第21講染色體變異與育種3

1、第第21講講 染色體變異與育種染色體變異與育種易感病紅果肉易感病紅果肉（SSRR）抗病黃果肉抗病黃果肉（ssrr）抗病紅果肉抗病紅果肉（ssRR）育種育種方法方法原原理理操作操作優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì)不足不足應(yīng)用應(yīng)用雜交雜交育種育種基基因因重重組組雜交雜交自交自交選優(yōu)選優(yōu)自交自交操作簡(jiǎn)便，操作簡(jiǎn)便，把多個(gè)優(yōu)把多個(gè)優(yōu)良性狀集中于同一個(gè)良性狀集中于同一個(gè)體上，產(chǎn)生新的體上，產(chǎn)生新的基因基因型型，培育動(dòng)植物新品，培育動(dòng)植物新品種。種。雜交后代會(huì)出雜交后代會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)性狀分離性狀分離現(xiàn)現(xiàn)象，象，需及時(shí)發(fā)需及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品種，現(xiàn)優(yōu)良品種，育種時(shí)間長(zhǎng)育種時(shí)間長(zhǎng)雜交水雜交水稻、中稻、中國(guó)荷斯國(guó)荷斯坦牛坦牛誘變誘變育種育種基基因

2、因突突變變利用物利用物理、化理、化學(xué)等方學(xué)等方法誘發(fā)法誘發(fā)基因突基因突變，篩變，篩選優(yōu)良選優(yōu)良品種品種產(chǎn)生新的產(chǎn)生新的基因基因，提高，提高變異頻率，加快育種變異頻率，加快育種進(jìn)程，大幅度改良某進(jìn)程，大幅度改良某些性狀，改良作物的些性狀，改良作物的品質(zhì)，獲得更多的新品質(zhì)，獲得更多的新類型。類型。有利變異有利變異少，少，需大量實(shí)驗(yàn)材需大量實(shí)驗(yàn)材料，工作量大料，工作量大青霉素青霉素高產(chǎn)菌高產(chǎn)菌株、太株、太空椒空椒一、幾種育種方法的比較一、幾種育種方法的比較育種育種方法方法原原理理操作操作優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì)不足不足應(yīng)用應(yīng)用雜交雜交育種育種基基因因重重組組雜交雜交自自交交選優(yōu)選優(yōu)自交自交操作簡(jiǎn)便，操作簡(jiǎn)便，把多個(gè)

3、優(yōu)把多個(gè)優(yōu)良性狀集中于同一個(gè)良性狀集中于同一個(gè)體上，產(chǎn)生新的體上，產(chǎn)生新的基因基因型型，培育動(dòng)植物新品，培育動(dòng)植物新品種。種。雜交后代會(huì)出雜交后代會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)性狀分離性狀分離現(xiàn)現(xiàn)象，象，需及時(shí)發(fā)需及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品種，現(xiàn)優(yōu)良品種，育種時(shí)間長(zhǎng)育種時(shí)間長(zhǎng)雜交水雜交水稻、中稻、中國(guó)荷斯國(guó)荷斯坦牛坦牛誘變誘變育種育種基基因因突突變變利用物理利用物理、化學(xué)等、化學(xué)等方法誘發(fā)方法誘發(fā)基因突變基因突變，篩選優(yōu)，篩選優(yōu)良品種良品種產(chǎn)生新的產(chǎn)生新的基因基因，提高，提高變異頻率，加快育種變異頻率，加快育種進(jìn)程，大幅度改良某進(jìn)程，大幅度改良某些性狀，改良作物的些性狀，改良作物的品質(zhì)，獲得更多的新品質(zhì)，獲得更多的新類型。類型

4、。有利變異有利變異少，少，需大量實(shí)驗(yàn)材需大量實(shí)驗(yàn)材料，工作量大料，工作量大青霉素青霉素高產(chǎn)菌高產(chǎn)菌株、太株、太空椒空椒一、幾種育種方法的比較一、幾種育種方法的比較易感病易感病紅果肉紅果肉易感病易感病黃果肉黃果肉抗病紅抗病紅果肉果肉抗病黃抗病黃果肉果肉易感病紅果肉易感病紅果肉抗病黃果肉抗病黃果肉單倍體育種參考流程圖單倍體育種參考流程圖篩選表現(xiàn)行為抗病紅果肉個(gè)體即為所需類型篩選表現(xiàn)行為抗病紅果肉個(gè)體即為所需類型育種育種方法方法原理原理操作操作優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì)不足不足應(yīng)用應(yīng)用單單倍體倍體育種育種染色染色體變體變異異通過通過花藥離體培花藥離體培養(yǎng)養(yǎng)方法獲得單倍方法獲得單倍體植株，再經(jīng)秋體植株，再經(jīng)秋水仙素或低

5、溫誘水仙素或低溫誘導(dǎo)處理，最終得導(dǎo)處理，最終得到純合的植株。到純合的植株。明顯縮短育種年明顯縮短育種年限限技術(shù)復(fù)技術(shù)復(fù)雜雜快速培快速培育矮稈育矮稈抗銹病抗銹病小麥小麥多多倍體倍體育種育種染色染色體變體變異異秋水仙素秋水仙素處理萌處理萌發(fā)的種子或幼苗發(fā)的種子或幼苗果實(shí)大，營(yíng)養(yǎng)豐果實(shí)大，營(yíng)養(yǎng)豐富富發(fā)育延發(fā)育延遲，結(jié)遲，結(jié)實(shí)率低實(shí)率低三倍體三倍體無子西無子西瓜瓜基因基因工程工程育種育種基因基因重組重組DNA重組技術(shù)重組技術(shù)將目的基因?qū)雽⒛康幕驅(qū)胧荏w細(xì)胞，培育受體細(xì)胞，培育新品種新品種定向的定向的地改造生地改造生物的遺傳性狀，物的遺傳性狀，克服遠(yuǎn)緣雜交不克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙親和的障礙技術(shù)復(fù)技

6、術(shù)復(fù)雜雜產(chǎn)胰島產(chǎn)胰島素的大素的大腸桿菌腸桿菌、抗蟲、抗蟲棉棉一、幾種育種方法的比較一、幾種育種方法的比較 二、基因工程的概念及理解二、基因工程的概念及理解1.1.概念概念 要點(diǎn)要點(diǎn)內(nèi)容內(nèi)容別名別名基因基因 技術(shù)或技術(shù)或DNADNA 技術(shù)技術(shù)操作環(huán)境操作環(huán)境 生物生物操作水平操作水平 水平水平基本過程基本過程提取目的基因；目的基因與運(yùn)載提取目的基因；目的基因與運(yùn)載體結(jié)合；將目的基因?qū)胧荏w細(xì)體結(jié)合；將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞；目的基因的檢測(cè)和鑒定胞；目的基因的檢測(cè)和鑒定目的目的定向定向改造生物的改造生物的_，獲得人類所需的獲得人類所需的_。重組重組拼接拼接體外體外分子分子性狀性狀基因產(chǎn)物基因產(chǎn)物限制

7、性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶DNADNA連接酶連接酶作用作用特性特性識(shí)別識(shí)別 的核苷酸序列的核苷酸序列，并切割，并切割 的位點(diǎn)的位點(diǎn)作用于兩條具有作用于兩條具有 的的DNADNA分子分子作用作用結(jié)果結(jié)果將將DNADNA分子切成分子切成DNADNA片段片段，產(chǎn)生，產(chǎn)生 相同相同 之間之間形成形成 鍵鍵應(yīng)用應(yīng)用提取提取 ，切割，切割構(gòu)建構(gòu)建 DNADNA分子分子相同相同黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端磷酸二酯磷酸二酯重組重組特定特定特定特定黏性末端黏性末端目的基因目的基因運(yùn)載體運(yùn)載體2.2.基因操作的工具酶基因操作的工具酶3.3.基因的運(yùn)輸工具基因的運(yùn)輸工具（1 1）條件）條件能夠在宿主細(xì)胞中能夠

8、在宿主細(xì)胞中 并并 地保存。地保存。具有多個(gè)具有多個(gè) 切點(diǎn)，以便與外源基因連接。切點(diǎn)，以便與外源基因連接。具有某些具有某些 ，便于進(jìn)行篩選。，便于進(jìn)行篩選。（2 2）作用）作用作為運(yùn)載工具將作為運(yùn)載工具將 轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中。轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中。利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì) 進(jìn)行大量進(jìn)行大量 。（3 3）常用的運(yùn)載體：）常用的運(yùn)載體： 、 和動(dòng)植物病毒等。和動(dòng)植物病毒等。運(yùn)載體運(yùn)載體復(fù)制復(fù)制穩(wěn)定穩(wěn)定限制酶限制酶標(biāo)記基因標(biāo)記基因目的基因目的基因目的基因目的基因擴(kuò)增擴(kuò)增噬菌體噬菌體質(zhì)粒質(zhì)粒四環(huán)素四環(huán)素抗性基因抗性基因青霉青霉素抗性基因素抗性基因 常用的受體細(xì)胞：常用的受體細(xì)胞： 有大腸桿菌

9、、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動(dòng)植物細(xì)胞等。菌和動(dòng)植物細(xì)胞等。步驟三：目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞步驟三：目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 細(xì)菌為受體細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)細(xì)菌為受體細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)細(xì)菌細(xì)菌繁殖的速度非常快繁殖的速度非?？?，檢測(cè)目的檢測(cè)目的檢測(cè)依據(jù)檢測(cè)依據(jù)檢測(cè)方法檢測(cè)方法目的基目的基因的因的檢檢測(cè)測(cè)目的基因目的基因是否已被是否已被導(dǎo)入受體導(dǎo)入受體細(xì)胞細(xì)胞依據(jù)受體細(xì)胞依據(jù)受體細(xì)胞是否具有運(yùn)載是否具有運(yùn)載體所特有的體所特有的“標(biāo)記基因標(biāo)記基因”所控制的性狀所控制的性狀常用選擇培養(yǎng)基如運(yùn)常用選擇培養(yǎng)基如運(yùn)輸目的基因的運(yùn)載體輸目的基因的運(yùn)載體含有含有抗四環(huán)素基因抗四環(huán)素基因，目的基因

10、導(dǎo)入成功與目的基因?qū)氤晒εc否，主要看受體細(xì)胞否，主要看受體細(xì)胞能否在含有四環(huán)素的能否在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)培養(yǎng)基上生長(zhǎng)目的基目的基因的因的表表達(dá)達(dá)目的基因目的基因是否已完是否已完成表達(dá)成表達(dá)依據(jù)受體細(xì)胞依據(jù)受體細(xì)胞是否表現(xiàn)出是否表現(xiàn)出“目的基因目的基因”所控制的性狀所控制的性狀轉(zhuǎn)基因棉花常采用讓轉(zhuǎn)基因棉花常采用讓棉鈴蟲食用葉片棉鈴蟲食用葉片的方的方法法步驟四：目的基因的檢測(cè)和表達(dá)步驟四：目的基因的檢測(cè)和表達(dá)利用外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，可生產(chǎn)人類所需要利用外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，可生產(chǎn)人類所需要的產(chǎn)品。下列能說明目的基因完成了在受體細(xì)胞中表達(dá)的產(chǎn)品。下列能說明目的基因完成了在受體細(xì)胞中

11、表達(dá)的是的是( () )A A棉花二倍體細(xì)胞中檢測(cè)到細(xì)菌的抗蟲基因棉花二倍體細(xì)胞中檢測(cè)到細(xì)菌的抗蟲基因B B大腸桿菌中檢測(cè)到人胰島素基因及大腸桿菌中檢測(cè)到人胰島素基因及mRNAmRNAC C山羊乳腺細(xì)胞中檢測(cè)到人生長(zhǎng)激素山羊乳腺細(xì)胞中檢測(cè)到人生長(zhǎng)激素DNADNA序列序列D D酵母菌細(xì)胞中提取到人干擾素蛋白酵母菌細(xì)胞中提取到人干擾素蛋白 歸納總結(jié)：歸納總結(jié)：操作操作最簡(jiǎn)便最簡(jiǎn)便的育種方法的育種方法雜交育種雜交育種最快速最快速的育種方法的育種方法單倍體育種單倍體育種能產(chǎn)生能產(chǎn)生新基因新基因的育種方法的育種方法誘變育種誘變育種能得到能得到營(yíng)養(yǎng)更豐富營(yíng)養(yǎng)更豐富個(gè)體的育種方法個(gè)體的育種方法多倍體育種多倍

12、體育種能能定向改造定向改造生物遺傳性狀的育種方法生物遺傳性狀的育種方法基因工程育種基因工程育種小麥的染色體數(shù)為小麥的染色體數(shù)為4242條。下圖表示小麥的三個(gè)純種條。下圖表示小麥的三個(gè)純種品系的部分染色體及基因組成：品系的部分染色體及基因組成：I I、IIII表示染色體，表示染色體，A A為矮桿基因，為矮桿基因，B B為抗矮黃病基因，為抗矮黃病基因，E E為抗條斑病基因?yàn)榭箺l斑病基因，均為顯性。乙品系和丙品系由普通小麥與近緣種，均為顯性。乙品系和丙品系由普通小麥與近緣種偃麥草雜交后，經(jīng)多代選育而來（圖中黑色部分是偃麥草雜交后，經(jīng)多代選育而來（圖中黑色部分是來自偃麥草的染色體片段）來自偃麥草的染色

13、體片段）1 1）乙、丙系在培育過程中發(fā)生了染色體的）乙、丙系在培育過程中發(fā)生了染色體的 變變異。該現(xiàn)象如在自然條件下發(fā)生，可為異。該現(xiàn)象如在自然條件下發(fā)生，可為 提供原材料。提供原材料。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 生物進(jìn)化生物進(jìn)化 （2）甲和乙雜交所得到的）甲和乙雜交所得到的F1自交，所有染色體正常聯(lián)自交，所有染色體正常聯(lián)會(huì)，則基因會(huì)，則基因A與與a可隨可隨 的分開而分離。的分開而分離。F1自自交所得交所得F2中有中有 種基因型，其中僅表現(xiàn)抗矮種基因型，其中僅表現(xiàn)抗矮黃病的基因型有黃病的基因型有 種。種。（3）甲與丙雜交所得到的）甲與丙雜交所得到的F1自交，減數(shù)分裂中自交，減數(shù)分裂中I甲與甲與I丙因差異較大不能

14、正常配對(duì)，而其它染色體正常配對(duì)丙因差異較大不能正常配對(duì)，而其它染色體正常配對(duì)，可觀察到，可觀察到 個(gè)四分體；該減數(shù)分裂正常完成，個(gè)四分體；該減數(shù)分裂正常完成，可產(chǎn)生可產(chǎn)生 種基因型的配子，配子中最多含有種基因型的配子，配子中最多含有 條染條染色體。色體。（4）讓（）讓（2）中）中F1與（與（3）中）中F1雜交，若各種配子的雜交，若各種配子的形成機(jī)會(huì)和可育性相等，產(chǎn)生的種子均發(fā)育正常，則形成機(jī)會(huì)和可育性相等，產(chǎn)生的種子均發(fā)育正常，則后代植株同時(shí)表現(xiàn)三種性狀的幾率為后代植株同時(shí)表現(xiàn)三種性狀的幾率為 。同源染色體同源染色體 9220422小麥的染色體數(shù)為小麥的染色體數(shù)為4242條條3/16芥酸會(huì)降低

15、菜籽油的品質(zhì)。油菜有兩對(duì)獨(dú)立遺傳的芥酸會(huì)降低菜籽油的品質(zhì)。油菜有兩對(duì)獨(dú)立遺傳的等位基因（等位基因（H和和h，G和和g）控制菜籽的芥酸含量，下）控制菜籽的芥酸含量，下圖是獲得低芥酸油菜新品種（圖是獲得低芥酸油菜新品種（HHGG）的技術(shù)路線。）的技術(shù)路線。已知油菜單個(gè)花藥由花藥壁（已知油菜單個(gè)花藥由花藥壁（2n）及大量花粉（）及大量花粉（n）等組分組成，這些組分的細(xì)胞都具有全能性。據(jù)圖等組分組成，這些組分的細(xì)胞都具有全能性。據(jù)圖分析，下列敘述分析，下列敘述錯(cuò)誤錯(cuò)誤的是的是A、兩過程均需要植物激素來誘導(dǎo)細(xì)胞脫分化、兩過程均需要植物激素來誘導(dǎo)細(xì)胞脫分化B、與過程相比，過程可能會(huì)產(chǎn)生二倍體再生植株、與過程相比，過程可能會(huì)產(chǎn)生二倍體再生植株C、圖中三種途徑中，利用花粉培養(yǎng)篩選低芥酸植株（、圖中三種途徑中，利用花粉培養(yǎng)篩選低芥酸植株（HHGG） 的效率最高的效率最高D、F1減數(shù)分裂時(shí)，減數(shù)分裂