第1、2節(jié) 雜交育種與誘變育種 基因工程及其應(yīng)用

一、雜交育種和誘變育種

動(dòng)、植物雜交育種有何區(qū)別?提示:植物雜交育種中純合子的獲得既可以通過測交獲得,也可通過

逐代自交的方法獲得;而動(dòng)物雜交育種中純合子的獲得一般不通過逐

代自交,而通過測交的方法獲得。二、基因工程及其應(yīng)用1.概念的理解思考感悟提示基因工程別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體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①存在:主要在微生物體內(nèi),其作用是切割外源DNA分子。②特性:一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列,并在特定的切

點(diǎn)上切割DNA分子。③結(jié)果:產(chǎn)生兩個(gè)帶有黏性末端或平末端的DNA片段。(2)基因的“針線”:DNA連接酶①作用:連接兩個(gè)DNA片段的黏性末端,形成磷酸二酯鍵。②結(jié)果:形成重組DNA分子。2.工具(1)基因的“剪刀”:限制性內(nèi)切酶(3)基因的“運(yùn)輸工具”:運(yùn)載體①作為目的基因運(yùn)載體的條件a.能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存,并能大量復(fù)制;b.有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn);c.有標(biāo)記基因。②實(shí)例:質(zhì)粒、噬菌體、動(dòng)植物病毒。3.步驟提取目的基因→目的基因與運(yùn)載體結(jié)合→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

→目的基因的表達(dá)和檢測。4.基因工程的應(yīng)用(1)作物育種:利用基因工程,獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作

物,培育出具有各種抗逆性的作物新品種,如抗蟲棉。(2)藥物研制:利用基因工程,培育轉(zhuǎn)基因生物,利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)出

各種高質(zhì)量、低成本的藥品,如胰島素、干擾素和乙肝疫苗等。(3)環(huán)境保護(hù):如利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌降解有毒有害的化合物,吸收環(huán)境中

的重金屬,分解泄漏的石油,處理工業(yè)廢水等。

轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的目的基因來自哪里?抗蟲棉培育成功的意義是什么?思考感悟提示:轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的抗蟲基因來自蘇云金芽孢桿菌。該基因能夠指

導(dǎo)合成一種毒性很強(qiáng)的蛋白質(zhì)晶體,使棉鈴蟲等害蟲致死?？瓜x作物

的種植,不僅減少了農(nóng)藥用量,降低了生產(chǎn)成本,而且還減少了農(nóng)藥對

環(huán)境的污染。解析解析解析解析

根據(jù)上述過程,回答下列問題。(1)用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ稱為

,方法Ⅱ稱為

,所依據(jù)的原理是

。(2)用③培育出④的常用方法Ⅲ是

,由④培育成⑤的過程中

用化學(xué)藥劑

處理④的

,方法Ⅲ和Ⅴ合稱為

育種,其優(yōu)點(diǎn)是

。(3)由③培育出⑥常用化學(xué)藥劑

處理③的

,形成的

⑥叫

,方法Ⅳ稱為

育種,依據(jù)的原理是

。答案:(1)雜交自交基因重組(2)花藥離體培養(yǎng)秋水仙素幼苗單倍體明顯縮短育種年限(3)秋水仙素種子或幼苗四倍體多倍體染色體變異解析

要點(diǎn)一不同的育種方法的比較

雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種原理基因重組基因突變?nèi)旧w變異染色體變異基因重組常用方法①雜交→自交→選優(yōu)→自交;②雜交→雜種輻射誘變

等花藥離體培養(yǎng),然后用秋水仙素處理使其加倍,得到純合體秋水仙素

處理萌發(fā)

的種子或

幼苗將目的基

因引入生

物體細(xì)胞

內(nèi),培育新

品種續(xù)表

雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種優(yōu)點(diǎn)方法簡便,

使不同個(gè)

體的優(yōu)良

性狀集中

在一個(gè)個(gè)

體上可提高變

異頻率或

出現(xiàn)新的

性狀,加速

育種進(jìn)程明顯縮短

育種年限器官大,提

高產(chǎn)量和

營養(yǎng)成分定向改變

生物的性

狀;克服遠(yuǎn)

緣雜交不

親和的障

礙缺點(diǎn)時(shí)間長,需

及時(shí)發(fā)現(xiàn)

優(yōu)良性狀有利變異

少,需大量

處理實(shí)驗(yàn)

材料,具有

不定向性①技術(shù)復(fù)

雜②成活率

低適用于植

物,在動(dòng)物

中難以開

展有可能引

起生態(tài)危

機(jī)(1)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。

雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種舉例矮稈抗銹

病小麥青霉素高

產(chǎn)菌株、

太空椒快速培育

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(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)雜交育種選育的時(shí)間是從F2開始,原因是從F2開始發(fā)生性狀分離;

選育后是否連續(xù)自交取決于所選優(yōu)良性狀是顯性還是隱性。(4)誘變育種盡管能提高突變率,但處理材料時(shí)仍然是未突變的遠(yuǎn)遠(yuǎn)

多于突變的個(gè)體;突變的不定向性和多害少利的特性決定了在突變的

個(gè)體中有害仍多于有利,只是與自然突變相比較,二者都增多。(5)基因工程育種可按照人們的意愿定向培育新品種,且可突破生殖

隔離,實(shí)現(xiàn)不同物種間的基因重組?！镜漕}例析】某生物的基因型為AaBB,通過下列技術(shù)可以分別將它

們轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵禄蛐偷纳?①AABB;②aB;③AaBBC;④AAaaBBBB。則下列排列正確的是

(

)A.誘變育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、花藥離體培養(yǎng)、細(xì)胞融合B.雜交育種、花藥離體培養(yǎng)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、多倍體育種C.花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、多倍體育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)D.多倍體育種、花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)答案試解:B

解析:某生物的基因型為AaBB,可通過雜交育種獲得基因型為AABB

的生物;通過單倍體育種可獲得基因型為aB的生物;通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)

可獲得基因型為AaBBC的生物;通過多倍體育種可獲得基因型為AAaaBBBB的生物。規(guī)律方法: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。正確理解基因重組與基因工程間的關(guān)系要點(diǎn)二比較項(xiàng)目基因重組基因工程【對點(diǎn)訓(xùn)練】下列有關(guān)基因工程技術(shù)的敘述,正確的是…

(

)A.DNA重組技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶和運(yùn)載體B.所有的限制酶都只能識(shí)別同一種特定的核苷酸序列C.選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞是因?yàn)榧?xì)菌繁殖快D.只要目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞就能實(shí)現(xiàn)表達(dá)解析:基因工程的工具酶是限制酶、連接酶,運(yùn)載體是基因的運(yùn)載工

具,不是工具酶;每種限制酶都只能識(shí)別特定的核苷酸序列,而并非同

一種核苷酸序列;目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后,受體細(xì)胞表現(xiàn)出特定的性狀,才能說明目的基因