第2節(jié)現(xiàn)代生物技術(shù)在育種上的應(yīng)用第2節(jié)現(xiàn)代生物技術(shù)在育種上的應(yīng)用1課程標(biāo)準(zhǔn)列舉現(xiàn)代生物技術(shù)在育種上的應(yīng)用。課標(biāo)解讀1．描述轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種和細(xì)胞雜交育種等現(xiàn)代育種技術(shù)。2．列舉現(xiàn)代育種技術(shù)在實(shí)踐中應(yīng)用的實(shí)例，探討其前景。3．關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品引發(fā)的社會(huì)影響。課程標(biāo)準(zhǔn)2轉(zhuǎn)基因技術(shù)是指按照人們的意愿，把一種生物的某個(gè)____克隆出來(lái)，加以_____和_____，再轉(zhuǎn)移到_______生物的細(xì)胞里，從而_____地改造生物的遺傳性狀。_________的制備和目的基因?qū)隷________的過(guò)程。轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種1．概念2．內(nèi)容基因修飾改造另一種定向目的基因受體細(xì)胞轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種1．概念2．內(nèi)容基因修飾改造另一種定向目的基因3基因分離―→目的基因―→目的基因與_____結(jié)合―→目的基因?qū)隷________―→轉(zhuǎn)化組織或細(xì)胞―→植株再生―→_____與未轉(zhuǎn)化的植株―→篩選―→_______植株―→移苗入土―→選優(yōu)。3．操作流程載體受體細(xì)胞轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)基因技術(shù)遵循的原理是什么？提示基因重組。[思維激活1]3．操作流程載體受體細(xì)胞轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)基因4轉(zhuǎn)基因技術(shù)主要涉及的兩個(gè)方面轉(zhuǎn)基因技術(shù)主要涉及到兩個(gè)方面的內(nèi)容：目的基因的制備和目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的過(guò)程。目的基因的制備是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。首先需要對(duì)目的基因的結(jié)構(gòu)、在染色體上的位置和DNA序列有非常清楚的認(rèn)識(shí)。其次要通過(guò)分子生物學(xué)技術(shù)將目的基因提取和分離出來(lái)，并且大量擴(kuò)增。將制備的目的基因?qū)氲绞芫鸦蚱渌?xì)胞中，經(jīng)培育、篩選、鑒定可獲得轉(zhuǎn)基因生物。1．轉(zhuǎn)基因技術(shù)主要涉及的兩個(gè)方面1．5植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種過(guò)程2．植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種過(guò)程2．6下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種的敘述，錯(cuò)誤的是 ()。A．轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)移的基因是有用的外源基因B．轉(zhuǎn)移的基因可以來(lái)自不同物種C．轉(zhuǎn)基因技術(shù)突破了生物的種間界限D(zhuǎn)．轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以不定向地改造生物的遺傳性狀解析轉(zhuǎn)基因技術(shù)能按照人們的意愿，讓不同品種或不同物種的基因，在受體生物上表達(dá)，從而能定向改造生物的遺傳性狀，培育生物新品種，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案D【鞏固1】下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種的敘述，錯(cuò)誤的是7(1)1983年第一例轉(zhuǎn)基因植物——轉(zhuǎn)基因_____。(2)轉(zhuǎn)基因_______番茄。(3)轉(zhuǎn)基因____作物：轉(zhuǎn)_______抗蟲(chóng)棉、抗蟲(chóng)玉米、抗蟲(chóng)楊樹(shù)和抗蟲(chóng)甘藍(lán)，轉(zhuǎn)植物_______抑制劑基因、轉(zhuǎn)外源凝集素基因的轉(zhuǎn)基因水稻、轉(zhuǎn)基因棉。(4)抗_______作物：抗除草劑玉米、油菜、大豆、棉等。轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物的實(shí)例1．轉(zhuǎn)基因植物的實(shí)例煙草耐貯藏Bt基因蛋白酶除草劑抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物的實(shí)例1．轉(zhuǎn)基因植物的實(shí)例煙草耐貯藏Bt基因蛋白8(1)1982年美國(guó)科學(xué)家將大鼠的_____________注射到小白鼠的受精卵中，獲得第一只轉(zhuǎn)基因“超級(jí)小鼠”。(2)動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用：提高產(chǎn)仔數(shù)或產(chǎn)蛋數(shù)；提高_(dá)_____能力；研制乳腺___________；提高動(dòng)物生長(zhǎng)速率；改善肉的品質(zhì)。 生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物時(shí)，為什么一般將目的基因注射到受精卵中？提示受精卵的全能性最高，可以發(fā)育成一個(gè)完整的個(gè)體。[思維激活2]2．轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的實(shí)例生長(zhǎng)激素基因生物反應(yīng)器抗病[思維激活2]2．轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的實(shí)例生長(zhǎng)激素基因生物反應(yīng)器抗病9將目的基因?qū)氩煌荏w細(xì)胞的比較細(xì)胞種類(lèi)植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射法Ca2＋處理法受體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上―→農(nóng)桿菌―→導(dǎo)入植物細(xì)胞―→整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上―→表達(dá)目的基因表達(dá)載體提純―→取卵(受精卵)―→顯微注射―→受精卵發(fā)育―→獲得具有新性狀的動(dòng)物Ca2＋處理細(xì)胞―→感受態(tài)細(xì)胞―→重組表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合―→感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子1．將目的基因?qū)氩煌荏w細(xì)胞的比較細(xì)胞植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)10用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物(乳腺生物反應(yīng)器)(1)乳腺生物反應(yīng)器讓某些特定的外源基因在哺乳動(dòng)物體內(nèi)表達(dá)，使這些哺乳動(dòng)物的乳汁中含有人類(lèi)所需要的物質(zhì)，如激素、抗體和酶類(lèi)，這就是乳腺生物反應(yīng)器。(2)優(yōu)點(diǎn)產(chǎn)量高，質(zhì)量好，成本低，易提取。(3)缺點(diǎn)只能是雌性個(gè)體在泌乳期時(shí)才能應(yīng)用。(4)成果已在乳腺生物反應(yīng)器中表達(dá)了抗凝血酶、血清白蛋白、生長(zhǎng)激素和α-抗胰蛋白酶等重要醫(yī)藥產(chǎn)品。2.用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物(乳腺生物反應(yīng)器)2.11上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達(dá)水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍。“轉(zhuǎn)基因動(dòng)物”是指 ()。A．提供基因的動(dòng)物B．基因組中增加外源基因的動(dòng)物C．能產(chǎn)生白蛋白的動(dòng)物D．能表達(dá)基因信息的動(dòng)物解析轉(zhuǎn)基因生物是指利用基因工程技術(shù)導(dǎo)入外源基因培育出的能夠?qū)⑿滦誀罘€(wěn)定地遺傳給后代的基因工程生物。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是指基因組中增加了外源基因的動(dòng)物，題中的轉(zhuǎn)基因牛中攜帶有外源的白蛋白基因。答案B【鞏固2】上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶12指將同類(lèi)或不同類(lèi)生物體的_________或體細(xì)胞，在一定的物理或化學(xué)條件下進(jìn)行融合形成_________，再創(chuàng)造條件將_________培養(yǎng)成完整的雜種生物個(gè)體。細(xì)胞雜交育種1．細(xì)胞雜交原生質(zhì)體雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞細(xì)胞雜交育種1．細(xì)胞雜交原生質(zhì)體雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞13植物細(xì)胞雜交2．植物細(xì)胞雜交2．14(1)獲得原生質(zhì)體：人們常用_________________等將細(xì)胞壁分解掉，得到無(wú)細(xì)胞壁的植物細(xì)胞——原生質(zhì)體。(2)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合：方法有物理法(如____、電刺激等)和化學(xué)法(如_________)等。(3)獲得雜種植株：通過(guò)_____________技術(shù)將雜種細(xì)胞培育為雜種植株。動(dòng)物細(xì)胞雜交與植物原生質(zhì)體融合的原理_________，誘導(dǎo)融合的方法_______。迄今為止，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了人—鼠、人—猴、人—蛙等種間個(gè)體的細(xì)胞雜交并獲得雜交細(xì)胞，但尚未獲得雜種動(dòng)物。3．動(dòng)物細(xì)胞雜交 雜種植株會(huì)是單倍體嗎？提示不會(huì)。[思維激活3]纖維素酶和果膠酶聚乙二醇植物組織培養(yǎng)基本相同也類(lèi)似振動(dòng)(1)獲得原生質(zhì)體：人們常用________________15植物細(xì)胞雜交(1)植物細(xì)胞雜交是用兩個(gè)來(lái)自于不同植物的體細(xì)胞融合成一個(gè)雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新植株的方法。從這句話可以看出，植物細(xì)胞雜交是從細(xì)胞融合開(kāi)始，到培育成新的植株結(jié)束。其生殖方式為無(wú)性生殖。(2)植物細(xì)胞雜交的實(shí)質(zhì)是不同植物細(xì)胞的原生質(zhì)體的融合。(3)植物細(xì)胞融合的障礙是細(xì)胞外的細(xì)胞壁，融合完成的標(biāo)志是產(chǎn)生新的細(xì)胞壁。(4)形成融合細(xì)胞的類(lèi)型：體細(xì)胞融合成功以后，既有AB型雜種細(xì)胞，又能形成AA型和BB型兩種融合細(xì)胞，但只有AB型細(xì)胞是植物細(xì)胞雜交所形成的雜種細(xì)胞，因此在雜種細(xì)胞形成后還應(yīng)有一個(gè)篩選過(guò)程。植物細(xì)胞雜交16(5)植物細(xì)胞雜交育種的優(yōu)點(diǎn)和局限性優(yōu)點(diǎn)：植物細(xì)胞雜交的最大突破是克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的種間或?qū)匍g障礙。局限性：由于目前仍有許多理論和技術(shù)問(wèn)題沒(méi)有解決，不能讓雜種植株按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀。(5)植物細(xì)胞雜交育種的優(yōu)點(diǎn)和局限性17科學(xué)家們將番茄細(xì)胞和馬鈴薯細(xì)胞融合，成功地培育出了“番茄—馬鈴薯”雜種植株，但它在地上部分所結(jié)的番茄果實(shí)小、地下部分長(zhǎng)的馬鈴薯塊莖更小。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ()。A．進(jìn)行植物細(xì)胞融合必須先制備原生質(zhì)體B．番茄和馬鈴薯屬于同一個(gè)物種C．植物細(xì)胞雜交過(guò)程需要植物組織培養(yǎng)技術(shù)支持D．這種“番茄—馬鈴薯”很可能是可育的【鞏固3】科學(xué)家們將番茄細(xì)胞和馬鈴薯細(xì)胞融合，成功18解析植物細(xì)胞雜交，首先的工作是用酶解法將細(xì)胞壁去除，從而獲得原生質(zhì)體，再用一定的誘導(dǎo)方法促使融合，經(jīng)植物組織培養(yǎng)形成完整的雜種植株。番茄和馬鈴薯細(xì)胞融合后，成為“多倍體”細(xì)胞，細(xì)胞染色體組數(shù)增加，細(xì)胞內(nèi)每條染色體仍然有其同源染色體，所以從理論上講仍然可育。故選B。答案B解析植物細(xì)胞雜交，首先的工作是用酶解法將細(xì)胞壁去除，從而獲19為擴(kuò)大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，黃河三角洲等鹽堿地的開(kāi)發(fā)利用備受關(guān)注。我國(guó)科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系。(1)獲得耐鹽基因后，構(gòu)建重組DNA分子所用的限制性內(nèi)切酶作用于圖中的________處，DNA連接酶作用于________處。(填“a”或“b”)【例1】示例一基因工程育種及應(yīng)用為擴(kuò)大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，黃河三角洲等鹽堿20(2)將重組DNA分子導(dǎo)入水稻受體細(xì)胞的常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法和________法。(3)由導(dǎo)入目的基因的水稻細(xì)胞培養(yǎng)成植株需要利用________技術(shù)，該技術(shù)的核心是________和________。(4)為了確定耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素標(biāo)記的________作探針進(jìn)行分子雜交檢測(cè)，又要用________方法從個(gè)體水平鑒定水稻植株的耐鹽性。(2)將重組DNA分子導(dǎo)入水稻受體細(xì)胞的常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化21思維導(dǎo)圖：深度剖析基因工程中的工具酶——限制酶和DNA連接酶的作用是斷開(kāi)或連接兩核苷酸間的磷酸二酯鍵。將目的基因?qū)胫参锸荏w細(xì)胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法。目的基因的檢測(cè)與鑒定，常利用DNA分子雜交技術(shù)(探針)等作分子水平的檢測(cè)和個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。植物組織培養(yǎng)的基本過(guò)程是植物在離體狀態(tài)下，進(jìn)行脫分化與再分化。思維導(dǎo)圖：深度剖析基因工程中的工具酶——限制酶和DNA連接22答案(1)aa(2)基因槍(花粉管通道)(3)植物組織培養(yǎng)脫分化(去分化)再分化(4)耐鹽基因(目的基因)一定濃度鹽水澆灌(移栽到鹽堿地中)反思感悟轉(zhuǎn)基因生物不同，受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入方法亦不同。答案(1)aa(2)基因槍(花粉管通道)(3)植物組23下圖所示是“白菜－甘藍(lán)”雜種植株的培育過(guò)程。下列敘述中正確的是 ()?！纠?】示例二細(xì)胞雜交育種下圖所示是“白菜－甘藍(lán)”雜種植株的培育過(guò)程。下列24A．圖示的“白菜－甘藍(lán)”植株不能結(jié)子B．愈傷組織的代謝類(lèi)型是異養(yǎng)厭氧型C．上述過(guò)程中包含有絲分裂、細(xì)胞分化和減數(shù)分裂等過(guò)程D．“白菜－甘藍(lán)”雜種植株具有的性狀是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果思維導(dǎo)圖：A．圖示的“白菜－甘藍(lán)”植株不能結(jié)子25深度剖析白菜和甘藍(lán)都是二倍體，它們的體細(xì)胞雜交后培育的“白菜－甘藍(lán)”雜種植株中有2個(gè)染色體組來(lái)自白菜，2個(gè)染色體組來(lái)自甘藍(lán)，因此“白菜－甘藍(lán)”屬于異源四倍體，是可育的，能結(jié)子；愈傷組織是一種高度液泡化的、呈無(wú)定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞，不能進(jìn)行光合作用制造有機(jī)物，因此愈傷組織的代謝類(lèi)型是異養(yǎng)需氧型；上述過(guò)程包括去壁、原生質(zhì)體融合、植物組織培養(yǎng)等過(guò)程，其結(jié)果是形成“白菜－甘藍(lán)”的幼苗，并未發(fā)育成性成熟個(gè)體，因此整個(gè)過(guò)程中存在有絲分裂和細(xì)胞分化過(guò)程，沒(méi)有減數(shù)分裂過(guò)程；任何性狀都是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。答案D深度剖析白菜和甘藍(lán)都是二倍體，它們的體細(xì)胞雜交后培育的“白26誤區(qū)警示“白菜－甘藍(lán)”植株是二倍體的體細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞雜交而獲得，其體細(xì)胞內(nèi)含有四個(gè)染色體組，屬于異源四倍體，有性生殖中減數(shù)分裂正常，可育。誤區(qū)警示“白菜－甘藍(lán)”植株是二倍體的體細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞雜交而獲27在玉米地中噴灑除草劑，殺死了田間雜草，而玉米卻正常生長(zhǎng)，那么該玉米可能是 ()。A．轉(zhuǎn)抗凍蛋白基因植物

B．轉(zhuǎn)抗除草劑基因植物C．轉(zhuǎn)抗病毒基因植物D．轉(zhuǎn)抗毒素合成基因植物解析雜草被殺死，而玉米卻正常生長(zhǎng)，說(shuō)明該玉米具有抗除草劑的能力，故選B。答案B1．在玉米地中噴灑除草劑，殺死了田間雜草，而玉米卻正常生長(zhǎng)，那么28科學(xué)家已能運(yùn)用基因工程技術(shù)，讓羊合成并分泌抗體。下列相關(guān)敘述中，不正確的是 ()。A．該技術(shù)將導(dǎo)致定向的變異B．受精卵是理想的受體細(xì)胞C．垂體分泌的催乳素能促進(jìn)抗體的產(chǎn)生D．宜采用人工合成法獲得目的基因解析讓某些特定的外源基因在哺乳動(dòng)物體內(nèi)表達(dá)，使這些哺乳動(dòng)物的乳汁中含有人類(lèi)所需要的物質(zhì)，如激素、抗體和酶類(lèi)，這就是乳腺生物反應(yīng)器。實(shí)現(xiàn)這種目的的方法就是利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，讓哺乳動(dòng)物(如羊)得到相應(yīng)的外源基因。該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之一就是可以定向的改變生物的遺傳性狀。受精卵是個(gè)體發(fā)育的起點(diǎn)，其經(jīng)細(xì)胞分裂、組織分化發(fā)育成的個(gè)體，所有的細(xì)胞都含有與受精卵相同的遺傳物質(zhì)，且受精卵體積大，易操作，是基因工程中最理想的受體細(xì)胞。答案C2．科學(xué)家已能運(yùn)用基因工程技術(shù)，讓羊合成并分泌抗體。下列相關(guān)敘述291993年，我國(guó)科學(xué)工作者培育成的抗棉鈴蟲(chóng)的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉，其抗蟲(chóng)基因的來(lái)源是 ()。A．普通棉花的基因突變B．棉鈴蟲(chóng)變異形成的致死基因C．寄生在棉鈴蟲(chóng)體內(nèi)的線蟲(chóng)D．蘇云金芽孢桿菌體內(nèi)的抗蟲(chóng)基因解析植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)中用于殺蟲(chóng)的基因主要是Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等。我國(guó)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉是轉(zhuǎn)入蘇云金芽孢桿菌中的Bt毒蛋白基因培育出來(lái)的，它對(duì)棉鈴蟲(chóng)具有較強(qiáng)的抗性。答案D3．1993年，我國(guó)科學(xué)工作者培育成的抗棉鈴蟲(chóng)的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉，其30在不損傷高等植物體細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，下列適合于除去細(xì)胞壁的是 ()。A．蛋白酶 B．鹽酸C．淀粉酶 D．纖維素酶和果膠酶解析植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠，因此用纖維素酶和果膠酶處理植物細(xì)胞即可除去細(xì)胞壁。答案D4．在不損傷高等植物體細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，下列適合于除去細(xì)胞壁31下列關(guān)于植物體細(xì)胞雜交的目的敘述中，錯(cuò)誤的是 ()。A．把兩個(gè)植株優(yōu)良性狀集中在雜種植株上B．克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙C．獲得雜種植株D．實(shí)現(xiàn)原生質(zhì)體融合解析植物體細(xì)胞雜交的目的是獲得雜種植株，該植株集中了不同親本的優(yōu)良性狀。其目的不是單純的實(shí)現(xiàn)原生質(zhì)體融合。答案D5．下列關(guān)于植物體細(xì)胞雜交的目的敘述中，錯(cuò)誤的是5．32根據(jù)下面材料，回答下面的問(wèn)題?？茖W(xué)家把菠菜的基因植入豬的受精卵內(nèi)，成功培育出不飽和脂肪酸含量高的豬。在對(duì)這種豬的脂肪組織進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，它們體內(nèi)的不飽和脂肪酸要比一般豬高大約20%。植入豬受精卵里的菠菜基因控制菠菜根部合成一種酶——FAD2，這種酶能夠?qū)柡椭舅徂D(zhuǎn)換為不飽和脂肪酸。(1)高不飽和脂肪酸豬的誕生，運(yùn)用了________技術(shù)手段。(2)菠菜基因之所以能植入豬細(xì)胞內(nèi)，并大量繁殖的物質(zhì)基礎(chǔ)是________、________。(3)具有菠菜基因的豬，體內(nèi)不飽和脂肪酸要比一般豬高大約20%，說(shuō)明_________________________________________。(4)植物和動(dòng)物間基因移植成功，說(shuō)明生物間合成蛋白質(zhì)的方式________，并且共用一套________。(5)豬DNA分子被“嫁接”上菠菜基因，并不影響豬體內(nèi)其他基因的表達(dá)，說(shuō)明________________________________。6．根據(jù)下面材料，回答下面的問(wèn)題。6．33解析將菠菜的基因轉(zhuǎn)入豬體內(nèi)后，菠菜的基因在豬體內(nèi)完成轉(zhuǎn)錄與翻譯過(guò)程，由此可見(jiàn)所有生物共用一套密碼子，且菠菜基因與豬的基因具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)；二者可通過(guò)限制酶和DNA連接酶的作用連接在一起，形成重組DNA。答案(1)轉(zhuǎn)基因(2)都由脫氧核苷酸組成有堿基互補(bǔ)配對(duì)能力(3)菠菜基因已在豬細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行了復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯(4)相同密碼子(5)基因是遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，具有一定的獨(dú)立性解析將菠菜的基因轉(zhuǎn)入豬體內(nèi)后，菠菜的基因在豬體內(nèi)完成轉(zhuǎn)錄與34課堂小結(jié)現(xiàn)代生物技術(shù)在育種上的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種轉(zhuǎn)基因植物的實(shí)例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的實(shí)例細(xì)胞雜交育種課堂小結(jié)現(xiàn)代生物技術(shù)在轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種35第2節(jié)現(xiàn)代生物技術(shù)在育種上的應(yīng)用第2節(jié)現(xiàn)代生物技術(shù)在育種上的應(yīng)用36課程標(biāo)準(zhǔn)列舉現(xiàn)代生物技術(shù)在育種上的應(yīng)用。課標(biāo)解讀1．描述轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種和細(xì)胞雜交育種等現(xiàn)代育種技術(shù)。2．列舉現(xiàn)代育種技術(shù)在實(shí)踐中應(yīng)用的實(shí)例，探討其前景。3．關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品引發(fā)的社會(huì)影響。課程標(biāo)準(zhǔn)37轉(zhuǎn)基因技術(shù)是指按照人們的意愿，把一種生物的某個(gè)____克隆出來(lái)，加以_____和_____，再轉(zhuǎn)移到_______生物的細(xì)胞里，從而_____地改造生物的遺傳性狀。_________的制備和目的基因?qū)隷________的過(guò)程。轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種1．概念2．內(nèi)容基因修飾改造另一種定向目的基因受體細(xì)胞轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種1．概念2．內(nèi)容基因修飾改造另一種定向目的基因38基因分離―→目的基因―→目的基因與_____結(jié)合―→目的基因?qū)隷________―→轉(zhuǎn)化組織或細(xì)胞―→植株再生―→_____與未轉(zhuǎn)化的植株―→篩選―→_______植株―→移苗入土―→選優(yōu)。3．操作流程載體受體細(xì)胞轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)基因技術(shù)遵循的原理是什么？提示基因重組。[思維激活1]3．操作流程載體受體細(xì)胞轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)基因39轉(zhuǎn)基因技術(shù)主要涉及的兩個(gè)方面轉(zhuǎn)基因技術(shù)主要涉及到兩個(gè)方面的內(nèi)容：目的基因的制備和目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的過(guò)程。目的基因的制備是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。首先需要對(duì)目的基因的結(jié)構(gòu)、在染色體上的位置和DNA序列有非常清楚的認(rèn)識(shí)。其次要通過(guò)分子生物學(xué)技術(shù)將目的基因提取和分離出來(lái)，并且大量擴(kuò)增。將制備的目的基因?qū)氲绞芫鸦蚱渌?xì)胞中，經(jīng)培育、篩選、鑒定可獲得轉(zhuǎn)基因生物。1．轉(zhuǎn)基因技術(shù)主要涉及的兩個(gè)方面1．40植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種過(guò)程2．植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種過(guò)程2．41下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種的敘述，錯(cuò)誤的是 ()。A．轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)移的基因是有用的外源基因B．轉(zhuǎn)移的基因可以來(lái)自不同物種C．轉(zhuǎn)基因技術(shù)突破了生物的種間界限D(zhuǎn)．轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以不定向地改造生物的遺傳性狀解析轉(zhuǎn)基因技術(shù)能按照人們的意愿，讓不同品種或不同物種的基因，在受體生物上表達(dá)，從而能定向改造生物的遺傳性狀，培育生物新品種，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案D【鞏固1】下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種的敘述，錯(cuò)誤的是42(1)1983年第一例轉(zhuǎn)基因植物——轉(zhuǎn)基因_____。(2)轉(zhuǎn)基因_______番茄。(3)轉(zhuǎn)基因____作物：轉(zhuǎn)_______抗蟲(chóng)棉、抗蟲(chóng)玉米、抗蟲(chóng)楊樹(shù)和抗蟲(chóng)甘藍(lán)，轉(zhuǎn)植物_______抑制劑基因、轉(zhuǎn)外源凝集素基因的轉(zhuǎn)基因水稻、轉(zhuǎn)基因棉。(4)抗_______作物：抗除草劑玉米、油菜、大豆、棉等。轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物的實(shí)例1．轉(zhuǎn)基因植物的實(shí)例煙草耐貯藏Bt基因蛋白酶除草劑抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物的實(shí)例1．轉(zhuǎn)基因植物的實(shí)例煙草耐貯藏Bt基因蛋白43(1)1982年美國(guó)科學(xué)家將大鼠的_____________注射到小白鼠的受精卵中，獲得第一只轉(zhuǎn)基因“超級(jí)小鼠”。(2)動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用：提高產(chǎn)仔數(shù)或產(chǎn)蛋數(shù)；提高_(dá)_____能力；研制乳腺___________；提高動(dòng)物生長(zhǎng)速率；改善肉的品質(zhì)。 生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物時(shí)，為什么一般將目的基因注射到受精卵中？提示受精卵的全能性最高，可以發(fā)育成一個(gè)完整的個(gè)體。[思維激活2]2．轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的實(shí)例生長(zhǎng)激素基因生物反應(yīng)器抗病[思維激活2]2．轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的實(shí)例生長(zhǎng)激素基因生物反應(yīng)器抗病44將目的基因?qū)氩煌荏w細(xì)胞的比較細(xì)胞種類(lèi)植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射法Ca2＋處理法受體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上―→農(nóng)桿菌―→導(dǎo)入植物細(xì)胞―→整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上―→表達(dá)目的基因表達(dá)載體提純―→取卵(受精卵)―→顯微注射―→受精卵發(fā)育―→獲得具有新性狀的動(dòng)物Ca2＋處理細(xì)胞―→感受態(tài)細(xì)胞―→重組表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合―→感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子1．將目的基因?qū)氩煌荏w細(xì)胞的比較細(xì)胞植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)45用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物(乳腺生物反應(yīng)器)(1)乳腺生物反應(yīng)器讓某些特定的外源基因在哺乳動(dòng)物體內(nèi)表達(dá)，使這些哺乳動(dòng)物的乳汁中含有人類(lèi)所需要的物質(zhì)，如激素、抗體和酶類(lèi)，這就是乳腺生物反應(yīng)器。(2)優(yōu)點(diǎn)產(chǎn)量高，質(zhì)量好，成本低，易提取。(3)缺點(diǎn)只能是雌性個(gè)體在泌乳期時(shí)才能應(yīng)用。(4)成果已在乳腺生物反應(yīng)器中表達(dá)了抗凝血酶、血清白蛋白、生長(zhǎng)激素和α-抗胰蛋白酶等重要醫(yī)藥產(chǎn)品。2.用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物(乳腺生物反應(yīng)器)2.46上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達(dá)水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍?！稗D(zhuǎn)基因動(dòng)物”是指 ()。A．提供基因的動(dòng)物B．基因組中增加外源基因的動(dòng)物C．能產(chǎn)生白蛋白的動(dòng)物D．能表達(dá)基因信息的動(dòng)物解析轉(zhuǎn)基因生物是指利用基因工程技術(shù)導(dǎo)入外源基因培育出的能夠?qū)⑿滦誀罘€(wěn)定地遺傳給后代的基因工程生物。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是指基因組中增加了外源基因的動(dòng)物，題中的轉(zhuǎn)基因牛中攜帶有外源的白蛋白基因。答案B【鞏固2】上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶47指將同類(lèi)或不同類(lèi)生物體的_________或體細(xì)胞，在一定的物理或化學(xué)條件下進(jìn)行融合形成_________，再創(chuàng)造條件將_________培養(yǎng)成完整的雜種生物個(gè)體。細(xì)胞雜交育種1．細(xì)胞雜交原生質(zhì)體雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞細(xì)胞雜交育種1．細(xì)胞雜交原生質(zhì)體雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞48植物細(xì)胞雜交2．植物細(xì)胞雜交2．49(1)獲得原生質(zhì)體：人們常用_________________等將細(xì)胞壁分解掉，得到無(wú)細(xì)胞壁的植物細(xì)胞——原生質(zhì)體。(2)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合：方法有物理法(如____、電刺激等)和化學(xué)法(如_________)等。(3)獲得雜種植株：通過(guò)_____________技術(shù)將雜種細(xì)胞培育為雜種植株。動(dòng)物細(xì)胞雜交與植物原生質(zhì)體融合的原理_________，誘導(dǎo)融合的方法_______。迄今為止，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了人—鼠、人—猴、人—蛙等種間個(gè)體的細(xì)胞雜交并獲得雜交細(xì)胞，但尚未獲得雜種動(dòng)物。3．動(dòng)物細(xì)胞雜交 雜種植株會(huì)是單倍體嗎？提示不會(huì)。[思維激活3]纖維素酶和果膠酶聚乙二醇植物組織培養(yǎng)基本相同也類(lèi)似振動(dòng)(1)獲得原生質(zhì)體：人們常用________________50植物細(xì)胞雜交(1)植物細(xì)胞雜交是用兩個(gè)來(lái)自于不同植物的體細(xì)胞融合成一個(gè)雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新植株的方法。從這句話可以看出，植物細(xì)胞雜交是從細(xì)胞融合開(kāi)始，到培育成新的植株結(jié)束。其生殖方式為無(wú)性生殖。(2)植物細(xì)胞雜交的實(shí)質(zhì)是不同植物細(xì)胞的原生質(zhì)體的融合。(3)植物細(xì)胞融合的障礙是細(xì)胞外的細(xì)胞壁，融合完成的標(biāo)志是產(chǎn)生新的細(xì)胞壁。(4)形成融合細(xì)胞的類(lèi)型：體細(xì)胞融合成功以后，既有AB型雜種細(xì)胞，又能形成AA型和BB型兩種融合細(xì)胞，但只有AB型細(xì)胞是植物細(xì)胞雜交所形成的雜種細(xì)胞，因此在雜種細(xì)胞形成后還應(yīng)有一個(gè)篩選過(guò)程。植物細(xì)胞雜交51(5)植物細(xì)胞雜交育種的優(yōu)點(diǎn)和局限性優(yōu)點(diǎn)：植物細(xì)胞雜交的最大突破是克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的種間或?qū)匍g障礙。局限性：由于目前仍有許多理論和技術(shù)問(wèn)題沒(méi)有解決，不能讓雜種植株按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀。(5)植物細(xì)胞雜交育種的優(yōu)點(diǎn)和局限性52科學(xué)家們將番茄細(xì)胞和馬鈴薯細(xì)胞融合，成功地培育出了“番茄—馬鈴薯”雜種植株，但它在地上部分所結(jié)的番茄果實(shí)小、地下部分長(zhǎng)的馬鈴薯塊莖更小。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ()。A．進(jìn)行植物細(xì)胞融合必須先制備原生質(zhì)體B．番茄和馬鈴薯屬于同一個(gè)物種C．植物細(xì)胞雜交過(guò)程需要植物組織培養(yǎng)技術(shù)支持D．這種“番茄—馬鈴薯”很可能是可育的【鞏固3】科學(xué)家們將番茄細(xì)胞和馬鈴薯細(xì)胞融合，成功53解析植物細(xì)胞雜交，首先的工作是用酶解法將細(xì)胞壁去除，從而獲得原生質(zhì)體，再用一定的誘導(dǎo)方法促使融合，經(jīng)植物組織培養(yǎng)形成完整的雜種植株。番茄和馬鈴薯細(xì)胞融合后，成為“多倍體”細(xì)胞，細(xì)胞染色體組數(shù)增加，細(xì)胞內(nèi)每條染色體仍然有其同源染色體，所以從理論上講仍然可育。故選B。答案B解析植物細(xì)胞雜交，首先的工作是用酶解法將細(xì)胞壁去除，從而獲54為擴(kuò)大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，黃河三角洲等鹽堿地的開(kāi)發(fā)利用備受關(guān)注。我國(guó)科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系。(1)獲得耐鹽基因后，構(gòu)建重組DNA分子所用的限制性內(nèi)切酶作用于圖中的________處，DNA連接酶作用于________處。(填“a”或“b”)【例1】示例一基因工程育種及應(yīng)用為擴(kuò)大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，黃河三角洲等鹽堿55(2)將重組DNA分子導(dǎo)入水稻受體細(xì)胞的常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法和________法。(3)由導(dǎo)入目的基因的水稻細(xì)胞培養(yǎng)成植株需要利用________技術(shù)，該技術(shù)的核心是________和________。(4)為了確定耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素標(biāo)記的________作探針進(jìn)行分子雜交檢測(cè)，又要用________方法從個(gè)體水平鑒定水稻植株的耐鹽性。(2)將重組DNA分子導(dǎo)入水稻受體細(xì)胞的常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化56思維導(dǎo)圖：深度剖析基因工程中的工具酶——限制酶和DNA連接酶的作用是斷開(kāi)或連接兩核苷酸間的磷酸二酯鍵。將目的基因?qū)胫参锸荏w細(xì)胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法。目的基因的檢測(cè)與鑒定，常利用DNA分子雜交技術(shù)(探針)等作分子水平的檢測(cè)和個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。植物組織培養(yǎng)的基本過(guò)程是植物在離體狀態(tài)下，進(jìn)行脫分化與再分化。思維導(dǎo)圖：深度剖析基因工程中的工具酶——限制酶和DNA連接57答案(1)aa(2)基因槍(花粉管通道)(3)植物組織培養(yǎng)脫分化(去分化)再分化(4)耐鹽基因(目的基因)一定濃度鹽水澆灌(移栽到鹽堿地中)反思感悟轉(zhuǎn)基因生物不同，受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入方法亦不同。答案(1)aa(2)基因槍(花粉管通道)(3)植物組58下圖所示是“白菜－甘藍(lán)”雜種植株的培育過(guò)程。下列敘述中正確的是 ()。【例2】示例二細(xì)胞雜交育種下圖所示是“白菜－甘藍(lán)”雜種植株的培育過(guò)程。下列59A．圖示的“白菜－甘藍(lán)”植株不能結(jié)子B．愈傷組織的代謝類(lèi)型是異養(yǎng)厭氧型C．上述過(guò)程中包含有絲分裂、細(xì)胞分化和減數(shù)分裂等過(guò)程D．“白菜－甘藍(lán)”雜種植株具有的性狀是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果思維導(dǎo)圖：A．圖示的“白菜－甘藍(lán)”植株不能結(jié)子60深度剖析白菜和甘藍(lán)都是二倍體，它們的體細(xì)胞雜交后培育的“白菜－甘藍(lán)”雜種植株中有2個(gè)染色體組來(lái)自白菜，2個(gè)染色體組來(lái)自甘藍(lán)，因此“白菜－甘藍(lán)”屬于異源四倍體，是可育的，能結(jié)子；愈傷組織是一種高度液泡化的、呈無(wú)定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞，不能進(jìn)行光合作用制造有機(jī)物，因此愈傷組織的代謝類(lèi)型是異養(yǎng)需氧型；上述過(guò)程包括去壁、原生質(zhì)體融合、植物組織培養(yǎng)等過(guò)程，其結(jié)果是形成“白菜－甘藍(lán)”的幼苗，并未發(fā)育成性成熟個(gè)體，因此整個(gè)過(guò)程中存在有絲分裂和細(xì)胞分化過(guò)程，沒(méi)有減數(shù)分裂過(guò)程；任何性狀都是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。答案D深度剖析白菜和甘藍(lán)都是二倍體，它們的體細(xì)胞雜交后培育的“白61誤區(qū)警示“白菜－甘藍(lán)”植株是二倍體的體細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞雜交而獲得，其體細(xì)胞內(nèi)含有四個(gè)染色體組，屬于異源四倍體，有性生殖中減數(shù)分裂正常，可育。誤區(qū)警示“白菜－甘藍(lán)”植株是二倍體的體細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞雜交而獲62在玉米地中噴灑除草劑，殺死了田間雜草，而玉米卻正常生長(zhǎng)，那么該玉米可能是 ()。A．轉(zhuǎn)抗凍蛋白基因植物

B．轉(zhuǎn)抗除草劑基因植物C．轉(zhuǎn)抗病毒基因植物D．轉(zhuǎn)抗毒素合成基因植物解析雜草被殺死，而玉米卻正常生長(zhǎng)，說(shuō)明該玉米具有抗除草劑的能力，故選B。答案B1．在玉米地中噴灑除草劑，殺死了田間雜草，而玉米卻正常生長(zhǎng)，那么63科學(xué)家已能運(yùn)用基因工程技術(shù)，讓羊合成并分泌抗體。下列相關(guān)敘述中，不正確的是 ()。A．該技術(shù)將導(dǎo)致定向的變異B．受精卵是理想的受體細(xì)胞C．垂體分泌的催乳素能促進(jìn)抗體的產(chǎn)生D．宜采用人工合成法獲得目的基因解析讓某些特定的外源基因在哺乳動(dòng)物體內(nèi)表達(dá)，使這些哺乳動(dòng)物的乳汁中含有人類(lèi)所需要的物質(zhì)，如激素、抗體和酶類(lèi)，這就是乳腺生物反應(yīng)器。實(shí)現(xiàn)這種目的的方法就是利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，讓哺乳動(dòng)物(如羊)得到相應(yīng)的外源基因。該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之一就是可以定向的改變生物的遺傳性狀。受精卵是個(gè)體發(fā)育的起點(diǎn)，其經(jīng)細(xì)胞分裂、組織分化發(fā)育成的個(gè)體，所有的細(xì)胞都含有與受精卵相同的遺傳物質(zhì)，且受精卵體積大，易操作，是基因工程中最理想的受體細(xì)胞。答案C2．科學(xué)家已能運(yùn)用