1、第2节 现代生物技术在育种上的应用,课程目标导航,1.描述转基因技术育种和细胞杂交育种等现代育种技术。 2.列举现代育种技术在实践中应用的实例，探讨其前景。 3.关注转基因生物及其产品引发的社会问题。,知识点1 转基因技术,知识梳理,1.转基因技术育种,(1)概念 转基因技术是指按照人们的意愿，把一种生物的某个 克隆出来，加以 和 ，再转移到 生物的细胞里，从而 地改造生物的遗传性状。 (2)内容的制备和目的基因导入 的过程。,基因,修饰,改造,另一种,定向,目的基因,受体细胞,(3)操作流程 基因分离目的基因目的基因与 结合目的基因导入 转化组织或细胞植株再生 与未转化的植株筛选 植株移苗入
2、土选优。,载体,受体细胞,转化,转基因,2.转基因植物的实例,(1)1983年第一例转基因植物转基因 。 (2)转基因 番茄。 (3)转基因 作物：转 抗虫棉、抗虫玉米、抗虫杨树和抗虫甘蓝，转植物 抑制剂基因、转外源凝集素基因的转基因水稻、转基因棉。 (4)抗 作物：抗除草剂玉米、油菜、大豆、棉等。,烟草,耐贮藏,抗虫,Bt基因,蛋白酶,除草剂,3.转基因动物的实例,(1)1982年美国科学家将大鼠的 注射到小白鼠的受精卵中，获得第一只转基因“超级小鼠”。 (2)动物转基因技术的应用：提高产仔数或产蛋数；提高能力；研制乳腺 ；提高动物生长速率；改善肉的品质。,生长激素基因,抗病,生物反应器,活
3、学活用,1.以下有关基因工程的叙述中错误的是( ),A.马铃薯的叶肉细胞可用做受体细胞 B.目的基因的成功导入是目的基因在受体细胞中表达的前提 C.采用“基因文库法”获得目的基因是最常用的获得目的基因的方法 D.一般采用同一种限制酶分别处理质粒和含目的基因的DNA 解析 基因文库法是获取目的基因的常用方法之一，常用方法还有PCR技术和化学方法人工合成等。具体用哪一种方法，需根据目的基因的特点等综合考虑，如核苷酸序列已知的较小的基因，可用化学方法直接人工合成。 答案 C,2.番茄在运输和贮藏过程中常会出现由于过早成熟而腐烂变质的现象。应用基因工程技术，通过抑制某种促进果实成熟激素的合成，可使番茄
4、贮藏时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品种。请回答：,(1)在培育转基因番茄的操作中，所用的基因的“剪刀”是_，基因的“针线”是_，基因的“运输工具”是_。 (2)与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是_、_、_。,解析 本题重点考查转基因技术在育种过程中的应用，同时考查了转基因技术的操作工具及优点。在培育转基因作物的过程中，需要用同一种限制性核酸内切酶在目的基因和载体DNA的特定位点上切割，使两者产生相同的黏性末端，然后再用DNA连接酶将目的基因和载体连在一起，由载体将目的基因转入到受体细胞中。 答案 (1)限制性核酸内切酶 DNA连接酶 载体 (2)目的性强 性状稳定快
5、 克服了种间基因不能交流的限制,归纳总结,1.转基因技术的定义,转基因技术是指按照人们的意愿，把一种生物的某个基因克隆出来，加以修饰和改造，再转移到另一种生物的细胞里，从而定向地改造生物的遗传性状。 转基因技术主要涉及两个方面的内容：目的基因的制备和目的基因导入受体细胞的过程。,2.转基因技术的主要步骤(如下图所示),3.将目的基因导入不同受体细胞的比较,知识点2 细胞杂交育种,知识梳理,1.细胞杂交,指将同类或不同类生物体的 或体细胞，在一定的物理或化学条件下进行融合形成 ，再创造条件将 培养成完整的杂种生物个体。,原生质体,杂种细胞,杂种细胞,思考：粮食危机威胁着人类的生存，你能想办法培育
6、如图所示的马铃薯番茄植株吗？提示：采用植物体细胞杂交技术，可以获得地上结番茄、地下结马铃薯的植物，提高立体产量。,2.杂交过程,原生质体,细胞壁,愈伤,杂种,3.获得原生质体4.诱导原生质体融合,酶解法：植物细胞放在含有 、 的无菌混合酶液中消化数小时，将细胞壁分解，得到原生质体。(1)过程：原生质体融合包括 融合细胞质融合 融合。 (2)方法 物理法：如 、电刺激等。 化学法：聚乙二醇能够使原生质体紧密接触，导致细胞膜融合。,纤维素酶,果胶酶,细胞膜,细胞核,振动,活学活用,下列关于动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中，正确的是( ) A.诱导融合的方法完全相同 B.所用的技术手段完全相同
7、C.所采用的原理完全相同 D.都能形成杂种细胞,解析 解答此题需从以下几方面入手分析：首先，两种细胞工程技术中都要进行细胞融合，融合的技术基本相同，但不能说完全相同；第二，除动物细胞的融合常用灭活的病毒作诱导剂外，其他诱导方法二者基本相同；第三，二者采用的原理基本相同，动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性，最终形成的是杂种细胞，植物体细胞杂交的原理是细胞的全能性和细胞膜的流动性，最终由杂种细胞形成杂种植株。 答案 D,归纳总结,1.植物体细胞杂交技术,(1)定义 将不同种植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。 (2)原理 细胞膜的流动性、植物细胞的全能性。
8、,(3)过程(如下图所示),(4)诱导融合方法 物理方法：离心、振动、电刺激。 化学方法：聚乙二醇(PEG)。 (5)与植物体细胞杂交过程有关的几个问题 植物体细胞杂交是用两个来自于不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植株的方法。由此可以看出，植物体细胞杂交包括植物细胞融合和植物组织培养两方面。其生殖方式为无性生殖。 植物体细胞融合的实质是不同植物体细胞的原生质体相融合。,植物体细胞融合的障碍是细胞外的细胞壁，可用纤维素酶和果胶酶将细胞壁分解掉。 形成融合细胞的类型：体细胞融合成功以后，既有AB型杂种细胞，又能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有AB型细胞是植物体细胞杂交
9、所形成的杂种细胞，因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。 植物体细胞杂交育种的优点和局限性 优点：植物体细胞杂交的最大突破是克服了远缘杂交不亲和的种间或属间障碍。 局限性：由于目前仍有许多理论和技术问题没有解决，不能让杂种植株按照人们的需要表现出亲代的优良性状。,2.动物细胞杂交,(1)含义 动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。 (2)原理 细胞膜的流动性。 (3)动物细胞融合的过程,(4)诱导融合的方法 物理法：离心、振动、电刺激。 化学法：聚乙二醇(PEG)。 生物法：灭活的病毒(动物
10、细胞融合特有的促融剂)，灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。 (5)应用 动物细胞融合最重要的用途是制备单克隆抗体。迄今为止，已经实现了人鼠、人猴、人蛙等种间个体的细胞杂交，获得杂交细胞，但尚未获得杂种动物。,3.植物体细胞杂交和动物细胞杂交的比较(见下表),4.生物育种技术比较,知识点3 乳腺生物反应器,知识梳理,1.优点, 高； 好； 低； 易提取。,产量,质量,成本,2.操作过程,用 技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过程相同。为了将目标产品在奶中形成，需要使用乳腺组织中特异表达的 ，要在编码目的 的基因序列前加上乳腺组织
11、中特异表达的启动子构建成 。操作过程大致归纳为：获取 (例如血清白蛋白基因)构建基因 (在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子) 导入哺乳动物受精卵中形成胚胎将胚胎送入母体发育成 (只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达)。,基因工程,启动子,蛋白质,表达载体,目的基因,表达载体,显微注射,转基因动物,3.缺点4.成果,只能是雌性个体在 时才能应用。已在乳腺生物反应器中表达了 、血清白蛋白、 和-抗胰蛋白酶等重要医药产品。,泌乳期,抗凝血酶,生长激素,活学活用,乳腺生物反应器可用于( ) A.动物抗病育种 B.生产药用蛋白 C.治疗人类疾病 D.分泌大量乳汁 解析 乳腺生物反应器是让某些特定基因在哺乳动物体内表达，使这些哺乳动物的乳汁中含有人类所需要的物质，如激素、抗体和酶类。 答案 B,
