整理第六章育种专题.docx

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整理第六章育种专题

育种专题

过程

过程

问题：

在上述六种育种方法中，

1、哪些用到了植物组织培养技术？

2、哪些育种方法需要使用秋水仙素或低温处理？

第2节基因工程及其应用

一、基因工程的概念

也叫做基因拼接技术或DNA重组技术。

即按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的性状。

原理：

基因重组

操作水平：

DNA分子水平

操作环境：

生物体外

结果：

定向地改造生物的性状，获得人类所需要的品种。

二、基因工程的操作步骤

1．获得目的基因

1）方法：

①从供体细胞的DNA中直接分离基因：

从供体细胞中提取DNA，然后用限制性核酸内切酶切割DNA，以获得目的基因；

②人工合成基因。

2）使用的工具：

基因的“剪刀”----限制性核酸内切酶（限制酶）

识别特定核苷酸序列，切割特定DNA位点（裂解磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键），具有特异性。

a．分布：

主要在微生物中。

b．作用特点：

特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。

c．结果：

产生黏性未端（碱基互补配对）。

例：

大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ）能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。

3）黏性末端

被限制酶切开的DNA两条链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。

2、目的基因与运载体结合

1）做法：

用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒（运载体）使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在DNA连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。

2）使用的工具

①基因的“针线”----DNA连接酶：

DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，这样一个重组的DNA分子才能形成。

a．连接的部位：

磷酸二酯键，不是氢键。

b．结果：

两个相同的黏性未端的连接。

②基因的“运载体”----质粒、病毒、噬菌体等

a.质粒：

存在于细菌拟核外或酵母菌核外能够自主复制的很小的环状DNA分子。

b.动植物病毒：

改造的猴肾病毒SV40、逆转录病毒和昆虫杆状病毒等。

c.噬菌体：

改造的感染大肠杆菌的λ噬菌体、M13、f1、fd噬菌体等。

3）作为运载体需要具备的特点:

①能够在宿主细胞内复制并稳定保存；

②具有多个限制酶切点以便与不同的外源基因相连；

③具有标记基因，便于进行筛选。

3、将目的基因导入受体细胞

目前常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。

4、目的基因的表达和检测：

处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须

将它从中检测出来。

检测方法如：

质粒中有抗菌素抗性基因的大肠杆菌细胞放入到相应的抗菌素中，

如果正常生长，说明细胞中含有重组质粒。

表达：

受体细胞表现出特定性状，说明目的基因完成了表达过程。

如：

抗

虫棉基因导入棉细胞后，棉铃虫食用棉的叶片时被杀死；胰岛素基

因导入大肠杆菌后能合成出胰岛素等。

三、基因工程的应用

1、基因工程与作物育种

运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗逆性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。

1）基因工程育种的特点：

目的性强、克服远缘杂交不亲和性、育种周期短。

2）抗虫基因作物的使用，不仅减少了农药的用量，大大降低了生产成本，而且还减少了农药对环境的污染。

2、基因工程与药物研制

基因工程生产药品的优点是：

效率高、成本低、品质好。

3、环境保护：

基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。

4、基因诊断和基因治疗

1）基因诊断：

是用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本的遗传信息，达到检测疾病的目的。

2）基因治疗：

是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。

四、转基因生物和转基因食品的安全性

目前关于转基因生物和转基因产品的安全性，有两种观点，一是转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制；另一种是转基因生物和转基因食品是安全的，应该大范围推广。

五、各种育种方法总结（见表6）

表6

类别方式

原理

主要处理方法

主要优（缺）点

杂交育种

基因重组

先让表现型不同的个体进行杂交，得F1后再经多次“自交、选择”最终获得纯合的优良品种

优点：

方法简便，使位于不同个体的优良性状集中到一个个体上

缺点：

育种时间长，局限于同种或亲缘关系较近的物种

诱变育种

基因突变

物理方法：

激光或辐射等

化学方法：

化学药剂处理

（秋水仙素、硫酸二乙酯）

优点：

可以提高变异的频率；大幅度改良某些性状；加速育种进程

缺点：

有利变异少，工作量大，盲目性强

单倍体育种

染色体数目变异（染色体数目先成倍减少后成倍增加）

（1）规划和建设项目环境影响评价。

花药（F1）离体培养出单倍体幼苗；对单倍体幼苗再经人工诱导（如秋水仙素）使染色体数目加倍，得到纯种

2）预防或者减轻不良环境影响的对策和措施。

主要包括预防或者减轻不良环境影响的政策、管理或者技术等措施。

优点：

自交后代不发生性状分离；明显缩短育种年限

缺点：

技术复杂

多倍体育种

染色体数目变异（染色体数目成倍增加）

2.早期介入原则；用秋水仙素处理幼苗或萌发的种子

优点：

培育出自然界没有的生物品种；茎秆粗壮、器官大、产量高、营养丰富等

（一）规划环境影响评价的适用范围和责任主体缺点：

技术复杂，发育缓慢，结实率低，一般只适合于植物

第五章　环境影响评价与安全预评价转基因育种

基因重组

“提”、“装”、“导”、“检”，“选”

3.意愿调查评估法优点：

可以按人的意愿定向改造生物，目的性强

缺点：

技术复杂。

安全性问题多

规划编制单位应当在报送审查的环境影响报告书中附具对公众意见采纳与不采纳情况及其理由的说明。

细胞工程育种

4.环境保护地方性法规和地方性规章植物体

市场价格在有些情况下（如对市场物品）可以近似地衡量物品的价值，但不能准确度量一个物品的价值。

三者的关系为：

细胞杂

交育种

细胞的全能性、细胞膜的流动性

“去壁”

4.建设项目环境影响评价文件的分级审批“诱融”

“组培”

优点：

克服远缘杂交不亲和的障碍，培育出植物新品种

缺点：

技术复杂，工作量大，操作繁琐

动物体细胞克隆育种

细胞的全能性

核移植和胚胎移植

优点：

培育繁殖优良生物品种，用于保存濒危物种，有选择地繁殖某性别动物

缺点：

技术复杂，工作量大，操作繁琐

激素育种

利用生长素培育无籽番茄、无籽黄瓜、无籽辣椒

二、高考试题

（1）我国科学家通过航天搭载种子或块茎进行蔬菜作物的育种，用空间辐射等因素创造变异，这种变异类型可能属于、。

与诱变育种方法相比，DNA重组技术最大的特点是

（2）若以某植物抗病高秆品种与感病矮秆品种杂交，选育抗病矮秆品种，其依据的遗传学原理是。

假设该植物具有3对同源染色体，用杂种一代花药离体培养获得单倍体，其单倍体细胞中的染色体（遗传物质）完全来自父本的概率为。

2、（06天津）甲种植物高产，乙种植物耐盐，通过细胞工程技术，利用甲、乙两种植物的各自优势，培育高产耐盐的杂种植株。

请完善实验流程并回答问题：

（1）A是酶，B是，C是性状的幼芽。

（2）若目的植株丢失1条染色体，不能产生正常配子而高度不育，则可用（试剂）处理幼芽，以便获得可育的植株。

3、（07江苏）很久以前科学家在土壤中发现了某种细菌能制造一种对昆虫有毒的蛋白质，当时许多人就想把编码这一蛋白质的基因（抗虫基因）转移到农作物中，以降低昆虫对农作物造成的危害。

20世纪90年代，美国科学家采用基因工程技术首次培育出抗虫玉米新品种。

下图为这一转基因玉米的主要培育过程。

（1）获得特定目的基因的途径除了从该细菌中直接分离抗虫基因外，还可以。

将目的基因与运载体结合时必须用酶和DNA连接酶。

在基因工程中，常用的运载体有等，而作为运载体必须具备相应的条件，例如应具有以便进行筛选。

（2）由转基因玉米细胞经过形成愈伤组织，然后发育成胚状体和试管苗。

若要制备转基因玉米的人工种子，可选择上述实验过程中的再包裹合适的等。

4、（07山东）普通小麦中有高杆抗病（TTRR）和矮杆易感病（ttrr）两个品种，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。

实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验，请分析回答：

（1）A组由F1获得F2的方法是，F2矮杆抗病植株中不能稳定遗传的占。

（2）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮杆抗病植株中，最可能产生不育配子的是类。

（3）A、B、C三组方法中，最不容易获得矮杆抗病小麦新品种的方法是

组，原因是。

（4）通过矮杆抗病Ⅱ获得矮杆抗病小麦新品种的方法是。

获得的矮杆抗病植株中能稳定遗传的占。

（5）在一块高杆（纯合体）小麦田中，发现了一株矮杆小麦。

请设计实验方案探究该性状出现的可能的原因（简要写出所用方法、结果和结论）