法 農業(yè)轉基因生物安全評價管理辦法 農業(yè)轉基因生物進口安全管理辦法

10、 農業(yè)轉基因生物安全管理條例 關于頒發(fā)第一批轉基因農產品進口臨時證明和標識審查認可批件的通知 農業(yè)轉基因生物標識管理辦法 轉基因農產品安全管理臨時措施 轉基因食品衛(wèi)生管理辦法| 國外法規(guī) | 卡塔赫納生物安全議定書 生物多樣性公約l1.抗蟲棉抗蟲機理是由于：抗蟲棉抗蟲機理是由于：l轉入了蘇云金芽孢桿菌轉入了蘇云金芽孢桿菌Bt基因基因 抑制昆抑制昆蟲消化道內淀粉酶活性蟲消化道內淀粉酶活性 抗蟲棉產生了抗蟲棉產生了Bt毒蛋白毒蛋白 Bt毒蛋白能破壞鱗翅目昆蟲的消毒蛋白能破壞鱗翅目昆蟲的消化系統(tǒng)化系統(tǒng) 使昆蟲不能正常攝食、消化食物使昆蟲不能正常攝食、消化食物中的蛋白質中的蛋白質lA B C DBl2

11、.轉基因耐貯藏番茄作用機理是：轉基因耐貯藏番茄作用機理是：lA 抑制生長素的合成抑制生長素的合成lB 抑制代謝，代謝減弱抑制代謝，代謝減弱lC 抑制細胞呼吸抑制細胞呼吸lD 封閉乙烯合成途徑中關鍵酶基因封閉乙烯合成途徑中關鍵酶基因Dl3.乳腺生物反應器可用于：乳腺生物反應器可用于：lA 動物抗病育種動物抗病育種lB 生產藥用蛋白生產藥用蛋白lC 治療人類疾病治療人類疾病lD 分泌大量乳汁分泌大量乳汁Bl細胞雜交：細胞雜交：l 指將同類或不同類生物指將同類或不同類生物體的原生質體或體細胞，在體的原生質體或體細胞，在一定的物理或化學條件下進一定的物理或化學條件下進行融合形成雜種細胞，再創(chuàng)行融合形成

12、雜種細胞，再創(chuàng)造條件將雜種細胞培養(yǎng)成完造條件將雜種細胞培養(yǎng)成完整的雜種生物個體。整的雜種生物個體。l新性狀的雜種個體：新性狀的雜種個體：l胡蘿卜羊角芹胡蘿卜羊角芹l白菜甘藍白菜甘藍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動物細胞雜交：動物細胞雜交：l人鼠人鼠l人猴人猴l人蛙人蛙l1.運用下列各種細胞工程技術培育生物新品運用下列各種細胞工程技術培育生物新品種，操作過程中能形成愈傷組織的是種，操作過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植物體細胞雜交植物體細胞雜交 l動物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng) l轉基因植物的培育轉基因植物的培育lA B C D Bl2.動物細胞融合和植物體細胞雜交的比較中動物細胞融合和植物體細胞雜交的比較中，正確的是：，正確的是：lA 誘導融合的方法完全相同誘導融合的方法完全相同lB 所用的技術