现代生物科技讲座省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第1页第2页转萤火虫转萤火虫发光基因发光基因兔兔导入人基因具导入人基因具特殊用途小鼠特殊用途小鼠第3页第4页一一、植物基因工程硕果累累、植物基因工程硕果累累转基因工程技术主要用于转基因工程技术主要用于提升农作物抗逆能力提升农作物抗逆能力,以及改良以及改良农作物农作物品质品质和利用植物生产和利用植物生产药品药品等方面等方面.第5页1.1.抗虫转基因植物抗虫转基因植物第6页 我国转基因抗虫棉就是转入了我国转基因抗虫棉就是转入了 基因培育出基因培育出来。因为用化学农药防治害虫最大危害是环境污染，来。因为用化学农药防治害虫最大危害是环境污染，所以可将含有杀虫活性基因导入到农作物中。所以可将含有杀虫活性基因导入到农作物中。BtBt毒蛋白毒蛋白主要杀虫基因：主要杀虫基因：BtBt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等第7页抗病基因：抗病基因：病毒外壳蛋白基因、病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因病毒复制酶基因.抗真菌基因：抗真菌基因：几丁质酶基因、几丁质酶基因、抗毒素合成基因抗毒素合成基因.2.2.抗病转基因植物抗病转基因植物 引发生物生病微生物，引发生物生病微生物，主要有病毒、真菌和细主要有病毒、真菌和细菌等菌等第8页3.3.其它抗逆转基因植物其它抗逆转基因植物第9页抗盐碱抗盐碱抗干旱抗干旱抗涝害抗涝害抗寒抗寒抗除草剂抗除草剂转基因抗除草剂玉米转基因抗除草剂玉米转鱼抗寒基转鱼抗寒基因番茄因番茄转基因植物：提升作物转基因植物：提升作物 能力，改良农作能力，改良农作物物 。抗逆抗逆品质品质3.3.其它抗逆转基因植物其它抗逆转基因植物第10页不会引发过敏转基因大豆不会引发过敏转基因大豆优点：优点：改进粮食作物营养成份改进粮食作物营养成份改进粮食作物营养成份改进粮食作物营养成份含量，如氨基酸、蛋白质含量，如氨基酸、蛋白质含量，如氨基酸、蛋白质含量，如氨基酸、蛋白质4.4.利用转基因改良植物品质利用转基因改良植物品质第11页第12页紫紫 色色 番番 茄茄第13页转生长激素基因小转生长激素基因小鼠鼠水母荧光转基因小水母荧光转基因小猪猪第14页第15页 转基因抗乙肝西红柿转基因抗乙肝西红柿(中国中国)，即使不能治愈，即使不能治愈乙肝，但一年只吃几个抗乙肝西红柿，就完全能乙肝，但一年只吃几个抗乙肝西红柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西红柿属于转基因食代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西红柿属于转基因食品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经过多代繁品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经过多代繁殖，使转入基因稳定化。殖，使转入基因稳定化。用转基因植物生产药品用转基因植物生产药品第16页异想天开异想天开第17页二、动物基因工程前景辽阔二、动物基因工程前景辽阔1.1.用于提升动物生长速度用于提升动物生长速度第18页比如将比如将 导入奶牛基因组，使转基导入奶牛基因组，使转基因牛分泌乳汁中乳糖含量大大因牛分泌乳汁中乳糖含量大大 。乳糖酶基因乳糖酶基因减低减低2.2.用于改进畜产品品质用于改进畜产品品质第19页方法：方法：乳腺生物反应器乳腺生物反应器注意：注意：雌性个体才能生产药品雌性个体才能生产药品3.3.用转基因动物生产药品用转基因动物生产药品第20页为何乳腺能成为基因药品最理想表示场为何乳腺能成为基因药品最理想表示场所呢？所呢？乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身生理代内循环，不会影响转基因动物本身生理代谢反应。谢反应。从乳汁中获取目标基因产物，产量高，从乳汁中获取目标基因产物，产量高，易提纯，表示蛋白质已经过充分修饰加工，易提纯，表示蛋白质已经过充分修饰加工，含有稳定生物活性。含有稳定生物活性。从乳汁中源源不停取得目标基因产物同从乳汁中源源不停取得目标基因产物同时，转基因动物又可无限繁殖。时，转基因动物又可无限繁殖。第21页过程：过程：1 1、重组药用蛋白基因与乳腺蛋白基因开、重组药用蛋白基因与乳腺蛋白基因开启子启子2 2、用显微注射法导入到受精卵、用显微注射法导入到受精卵3 3、将受精卵植入母体生长发育、将受精卵植入母体生长发育4 4、转基因动物进入泌乳期后，提取乳汁、转基因动物进入泌乳期后，提取乳汁产物：产物：抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、-抗胰蛋白酶抗胰蛋白酶第22页胰岛素从猪、牛等动物胰腺胰岛素从猪、牛等动物胰腺中提取，中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-5g4-5g胰岛素，其产量之低和价格之高胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。可想而知。将合成胰岛素基将合成胰岛素基因导入大肠杆菌，每因导入大肠杆菌，每L L培养液就能产生培养液就能产生100g100g胰岛素！使其价格降胰岛素！使其价格降低了低了30%-50%!30%-50%!基因工程药品基因工程药品 胰岛素胰岛素第23页从人血中提取干扰素，从人血中提取干扰素，300L300L血才提取血才提取1mg1mg！经过基因工程经过基因工程方式创造了能合成方式创造了能合成人干扰素大肠杆菌，人干扰素大肠杆菌，每每1Kg1Kg培养液可提培养液可提取取2040mg2040mg干扰素干扰素人人造造血血液液及及其其生生产产基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素第24页4.4.用转基因动物器官作移植供体用转基因动物器官作移植供体导入人基因具特殊用途猪和小鼠导入人基因具特殊用途猪和小鼠 图为12月底出生5只可爱转基因克隆小猪。据培育者英国PPL医疗企业称，这些转基因小猪将为研究和“生产”适合用于人体移植手术使用动物器官提供巨大帮助。第25页v原理原理v二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术v一、植物组织培养技术一、植物组织培养技术v概念概念v概念概念v原理原理 v过程过程 v过程过程v意义意义第26页第27页第28页第29页为何植物花瓣能够培育成完整植株呢？为何植物花瓣能够培育成完整植株呢？一、植物组织培养技术一、植物组织培养技术第30页1、植物组织培养原理：细胞全能性1 1）概念）概念:已已高度分化细胞高度分化细胞仍含有发育成仍含有发育成完整个完整个体体潜能。潜能。2 2）原因：）原因：生物体细胞含有本物种所特有全套遗传信息生物体细胞含有本物种所特有全套遗传信息第31页为何植物茎、叶、花瓣在植物体内没有能发育为何植物茎、叶、花瓣在植物体内没有能发育成完整植株成完整植株，而是分化成不一样组织器官？，而是分化成不一样组织器官？在生物体内，在特定时间和空间条件下，细胞在生物体内，在特定时间和空间条件下，细胞基因选择性表示基因选择性表示，细胞不能表现出全能性，而是，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不一样组织器官。分化成为不一样组织器官。3 3）全能性表现条件：）全能性表现条件：植物花瓣怎样才能培育成完整植株呢？植物花瓣怎样才能培育成完整植株呢？离体条件离体条件 一定营养物质一定营养物质无菌环境无菌环境激素激素其它适宜外界条件其它适宜外界条件第32页脱分化脱分化 ：再分化：再分化：脱分化产生脱分化产生愈伤组织愈伤组织继续进行培养又能够继续进行培养又能够重重新分化成根或芽等器官新分化成根或芽等器官。让已经让已经分化分化细胞细胞,经过经过诱导诱导后后,失去其特有结失去其特有结构和功效而转变成构和功效而转变成未分化未分化细胞过程细胞过程.阅读书本：阅读书本：第33页愈伤组织：愈伤组织：已经已经分化分化细胞细胞,经经过激素过激素诱导诱导后后，形形成一个成一个含有分生能含有分生能力力薄壁组织细胞薄壁组织细胞。第34页离体离体植物器植物器官、组织、官、组织、细胞细胞愈愈伤伤组组织织根根芽芽胚胚状状体体植植物物体体脱分化脱分化再分化再分化2 2、组织培养、组织培养过程过程高度分化、高度分化、失去分裂能失去分裂能力力 细胞分裂素、细胞分裂素、生长素协同调生长素协同调控控“激素杠杆激素杠杆”外植体外植体一定营养物质一定营养物质无菌环境无菌环境第35页 植物组织培养植物组织培养就是在就是在 条件下，条件下，将将 ，培养在人工配制，培养在人工配制 上，给予适宜培养条件，诱导其产生上，给予适宜培养条件，诱导其产生 、，最终形成，最终形成 。3、植物组织培养概念：无菌和人工控制无菌和人工控制离体植物器官、组织、细胞离体植物器官、组织、细胞培养基培养基愈伤组织愈伤组织丛芽丛芽完整植株完整植株第36页拓展 查阅相关资料，帮助焦农设查阅相关资料，帮助焦农设计香蕉组织培养流程？计香蕉组织培养流程？第37页 20 20世纪世纪6060年代，有科学家提出这么一个构想：年代，有科学家提出这么一个构想：让让番茄和马铃薯杂交番茄和马铃薯杂交，培育出一个地上结番茄果，培育出一个地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎植物。实，地下结马铃薯块茎植物。第38页1 1、概念：、概念：将两个来自不一样植物将两个来自不一样植物体细胞融合体细胞融合成成一个一个杂种细胞杂种细胞，且把，且把杂种细胞培育成杂种细胞培育成新植物体新植物体过程。过程。二、植物体细胞杂交二、植物体细胞杂交2 2、意义：、意义：打破打破了不一样种生物间了不一样种生物间生殖隔离限制生殖隔离限制（克服不一样生物远源杂交克服不一样生物远源杂交），大大扩），大大扩展了可用于杂交亲本组合范围。展了可用于杂交亲本组合范围。第39页植物细胞结构图植物细胞结构图怎样温怎样温和和去除去除细胞壁细胞壁呢？呢？用纤维用纤维素酶和素酶和果胶酶果胶酶啊！啊！（1 1）要想让两个来自不一样植物体细胞融合在）要想让两个来自不一样植物体细胞融合在一起，碰到第一个障碍是什么？一起，碰到第一个障碍是什么？第40页流动性流动性（2 2）把原生质体放在一起会自然）把原生质体放在一起会自然融合融合吗？吗？物理法：离心、振动、电刺激等物理法：离心、振动、电刺激等 化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEGPEG）惯用人惯用人工诱导工诱导方法方法第41页 再问（3 3）假如两个起源不一样原生质体发生融合形）假如两个起源不一样原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？处理？植物组织培养植物组织培养3 3、原理：、原理：1）细胞膜流动性）细胞膜流动性2）植物细胞全能性）植物细胞全能性第42页杂种细胞杂种细胞愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株植物细胞植物细胞A A植物细胞植物细胞B 原生质体原生质体A原生质体原生质体B原生质体融合原生质体融合去壁去壁去壁去壁人工诱导人工诱导再生壁再生壁脱分化脱分化再分化再分化融合完成融合完成标志标志植物组织培养植物组织培养4 4、流程：、流程：注意注意第43页实例实例白白菜菜 白菜白菜 甘蓝甘蓝体细胞杂交体细胞杂交甘蓝甘蓝第44页萝卜-白菜第45页异想天开第46页为何为何“番茄番茄马铃薯马铃薯”超级杂种植株没有如超级杂种植株没有如科学家所想像那样，地上长番茄、地下结马科学家所想像那样，地上长番茄、地下结马铃薯？铃薯？探讨 主要原因是：主要原因是：生物基因表示生物基因表示不是孤立，它不是孤立，它们之间是们之间是相互调控、相互影响相互调控、相互影响，所以马铃薯，所以马铃薯番茄杂交植株细胞中即使具备两个物种遗传物番茄杂交植株细胞中即使具备两个物种遗传物质，但这些质，但这些遗传物质表示受到相互干扰遗传物质表示受到相互干扰，不能，不能再像马铃薯或番茄植株中遗传物质一样有序表再像马铃薯或番茄植株中遗传物质一样有序表示，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯示，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然了。就是很自然了。第47页材料消毒材料消毒愈伤组织愈伤组织试管苗试管苗完整植株完整植株 诱导培养基诱导培养基 分化分化培养基培养基植物组织培养植物组织培养流程图流程图移栽到大田移栽到大田第48页2.1.2植物细胞工程实际应用第49页 资料资料1 1 科学家应用多倍体育种方法，科学家应用多倍体育种方法，培育出三倍体无子西瓜，含有没有子、培育出三倍体无子西瓜，含有没有子、含糖高、口感好等特点。含糖高、口感好等特点。但因其但因其不结种子不结种子，每年必须用四倍体和每年必须用四倍体和二倍体西瓜杂交培育二倍体西瓜杂交培育种子，不但增加了生种子，不但增加了生产成本，也给无籽西产成本，也给无籽西瓜普及带来困难。瓜普及带来困难。第50页 资料资料2 2 病毒引发植物病害有病毒引发植物病害有500500各种。各种。受害植物包含粮食作物、蔬菜、果树和花卉，受害植物包含粮食作物、蔬菜、果树和花卉，如水稻、小麦、棉花、马铃薯、油菜、大蒜、如水稻、小麦、棉花、马铃薯、油菜、大蒜、苹果、枣、唐菖蒲、兰花等。而且没有有效苹果、枣、唐菖蒲、兰花等。而且没有有效防治方法，只能拔除病株，造成很大经济损防治方法，只能拔除病株，造成很大经济损失。失。病毒多集中在种子、老叶等器官中病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼，在幼嫩器官和未成熟组织中较少，嫩器官和未成熟组织中较少，在分生区几在分生区几乎不含病毒。乎不含病毒。第51页 资料资料3 3 兰花因高雅漂亮而深受人们喜爱。兰花因高雅漂亮而深受人们喜爱。兰花惯用分根法和种子进行繁殖。在兰花兰花惯用分根法和种子进行繁殖。在兰花常规繁殖中，碰到常规繁殖中，碰到难题是：用难题是：用分根法繁分根法繁殖速度迟缓，殖速度迟缓，不利于不利于新品种推广新品种推广;用种子用种子繁殖又很困难，因为繁殖又很困难，因为兰花种子十分微小兰花种子十分微小，胚很纤弱，种子几乎胚很纤弱，种子几乎没有储备营养物质，没有储备营养物质，在发芽过程中很轻易夭折。在发芽过程中很轻易夭折。第52页回想：植物组织培养原理及过程回想：植物组织培养原理及过程原理：细胞全能性原理：细胞全能性高度分化组织高度分化组织（离体植物器官、组织或细胞）（离体植物器官、组织或细胞）脱分化（又叫去分化）脱分化（又叫去分化）愈伤组织愈伤组织（排列疏松而无规则，高度液泡化、（排列疏松而无规则，高度液泡化、呈无定形状态、薄壁。）呈无定形状态、薄壁。）再分化再分化幼根或芽幼根或芽（胚状体）（胚状体）完整植株完整植株过程：过程：第53页 利用植物组织培养技术能利用植物组织培养技术能做哪些工作？做哪些工作？第54页一、植物繁殖新路径、微型繁殖技术微型繁殖技术（1）概念）概念:（2）优点:繁殖速度快；繁殖速度快；“高保真高保真”高效保持优良品种遗高效保持优良品种遗传特征、无性繁殖传特征、无性繁殖不受自然生长季节限制（因为在含不受自然生长季节限制（因为在含有一定人工设施室内生产）。有一定人工设施室内生产）。是快速高效实现种苗繁植是快速高效实现种苗繁植 培育优良植物品种培育优良植物品种植物组织培养植物组织培养技术技术，也叫，也叫快速繁殖技术快速繁殖技术。第55页教材38页讨论1.人们利用植物微型繁殖技术来进行工厂化人们利用植物微型繁殖技术来进行工厂化育苗生产，这是利用了该项技术哪些特点育苗生产，这是利用了该项技术哪些特点？提醒：植物提醒：植物“微型微型”繁殖技术含有繁殖技术含有高效高效性性和能够和能够保持种苗优良遗传特征保持种苗优良遗传特征优势。优势。工厂化大规模育苗生产正是利用了植物工厂化大规模育苗生产正是利用了植物“微型微型”繁殖技术这两方面优势。利用繁殖技术这两方面优势。利用植物植物“微型微型”繁殖技术我们能够在短时繁殖技术我们能够在短时间中取得大量优质种苗。间中取得大量优质种苗。第56页产业化育苗产业化育苗第57页 生姜是药食两用经济作物，含有栽培轻易、产量生姜是药食两用经济作物，含有栽培轻易、产量高、价格高等特点，近年在各地发展很快。不过生高、价格高等特点，近年在各地发展很快。不过生姜在生产上姜在生产上长久采取无性繁殖，轻易感染各种病毒长久采取无性繁殖，轻易感染各种病毒病，病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长迟缓，普通使生姜品质变差，叶子皱缩，生长迟缓，普通减产减产30%30%50%50%。第58页作物脱毒材料作物脱毒材料:作物脱毒方法作物脱毒方法:结果结果:分生区（如根尖或茎尖）分生区（如根尖或茎尖）组织培养组织培养脱毒苗脱毒苗2、作物脱毒（适合用于无性生殖生物适合用于无性生殖生物）第59页常规种子植物生产不足常规种子植物生产不足p 不少植物需要生长多年才能结出种子不少植物需要生长多年才能结出种子p 优良杂种后代因发生性状分离而丧失其优良杂种后代因发生性状分离而丧失其优良特征优良特征p 种子生产受季节、气候和地域限制种子生产受季节、气候和地域限制p制种需要占用大量土地制种需要占用大量土地第60页自然种子胚胚 种皮种皮 胚乳胚乳第61页结构：结构：3、神奇人工种子人工薄膜人工薄膜（海藻酸钠）（海藻酸钠）+胚状体胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）（不定芽、顶芽、腋芽）第62页探究：人工种子有哪些优点？优点：优点：（3）时间短，占地少）时间短，占地少（2）保留优良性状）保留优良性状（1）不受气候、季节、地域限制。）不受气候、季节、地域限制。第63页 养分、无机盐、有机碳源养分、无机盐、有机碳源以及以及农药、抗生素、有益农药、抗生素、有益菌菌和和植物生长调整剂植物生长调整剂等。等。教材40页讨论第64页思索：常规选育出一个能够稳定遗传农作物常规选育出一个能够稳定遗传农作物优良品种，普通要经过优良品种，普通要经过56年连续筛选。年连续筛选。请结合已学知识寻找一条作物育种新请结合已学知识寻找一条作物育种新路径？路径？第65页1、单倍体育种显著缩短了育种年限显著缩短了育种年限二、作物新品种培育（1）、过程（2）、特点第66页思索：在植物组织培养过程中，因为培养细在植物组织培养过程中，因为培养细胞一直处于不停分生状态，所以轻易受胞一直处于不停分生状态，所以轻易受到培养条件和外界压力影响而产生突变。到培养条件和外界压力影响而产生突变。怎样利用这些突变体培育新品种？怎样利用这些突变体培育新品种？第67页2、突变体利用突变体利用实例突变体利用实例:从这些产生突变个体中能够从这些产生突变个体中能够筛选筛选对人们有对人们有用突变体，进而培育成新品种。用突变体，进而培育成新品种。世界各国已经筛选出抗病、抗盐、含高蛋世界各国已经筛选出抗病、抗盐、含高蛋白，以及高产突变体，由此而品种已经用于生白，以及高产突变体，由此而品种已经用于生产，如产，如抗花叶病毒甘蔗、抗盐碱野生烟草、抗抗花叶病毒甘蔗、抗盐碱野生烟草、抗除草剂白三叶草除草剂白三叶草等。等。第68页比较：比较：单倍体育种：单倍体育种：突变体利用：突变体利用：植物体细胞杂交育种植物体细胞杂交育种优点：优点：育种原理：育种原理：优点：优点：育种原理：育种原理：优点：优点：育种原理：育种原理：显著缩短育种年限显著缩短育种年限染色体变异染色体变异能够产生新性状能够产生新性状基因突变基因突变克服远缘杂交不亲和障碍克服远缘杂交不亲和障碍染色体变异染色体变异第69页三、细胞产物工厂化生产人参皂甙工厂化生产人参皂甙工厂化生产细胞产物种类细胞产物种类:蛋白质、脂肪、糖类、蛋白质、脂肪、糖类、药品、香料、生物碱等药品、香料、生物碱等 第70页红豆杉与紫杉醇红豆杉与紫杉醇怎样拯救红豆怎样拯救红豆杉而且生产大杉而且生产大量紫杉醇？量紫杉醇？讨论讨论 第71页