湖南某中學(xué)人教版高一生物必修二復(fù)習(xí)課件《第六章 從雜交育種到基因工程》

從雜交育種到基因工程從雜交育種到基因工程一、選擇育種1、優(yōu)點(diǎn)：有利生物的變異，通過長期選擇，汰劣留良，培育優(yōu)良品種2、缺點(diǎn)：周期長而且可選擇的范圍是有限的。一、選擇育種1、優(yōu)點(diǎn)：有利生物的變異，通過長期選擇，汰劣留良二、雜交育種1、概念：2、原理：3、優(yōu)點(diǎn)：4、不足： 將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法?；蛑亟M將同種生物不同個(gè)體上的優(yōu)良性狀集中在同一個(gè)體上，即“集優(yōu)”。

①不能創(chuàng)造新基因，是原有基因的重新組合，從而不能產(chǎn)生新性狀。②育種進(jìn)程緩慢，過程繁瑣。③只適用于有性生殖的生物。二、雜交育種1、概念： 將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過交5、方法：雜交自交選優(yōu)連續(xù)自交F1：雜種F2：所需類型純合子具有不同優(yōu)良性狀的親本注：雜交育種不一定需要連續(xù)自交。若選育顯性優(yōu)良純種，則需要連續(xù)自交篩選直至性狀不再發(fā)生分離；若選育隱性優(yōu)良純種，則只要在子二代出現(xiàn)該性狀個(gè)體即可。5、方法：雜交自交選優(yōu)連續(xù)自交F1：雜種F2：所需類型純合子純種高桿抗銹病小麥（DDTT）與矮桿不抗銹病小麥（ddtt）培育矮桿抗銹病小麥（ddTT）P：DDTT×ddtt↓F1：DdTt↓自交F2：矮桿抗銹?。╠dTtddTT）↓連續(xù)自交矮桿抗銹?。╠dTT）6、舉例：純種高桿抗銹病小麥（DDT7、應(yīng)用：8、雜交育種與雜種優(yōu)勢（1）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，雜交育種是改良作物品質(zhì)，提高農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量的常規(guī)方法：如雜交水稻，矮桿抗銹病小麥。（2）在畜牧業(yè)中，用于家畜、家禽優(yōu)良品種的選育。如奶牛。（1）雜種優(yōu)勢是指基因型不同的親本個(gè)體相互雜交產(chǎn)生的雜種第一代，在適應(yīng)能力上優(yōu)于兩個(gè)親本的現(xiàn)象。（2）雜交育種是在雜交后代眾多類型中選擇符合育種目標(biāo)的個(gè)體進(jìn)一步培育，直到獲得穩(wěn)定遺傳的具有優(yōu)良性狀的新品種；注：生產(chǎn)上人們利用雜種優(yōu)勢，需要年年配種（雜種），但不再留種7、應(yīng)用：8、雜交育種與雜種優(yōu)勢（1）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，雜交育種三、誘變育種1、概念：2、原理：3、優(yōu)點(diǎn)：4、不足： 利用物理因素或化學(xué)因素來處理生物，使生物發(fā)生基因突變。基因突變①提高突變率，在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良性狀。②產(chǎn)生新基因，從而大幅度改良某些性狀③變異范圍廣，動(dòng)物、植物、微生物均適用。

①有利變異少，需大量處理材料②誘變的方向和性質(zhì)不能控制，具有盲目性③突變體難以集中多個(gè)理想的優(yōu)良性狀。三、誘變育種1、概念： 利用物理因素或化學(xué)因素來處理生物5、方法：6、應(yīng)用選擇生物→誘發(fā)突變→選擇理想類型→培育誘變因素物理因素：化學(xué)因素：空間誘變：X射線、r射線、紫外線、激光等亞硝酸、硫酸二乙酯宇宙強(qiáng)輻射，微重力和高真空等，如太空椒（1）農(nóng)作物育種：培育出的新品種，具有抗病力強(qiáng)、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等特點(diǎn)，如黑農(nóng)五號大豆。（2）微生物育種：如青霉菌的培育。注：誘變育種與雜交育種相比，前者能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型；后者不能產(chǎn)生新基因，只是實(shí)現(xiàn)原有基因的重新組合。5、方法：6、應(yīng)用選擇生物→誘發(fā)突變→選擇理想類型→培育誘變提示此特點(diǎn)為缺點(diǎn)，不是優(yōu)點(diǎn)。

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提示此特點(diǎn)為缺點(diǎn)，不是優(yōu)點(diǎn)?！痢痢痢獭痢踢z傳育種方式的比較核移植技術(shù)育種依據(jù)原理常用方法①雜交→自交→選優(yōu)→自交（選純種）②雜交→所需雜交品種物理誘變、化學(xué)誘變、作物空間技術(shù)育種花藥離體培養(yǎng)，再誘導(dǎo)染色體加倍用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。注：低溫、阻礙高爾基體正常發(fā)揮功能均可誘導(dǎo)染色體加倍轉(zhuǎn)基因技術(shù)將目的基因?qū)肷矬w內(nèi)，培育新品種將不同生物的原生質(zhì)體融合。同種生物細(xì)胞可融合為多倍體。將具有所需性狀的體細(xì)胞核移植到去核卵細(xì)胞中特點(diǎn)得到純合子，自交后代性狀不分離優(yōu)點(diǎn)可提高變異頻率，加速育種進(jìn)程或大幅度改良某些性狀可明顯縮短育種年限；獲得穩(wěn)定遺傳的純合子（性狀穩(wěn)定快）器官巨大，提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成分打破物種界限，定向改變生物性狀；克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。按照人們意愿改變細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品?？朔h(yuǎn)緣雜交不親和障礙；大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍?？筛牧紕?dòng)物品種或保護(hù)瀕危物種缺點(diǎn)時(shí)間長，須及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品種有利變異少，須大量處理實(shí)驗(yàn)材料技術(shù)難度高技術(shù)要求高基因重組基因突變?nèi)旧w變異染色體變異基因重組基因重組、染色體變異動(dòng)物細(xì)胞核的全能性染色體組成倍增加產(chǎn)生新的基因組合即基因型產(chǎn)生新的基因獲得外源基因不同物種實(shí)現(xiàn)基因重組實(shí)現(xiàn)細(xì)胞核的全能性表達(dá)項(xiàng)目雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種細(xì)胞融合技術(shù)育種技術(shù)復(fù)雜且須與雜交育種配合發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低有可能引起生態(tài)危機(jī)。將不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中于一個(gè)生物個(gè)體上遺傳育種方式的比較核移植技術(shù)育種依據(jù)原理①雜交→自交育種程序

單倍體育種獲得的矮稈抗銹病小麥三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌、抗蟲棉甲品種乙品種F1F2×人工選擇性狀穩(wěn)定遺傳的新品種甲品種乙品種×目的基因運(yùn)載體+種子返地種植多種變異種類新品種衛(wèi)星搭載太空旅行人工選擇F1單倍體植株若干植株新品種花藥離體培養(yǎng)秋水仙素人工選擇正常的幼苗若干植株新品種秋水仙素人工選擇重組DNA受體細(xì)胞轉(zhuǎn)基因生物體細(xì)胞核去核卵細(xì)胞融合技術(shù)育種細(xì)胞核移植技術(shù)育種基因工程育種多倍體育種單倍體育種誘變育種雜交育種項(xiàng)目白菜—甘藍(lán)番茄—馬鈴薯克隆羊、鯉鯽移核魚青霉素高產(chǎn)菌株矮稈抗銹病小麥實(shí)例甲植株細(xì)胞乙植株細(xì)胞+原生質(zhì)體融合雜種細(xì)胞組織培養(yǎng)雜種植株重構(gòu)卵分裂并胚胎移植新品種單倍體育種獲得的矮稈抗銹病小麥三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥4．隨著我國航天技術(shù)的日趨成熟，太空育種正在興起，有兩個(gè)優(yōu)勢：①太空失重、真空狀態(tài)，將很多在地球重力場中無法完成的育種實(shí)驗(yàn)變?yōu)槿菀讓?shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)；②太空高輻射環(huán)境為動(dòng)、植物、微生物發(fā)生基因突變提供良好條件！2．在所有育種方法中，最簡捷、常規(guī)的育種方法——雜交育種。3．根據(jù)不同育種需求選擇不同的育種方法。(1)將兩親本的兩個(gè)不同優(yōu)良性狀集中于同一生物體上，可利用雜交育種，亦可利用單倍體育種。(2)要求快速育種，則運(yùn)用單倍體育種。(3)要求大幅度改良某一品種，使之出現(xiàn)前所未有的性狀，可利用誘變育種和雜交育種相結(jié)合的方法。(4)要求提高品種產(chǎn)量，提高營養(yǎng)物質(zhì)含量，可運(yùn)用多倍體育種。

(5)讓染色體加倍可以用秋水仙素等進(jìn)行處理，也可采用

細(xì)胞融合的方法，且此方法能在兩個(gè)不同物種之間進(jìn)行。(6)原核生物不能進(jìn)行減數(shù)分裂，所以不能運(yùn)用雜交的方法進(jìn)行育種，一般采用的方法是誘變育種。4．隨著我國航天技術(shù)的日趨成熟，太空育種正在興起，有兩個(gè)優(yōu)勢⑧AAaaBBbb育種方法綜合運(yùn)用圖解⑧AAaaBBbb育種方法綜合運(yùn)用圖解湖南某中學(xué)人教版高一生物必修二復(fù)習(xí)課件《第六章從雜交育種到基因工程》雜交育種

基因重組

F2從F2開始出現(xiàn)AAbb個(gè)體(或從F2開始出現(xiàn)性狀分離)

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1∶1

花藥離體培養(yǎng)

能明顯縮短育種年限

誘變育種

過程④產(chǎn)生的變異是定向的(或基因工程育種轉(zhuǎn)入的基因是已知的，用基因工程手段產(chǎn)生的變異是定向的)

(1)由品種AABB、aabb經(jīng)過①②③過程培育出新品種的育種方式稱為_________，其原理是__________。用此育種方式一般從____才能開始選育AAbb個(gè)體，是因?yàn)開_________________________________。(2)若經(jīng)過過程②產(chǎn)生的子代總數(shù)為1552株，則其中基因型為AAbb的植株在理論上有____株?；蛐蜑锳abb的植株經(jīng)過過程③，子代中AAbb與aabb的數(shù)量比是_______。(3)過程⑤常采用______________技術(shù)得到Ab個(gè)體。與過程①②③的育種方法相比，過程⑤⑥的優(yōu)勢是_____________________。(4)過程⑦的育種方式是__________，與過程⑦比較，過程④的明顯優(yōu)勢是________________________________________________________。雜交育種基因重組F2二、基因工程及其應(yīng)用1.概念：對概念的理解：基因工程別名基因拼接技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體的體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切、拼接、導(dǎo)入、表達(dá)結(jié)果定向改造生物的遺傳性狀，獲得人類需要的基因產(chǎn)物2、原理：基因重組基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗地說，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(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。二、基因工程及其應(yīng)用1.概念：對概念的理解：基因工程別名基因3.工具4.步驟基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）提取目的基因基因的“針線”——DNA連接酶目的基因與運(yùn)載體結(jié)合基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體：常用的有質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒，目的是將目的基因送入受體細(xì)胞。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測與鑒定3.工具4.步驟基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）（一）基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶（簡稱限制酶）1、分布：主要在微生物中。2、特點(diǎn)：特異性，即一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。3、舉例：大腸桿菌的一種限制酶（EcoRⅠ）能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。（一）基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶（簡稱限制酶）1、分布：主要（一）基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶（簡稱限制酶）

4、結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端（堿基互補(bǔ)配對）。什么叫黏性末端？被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個(gè)伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對，這樣的切口叫黏性末端。5、作用：基因工程中重要的切割工具。在微生物體內(nèi)能將外來的DNA切斷，對自己的DNA無損害。（一）基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶（簡稱限制酶）限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA的原因：a.DNA分子中不具備相應(yīng)的識別切割序列。b.在甲基化酶的作用下，將甲基轉(zhuǎn)移到相應(yīng)序列的堿基上。故而這是微生物長期進(jìn)化形成的一套完善防御機(jī)制。限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA的原因：a.DNA分子中不具備相（二）基因的針線—DNA連接酶DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，即連接脫氧核糖和磷酸交替連接而成的DNA骨架上的缺口磷酸二酯鍵，DNA連接酶作用處(1)催化對象：兩個(gè)具有相同黏性末端的DNA片段。(2)催化位置：脫氧核糖與磷酸之間的缺口。(3)催化結(jié)果：形成重組DNA。注：DNA連接酶連接的部位：磷酸二酯鍵（梯子的扶手），不是氫鍵（梯子的踏板）。（二）基因的針線—DNA連接酶DNA連接酶可把黏性末端之間的（三）基因的運(yùn)輸工具—運(yùn)載體

4、質(zhì)粒：3、種類：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒。是基因工程最常用的運(yùn)載體，它廣泛地存在于細(xì)菌中，是細(xì)菌染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子，大小只有普通細(xì)菌擬核DNA的百分之一。1、作用2、條件（充當(dāng)運(yùn)輸工具）（目的基因單獨(dú)不能復(fù)制）（三）基因的運(yùn)輸工具—運(yùn)載體4、質(zhì)粒：3、種類：比一比：(1)DNA連接酶和DNA聚合酶有何不同？(2)運(yùn)載體和細(xì)胞膜上的載體相同嗎？答案：：(1)DNA連接酶是修復(fù)愈合DNA片段間單鏈上的缺口，使之形成磷酸二酯鍵。DNA聚合酶是DNA分子復(fù)制時(shí)，按模板鏈的要求，逐個(gè)把脫氧核苷酸連接起來，形成DNA的子鏈。(2)不同。①運(yùn)載體是將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞的專門運(yùn)輸工具，常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、動(dòng)植物病毒、噬菌體等。②位于細(xì)胞膜上的載體是蛋白質(zhì)，與控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞有關(guān)系。比一比：(1)DNA連接酶和DNA聚合酶有何不同？(2)運(yùn)載基因操作的基本步驟基因操作的基本步驟提取目的基因123將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4目的基因的檢測與表達(dá)目的基因與運(yùn)載體結(jié)合提取目的基因123將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4目的基因的檢測與表（一）提取目的基因1、目的基因：是人們所需要轉(zhuǎn)移或改造的基因。如蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因，還有植物的抗病（抗病毒、抗細(xì)菌）基因、種子貯藏蛋白的基因，以及人的胰島素基因、干擾素基因等。2.取得途徑直接分離（從供體細(xì)胞）人工合成（化學(xué)合成）①反轉(zhuǎn)錄法②根據(jù)蛋白質(zhì)中氨基酸的序列推測出核苷酸序列，通過化學(xué)方法人工合成DNA（一）提取目的基因1、目的基因：是人們所需要轉(zhuǎn)移或改造的基因（二）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合1）用一定的限制酶切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個(gè)切口，露出黏性末端。2）用同一種限制酶切斷目的基因，使其產(chǎn)生相同的黏性末端。3）將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的切口處，再加入適量DNA連接酶，形成了一個(gè)重組DNA分子（重組質(zhì)粒）注：目的基因與運(yùn)載體的結(jié)合過程，實(shí)際上是不同來源的基因重組的過程。（二）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合1）用一定的限制酶切割質(zhì)粒，使其出常用的受體細(xì)胞：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。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞原理借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。（三）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞常用的受體細(xì)胞：大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動(dòng)植（四）目的基因的檢測和表達(dá)受體細(xì)胞攝入DNA分子后,目的基因不一定完成了表達(dá)。受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達(dá)。若不能表達(dá)，要對抗蟲基因再進(jìn)行修飾。檢測：根據(jù)受體細(xì)胞中是否具有標(biāo)記基因，判斷目的基因?qū)肱c否鑒定：受體細(xì)胞是否表現(xiàn)目的基因控制的性狀，如棉花抗蟲性狀的表現(xiàn)。（四）目的基因的檢測和表達(dá)受體細(xì)胞攝入DNA分子后,目的基因1、分子水平的檢測：分子雜交技術(shù)第二步：檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA第三步：檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)2、個(gè)體水平的鑒定方法：抗原－抗體雜交第一步：檢測目的基因是否插入受體細(xì)胞染色體DNA上方法：DNA分子雜交技術(shù)。（轉(zhuǎn)基因生物的DNA與目的基因的DNA片段）方法：分子雜交技術(shù)。（轉(zhuǎn)基因生物的mRNA與目的基因的DNA片段）一個(gè)抗蟲或抗病的目的基因?qū)爰?xì)胞后，是否賦予了植物抗蟲或抗病的特性，需要做抗蟲或抗病的接種實(shí)驗(yàn)，以確定是否有抗性及抗性程度。（四）目的基因的檢測和表達(dá)1、分子水平的檢測：分子雜交技術(shù)第二步：檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄提醒①微生物常被用做受體細(xì)胞的原因是其具有繁殖快、代謝快、目的基因產(chǎn)物多的特點(diǎn)。②動(dòng)物受體細(xì)胞一般選用受精卵，植物受體細(xì)胞可以是體細(xì)胞，但需與植物組織培養(yǎng)技術(shù)相結(jié)合。提醒①微生物常被用做受體細(xì)胞的原因是其具有繁殖快、代謝快、二、基因工程的應(yīng)用

1、基因工程與作物育種Ⅰ、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具優(yōu)良品質(zhì)的品種Ⅱ、培育抗逆性品種（1）基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用：二、基因工程的應(yīng)用1、基因工程與作物育種Ⅰ、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和轉(zhuǎn)入向日葵基因的大豆用基因工程的方法可以改善糧食作物的蛋白質(zhì)含量。如“向日葵豆”植株。轉(zhuǎn)入向日葵基因的大豆用基因工程的方法可以改善糧食作物的蛋白質(zhì)將細(xì)菌的抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等抗性基因轉(zhuǎn)移到作物體內(nèi)，將從根本上改變作物的特性。如轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。

將細(xì)菌的抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等抗性抗蟲的基因來自蘇云金桿菌。蘇云金桿菌形成的伴胞晶體是一種毒性很強(qiáng)的蛋白晶體，能使棉鈴蟲等鱗翅口害蟲癱瘓致死?？茖W(xué)家將編碼這個(gè)蛋白質(zhì)的基因?qū)俗魑?，使作物自身具有抵御蟲害的能力?？瓜x的基因來自蘇云金桿菌。蘇云金桿菌形成的伴胞晶體是一種毒性轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒二、基因工程的應(yīng)用

1、基因工程與作物育種Ⅰ、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具優(yōu)良品質(zhì)的品種Ⅱ、培育抗逆性品種（1）基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用：Ⅰ、繁殖具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高質(zhì)量的皮毛等優(yōu)良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。（2）基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用Ⅱ、利用某些特定的外源基因在哺乳動(dòng)物體內(nèi)表達(dá)，從這些動(dòng)物的乳腺細(xì)胞中獲得人類所需要的各種物質(zhì)，如激素、抗體及酶類等。注：抗蟲基因作物的使用優(yōu)點(diǎn)：教材104頁二、基因工程的應(yīng)用1、基因工程與作物育種Ⅰ、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和將人的生長激素基因和牛的生長激素基因分別注射到小白鼠受精卵中，得到的“超級小鼠”。

超級羊生長快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因鯉魚(中國)將人的生長激素基因和牛的生長激素基因分別注射到小白鼠受精卵中乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬

背上長人耳的老鼠乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)導(dǎo)入人基因具特殊用途2、基因工程與藥物研制許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價(jià)格往往十分昂貴。微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。注：用基因工程的方法能夠高效率的生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。2、基因工程與藥物研制許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的

胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。將合成的人的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但解決了這種比黃金還貴的藥品產(chǎn)量問題，還使其價(jià)格降低了30%-50%!胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動(dòng)

干擾素治療病毒感染簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用。人造血液及其生產(chǎn)干擾素治療病毒感染簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，疫苗：乙肝、狂犬病、百日咳、霍亂、傷寒、瘧疾基因工程藥品：胰島素、干擾素、白細(xì)胞介素、溶血栓劑、凝血因子、人造血液代用品疫苗：基因工程藥品：胰島素、干擾素、白細(xì)胞介素、溶血栓劑、凝3、基因工程與環(huán)境保護(hù)（1）環(huán)境監(jiān)測：

檢測環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。1t水中有10個(gè)病毒也能被檢測出來快速靈敏3、基因工程與環(huán)境保護(hù)（1）環(huán)境監(jiān)測：

檢測環(huán)境中的病毒、細(xì)Ⅰ、基因工程做成的“超級細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細(xì)菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。（2）環(huán)境污染治理

Ⅲ、通過基因重組構(gòu)建新的殺蟲劑，取代生產(chǎn)過程中耗能多、易造成環(huán)境污染的農(nóng)藥，并試圖通過基因工程回收和利用工業(yè)廢物。Ⅱ、用基因工程培養(yǎng)出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的細(xì)菌，以及能夠凈化鎘污染的植物。Ⅰ、基因工程做成的“超級細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)科學(xué)是把雙刃劍，關(guān)鍵是如何使用三、基因工程與食品安全科學(xué)是把雙刃劍，關(guān)鍵是如何使用三、基因工程與食品安全從雜交育種到基因工程從雜交育種到基因工程一、選擇育種1、優(yōu)點(diǎn)：有利生物的變異，通過長期選擇，汰劣留良，培育優(yōu)良品種2、缺點(diǎn)：周期長而且可選擇的范圍是有限的。一、選擇育種1、優(yōu)點(diǎn)：有利生物的變異，通過長期選擇，汰劣留良二、雜交育種1、概念：2、原理：3、優(yōu)點(diǎn)：4、不足： 將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法?；蛑亟M將同種生物不同個(gè)體上的優(yōu)良性狀集中在同一個(gè)體上，即“集優(yōu)”。

①不能創(chuàng)造新基因，是原有基因的重新組合，從而不能產(chǎn)生新性狀。②育種進(jìn)程緩慢，過程繁瑣。③只適用于有性生殖的生物。二、雜交育種1、概念： 將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過交5、方法：雜交自交選優(yōu)連續(xù)自交F1：雜種F2：所需類型純合子具有不同優(yōu)良性狀的親本注：雜交育種不一定需要連續(xù)自交。若選育顯性優(yōu)良純種，則需要連續(xù)自交篩選直至性狀不再發(fā)生分離；若選育隱性優(yōu)良純種，則只要在子二代出現(xiàn)該性狀個(gè)體即可。5、方法：雜交自交選優(yōu)連續(xù)自交F1：雜種F2：所需類型純合子純種高桿抗銹病小麥（DDTT）與矮桿不抗銹病小麥（ddtt）培育矮桿抗銹病小麥（ddTT）P：DDTT×ddtt↓F1：DdTt↓自交F2：矮桿抗銹?。╠dTtddTT）↓連續(xù)自交矮桿抗銹?。╠dTT）6、舉例：純種高桿抗銹病小麥（DDT7、應(yīng)用：8、雜交育種與雜種優(yōu)勢（1）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，雜交育種是改良作物品質(zhì)，提高農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量的常規(guī)方法：如雜交水稻，矮桿抗銹病小麥。（2）在畜牧業(yè)中，用于家畜、家禽優(yōu)良品種的選育。如奶牛。（1）雜種優(yōu)勢是指基因型不同的親本個(gè)體相互雜交產(chǎn)生的雜種第一代，在適應(yīng)能力上優(yōu)于兩個(gè)親本的現(xiàn)象。（2）雜交育種是在雜交后代眾多類型中選擇符合育種目標(biāo)的個(gè)體進(jìn)一步培育，直到獲得穩(wěn)定遺傳的具有優(yōu)良性狀的新品種；注：生產(chǎn)上人們利用雜種優(yōu)勢，需要年年配種（雜種），但不再留種7、應(yīng)用：8、雜交育種與雜種優(yōu)勢（1）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，雜交育種三、誘變育種1、概念：2、原理：3、優(yōu)點(diǎn)：4、不足： 利用物理因素或化學(xué)因素來處理生物，使生物發(fā)生基因突變?；蛲蛔儮偬岣咄蛔兟?，在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良性狀。②產(chǎn)生新基因，從而大幅度改良某些性狀③變異范圍廣，動(dòng)物、植物、微生物均適用。

①有利變異少，需大量處理材料②誘變的方向和性質(zhì)不能控制，具有盲目性③突變體難以集中多個(gè)理想的優(yōu)良性狀。三、誘變育種1、概念： 利用物理因素或化學(xué)因素來處理生物5、方法：6、應(yīng)用選擇生物→誘發(fā)突變→選擇理想類型→培育誘變因素物理因素：化學(xué)因素：空間誘變：X射線、r射線、紫外線、激光等亞硝酸、硫酸二乙酯宇宙強(qiáng)輻射，微重力和高真空等，如太空椒（1）農(nóng)作物育種：培育出的新品種，具有抗病力強(qiáng)、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等特點(diǎn)，如黑農(nóng)五號大豆。（2）微生物育種：如青霉菌的培育。注：誘變育種與雜交育種相比，前者能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型；后者不能產(chǎn)生新基因，只是實(shí)現(xiàn)原有基因的重新組合。5、方法：6、應(yīng)用選擇生物→誘發(fā)突變→選擇理想類型→培育誘變提示此特點(diǎn)為缺點(diǎn)，不是優(yōu)點(diǎn)。

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提示此特點(diǎn)為缺點(diǎn)，不是優(yōu)點(diǎn)。×××√×√遺傳育種方式的比較核移植技術(shù)育種依據(jù)原理常用方法①雜交→自交→選優(yōu)→自交（選純種）②雜交→所需雜交品種物理誘變、化學(xué)誘變、作物空間技術(shù)育種花藥離體培養(yǎng)，再誘導(dǎo)染色體加倍用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。注：低溫、阻礙高爾基體正常發(fā)揮功能均可誘導(dǎo)染色體加倍轉(zhuǎn)基因技術(shù)將目的基因?qū)肷矬w內(nèi)，培育新品種將不同生物的原生質(zhì)體融合。同種生物細(xì)胞可融合為多倍體。將具有所需性狀的體細(xì)胞核移植到去核卵細(xì)胞中特點(diǎn)得到純合子，自交后代性狀不分離優(yōu)點(diǎn)可提高變異頻率，加速育種進(jìn)程或大幅度改良某些性狀可明顯縮短育種年限；獲得穩(wěn)定遺傳的純合子（性狀穩(wěn)定快）器官巨大，提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成分打破物種界限，定向改變生物性狀；克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。按照人們意愿改變細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品。克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙；大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍?？筛牧紕?dòng)物品種或保護(hù)瀕危物種缺點(diǎn)時(shí)間長，須及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品種有利變異少，須大量處理實(shí)驗(yàn)材料技術(shù)難度高技術(shù)要求高基因重組基因突變?nèi)旧w變異染色體變異基因重組基因重組、染色體變異動(dòng)物細(xì)胞核的全能性染色體組成倍增加產(chǎn)生新的基因組合即基因型產(chǎn)生新的基因獲得外源基因不同物種實(shí)現(xiàn)基因重組實(shí)現(xiàn)細(xì)胞核的全能性表達(dá)項(xiàng)目雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種細(xì)胞融合技術(shù)育種技術(shù)復(fù)雜且須與雜交育種配合發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低有可能引起生態(tài)危機(jī)。將不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中于一個(gè)生物個(gè)體上遺傳育種方式的比較核移植技術(shù)育種依據(jù)原理①雜交→自交育種程序

單倍體育種獲得的矮稈抗銹病小麥三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌、抗蟲棉甲品種乙品種F1F2×人工選擇性狀穩(wěn)定遺傳的新品種甲品種乙品種×目的基因運(yùn)載體+種子返地種植多種變異種類新品種衛(wèi)星搭載太空旅行人工選擇F1單倍體植株若干植株新品種花藥離體培養(yǎng)秋水仙素人工選擇正常的幼苗若干植株新品種秋水仙素人工選擇重組DNA受體細(xì)胞轉(zhuǎn)基因生物體細(xì)胞核去核卵細(xì)胞融合技術(shù)育種細(xì)胞核移植技術(shù)育種基因工程育種多倍體育種單倍體育種誘變育種雜交育種項(xiàng)目白菜—甘藍(lán)番茄—馬鈴薯克隆羊、鯉鯽移核魚青霉素高產(chǎn)菌株矮稈抗銹病小麥實(shí)例甲植株細(xì)胞乙植株細(xì)胞+原生質(zhì)體融合雜種細(xì)胞組織培養(yǎng)雜種植株重構(gòu)卵分裂并胚胎移植新品種單倍體育種獲得的矮稈抗銹病小麥三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥4．隨著我國航天技術(shù)的日趨成熟，太空育種正在興起，有兩個(gè)優(yōu)勢：①太空失重、真空狀態(tài)，將很多在地球重力場中無法完成的育種實(shí)驗(yàn)變?yōu)槿菀讓?shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)；②太空高輻射環(huán)境為動(dòng)、植物、微生物發(fā)生基因突變提供良好條件！2．在所有育種方法中，最簡捷、常規(guī)的育種方法——雜交育種。3．根據(jù)不同育種需求選擇不同的育種方法。(1)將兩親本的兩個(gè)不同優(yōu)良性狀集中于同一生物體上，可利用雜交育種，亦可利用單倍體育種。(2)要求快速育種，則運(yùn)用單倍體育種。(3)要求大幅度改良某一品種，使之出現(xiàn)前所未有的性狀，可利用誘變育種和雜交育種相結(jié)合的方法。(4)要求提高品種產(chǎn)量，提高營養(yǎng)物質(zhì)含量，可運(yùn)用多倍體育種。

(5)讓染色體加倍可以用秋水仙素等進(jìn)行處理，也可采用

細(xì)胞融合的方法，且此方法能在兩個(gè)不同物種之間進(jìn)行。(6)原核生物不能進(jìn)行減數(shù)分裂，所以不能運(yùn)用雜交的方法進(jìn)行育種，一般采用的方法是誘變育種。4．隨著我國航天技術(shù)的日趨成熟，太空育種正在興起，有兩個(gè)優(yōu)勢⑧AAaaBBbb育種方法綜合運(yùn)用圖解⑧AAaaBBbb育種方法綜合運(yùn)用圖解湖南某中學(xué)人教版高一生物必修二復(fù)習(xí)課件《第六章從雜交育種到基因工程》雜交育種

基因重組

F2從F2開始出現(xiàn)AAbb個(gè)體(或從F2開始出現(xiàn)性狀分離)

97

1∶1

花藥離體培養(yǎng)

能明顯縮短育種年限

誘變育種

過程④產(chǎn)生的變異是定向的(或基因工程育種轉(zhuǎn)入的基因是已知的，用基因工程手段產(chǎn)生的變異是定向的)

(1)由品種AABB、aabb經(jīng)過①②③過程培育出新品種的育種方式稱為_________，其原理是__________。用此育種方式一般從____才能開始選育AAbb個(gè)體，是因?yàn)開_________________________________。(2)若經(jīng)過過程②產(chǎn)生的子代總數(shù)為1552株，則其中基因型為AAbb的植株在理論上有____株。基因型為Aabb的植株經(jīng)過過程③，子代中AAbb與aabb的數(shù)量比是_______。(3)過程⑤常采用______________技術(shù)得到Ab個(gè)體。與過程①②③的育種方法相比，過程⑤⑥的優(yōu)勢是_____________________。(4)過程⑦的育種方式是__________，與過程⑦比較，過程④的明顯優(yōu)勢是________________________________________________________。雜交育種基因重組F2二、基因工程及其應(yīng)用1.概念：對概念的理解：基因工程別名基因拼接技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體的體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切、拼接、導(dǎo)入、表達(dá)結(jié)果定向改造生物的遺傳性狀，獲得人類需要的基因產(chǎn)物2、原理：基因重組基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗地說，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(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。二、基因工程及其應(yīng)用1.概念：對概念的理解：基因工程別名基因3.工具4.步驟基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）提取目的基因基因的“針線”——DNA連接酶目的基因與運(yùn)載體結(jié)合基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體：常用的有質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒，目的是將目的基因送入受體細(xì)胞。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測與鑒定3.工具4.步驟基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）（一）基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶（簡稱限制酶）1、分布：主要在微生物中。2、特點(diǎn)：特異性，即一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。3、舉例：大腸桿菌的一種限制酶（EcoRⅠ）能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。（一）基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶（簡稱限制酶）1、分布：主要（一）基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶（簡稱限制酶）

4、結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端（堿基互補(bǔ)配對）。什么叫黏性末端？被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個(gè)伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對，這樣的切口叫黏性末端。5、作用：基因工程中重要的切割工具。在微生物體內(nèi)能將外來的DNA切斷，對自己的DNA無損害。（一）基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶（簡稱限制酶）限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA的原因：a.DNA分子中不具備相應(yīng)的識別切割序列。b.在甲基化酶的作用下，將甲基轉(zhuǎn)移到相應(yīng)序列的堿基上。故而這是微生物長期進(jìn)化形成的一套完善防御機(jī)制。限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA的原因：a.DNA分子中不具備相（二）基因的針線—DNA連接酶DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，即連接脫氧核糖和磷酸交替連接而成的DNA骨架上的缺口磷酸二酯鍵，DNA連接酶作用處(1)催化對象：兩個(gè)具有相同黏性末端的DNA片段。(2)催化位置：脫氧核糖與磷酸之間的缺口。(3)催化結(jié)果：形成重組DNA。注：DNA連接酶連接的部位：磷酸二酯鍵（梯子的扶手），不是氫鍵（梯子的踏板）。（二）基因的針線—DNA連接酶DNA連接酶可把黏性末端之間的（三）基因的運(yùn)輸工具—運(yùn)載體

4、質(zhì)粒：3、種類：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒。是基因工程最常用的運(yùn)載體，它廣泛地存在于細(xì)菌中，是細(xì)菌染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子，大小只有普通細(xì)菌擬核DNA的百分之一。1、作用2、條件（充當(dāng)運(yùn)輸工具）（目的基因單獨(dú)不能復(fù)制）（三）基因的運(yùn)輸工具—運(yùn)載體4、質(zhì)粒：3、種類：比一比：(1)DNA連接酶和DNA聚合酶有何不同？(2)運(yùn)載體和細(xì)胞膜上的載體相同嗎？答案：：(1)DNA連接酶是修復(fù)愈合DNA片段間單鏈上的缺口，使之形成磷酸二酯鍵。DNA聚合酶是DNA分子復(fù)制時(shí)，按模板鏈的要求，逐個(gè)把脫氧核苷酸連接起來，形成DNA的子鏈。(2)不同。①運(yùn)載體是將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞的專門運(yùn)輸工具，常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、動(dòng)植物病毒、噬菌體等。②位于細(xì)胞膜上的載體是蛋白質(zhì)，與控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞有關(guān)系。比一比：(1)DNA連接酶和DNA聚合酶有何不同？(2)運(yùn)載基因操作的基本步驟基因操作的基本步驟提取目的基因123將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4目的基因的檢測與表達(dá)目的基因與運(yùn)載體結(jié)合提取目的基因123將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4目的基因的檢測與表（一）提取目的基因1、目的基因：是人們所需要轉(zhuǎn)移或改造的基因。如蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因，還有植物的抗?。共《?、抗細(xì)菌）基因、種子貯藏蛋白的基因，以及人的胰島素基因、干擾素基因等。2.取得途徑直接分離（從供體細(xì)胞）人工合成（化學(xué)合成）①反轉(zhuǎn)錄法②根據(jù)蛋白質(zhì)中氨基酸的序列推測出核苷酸序列，通過化學(xué)方法人工合成DNA（一）提取目的基因1、目的基因：是人們所需要轉(zhuǎn)移或改造的基因（二）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合1）用一定的限制酶切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個(gè)切口，露出黏性末端。2）用同一種限制酶切斷目的基因，使其產(chǎn)生相同的黏性末端。3）將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的切口處，再加入適量DNA連接酶，形成了一個(gè)重組DNA分子（重組質(zhì)粒）注：目的基因與運(yùn)載體的結(jié)合過程，實(shí)際上是不同來源的基因重組的過程。（二）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合1）用一定的限制酶切割質(zhì)粒，使其出常用的受體細(xì)胞：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。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞原理借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。（三）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞常用的受體細(xì)胞：大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動(dòng)植（四）目的基因的檢測和表達(dá)受體細(xì)胞攝入DNA分子后,目的基因不一定完成了表達(dá)。受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達(dá)。若不能表達(dá)，要對抗蟲基因再進(jìn)行修飾。檢測：根據(jù)受體細(xì)胞中是否具有標(biāo)記基因，判斷目的基因?qū)肱c否鑒定：受體細(xì)胞是否表現(xiàn)目的基因控制的性狀，如棉花抗蟲性狀的表現(xiàn)。（四）目的基因的檢測和表達(dá)受體細(xì)胞攝入DNA分子后,目的基因1、分子水平的檢測：分子雜交技術(shù)第二步：檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA第三步：檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)2、個(gè)體水平的鑒定方法：抗原－抗體雜交第一步：檢測目的基因是否插入受體細(xì)胞染色體DNA上方法：DNA分子雜交技術(shù)。（轉(zhuǎn)基因生物的DNA與目的基因的DNA片段）方法：分子雜交技術(shù)。（轉(zhuǎn)基因生物的mRNA與目的基因的DNA片段）一個(gè)抗蟲或抗病的目的基因?qū)爰?xì)胞后，是否賦予了植物抗蟲或抗病的特性，需要做抗蟲或抗病的接種實(shí)驗(yàn)，以確定是否有抗性及抗性程度。（四）目的基因的檢測和表達(dá)1、分子水平的檢測：分子雜交技術(shù)第二步：檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄提醒①微生物常被用做受體細(xì)胞的原因是其具有繁殖快、代謝快、目的基因產(chǎn)物多的特點(diǎn)。②動(dòng)物受體細(xì)胞一般選用受精卵，植物受體細(xì)胞可以是體細(xì)胞，但需與植物組織培養(yǎng)技術(shù)相結(jié)合。提醒①微生物常被用做受體細(xì)胞的原因是其具有繁殖快、代謝快、二、基因工程的應(yīng)用

1、基因工程與作物育種Ⅰ、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具優(yōu)良品質(zhì)的品種Ⅱ、培育抗逆性品種（1）基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用：二、基因工程的應(yīng)用1、基因工程與作物育種Ⅰ、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和轉(zhuǎn)入向日葵基因的大豆用基因工程的方法可以改善糧食作物的蛋白質(zhì)含量。如“向日葵豆”植株。轉(zhuǎn)入向日葵基因的大豆用基因工程的方法可以改善糧食作物的蛋白質(zhì)將細(xì)菌的抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等抗性