必修二第六章雜交育種與誘變育種 基因工程

第6章從雜交育種到基因工程通過(guò)長(zhǎng)期選擇，汰劣留良，培育出新品種。這種育種方式是選擇育種。缺點(diǎn)：周期長(zhǎng)可選擇的范圍有限一、育種方式－－選擇育種？能不能將不同品種中的優(yōu)良性狀結(jié)合在一起？進(jìn)一步思考現(xiàn)有低產(chǎn)抗病、高產(chǎn)不抗病雜交育種

雜交育種是將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過(guò)交配集中在一起，再經(jīng)過(guò)選擇和培育，獲得新品種的方法。概念：P×

高產(chǎn)不抗病低產(chǎn)抗病F1高產(chǎn)抗病×連續(xù)自交直至到不再發(fā)生性狀分離為止高產(chǎn)抗病高產(chǎn)抗病×雜交育種？為什么不同品種中的優(yōu)良性狀能結(jié)合在一起？原理:基因重組深入思考？還有什么育種方法有可能縮短育種年限，使具有小麥的矮桿抗銹病的品種能更迅速在生產(chǎn)實(shí)踐上得到應(yīng)用？

P矮桿不抗病aabb×高桿抗病AABBF1高桿抗病AaBb↓單倍體

AB

Ab

aB

abAAbbaaBBaabb純合子AABB矮桿抗病雜交育種單倍體育種1年第2年秋水仙素處理花藥離體培養(yǎng)F2

9A_B_3A_bbaaB_1aabbF3

aaBB矮桿抗病矮抗連續(xù)自交↓×

我國(guó)科學(xué)家袁隆平多年來(lái)一直致力于雜交水稻的研究，取得了驕人的成績(jī)。我國(guó)有一半以上的稻田種植雜交水稻。水稻產(chǎn)量從原來(lái)的每公頃4500多千克增加到7500千克。中國(guó)黃牛ⅹ中國(guó)荷斯坦牛荷斯坦牛雜交育種的方法用于家畜、家禽的育種P×

高產(chǎn)不抗病低產(chǎn)抗病F1高產(chǎn)抗病×連續(xù)自交直至到不再發(fā)生性狀分離為止第2~6年第1年高產(chǎn)抗病高產(chǎn)抗病×雜交育種雜交育種優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：將不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中到同一個(gè)體上育種過(guò)程緩慢，復(fù)雜只能利用已有的基因

在雜交育種的過(guò)程中運(yùn)用單倍體育種的方法可以顯著縮短育種進(jìn)程。但是仍然不能產(chǎn)生新的基因，應(yīng)怎樣做才能產(chǎn)生更多可供選擇的新基因呢？誘變育種人工利用物理因素（如X射線、γ射線、紫外線、激光等）或化學(xué)因素（如亞硝酸、硫酸二乙酯等）來(lái)處理生物，使生物發(fā)生基因突變。原理:基因突變應(yīng)用：①農(nóng)作物新品種的培育，新品種具有抗病力強(qiáng)、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。如“黑農(nóng)五號(hào)”大豆，產(chǎn)量提高了16%，含油量比原來(lái)提高了2.5%。②用于微生物育種：例如青霉素的選育。1943年從自然界分離出來(lái)的青霉菌只能產(chǎn)生青霉素20單位/mL。后來(lái)人們對(duì)青霉菌多次進(jìn)行X射線、紫外線照射以及綜合處理，培育成了青霉素高產(chǎn)菌株，目前青霉素的產(chǎn)量已達(dá)到50000～60000單位/mL。中間為青霉菌，周圍是細(xì)菌。誘變育種提高突變率，在較短的時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。

利用物理因素（如X射線，紫外線，激光等）或化學(xué)因素（如亞硝酸等）處理生物，使生物發(fā)生基因突變?；蛲蛔?、方法：1、定義：2、原理：4、優(yōu)點(diǎn)：誘變→篩選→誘變→篩選……5、缺點(diǎn)：①誘發(fā)突變的方向難以掌握。②突變體難以集中多個(gè)理想性狀?！拘〗Y(jié)】討論：與雜交育種相比，誘變育種有什么優(yōu)點(diǎn)？?jī)?yōu)點(diǎn)：創(chuàng)造新的基因，提高變異頻率，加速育種過(guò)程，可大幅度改良某些性狀；變異范圍廣。聯(lián)系基因突變的特點(diǎn)，談?wù)務(wù)T變育種的局限性。局限性：由于突變的不定向性，有利變異少，必須大量處理材料，因此該種育種方法具有一定的盲目性。

要克服這些局限性，可以采取什么辦法？要想克服這些局限性，可以擴(kuò)大誘變后代的群體，增加選擇的機(jī)會(huì)。

雜交育種誘變育種

原理

優(yōu)點(diǎn)

缺點(diǎn)應(yīng)用基因重組基因突變可以集中兩個(gè)親本的優(yōu)良性狀育種年限縮短，改良某些性狀不能創(chuàng)造出新的基因,育種時(shí)間長(zhǎng)有利不多，需大量處理小結(jié)太空辣椒的培育、青霉菌的選育等微生物的育種方面雜交水稻資料一：目前，全球的氮肥生產(chǎn)耗費(fèi)世界總電力的3%-4%，且農(nóng)作物只能吸收氮肥的1/10，造成了大面積土壤和水質(zhì)的污染。豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮資料二：以往，治療糖尿病的胰島素是從動(dòng)物胰腺中提取的，從100千克豬、牛等動(dòng)物的胰腺中只能提取4—5克胰島素，治療一個(gè)患者需要宰殺40—50頭牛，這種藥物的造價(jià)就可想而知了。微生物可以分泌產(chǎn)物，且微生物繁殖速率快設(shè)想能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？

經(jīng)過(guò)多年的努力，科學(xué)家于20世紀(jì)70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)——基因工程。設(shè)想傳統(tǒng)的育種方法能否實(shí)現(xiàn)上述設(shè)想呢？合作探究

基因工程的出現(xiàn)使人類有可能按照自己的意愿直接定向地改變生物，培育新品種。那么基因工程的原理是什么呢？請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材P102——P103，合作學(xué)習(xí)找出基因工程的概念、原理、操作工具和步驟。一、基因工程的原理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(shuō)，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，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。1、概念：

基因工程可在不同種生物之間進(jìn)行，而傳統(tǒng)的育種方法只能在同種生物中進(jìn)行。

基因工程是在DNA上進(jìn)行的分子水平的設(shè)計(jì)施工，需要有專門的工具。那么基因工程最基本的工具有哪些呢？思考：

“基因剪刀”、“基因針線”和“基因的運(yùn)載體”是基因工程的最基本的工具。2、基因工程的操作工具：（1）基因的“剪刀”—限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）

限制酶是在生物體(主要是微生物)內(nèi)的一類酶，能將外來(lái)的DNA切斷，即能夠限制異源DNA的侵入并使之失去活力，但對(duì)自身的DNA卻無(wú)害。由于這類酶是在DNA分子內(nèi)部進(jìn)行切割的，故名限制性內(nèi)切酶。一種限制酶只能識(shí)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。（專一性）來(lái)源:主要存在于微生物中（目前大約已有500多種）。特點(diǎn):CTT

AAG

AA

TTCGG

AA

TTCCTT

AA

G

↓限制酶↓黏性末端黏性末端限制酶例：大腸桿菌中有一種限制酶(EcoRⅠ)能專一識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間將這段序列切開(kāi)。作用結(jié)果:產(chǎn)生兩個(gè)黏性末端。（2）基因的“針線”

——DNA連接酶兩種來(lái)源不同的DNA用同種限制酶切割后，末端可以相互黏合，但是這種黏合只能使互補(bǔ)的堿基連接起來(lái)，脫氧核糖和磷酸交替鏈接而構(gòu)成的DNA骨架上的缺口，則需要靠DNA連接酶來(lái)“縫合”，這種DNA連接酶就稱“基因的針線”。GC

TTAAAATTC

GDNA連接酶DNA連接酶作用：

把脫氧核糖和磷酸交替鏈接而構(gòu)成的DNA骨架上的缺口“縫合”起來(lái)，即催化兩條DNA鏈之間形成磷酸二酯鍵。磷酸二酯鍵使用DNA連接酶制作重組DNA分子甲片段CTTCATGAATTCCCTAA

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