生物的变异和育种省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

生物变异与育种生物变异与育种第1页变异变异可遗传变异可遗传变异可遗传变异可遗传变异不可遗传变异不可遗传变异不可遗传变异不可遗传变异基因突变基因突变基因突变基因突变基因重组基因重组基因重组基因重组染色体变异染色体变异染色体变异染色体变异染色体结构变异染色体结构变异染色体结构变异染色体结构变异染色体数目变异染色体数目变异染色体数目变异染色体数目变异重复重复重复重复缺失缺失缺失缺失倒位倒位倒位倒位易位易位易位易位个别染色体个别染色体个别染色体个别染色体增加降低增加降低增加降低增加降低染色体组染色体组染色体组染色体组增加降低增加降低增加降低增加降低第2页中国荷斯坦牛中国荷斯坦牛镰刀型红细胞镰刀型红细胞后代毛色各不相同后代毛色各不相同比野生草莓大变异类型比野生草莓大变异类型 白化症状白化症状罕见白皮毛牛犊罕见白皮毛牛犊基因突变基因突变基因突变基因突变基因重组基因重组基因重组基因重组染色体结构变异染色体结构变异染色体结构变异染色体结构变异染色体数目变异染色体数目变异染色体数目变异染色体数目变异缺缺失失重复重复第3页复习目标：复习目标：1、了解生物变异在育种上应用实例；尝试、了解生物变异在育种上应用实例；尝试将生物学原理用于生产和生活实际。将生物学原理用于生产和生活实际。2、归纳整理比较各种育种方法、归纳整理比较各种育种方法(杂交育种、杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、基因诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、基因工程育种工程育种）原理、惯用方法、优缺点及意义。）原理、惯用方法、优缺点及意义。第4页例题背景例题背景：中国荔枝主要分布在南方广东、中国荔枝主要分布在南方广东、广西、福建、台湾等地。尤其是广西、福建、台湾等地。尤其是广东地域，栽培面积占全国广东地域，栽培面积占全国7070。其中，增城其中，增城“西园挂绿西园挂绿”至为宝至为宝贵，被称为贵，被称为“荔枝之王荔枝之王”。“西西园挂绿园挂绿”外壳红中带绿，四分微外壳红中带绿，四分微绿六分红，每个荔枝都围绕有一绿六分红，每个荔枝都围绕有一圈圈绿绿线，果肉雪白晶莹，清线，果肉雪白晶莹，清甜甜爽爽口，挂齿留香，风味独特。口，挂齿留香，风味独特。植物育种方法植物育种方法第5页 已知在荔枝性状控制中，已知在荔枝性状控制中，D D（无绿线）（无绿线）对对d d（有绿线）显性，（有绿线）显性，T T（有甜味）对（有甜味）对t（无甜味）显性。现有两株普通荔枝，（无甜味）显性。现有两株普通荔枝，一株基因型是一株基因型是DDTTDDTT，另一株基因型是，另一株基因型是ddttddtt。据题回答：。据题回答：（一）、假如你是育种教授，能否利用（一）、假如你是育种教授，能否利用普通荔枝得到普通荔枝得到“西园挂绿西园挂绿”（ddTTddTT）？）？请简明介绍你育种方案。请简明介绍你育种方案。经典例题讲解经典例题讲解 第6页无绿有甜味无绿有甜味 有绿无甜味有绿无甜味DDTTddtt 无绿有甜味无绿有甜味 DdTt无绿甜无绿甜 无绿无甜无绿无甜 绿甜绿甜 绿无甜绿无甜ddTT绿甜绿甜ddTtddTTddTt绿甜绿甜ddTT绿甜绿甜绿甜绿甜 绿无甜绿无甜ddTtddTT杂交杂交自交自交选优选优自交自交F3选优选优思索：要培育出思索：要培育出一个能稳定遗传一个能稳定遗传植物品种最少要植物品种最少要几年？几年？方案一：杂交育种方案一：杂交育种第7页假设现有长毛立耳猫（假设现有长毛立耳猫（假设现有长毛立耳猫（假设现有长毛立耳猫（BBEEBBEEBBEEBBEE）和短毛）和短毛）和短毛）和短毛折耳猫（折耳猫（折耳猫（折耳猫（bbeebbeebbeebbee），你能否培育出能稳定遗），你能否培育出能稳定遗），你能否培育出能稳定遗），你能否培育出能稳定遗传长毛折耳猫（传长毛折耳猫（传长毛折耳猫（传长毛折耳猫（BBeeBBeeBBeeBBee）？写出育种方案）？写出育种方案）？写出育种方案）？写出育种方案（图解）（图解）（图解）（图解）长毛折耳猫长毛折耳猫短毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫长毛立耳猫试一试：动物育种方法试一试：动物育种方法第8页Bbee 长毛立耳长毛立耳 短毛折耳短毛折耳BBEEbbee长毛立耳长毛立耳 BbEe长毛立耳长毛立耳BbEe长立长立 长折长折 短立短立 短折短折BBeeBBeeBbeebbeebbee长折长折 短折短折长折长折 长折长折 短折短折杂交杂交F1间间交配交配选优选优测交测交F3长折长折 短折短折第9页1 1、动物应为雌雄个体间相互交配，植物为自交。、动物应为雌雄个体间相互交配，植物为自交。2 2、选优以后动物进行是测交，植物为连续自交。、选优以后动物进行是测交，植物为连续自交。3 3、最终在选种上，动物选择是后代不发生性状、最终在选种上，动物选择是后代不发生性状分离亲代，植物选择是不发生性状分离后代。分离亲代，植物选择是不发生性状分离后代。(亲代已经用于制种）亲代已经用于制种）4 4、比植物杂交育种所需年限短。比植物杂交育种所需年限短。注意注意第10页概念：概念：将两个或多个品种优良性状经过交配集中在一起，将两个或多个品种优良性状经过交配集中在一起，再经过选择和培育，取得新品种方法再经过选择和培育，取得新品种方法。依据原理：依据原理：基因重组基因重组惯用方法惯用方法：优点：优点：操作简单，目标性强，能操作简单，目标性强，能使同种生物不一样使同种生物不一样优良性状集中于同一个体，含有预见性。优良性状集中于同一个体，含有预见性。缺点：缺点：育育种种年年限限长长，杂杂交交后后代代会会出出现现性性状状分分离离，需需连连续续自自交交才才能能选选育育出出所所需需要要优优良良性性状状。而而且且 只只适适合合用用于于有有性性生生殖殖生生物物，存存在在远远缘杂交不亲和障碍。缘杂交不亲和障碍。杂交育种杂交育种结合上述几个实例，小结以下：结合上述几个实例，小结以下：杂交杂交 自交自交 选优选优 自交自交 第11页杂交育种是利用基因重组原理，普通发生杂交育种是利用基因重组原理，普通发生在有性生殖减数分裂过程中。微生物普通在有性生殖减数分裂过程中。微生物普通不能进行减数分裂，所以普通不用杂交育不能进行减数分裂，所以普通不用杂交育种方法对微生物进行育种种方法对微生物进行育种思索：思索：杂交育种能否用于微生物育种？杂交育种能否用于微生物育种？第12页射线射线DDTTDDTT无绿甜无绿甜 ddTT ddTT 绿甜绿甜射线射线ddttddtt绿无甜绿无甜ddTTddTT绿甜绿甜或或方案二：诱变育种方案二：诱变育种第13页概念：概念：利用物理原因（如利用物理原因（如射线、射线、射线、紫外线、激光等）或射线、紫外线、激光等）或化学原因（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发化学原因（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变生基因突变,从中选育出含有优良性状个体从中选育出含有优良性状个体育种方法。育种方法。依据原理：依据原理：基因突变基因突变惯用方法：惯用方法：用物理原因用物理原因(如如X X射线、射线、射线、紫外线、中子、射线、紫外线、中子、激光、电离辐射等激光、电离辐射等)或化学原因或化学原因(如亚硝酸、碱如亚硝酸、碱基类似物、硫酸二乙酯等各种化学药剂基类似物、硫酸二乙酯等各种化学药剂)或空或空间诱变育种间诱变育种(用宇宙强辐射、微重力等条件用宇宙强辐射、微重力等条件)来来处理生物。处理生物。优点：优点：能够提升突变率，加速育种进程，大幅度能够提升突变率，加速育种进程，大幅度地改良一些品种地改良一些品种,产生前所未有性状。产生前所未有性状。缺点缺点：有利变异少，须大量处理试验材料有利变异少，须大量处理试验材料诱变育种诱变育种应用应用第14页应用：应用：农作物新品种培育农作物新品种培育 新品种含有抗病力强、产量高、品质好等优点。如新品种含有抗病力强、产量高、品质好等优点。如“黑黑农五号农五号”大豆，产量提升了大豆，产量提升了16%16%，含油量比原来提升了，含油量比原来提升了2.5%2.5%。在作物方面，应用诱变育种我国已培育出在作物方面，应用诱变育种我国已培育出100各种水稻、小各种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。麦、玉米、大豆等优良品种。资料：资料：航天技术发展，使人类利用太空资源愿望变成了现实。自航天技术发展，使人类利用太空资源愿望变成了现实。自19871987年以来，中国利用自己研制返回式卫星和神舟号飞船进行了年以来，中国利用自己研制返回式卫星和神舟号飞船进行了1111次航天育种搭载试验，试验品种达次航天育种搭载试验，试验品种达12001200各种。各种。航天诱变育种是利用太空物理环境作为诱变因子，太空环境航天诱变育种是利用太空物理环境作为诱变因子，太空环境条件很复杂，与地球表面主要差异是微重力（条件很复杂，与地球表面主要差异是微重力（10103 3克克10106 6克）、克）、宇宙射线、重粒子、改变磁场和高真空等，这些物理条件综合作宇宙射线、重粒子、改变磁场和高真空等，这些物理条件综合作用使生物产生基因突变。用使生物产生基因突变。据统计，航天育种变异率达据统计，航天育种变异率达4 4以上，株高变异为以上，株高变异为40cm40cm30cm30cm，果重变异达，果重变异达7070100100（蔬菜），生育期变异为（蔬菜），生育期变异为3 3天天1010天。天。第15页 太太空空船船把把颗颗南南瓜瓜种种子子带带上上了了太太空空，这这些些种种子子在在宇宇宙宙里里经经过过了了综综合合射射线线作作用用，回回到到地地面面后后，经经培培育育只只有有极极少少一一部部分分能能够够发发育育成成我我们们需需要要优优良良性性状状，而而大大部部分分种种子子没没有有发发育育或或并并不不是是我我们们希希望望得得到到优优良良性性状状。科科研研人人员员经经过过3 3个个月月种种植植，长出长出150150千克各种颜色大南瓜千克各种颜色大南瓜。第16页用于微生物育种用于微生物育种 比如青霉素选育。比如青霉素选育。19431943年从自然界分离出来青霉菌只年从自然界分离出来青霉菌只能产生青霉素能产生青霉素2020单位单位/mL/mL。以后人们对青霉菌屡次进行。以后人们对青霉菌屡次进行X X射射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，当前青霉素产量已到达当前青霉素产量已到达50000500006000060000单位单位/mL/mL。第17页 诱变育种优点是能够提升突变率，在较短时间内取得更诱变育种优点是能够提升突变率，在较短时间内取得更多优良变异类型。多优良变异类型。诱变育种不足是诱发突变方向难以掌握，突变体难以集中诱变育种不足是诱发突变方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。多个理想性状。要想克服这些不足，能够扩大诱变后代群体，增加选要想克服这些不足，能够扩大诱变后代群体，增加选择机会。择机会。第18页第一年第一年第一年第一年第二年第二年第二年第二年方案三：单倍体育种方案三：单倍体育种选取选取绿甜绿甜（ddTT ddTT）即为所需）即为所需类型类型 绿甜绿甜无绿有甜味无绿有甜味无绿有甜味无绿有甜味 有绿无甜味有绿无甜味有绿无甜味有绿无甜味DDTTddtt 无绿有甜味无绿有甜味 DdTt花药离体培养花药离体培养DT Dt dT dt单倍体单倍体秋秋水水仙仙素素诱诱导导染色体加倍染色体加倍纯合体纯合体 DDTT DDttddTT ddtt第19页3、单单倍倍体体育育种种显著缩短育种年限，加速育种进程。显著缩短育种年限，加速育种进程。利用利用单倍体作中间步骤培育可育纯合子只需两单倍体作中间步骤培育可育纯合子只需两年时间可完成，而常规育种方法取得一个年时间可完成，而常规育种方法取得一个纯系普通需纯系普通需5 58 8年时间年时间原理原理优点优点方法方法染色体数目变异染色体数目变异选选择择亲亲本本有有性性杂杂交交FF1 1产产生生花花粉粉离离体体培培养养取取得得单单倍倍体体植植株株诱诱导导染染色色体体加加倍倍取取得得可可育育纯纯合合子子选选择择所所需要类型。需要类型。缺点缺点技技术术较较复复杂杂，需需与与杂杂交交育育种种结结合合，多多限限于植物。于植物。第20页 （二）为了改良（二）为了改良“西园挂绿西园挂绿”，增，增城领导欲招聘高级育种工程师一名。要城领导欲招聘高级育种工程师一名。要求在不改变求在不改变“西园挂绿西园挂绿”原有外观品质原有外观品质前提下把前提下把“西园挂绿西园挂绿”改良为无核、果改良为无核、果大、糖分含量多。若你前往应聘，该怎大、糖分含量多。若你前往应聘，该怎样设计育种方案？样设计育种方案？第21页方案提醒：方案提醒：借鉴三倍体无子西瓜育种方式借鉴三倍体无子西瓜育种方式 （多倍体育种）（多倍体育种）第22页4、多多倍倍体体育育种种植植株株茎茎秆秆粗粗壮壮，果果实实种种子子都都比比较大，营养物质含量提升。较大，营养物质含量提升。原理原理优点优点方法方法染色体数目变异染色体数目变异用用秋秋水水仙仙素素处处理理萌萌发发种种子子或或幼幼苗苗，从从而而使使细细胞胞内内染染色色体体数数目目加加倍倍，染染色色体体数数目目加加倍倍细细胞胞继继续续进进行行正正常常有有丝丝分分裂裂，即即可可发发育育成成多多倍倍体体植株。植株。缺点缺点技技术术复复杂杂，发发育育延延迟迟，坚坚固固率率低，普通只适合于植物。低，普通只适合于植物。第23页 （三）（三）荔枝介壳虫害严重影响了荔枝介壳虫害严重影响了“西园挂绿西园挂绿”产量，以前果农常采取喷洒产量，以前果农常采取喷洒农药、放养寄生蜂等方法来防治。如今农药、放养寄生蜂等方法来防治。如今科学家在一个细菌体内找到了它抗性基科学家在一个细菌体内找到了它抗性基因（因（L L），请设计育种方案来有效减轻），请设计育种方案来有效减轻荔枝介壳虫危害。荔枝介壳虫危害。第24页提取提取目标基因目标基因目标基因与运载体目标基因与运载体结合结合将目将目标基因标基因导入导入受体细胞受体细胞目标基因检测与目标基因检测与表示表示筛选出符合要求新品种。筛选出符合要求新品种。导入导入增殖、增殖、表示表示方案提醒：基因工程育种方案提醒：基因工程育种结合结合提取提取第25页原理原理方法方法缺点缺点优点优点基因工程育种基因工程育种基因重组基因重组提取，构建，导入，检测与表示提取，构建，导入，检测与表示定向改变生物性状，克服了远源定向改变生物性状，克服了远源杂交不亲和障碍杂交不亲和障碍操作技术复杂，可能引发生态危操作技术复杂，可能引发生态危机机第26页 生物育种技术和方法有：生物育种技术和方法有：杂交育种、诱变育种、单倍体杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、基因工程育种、多倍体育种、基因工程育种等。育种等。生物育种方法总结：生物育种方法总结：第27页 类别类别 杂交杂交 育种育种 诱变诱变 育种育种单倍体单倍体育育 种种多倍体多倍体育种育种基因工程基因工程育种育种 原理原理惯用方法 优点优点 缺缺点点基因基因重组重组杂交杂交自交自交选选 优优将不一样个将不一样个体优良性状体优良性状集中于一个集中于一个个体上个体上后代易出现后代易出现分离现象，分离现象，育种时间长、育种时间长、过程复杂过程复杂基因基因突变突变辐射诱变，辐射诱变，激光诱变，激光诱变，空间育种空间育种染色体染色体变异变异花药离体培花药离体培养，再秋水养，再秋水仙素处理使仙素处理使染色体加倍染色体加倍显著缩显著缩短育种短育种年限年限技术复杂，技术复杂，需与杂交需与杂交育种配合，育种配合，多限于植多限于植物物染色体染色体变异变异用秋水仙用秋水仙素处理萌素处理萌发种子或发种子或幼苗幼苗果实大，果实大，营养物质营养物质含量高含量高发育延迟，发育延迟，坚固率降坚固率降低低基因基因重组重组提取，构建，提取，构建，导入，检测导入，检测与表示与表示定向改变生物定向改变生物性状，克服了性状，克服了种间杂交障碍种间杂交障碍操作技术操作技术复杂，可复杂，可能引发生能引发生态危机态危机提升突变频提升突变频率，加速育率，加速育种过程，或种过程，或大幅度改良大幅度改良一些品种一些品种突变方向不突变方向不定，有利变定，有利变异少，须大异少，须大量处理试验量处理试验材料材料第28页第29页第30页1、下列图是用某种作物两个品种下列图是用某种作物两个品种和和分别培育出分别培育出、品品种示意图，试分析回答：种示意图，试分析回答：AABB E Ab-D AaBb F AAbb-aabb G AAaaBBbb-（1）用）用和和培育培育所采取所采取D和和F步骤分别是步骤分别是 和和 。其。其应用遗传学原理是应用遗传学原理是 。（2）用）用培育培育所采取所采取E和和H步骤分别是步骤分别是 和和 。其应用遗传学原理是其应用遗传学原理是 。（3）用）用培育培育所采取所采取G步骤是步骤是 。其遗传学原理是。其遗传学原理是 。H杂交杂交自交自交基因重组基因重组花药离体培养花药离体培养秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗染色体变异染色体变异秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗染色体变异染色体变异练习题练习题第31页2 2、当当神神舟舟六六号号航航天天飞飞船船搭搭载载着着两两位位英英雄雄宇宇航航员员成成功功返返航航时时，一一些些特特殊殊乘乘客客也也回回到到了了地地球球。他他们们是是一一些些：生生物物菌菌种种、植植物物组组培培苗苗和和作作物物、植植物物、花花卉卉种种子子等等。在在太太空空周周游游了了115115小小时时3232分分钟钟，返返回回地地球球后后，搭搭载载单单位位科科研研人人员员将继续对它们进行相关试验。将继续对它们进行相关试验。回回答答：（1 1）作作物物种种子子从从太太空空返返回回地地面面后后种种植植，往往往往能能出出现现新新变变异异特特征征。这这种种变变异异起起源源主主要要是是植植物物种种子子经经太太空空中中 辐辐射射后后，其其 发发生生变变异异。请请预预测测可可能能产产生生新新变变异异对对人人类类是是否否有有益益?，你你判判断断理理由由是是_。（2 2）试举出这种育种方法优点：）试举出这种育种方法优点：。宇宙射线等宇宙射线等 基因基因 不一定不一定 基因突变是不定向基因突变是不定向 突变频率高，大幅度改良一些性状突变频率高，大幅度改良一些性状 第32页 3、用纯种高秆、用纯种高秆(D)抗锈病抗锈病(T)小麦与矮秆小麦与矮秆(d)易染锈易染锈病病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种方法以下：小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种方法以下：高秆抗锈病高秆抗锈病矮秆易染锈病矮秆易染锈病F1雄配子雄配子 幼苗幼苗选出符合要求品种，以下相关此育种方选出符合要求品种，以下相关此育种方法叙述中，正确是法叙述中，正确是A这种育种方法叫杂交育种这种育种方法叫杂交育种B过程过程必须使用生长素处理必须使用生长素处理C这种方法最大优点是缩短育种年限这种方法最大优点是缩短育种年限D过程必须经过受精作用过程必须经过受精作用答案：答案：C第33页（2）八倍体小黑麦培育八倍体小黑麦培育普普通通小小麦麦是是六六倍倍体体(AABBDD)，体体细细胞胞中中含含有有42条条染染色色体体，属属于于小小麦麦属属；黑黑麦麦是是二二倍倍体体(RR)，体体细细胞胞中中含含有有14条条染染色色体体，属属于于黑黑麦麦属属。两两个个不不一一样样属属物物种种普普通通是是难难以以杂杂交交，但但也也有有极极少少数数普普通通小小麦麦品品种种含含有有可可杂杂交交基基因因，能能接接收收黑黑麦麦花花粉粉。杂杂交交后后子子一一代代含含有有四四个个染染色色体体组组(ABDR)，在在减减数数分分裂裂时时因因为为染染色色体体不不能能配配对对，所所以以不不能能形形成成配配子子，所所以以不不育育，必必须须用用人人工工方方法法进进行行染染色色体体加加倍倍才才能能产产生生后后代代，染染色色体体加加倍倍后后个个体体细细胞胞中中含含有有八八个个染染色色体体组组(AABBDDRR)，小小黑黑麦麦蛋蛋白白质质含含量量高高、抗抗逆逆性性、抗病性强。抗病性强。第34页35第35页36第36页五、基因工程育种五、基因工程育种一个生物一个生物DNA上基因之所以能在其它生物体内得以进行上基因之所以能在其它生物体内得以进行相同表示，是因为它们共用一套遗传密码。在该育种方相同表示，是因为它们共用一套遗传密码。在该育种方法中需两种工具酶（限制性内切酶、法中需两种工具酶（限制性内切酶、DNA连接酶）和运连接酶）和运载体（质粒），质粒上必须有对应识别基因，便于基因载体（质粒），质粒上必须有对应识别基因，便于基因检测。如人胰岛素基因移接到大肠杆菌检测。如人胰岛素基因移接到大肠杆菌DNA上后，可在上后，可在大肠杆菌细胞内指导合成人胰岛素；抗虫棉植株培育大肠杆菌细胞内指导合成人胰岛素；抗虫棉植株培育;将固氮菌固氮酶基因移接到植物将固氮菌固氮酶基因移接到植物DNA分子上去，培育出分子上去，培育出固氮植物。固氮基因表示方式为：固氮植物。固氮基因表示方式为：1原理：基因重组（或异源原理：基因重组（或异源DNA重组）和全部生物氨重组）和全部生物氨基酸遗传密码子通用性。基酸遗传密码子通用性。物质基础是：生物物质基础是：生物DNA均由四种脱氧核苷酸组成。均由四种脱氧核苷酸组成。其结构基础是：普通生物其结构基础是：普通生物DNA均为双螺旋结构。均为双螺旋结构。第37页 2方法和过程：方法和过程：提取目标基因提取目标基因装入载体装入载体导入受体细胞导入受体细胞基因表示基因表示筛选出符合要求新品种。筛选出符合要求新品种。这种技术是在生物体外，经过对这种技术是在生物体外，经过对DNA分子进行人工分子进行人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”，对生物基因进行改造和重新组合，对生物基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表示，产生出人类所需要基因产物。通俗地体细胞内表示，产生出人类所需要基因产物。通俗地说，就是按照人们主观意愿，把一个生物个别基因复说，就是按照人们主观意愿，把一个生物个别基因复制出来，加以修饰改造，然后放到另一个生物细胞里，制出来，加以修饰改造，然后放到另一个生物细胞里，定向地改造生物遗传性状。基因工程是在定向地改造生物遗传性状。基因工程是在DNA分子水分子水平上进行设计施工。平上进行设计施工。重组重组DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定性状，才能说明目标基因完成了表示过程。特定性状，才能说明目标基因完成了表示过程。第38页3优缺点：不受种属限制，可依据人类需要，优缺点：不受种属限制，可依据人类需要，有目标地进行，育种时间短有目标地进行，育种时间短；可能会引发生；可能会引发生态危机，技术难度大。态危机，技术难度大。4应用：科学家最初做抗虫棉试验时，即使应用：科学家最初做抗虫棉试验时，即使已经检测出棉植株中含有抗虫基因，但让棉铃已经检测出棉植株中含有抗虫基因，但让棉铃虫食用棉叶片时，棉铃虫并没有被杀死，这说虫食用棉叶片时，棉铃虫并没有被杀死，这说明抗虫基因还不能在高等植物中表示。科学家明抗虫基因还不能在高等植物中表示。科学家在研究基础上，又一次对棉植株中抗虫基因进在研究基础上，又一次对棉植株中抗虫基因进行了修饰，然后再让棉铃虫食用棉叶片，结果行了修饰，然后再让棉铃虫食用棉叶片，结果食用第二天棉铃虫就中毒死亡了。这说明抗虫食用第二天棉铃虫就中毒死亡了。这说明抗虫基因在棉植株中得到了表示。基因在棉植株中得到了表示。第39页 5经典例题：例（天津理综卷）在培养转基因植物研究中，卡那霉素抗性基因（kan）常作为标识基因，只有含卡那霉素抗性基因细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下列图为取得抗虫棉技术流程。请据图回答：（1）A过程需要酶有_。（1）限制性内切酶和DNA链激酶第40页（2）B过程及其结果表达了质粒作为运载体必须具备两个条件过程及其结果表达了质粒作为运载体必须具备两个条件是是_。（2）含有标识基因；能在宿主细胞中复制并稳定保留）含有标识基因；能在宿主细胞中复制并稳定保留（他们（他们没有要求，含有多个限制酶切点，教材没有要求，含有多个限制酶切点，教材P.50）（3）C过程培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还需过程培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还需加入加入_。（3）卡那霉素）卡那霉素 （界定是否带有标识基因，转基因是否成（界定是否带有标识基因，转基因是否成功）功）（4）假如利用）假如利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，分子杂交原理对再生植株进行检测，D过过程应该用程应该用_作为探针。作为探针。（4）放射性同位素（或荧光分子）标识抗虫基因）放射性同位素（或荧光分子）标识抗虫基因第41页在生物体全部细胞中，受精卵全能性是最高。有性生在生物体全部细胞中，受精卵全能性是最高。有性生殖生物体任何一个细胞，都是由受精卵分裂、分化而殖生物体任何一个细胞，都是由受精卵分裂、分化而成。生殖细胞，尤其是卵细胞，即使分化程度很高，成。生殖细胞，尤其是卵细胞，即使分化程度很高，不过依然含有较高潜在全能性。在生物体内，细胞并不过依然含有较高潜在全能性。在生物体内，细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不一样组织、器官，没有表现出全能性，而是分化成为不一样组织、器官，这是基因在特定时间和空间条件下选择性表示结果。这是基因在特定时间和空间条件下选择性表示结果。不一样种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统有性不一样种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统有性杂交方法是不可能做到这一点。于是，这些科学家试杂交方法是不可能做到这一点。于是，这些科学家试图用这两种植物体细胞进行杂交，来实现这一美妙构图用这两种植物体细胞进行杂交，来实现这一美妙构想。植物体细胞杂交是用两个来自于不一样植物体细想。植物体细胞杂交是用两个来自于不一样植物体细胞，因为细胞膜含有一定流动性而融合成一个杂种细胞，因为细胞膜含有一定流动性而融合成一个杂种细胞，而且把杂种细胞培育成新植物体方法。胞，而且把杂种细胞培育成新植物体方法。第42页 2方法和过程：方法和过程：（1）植物：去细胞壁取得原生质体）植物：去细胞壁取得原生质体原生质体融合原生质体融合组织培养组织培养离体植物器官、组织或细胞，在培养了一段时间以后，离体植物器官、组织或细胞，在培养了一段时间以后，会经过细胞分裂，形成愈伤组织。愈伤组织细胞排列会经过细胞分裂，形成愈伤组织。愈伤组织细胞排列疏松而无规则，是一个高度液泡化呈无定形状态薄壁疏松而无规则，是一个高度液泡化呈无定形状态薄壁细胞。细胞。由高度分化植物器官、组织或细胞产生愈伤组织过程，由高度分化植物器官、组织或细胞产生愈伤组织过程，称为植物细胞称为植物细胞脱分化脱分化，或者叫做去分化。，或者叫做去分化。脱分化产生愈伤组织继续进行培养，又能够重新分化脱分化产生愈伤组织继续进行培养，又能够重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做成根或芽等器官，这个过程叫做再分化再分化。再分化形成。再分化形成试管苗，移栽到地里，能够发育成完整植物体。试管苗，移栽到地里，能够发育成完整植物体。植物组织培养过程能够简明归纳为：植物组织培养过程能够简明归纳为：第43页 离体植物器官、组织或细胞离体植物器官、组织或细胞经过脱经过脱分化分化愈伤组织愈伤组织经过再分化经过再分化根、芽或根、芽或胚状体胚状体植物体植物体 植物细胞只有脱离了植物体，在一植物细胞只有脱离了植物体，在一定外部原因作用下，经过细胞分裂形成定外部原因作用下，经过细胞分裂形成愈伤组织，才表现出全能性，由愈伤组愈伤组织，才表现出全能性，由愈伤组织细胞发育、分化出新植物体。织细胞发育、分化出新植物体。第44页 影响植物细胞脱分化产生愈伤组织一影响植物细胞脱分化产生愈伤组织一个主要原因是植物激素。个主要原因是植物激素。当细胞分裂素当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈地刺激愈与生长素共同使用时，能强烈地刺激愈伤组织形成伤组织形成。植物激素还会影响到再分化过程中芽植物激素还会影响到再分化过程中芽和根发生。细胞分裂素与生长素之间浓和根发生。细胞分裂素与生长素之间浓度比，能够调控植物组织培养过程中芽度比，能够调控植物组织培养过程中芽和根形成。当细胞分裂素与生长素浓度和根形成。当细胞分裂素与生长素浓度比高时，有利于芽发生；当浓度比低时，比高时，有利于芽发生；当浓度比低时，则有利于根发生则有利于根发生。第45页 （2）动物克隆：）动物克隆：核移植核移植胚胎移植胚胎移植19世纪世纪70年代，科学家们在蛙血细胞中也看到了多核年代，科学家们在蛙血细胞中也看到了多核细胞现象，不过因为受当初科学技术发展水平限制，细胞现象，不过因为受当初科学技术发展水平限制，人们对这一现象并没有给予足够重视。人们对这一现象并没有给予足够重视。1958年，日本年，日本科学家岗田用灭活仙台病毒诱导人腹水癌细胞融合成科学家岗田用灭活仙台病毒诱导人腹水癌细胞融合成功。以后科学家们又成功地诱导了不一样种动物体细功。以后科学家们又成功地诱导了不一样种动物体细胞融合，而且能将杂种细胞培养成活。伴随细胞融合胞融合，而且能将杂种细胞培养成活。伴随细胞融合技术不停改进，现在这项技术已经广泛应用于细胞学、技术不停改进，现在这项技术已经广泛应用于细胞学、遗传学、免疫学、病毒学等各种学科研究工作中。遗传学、免疫学、病毒学等各种学科研究工作中。3优缺点：优缺点：能克服远缘杂交不亲和性，有目标地能克服远缘杂交不亲和性，有目标地培育优良品种培育优良品种。动物体细胞克隆，可用于保留濒危物。动物体细胞克隆，可用于保留濒危物种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相同基因背景进行生物医学研究等；技术复杂，难度大；同基因背景进行生物医学研究等；技术复杂，难度大；它将对生物多样性提出挑战（创造出新人造物种），它将对生物多样性提出挑战（创造出新人造物种），有性繁殖是形成生物多样性主要基础，而有性繁殖是形成生物多样性主要基础，而“克隆动物克隆动物”则会造成生物品系降低（近亲个体增多），个体生则会造成生物品系降低（近亲个体增多），个体生存能力下降。存能力下降。第46页 4应用：应用：植物组织培养技术应用范围是很广，除了快速植物组织培养技术应用范围是很广，除了快速繁殖、培育无病毒植物外，还能够经过大规模繁殖、培育无病毒植物外，还能够经过大规模植物细胞培养来生产药品、食品添加剂、香料、植物细胞培养来生产药品、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等。比如，从大量培养紫草愈伤色素和杀虫剂等。比如，从大量培养紫草愈伤组织中提取紫草素，是制造治疗烫伤和割伤药组织中提取紫草素，是制造治疗烫伤和割伤药品以及染料和化装品原料。品以及染料和化装品原料。用植物组织培养方法，诱导离体植物组织形成用植物组织培养方法，诱导离体植物组织形成含有生根发芽能力胚状结构，加入人工胚乳，含有生根发芽能力胚状结构，加入人工胚乳，包裹上人造种皮，制成人工种子，能够处理有包裹上人造种皮，制成人工种子，能够处理有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。另外，转基因植物培育，也要用到植等问题。另外，转基因植物培育，也要用到植物组织培养方法。物组织培养方法。第47页当前，植物体细胞杂交还有许多理论和技术问题没有当前，植物体细胞杂交还有许多理论和技术问题没有处理，这项技术依然处于研究阶段，距离推广应用还处理，这项技术依然处于研究阶段，距离推广应用还有一定差距。不过人们相信，经过科学家不懈努力，有一定差距。不过人们相信，经过科学家不懈努力，让让“番茄马铃薯番茄马铃薯”在地上结番茄、地下结马铃薯愿望在地上结番茄、地下结马铃薯愿望一定会实现。一定会实现。哺乳动物如牛、羊等，妊娠时间长，每胎产子数少，哺乳动物如牛、羊等，妊娠时间长，每胎产子数少，繁殖速度比较慢。怎样才能加紧优良种畜繁殖速度呢繁殖速度比较慢。怎样才能加紧优良种畜繁殖速度呢？哺乳动物胚胎移植技术，为畜牧业发展带来了光明？哺乳动物胚胎移植技术，为畜牧业发展带来了光明前景。前景。胚胎移植过程是这么：以优良种牛繁殖为例，科学家胚胎移植过程是这么：以优良种牛繁殖为例，科学家们首先用激素促进良种母牛多排卵，然后把卵细胞从们首先用激素促进良种母牛多排卵，然后把卵细胞从母牛体内取出，在试管内与人工采集精子进行体外受母牛体内取出，在试管内与人工采集精子进行体外受精，培育成胚胎，再把胚胎送入经过激素处理、能够精，培育成胚胎，再把胚胎送入经过激素处理、能够接收胚胎植入母牛子宫内，孕育成小牛产出。用这种接收胚胎植入母牛子宫内，孕育成小牛产出。用这种方法得到小牛叫做试管牛。利用胚胎移植技术能够使方法得到小牛叫做试管牛。利用胚胎移植技术能够使每头良种母牛一年繁殖牛犊上百头。每头良种母牛一年繁殖牛犊上百头。许多国家都成立有商业性牛胚胎移植企业，开展牛胚许多国家都成立有商业性牛胚胎移植企业，开展牛胚胎国际贸易。除了牛之外，羊、兔、猪、马、猫等动胎国际贸易。除了牛之外，羊、兔、猪、马、猫等动物胚胎移植也取得了成功。物胚胎移植也取得了成功。第48页 5经典例题：例（江苏）用高度分化植物细胞、组织和器官进行组织培养能够形成愈伤组织，以下叙述错误是 A该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成B该愈伤组织细胞没有全能性C该愈伤组织是由排列疏松薄壁细胞组成D该愈伤组织能够形成含有生根发芽能力胚状结构答案：B 第49页例例 现有甲、乙两个烟草品种现有甲、乙两个烟草品种(2n48)，其基，其基因型分别为因型分别为aaBB和和AAbb，这两对基因位于，这两对基因位于非同源染色体上，且在光照强度大于非同源染色体上，且在光照强度大于800勒克勒克司时，都不能生长，这是因为它们中一对隐性司时，都不能生长，这是因为它们中一对隐性纯合基因纯合基因(aa或或bb)作用结果。取甲乙两品种花作用结果。取甲乙两品种花粉分别培养成植株，将它们叶肉细胞制成原生粉分别培养成植株，将它们叶肉细胞制成原生质体，并将二者相混，使之融合，诱导产生细质体，并将二者相混，使之融合，诱导产生细胞团。然后，放到大于胞团。然后，放到大于800勒克司光照下培养，勒克司光照下培养，结果能分化发育成植株。请回答以下问题：结果能分化发育成植株。请回答以下问题：(1)甲、乙两烟草品种花粉基因型分别为甲、乙两烟草品种花粉基因型分别为_和和_。(1)aB Ab 第50页(2)在植物细胞融合技术中，惯用在植物细胞融合技术中，惯用_除去除去_,才能使用才能使用_作为促融剂，促使其融作为促融剂，促使其融合，融合后细胞基因型是合，融合后细胞基因型是_。(2)纤维素酶纤维素酶(答果胶酶也对答果胶酶也对)细胞壁细胞壁 聚乙二醇聚乙二醇(答灭活病毒也对答灭活病毒也对)AaBb、aaBB、AAbb (3)细胞融合后诱导产生细胞团叫细胞融合后诱导产生细胞团叫_。(3)愈伤组织愈伤组织(4)能分化细胞团是由原生质体融合来能分化细胞团是由原生质体融合来(这里只考虑这里只考虑2个原生质体相互融合个原生质体相互融合)。由该细胞团分化发育成植株，。由该细胞团分化发育成植株，其染色体数是其染色体数是_，基因型是，基因型是_。该植株自。该植株自交后代中，在大于交后代中，在大于800勒克司光照下，出现不能生长勒克司光照下，出现不能生长植株概率是植株概率是_。(4)48 AaBb 716 （其基因型为（其基因型为aabb1、aaBb2、aaBB1、AABb2、AAbb1，可利用第二册，可利用第二册P.30图图624，相当于带有，相当于带有yy和和rr基因型个体）基因型个体）第51页 例例（08丰台二模）丰台二模）下列图所表示为人类下列图所表示为人类“治疗性克隆治疗性克隆”简明过程，请据图作简明过程，请据图作答：答：“治疗性克隆治疗性克隆”结果说明高度分化体细胞核依然含有结果说明高度分化体细胞核依然含有 。相。相同胚胎干细胞，能够培养出胰岛细胞、血细胞、心肌细胞等各同胚胎干细胞，能够培养出胰岛细胞、血细胞、心肌细胞等各种组织细胞，究其本质原因是基因种组织细胞，究其本质原因是基因 结果。上述结果。上述“克隆克隆”过程中细胞数目及功效改变建立在过程中细胞数目及功效改变建立在 基础上。基础上。全能性全能性 选择性表示选择性表示