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1、第六章 從雜交育種到基因工程,第1節(jié) 雜交育種和誘變育種,1.簡(jiǎn)述雜交育種的概念，舉例說(shuō)明雜交育種的方法和不足2.舉例說(shuō)明誘變育種在生產(chǎn)上的應(yīng)用3.討論遺傳和變異規(guī)律在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用,首先回顧孟德?tīng)栯s交實(shí)驗(yàn)二，再提出這兩種表現(xiàn)性不同于親本的基因型分別有哪幾種？進(jìn)入本節(jié)雜交育種相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)；結(jié)合形象的圖片，植物雜交育種和動(dòng)物雜交育種的過(guò)程分析對(duì)比，明確二者之間的區(qū)別與聯(lián)系，使內(nèi)容呈現(xiàn)更為清晰明了；接著對(duì)介紹當(dāng)前科技前沿取得的成果，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，同時(shí)通過(guò)問(wèn)題引領(lǐng)指出雜交育種的不足。展示科學(xué)兩則科技前沿材料；讓學(xué)生從材料閱讀中獲取新知識(shí)，后呈現(xiàn)南瓜育種的材料，使學(xué)生了解學(xué)生雜交育

2、種的不足。最后通過(guò)課堂總結(jié)及課堂檢測(cè)，完善內(nèi)化課堂知識(shí)。 通過(guò)教材前面的知識(shí)回顧，結(jié)合植物雜交育種和動(dòng)物雜交育種的概典型案例，以問(wèn)題導(dǎo)思、材料分析、比較綜合等多種方法的，結(jié)合材料設(shè)置相關(guān)問(wèn)題，層層深入，以此遺傳和變異規(guī)律在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用這一重點(diǎn)內(nèi)容；雜交育種和誘變育種的優(yōu)點(diǎn)和局限性，是本節(jié)內(nèi)容的難點(diǎn)，通過(guò)知識(shí)回顧導(dǎo)入其概，然后典型案例和資料分析，設(shè)計(jì)問(wèn)題對(duì)二者進(jìn)行比較分析，并總結(jié)規(guī)律，由此突破這一難點(diǎn)內(nèi)容。,在兩對(duì)相對(duì)性狀的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)中，出現(xiàn)了哪兩種不同與親本的個(gè)體？這兩種表現(xiàn)型不同于親本的個(gè)體的基因型分別哪有幾種？,小麥高稈（D）對(duì)矮稈（d）為顯性，抗銹?。═）對(duì)不抗銹病（t）為顯性，現(xiàn)

3、有純合的高稈抗銹病的小麥（DDTT）和矮稈不抗銹病的小麥（ddtt），如果你是育種工作者，怎樣才能得到矮稈抗病的優(yōu)良品種（ddTT）？用遺傳圖譜表示出來(lái).,以下是雜交的育種參考方案, 高抗 矮不抗, 高抗,DDTT,ddtt,DdTt,ddTt,高抗 高不抗 矮抗 矮不抗,ddTT,矮抗 矮不抗,ddTt,ddTT,雜交,F 3,動(dòng)物的雜交育種方法,假設(shè)現(xiàn)有長(zhǎng)毛立耳貓（BBEE）和短毛折耳貓（bbee），你能否培育出能穩(wěn)定遺傳的長(zhǎng)毛折耳貓（BBee）？寫(xiě)出育種方案（圖解）,長(zhǎng)毛折耳貓,短毛折耳貓,長(zhǎng)毛立耳貓,長(zhǎng)立 長(zhǎng)折 短立 短折,Bbee,BBee,BBee,Bbee,bbee,bbee,長(zhǎng)

4、折,短折,長(zhǎng)折,短折,雜交,長(zhǎng)折,短折,1、動(dòng)物雜交育種中理想個(gè)體的獲得不用通過(guò)逐代自交，可改為測(cè)交。2、比植物雜交育種所需年限短。,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。從1976年到1998年，累計(jì)增產(chǎn)糧食3.5億噸，平均每年多解決約6000萬(wàn)人的糧食問(wèn)題。近年來(lái)，全國(guó)雜交水稻年種植面積24億畝左右，全中國(guó)年增產(chǎn)的稻谷可以養(yǎng)活7000多萬(wàn)人口。7000萬(wàn)意味著什么？每個(gè)人都能掂出其中分量。,中國(guó)黃牛,中國(guó)荷斯坦牛,荷斯坦牛,中國(guó)荷斯坦牛是將國(guó)外的荷斯坦弗里生牛引種后，與我國(guó)

5、黃牛進(jìn)行雜交和選育，逐漸形成的優(yōu)良品種。這種牛的泌乳期可達(dá)305d，年產(chǎn)乳量可達(dá)6300kg以上。,一、概念：,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。,二、依據(jù)原理：,基因重組,三、常用方法：,四、優(yōu)點(diǎn)：,將不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中到同一個(gè)個(gè)體上,五、缺點(diǎn)：,育種時(shí)間長(zhǎng),雜交育種,雜交育種只能利用已有的基因重組，按需選擇，并不能創(chuàng)造新的基因。雜交后代會(huì)出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象，育種進(jìn)程緩慢，過(guò)程繁瑣。,雜交育種不能創(chuàng)造新的基因，并且所需時(shí)間要長(zhǎng)，那有沒(méi)有能出現(xiàn)意想不到的結(jié)果，并且需要時(shí)間相對(duì)要短的育種方法呢？,雜交育種的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的，但在實(shí)際中出現(xiàn)的各種類(lèi)型

6、，雜交操作中，以及育種時(shí)間等方面，會(huì)遇到不少困難。請(qǐng)從雜交后代分析育種方法可能出現(xiàn)的不足。,1.太空蓮3號(hào)中有沒(méi)有產(chǎn)生新基因？ 2.誘發(fā)基因突變的條件有哪些？ 3.誘變育種有哪些優(yōu)點(diǎn)？ 4.有哪些因素可以誘導(dǎo)生物產(chǎn)生基因突變？,來(lái)自星星的南瓜,有新基因產(chǎn)生,微重力、宇宙射線、重粒子、變化磁場(chǎng)和高真空,可以提高突變率，或大幅度地改良某些品種,物理因素、化學(xué)因素和生物因素,誘變育種的優(yōu)點(diǎn)是能夠提高突變率，在較短的時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類(lèi)型。,誘變育種的局限性是誘發(fā)突變的方向難以掌握，突變體難以集中多個(gè)理想性狀。,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)。,與雜交育種相比，誘變育

7、種有什么優(yōu)點(diǎn)？聯(lián)系基因突變的特點(diǎn)，談?wù)務(wù)T變育種的局限性。要想克服這些局限性，可以采取什么辦法？,一、概念：,利用物理因素（如射線、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。,二、依據(jù)原理：,基因突變,三、常用方法：,輻射誘變、激光誘變、作物空間技術(shù)育種,四、優(yōu)點(diǎn)：,可以提高突變率，加速育種過(guò)程，大幅度地改良某些品種,產(chǎn)生前所未有的性狀。,五、缺點(diǎn)：,變異不定向，有利變異少，須大量處理實(shí)驗(yàn)材料,誘變育種,黑龍江農(nóng)科院的60Co射線溫室,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

8、了2.5%。,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5000060000單位/mL。,基因重組,基因突變,染色體變異（成倍減少）,染色體變異（成倍增加）,雜交,用物理或化學(xué)方法處理生物,花藥離體培養(yǎng)單倍體秋水仙素處理純種,秋水仙素處理,使位于不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中于一個(gè)個(gè)體上,提高變異頻率，加速育種進(jìn)程，,有利變異少，需大量處理供試材料,明顯縮短育種年限，育種時(shí)間較短。,技術(shù)復(fù)雜，需與雜交育種配合,各種器官大、營(yíng)養(yǎng)成分高、抗性強(qiáng),與雜交

9、育種配合；獲得的新品種發(fā)育延遲,育種時(shí)間最長(zhǎng),1.請(qǐng)寫(xiě)出下面各項(xiàng)培育方法：（1）通過(guò)花藥離體培養(yǎng)再用秋水仙素加倍得到煙草新品種的方法是 。（2）用60Co 輻射谷氨酸棒狀桿菌，選育出合成谷氨酸的新菌種，所用方法是 。（3）用小麥和黑麥培育八倍體黑小麥的方法是 。,單倍體育種,誘變育種,多倍體育種,（4）將青椒的種子搭載人造衛(wèi)星，在太空中飛行數(shù)周后返回地面，獲得了果大、肉厚和維生素含量高的青椒新品種，這種育種原理本質(zhì)上屬于 。（5）用抗倒伏、不抗銹病和不抗倒伏、抗銹病的兩個(gè)小麥品種，培育出抗倒伏、抗銹病的品種，所用方法是 。（6）用秋水仙素或硫酸二乙酯處理蕃茄、水稻種子，獲得成熟期早、蛋白質(zhì)含量

10、高的品系，這種方法是 。,誘變育種,雜交育種,誘變育種,2.為提高農(nóng)作物的單產(chǎn)量，獲得早熟、抗倒伏、抗病等性狀，科學(xué)工作者往往要采取多種育種方法來(lái)培育符合農(nóng)民要求的新品種，請(qǐng)根據(jù)下面提供的材料，每小組設(shè)計(jì)一套育種方案：,已有的材料：A小麥的高稈（顯性）抗銹?。@性）純種，B小麥的矮稈不抗銹病純種，C水稻的遲熟種子 非生物材料：根據(jù)需要自選,（1）育種名稱(chēng)： （2）所選擇的生物材料： （3）希望得到的結(jié)果： （4）預(yù)計(jì)產(chǎn)生這種結(jié)果的（所需類(lèi)型）的幾率（5）寫(xiě)出育種的簡(jiǎn)要過(guò)程（可用圖解） （6）簡(jiǎn)答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。,生物材料：A小麥的高稈（顯性）抗銹?。@性）純種，B小 麥的矮稈不抗

11、銹病純種，C水稻的遲熟種子 非生物材料：根據(jù)需要自選,方案2：（1）育種名稱(chēng)：?jiǎn)伪扼w育種（2）所選擇的生物材料：A、B。（3）希望得到的結(jié)果：矮稈抗銹病。（4）預(yù)計(jì)產(chǎn)生這種結(jié)果的（所需類(lèi)型）的幾率：1/4。（5）寫(xiě)出育種的簡(jiǎn)要過(guò)程（可用圖解）高抗矮病 F1高抗 F1花藥離體培養(yǎng) 單倍體植株，再經(jīng)秋水仙素處理，染色體加倍成為純合的高抗、矮抗、高病、矮病植株。（6）簡(jiǎn)答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。挑選矮稈抗銹病的植株即可。,方案3：（1）育種名稱(chēng)：誘變育種（2）所選擇的生物材料：C。（3）希望得到的結(jié)果：早熟水稻。（4）預(yù)計(jì)產(chǎn)生這種結(jié)果的（所需類(lèi)型）的幾率：極低或不出現(xiàn)。（5）寫(xiě)出育種的簡(jiǎn)要過(guò)程

12、（可用圖解）用射線、激光照射或秋水仙素等化學(xué)試劑處理（或用太空飛船搭載）水稻，使之產(chǎn)生基因突變。（6）簡(jiǎn)答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。將處理的水稻種植下去，進(jìn)行觀察，選擇矮稈抗倒伏的水稻，并純化。,育種的方法有多種，各有各的優(yōu)點(diǎn)，我們要合理的有機(jī)結(jié)合各種方法，高效的達(dá)到各種目的。,如果水稻的某遲熟（AA)品種, 我們有什么好辦法快速的得到早熟（aa）品種？,靈活創(chuàng)新、實(shí)際應(yīng)用,人工誘變 + 單倍體育種,早熟品種(aa),當(dāng)年就可以培育出優(yōu)良新品種！,遲熟品種(AA),雜合子(Aa),幼苗 （A）,幼苗（a）,遲熟品種(AA),時(shí)間：,第六章 從雜交育種到 基因工程,第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用,

13、.,1.簡(jiǎn)述基因工程的基本原理；2.舉例說(shuō)出基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用；3.關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性。,結(jié)合一些轉(zhuǎn)基因生物圖片，設(shè)置問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的興趣，導(dǎo)入新課；然后讓學(xué)生帶著問(wèn)題閱讀教材，自主學(xué)習(xí)，獲取基因工程的基本概念、基本工具及相應(yīng)的操作過(guò)程等核心知識(shí)；接著對(duì)本節(jié)課重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)基因工程的操作工具進(jìn)行分析總結(jié)，同時(shí)總結(jié)一下基因工程的操作步驟；然后通過(guò)一些實(shí)例展示基因工程的應(yīng)用；最后通過(guò)一個(gè)問(wèn)題“轉(zhuǎn)基因食品安全嗎？”結(jié)束本節(jié)課，目的是激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，讓學(xué)生自己動(dòng)手獲取相關(guān)知識(shí)，擴(kuò)大知識(shí)范圍。 本節(jié)課的重點(diǎn)是基因工程的原理，由于基因工程學(xué)生沒(méi)有相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備，而且是微觀

14、的，學(xué)生無(wú)法感知，因此，課堂教學(xué)過(guò)程中盡量通過(guò)視頻、圖片、動(dòng)畫(huà)等手段展示基因工程的相關(guān)知識(shí)，而且鑒于選修三中還有基因工程的相關(guān)知識(shí)，所以本節(jié)課不必對(duì)相關(guān)知識(shí)擴(kuò)展較深，學(xué)生掌握基因工程的基本概念、原理、操作過(guò)程即可。,請(qǐng)您欣賞,能發(fā)光的水母,如何讓熱帶魚(yú)也能發(fā)光?,設(shè)想,不能發(fā)光的熱帶斑馬魚(yú),什么叫基因工程?基因工程 的基本操作步驟有哪些?,歸納出科學(xué)家實(shí)施基因工程 的總體思路,閱讀教材 P102，解決以下問(wèn)題：,又稱(chēng)基因拼接技術(shù),或重組DNA技術(shù)。 通俗的說(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，定向的改造生物的遺傳性狀。,基因工程(gen

15、e engineering),一、基因工程的原理,培育轉(zhuǎn)基因發(fā)光熱帶斑馬魚(yú)的簡(jiǎn)要過(guò)程：,普通熱帶斑馬魚(yú)(不能發(fā)光),你認(rèn)為上述培育發(fā)光熱帶斑馬魚(yú)的關(guān)鍵步驟有哪些？,培育轉(zhuǎn)基因發(fā)光熱帶斑馬魚(yú)的關(guān)鍵步驟：,1.基因的剪刀限制酶,二、 基因工程的操作工具,主要在微生物中,識(shí)別和切割特定的切點(diǎn)，有特異性,分布：,作用特點(diǎn)：,限制性核酸內(nèi)切酶裂解的是脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵,如:EcoRI,1、該限制酶只能識(shí)別GAATTC的序列，說(shuō)明了限制酶具有的特性是 。,2、 EcoRI限制酶識(shí)別了GAATTC的序列后，將會(huì)發(fā)生什么樣的變化？,專(zhuān)一性,練習(xí)使用EcoRI 剪切目的基因,黏性末端,活動(dòng)一,2.分子針

16、線DNA連接酶 (DNA linking-enzyme),DNA連接酶連接的是兩個(gè)脫氧核苷酸分子的什么部位？,使用DNA連接酶制作重組DNA分子,甲片段,重組DNA分子,活動(dòng)二,目的基因(如熒光蛋白基因)怎樣才能導(dǎo)入受體細(xì)胞(如受精卵)？,3.基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體 (carrying),常用的運(yùn)載體有兩類(lèi)：(1)細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)的質(zhì)粒(2)噬菌體或某些動(dòng)植物病毒,大腸桿菌的質(zhì)粒 (plasmid)：,運(yùn)載體應(yīng)該具有什么特點(diǎn)呢?,運(yùn)載體的特點(diǎn)1、能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定保存；、具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)以便與外源基因相連；、具有標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選,三、 基因工程的操作步驟,基因工程的原理及操作步驟,基因工程的操作工具,1.基因的剪刀 限制性內(nèi)切酶,2.基因的針線 連接酶,3.基因的運(yùn)輸工具 運(yùn)載體,基因工程的操作步驟,1.目的基因的提取,2.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合,3.目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,4.目的基因的檢測(cè)與表達(dá),1、基因工程與作物育種,四、基因工程的應(yīng)用,生長(zhǎng)快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(yú)(中國(guó)),乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷),轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒,獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物和