第六章

《雜交育種與誘變育種》小麥高稈（D）對(duì)矮稈（d）為顯性，抗銹?。═）對(duì)不抗銹?。╰）為顯性，現(xiàn)有純合的高稈抗銹病的小麥（DDTT）和矮稈不抗銹病的小麥（ddtt），如果你是袁隆平，怎樣才能得到矮稈抗病的優(yōu)良品種（ddTT）？銹病想一想：植物雜交育種的方法以下是雜交育種的參考方案：Ｐ高抗矮不抗Ｆ１高抗Ｆ２DDTTddttDdTtddTt高抗高不抗矮抗矮不抗ddTT矮抗ddTTddTt矮抗ddTT矮抗矮抗矮不抗ddTtddTT雜交自交選優(yōu)自交F3選優(yōu)思考：要培育出一個(gè)能穩(wěn)定遺傳的植物品種至少要幾年？試一試：動(dòng)物的雜交育種方法假設(shè)現(xiàn)有長毛立耳貓（BBEE）和短毛折耳貓（bbee），你能否培育出能穩(wěn)定遺傳的長毛折耳貓（BBee）？寫出育種方案（圖解）長毛折耳貓短毛折耳貓長毛立耳貓長毛立耳短毛折耳BBEEbbee長毛立耳BbEe長毛立耳BbEe長立長折短立短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee長折短折長折長折短折雜交F1間交配選優(yōu)測(cè)交ＰＦ１Ｆ２F3長折短折思考：要培育出一個(gè)能穩(wěn)定遺傳的動(dòng)物品種至少要幾年？一、概念：

將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法。二、依據(jù)原理：基因重組三、常用方法：雜交自交選種自交

四、優(yōu)點(diǎn)：將不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中到同一個(gè)體上五、缺點(diǎn)：育種時(shí)間長點(diǎn)滴收獲之1：雜交育種一、依據(jù)原理：染色體變異二、常用方法：花藥（花粉）離體培養(yǎng)

三、優(yōu)點(diǎn)：明顯縮短育種年限點(diǎn)滴收獲之2：?jiǎn)伪扼w育種五、應(yīng)用：

現(xiàn)有純合的高稈抗銹病的小麥（DDTT）和矮稈不抗銹病的小麥（ddtt），怎樣才能得到矮稈抗病的優(yōu)良品種（ddTT）且育種年限要最短？技術(shù)復(fù)雜且須與雜交育種配合四、缺點(diǎn)：組織培養(yǎng)染色體加倍花藥離體培養(yǎng)單倍體植株正常植株（純合體）種子新植株（新品種）秋水仙素處理自交發(fā)育第一年第二年二倍體

資料：航天技術(shù)的發(fā)展，使人類利用太空資源的愿望變成了現(xiàn)實(shí)。自1987年以來，中國利用自己研制的返回式衛(wèi)星和神舟號(hào)飛船進(jìn)行了11次航天育種搭載試驗(yàn)，試驗(yàn)品種達(dá)1200多種。航天誘變育種是利用太空的物理環(huán)境作為誘變因子，太空環(huán)境條件很復(fù)雜，與地球表面主要差異是微重力（10－3克～10－6克）、宇宙射線、重粒子、變化磁場(chǎng)和高真空等，這些物理?xiàng)l件的綜合作用使生物產(chǎn)生基因突變。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，航天育種變異率達(dá)4％以上，株高變異為＋40cm～－30cm，果重變異達(dá)＋70％～＋100％（蔬菜），生育期變異為＋3天～－10天。

這些題你會(huì)做嗎？1、雜交育種所依據(jù)的主要遺傳學(xué)原理是：A.基因突變；B.基因自由組合；C.染色體交叉互換：D.染色體變異。

答[]B

2.在下列幾種育種方法中，可以改變?cè)谢蚍肿咏Y(jié)構(gòu)的育種方法是：A、雜交育種B、誘變育種C、單倍體育種D、多倍體育種答案：[]3.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)育種專家采用誘變育種的方法改良某些農(nóng)作物的原有性狀，其原因是：A、提高了后代的出苗率B、產(chǎn)生的突變?nèi)渴怯欣腃、提高了后代的穩(wěn)定性D、能提高突變率以供育種選擇答案：[]BD試試看，你能行嗎？1.下圖表示某種農(nóng)作物品種：①和②兩個(gè)品系培育出品種⑥的可能方法，請(qǐng)據(jù)圖回答：①AABBaabb②⑤AABbAaBb③Ab④

AAbb⑥VIIIIIIIVVI

(1)指出下列各種交配方式：由品種①和②培育出③的過程I是———，由品系③培育出品種⑥經(jīng)過的過程V是———。（2）品系④是一種————植株，由品系③經(jīng)過過程III培養(yǎng)品種④常用的方法是————。（3）品種④形成品種⑥經(jīng)過的過程VI中常用———處理。（4）品種①直接形成品種⑤的過程需經(jīng)——————，由品種⑤產(chǎn)生品種⑥的最簡(jiǎn)便方法是———————。（5）你認(rèn)為成功率最高且工作量最小的培育品種⑥的途徑是——————。（用過程I、II等以及表示）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：（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（所需類型）的幾率（5）寫出育種的簡(jiǎn)要過程（可用圖解）（6）簡(jiǎn)答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。試試看，你行嗎？資料：八倍體小黑麥的培育：

普通小麥?zhǔn)橇扼w（AABBDD），體細(xì)胞中含有42條染色體，屬于小麥屬；黑麥?zhǔn)嵌扼w(RR），體細(xì)胞中含有14條染色體，屬于黑麥屬。兩個(gè)不同的屬的物種一般是難以雜交的，但也有極少數(shù)的普通小麥品種含有可雜交基因，能接受黑麥的花粉。雜交后的子一代含有四個(gè)染色體組（ABDR），不可育，必須用人工方法進(jìn)行染色體加倍才能產(chǎn)生后代，染色體加倍后的個(gè)體細(xì)胞中含有八個(gè)染色體組（AABBDDRR），而這些染色體來自不同屬的物種，所以稱它為異源八倍體小黑麥。

第二節(jié)

《基因工程及其應(yīng)用》第六章《從雜交育種到基因工程》從大腸桿菌說起胰島素每100kg豬或牛的胰腺中提取4~5g胰島素79年，利用大腸桿菌的DNA分子重組，2000L培養(yǎng)液提取100g，相當(dāng)于2噸豬胰腺中提取的量從大腸桿菌說起干擾素：一千克純的干擾素價(jià)值可達(dá)440億美元。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法：血液中提出白細(xì)胞，然后用病毒去感染它，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾素，1個(gè)細(xì)胞最多生產(chǎn)100~1000個(gè)干擾素分子基因工程：改造的大腸桿菌發(fā)酵生產(chǎn)：一天內(nèi)便可生產(chǎn)20萬個(gè)干擾素分子。1KG培養(yǎng)物中可以得到20~40mg干擾素一、基因工程——分子水平改變生命基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。這種技術(shù)是在生物體外，通地對(duì)DNA分子進(jìn)行人工剪切和拼接，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生人類所需要的基因產(chǎn)物。

通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的個(gè)別基因復(fù)制出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀（目的）?；虻募舻丁拗菩詢?nèi)切酶（簡(jiǎn)稱限制酶）大腸桿菌(E.coli)的一種限制酶能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開。限制酶基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶（簡(jiǎn)稱限制酶）限制酶什么叫黏性末端？被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個(gè)伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對(duì)，這樣的切口叫黏性末端?；虻尼樉€——DNA連接酶（二）基因操作的工具

DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，即把梯子兩邊扶手的斷口連接起來，這樣一個(gè)重組的DNA分子就形成了。磷酸二酯鍵外源基因(如抗蟲基因)怎樣才能導(dǎo)入受體細(xì)胞(如棉花細(xì)胞)？（二）基因操作的工具導(dǎo)入過程需要運(yùn)輸工具——運(yùn)載體。運(yùn)載體的作用有哪些？作用一：作為運(yùn)載工具，將外源基因(抗蟲基因)轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞(棉花細(xì)胞)中去。作用二：利用運(yùn)載體在受體細(xì)胞(棉花細(xì)胞)內(nèi)，對(duì)外源基因(抗蟲基因)進(jìn)行大量復(fù)制。基因的運(yùn)載工具——運(yùn)載體：常用的運(yùn)載體主要有兩類：1）細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)的質(zhì)粒2）噬菌體或某些動(dòng)植物病毒質(zhì)粒：質(zhì)粒是染色體外能夠進(jìn)行自主復(fù)制的遺傳單位，包括真核生物的細(xì)胞器和細(xì)菌細(xì)胞中核區(qū)外的DNA分子?，F(xiàn)在習(xí)慣上用來專指細(xì)菌、酵母菌和放線菌等生物中核以外的DNA分子。

質(zhì)粒是基因工程最常用的運(yùn)載體。絕大多數(shù)細(xì)菌質(zhì)粒都是閉合環(huán)狀DNA分子。有的一個(gè)細(xì)菌中有一個(gè)，有的一個(gè)細(xì)菌中有多個(gè)。大腸桿菌的質(zhì)粒：

最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒，其中常含有抗藥基因，如四環(huán)素的標(biāo)記基因。質(zhì)粒的存在與否對(duì)宿主細(xì)胞生存沒有決定性作用，但復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)成。四個(gè)基本步驟：（三）基因操作的基本步驟1）提取目的基因2）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4）目的基因的檢測(cè)和表達(dá)目的基因（三）基因操作的基本步驟目的基因是人們所需要轉(zhuǎn)移或改造的基因。如蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因，還有植物的抗?。共《?、抗細(xì)菌）基因、種子貯藏蛋白的基因，以及人的胰島素基因、干擾素基因等。直接分離基因人工合成基因目的基因的提取方法（三）基因操作的基本步驟步驟二：目的基因與運(yùn)載體重組1）用一定的限制酶切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個(gè)切口，露出黏性末端。2）用同一種限制酶切斷目的基因，使其產(chǎn)生相同的黏性末端。3）將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的切口處，再加入適量DNA連接酶，形成了一個(gè)重組DNA分子（重組質(zhì)粒）目的基因與運(yùn)載體的結(jié)合過程，實(shí)際上是不同來源的基因重組的過程。（三）基因操作的基本步驟常用的受體細(xì)胞：有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動(dòng)植物細(xì)胞等。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的原理借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。步驟三：目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（三）基因操作的基本步驟步驟四：目的基因的檢測(cè)和表達(dá)四環(huán)素抗性基因氨芐青霉素抗性基因不能，受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達(dá)。（三）基因操作的基本步驟受體細(xì)胞攝入DNA分子后就說明目的基因完成了表達(dá)嗎？若不能表達(dá)，要對(duì)抗蟲基因再進(jìn)行修飾。二、基因工程的應(yīng)用運(yùn)用基因工程技術(shù)，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的農(nóng)作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動(dòng)、植物。生長快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)1、基因工程與作物育種轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯不會(huì)引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆轉(zhuǎn)基因龍膽花色奇異轉(zhuǎn)基因藍(lán)豬耳改變花色轉(zhuǎn)基因牽牛花改變了花色A：紫外光照射下的轉(zhuǎn)綠色熒光蛋白的Eustoma(Lisianthus)花。B：轉(zhuǎn)沒有綠色熒光蛋白的空質(zhì)粒的花，會(huì)發(fā)光的轉(zhuǎn)基因魚導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級(jí)羊和超級(jí)小鼠導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠超級(jí)動(dòng)物特殊動(dòng)物圖為2001年12月底出生的5只可愛的轉(zhuǎn)基因克隆小豬。據(jù)培育者英國PPL醫(yī)療公司稱，這些轉(zhuǎn)基因小豬將為研究和“生產(chǎn)”適用于人體移植手術(shù)使用的動(dòng)物器官提供巨大的幫助。首只轉(zhuǎn)基因猴誕生，人類未來憂喜參半2、2002年，中國轉(zhuǎn)基因棉花達(dá)到150萬公頃，已經(jīng)占到棉花產(chǎn)量的1／3.

我國大豆食用油近七成是“轉(zhuǎn)基因”產(chǎn)品與雜交育種、誘變育種相比較，基因工程育種的優(yōu)點(diǎn)有哪些？目的性強(qiáng)、克服遠(yuǎn)源雜交不親和性、育種周期短1993年我國科學(xué)工作者培育成的抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，其抗蟲基因來源于（）A、普通棉花的基因突變B、棉鈴蟲變異形成的致死基因C、寄生在棉鈴蟲體內(nèi)的線蟲D、蘇云金芽孢桿菌體內(nèi)的抗蟲基因D2、基因工程與藥物研制我國生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物1、微生物基因工程：即把目的基因?qū)氪竽c桿菌等菌中，通過微生物表達(dá)目的基因的產(chǎn)物。2、細(xì)胞基因工程：即用哺乳動(dòng)物細(xì)胞株表達(dá)目的產(chǎn)物3、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物：即將目的基因直接導(dǎo)入鼠、兔、羊和豬體內(nèi)，使目的基因在哺乳動(dòng)物體內(nèi)表達(dá)，從兒獲得目的產(chǎn)物產(chǎn)品名稱菌株或細(xì)胞應(yīng)用人胰島素大腸桿菌人生長激素大腸桿菌表皮生長因子大腸桿菌白細(xì)胞介素-2大腸桿菌a—干擾素酵母菌乙型肝炎疫苗酵母菌溶血栓劑哺乳動(dòng)物細(xì)胞治療糖尿病治療生長缺陷癥治療燙傷、胃潰瘍治療某些癌癥治療癌癥或病毒感染預(yù)防病毒性肝炎治療心血管?。ㄐ呐K病）胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但解決了這種比黃金還貴的藥品產(chǎn)量問題，還使其價(jià)格降低了30%-50%!干擾素治療病毒感染簡(jiǎn)直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用。人造血液及其生產(chǎn)2、不屬于基因工程方法生產(chǎn)的藥物是（）A、干擾素B、白細(xì)胞介素C、青霉素D、乙肝疫苗

C3、基因工程與環(huán)境保護(hù)⑴環(huán)境監(jiān)測(cè)：

基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測(cè)環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。1t水中只有10個(gè)病毒也能被DNA探針檢測(cè)出來利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。⑵環(huán)境污染治理：

基因工程做成的“超級(jí)細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級(jí)細(xì)菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。2006年3月14日綠色和平組織發(fā)布消息,稱亨氏營養(yǎng)米粉含有轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲水稻成分。

那么轉(zhuǎn)基因食品到底安全嗎？什么樣的轉(zhuǎn)基因食品才能上市？如何面對(duì)市場(chǎng)上的轉(zhuǎn)基因食品呢？

四、基因食品的安全性1、轉(zhuǎn)基因生物可能對(duì)人體健康產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重的可以致癌和其他疾病。2、轉(zhuǎn)基因生物可能對(duì)環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。3、基因武器可能給人類帶來毀滅性的危險(xiǎn)。1）以下說法正確的是（