《高中生物第2章生物科学与农业2_2现代生物技术在育种上的应用课件新人教版选修21》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物第2章生物科学与农业2_2现代生物技术在育种上的应用课件新人教版选修21（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、新课导入,食用大量施用农药的食物对人们是有危害的。,那么怎么样避免大量使用农药而又让作物具有抗药性呢？,现代生物技术发挥了巨大作用。,第2节 现代生物技术在育种上的应用,一、转基因技术育种,二、转基因植物的实例,三、转基因动物的实例,四、细胞杂交育种,教学目标,知识目标,能力目标,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.了解转基因技术育种和细胞杂交育种应用。,列举现代育种技术在实践中应用的实例，探讨其前景。,情感态度与价值观,2.认识转基因产品引发的社会影响。,1.关注转基因生物对人们生活的影响。,重点,教学重难点,难点,1.转基因技术育种。,2.细胞杂交育种。,植物转基因技
2、术流程。,一、转基因技术育种,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。,基因分离,植物转基因技术流程示意图,载体,基因导入载体,导入受体,农杆菌转化法,基因枪转化法,植株再生,组织或细胞,受体植物,移苗入室,筛选,转化组织或细胞,选优,目的基因,转化与未转化植株,转基因植株,目的基因的制备过程必须清楚的几点：,3.DNA序列,1.目的基因结构,2.在染色体上的位置,植物基因转化的方法介绍,农杆菌介导法：农杆菌的Ti质粒可以作为载体。Ti质粒上有两个区域，一个是T-DNA区，这是能够转移并整合进植物受
3、体的区段；另一个是Vir区，它编码实现质粒转移所需的蛋白质。将待转化的外源基因先克隆在大肠杆菌质粒上，然后将此质粒转入不会引起冠瘿瘤的农杆菌(这种菌的Ti质粒已除去了T-DNA)，使外源基因通过同源重组整合在Ti质粒上；然后用带有外源基因的这种农杆菌去转化植物细胞，将外源基因转入植物细胞的基因组。,读一读,直接转入法：这是将裸露的DNA直接导入植物细胞，然后将这些细胞在体外培养再生出植株。裸露的DNA的转化效率较低，因而要辅之以高效率的组织培养系统。,植物细胞有一层很厚的细胞壁，需先去除植物细胞壁，使之成为原生质体，再来直接转入外源DNA。当然，也可用机械的方法将DNA直接注入植物细胞而毋须去
4、除细胞壁，这类方法有用显微操纵仪把DNA直接注入植物细胞，也可在金属微粒上蘸涂了外源DNA，把它当作子弹，用“基因枪”轰击植物组织而进入植物细胞。,基因枪,二、转基因植物的实例,实例1,转基因烟草 第一例转基因作物,现今全球转基因植物的种类已经超过200种，年种植面积已经突破了5107 hm2 。,实例2,抗虫棉,有12个品种，累计推广面积1.33106 hm2，减少农药30%以上，在保护环境和人畜健康的同时增加皮棉产量1106 kg，价值达50亿元人民币。,实例3,转基因耐贮藏番茄,普通番茄在常温下仅能贮藏2周左右，转基因耐贮藏番茄由于封闭了乙烯合成途径中关键酶的基因，因此没有或很少有乙烯合
5、成，从而能在常温下贮藏2-3个月。,乙烯,读一读,分子式：C2H4； 结构式：CH2=CH2,乙烯广泛存在于植物的各种组织、器官中。它的产生具有“自促作用”，即乙烯的积累可以刺激更多的乙烯产生。乙烯可以促进RNA和蛋白质的合成，在高等植物体内，并使细胞膜的透性增加， 生长素在低等和高等植物中普遍存在。果实中乙烯含量增加时，已合成的生长素又可被植物体内的酶或外界的光所分解，可促进其中有机物质的转化，加速成熟。乙烯也有促进器官脱落和衰老的作用。用乙烯处理黄化幼苗茎可使茎加粗和叶柄偏上生长。,实例4,转基因抗虫作物,抗虫甘蓝,抗虫棉,抗虫玉米,抗虫杨树,此外，转植物蛋白酶抑制剂基因、转外源凝集素基因
6、的转基因水稻、转基因棉，也表现出一定的抗虫性。,上述实例中，哪些是通过转基因使作物产生原来不能产生的蛋白质的？哪些是通过转基因来阻断特定蛋白质的合成的？,讨 论,转植物蛋白酶抑制剂基因、外源凝集素基因的转基因水稻、转基因棉等是通过转基因使作物产生原来不能产生的蛋白质。,转Bt基因的抗虫棉、抗虫玉米、抗虫杨、抗虫甘蓝；,一个是封闭不让表达。,比一比,导入能封闭乙烯合成途径中关键酶的基因。,让导入的外源抗虫基因在受体细胞中表达。,耐贮藏番茄培育的思路是：,转基因抗虫植物培育的思路是：,抗除草剂作物,实例5,在作物中转入抗除草剂基因，施用除草剂消除或控制杂草生长时，作物就不受损害。,三、转基因动物的
7、实例,1982年，美国科学家将大鼠的生长激素基因注射到小白鼠的受精卵中，获得看第一只“超级小鼠”。,以后，科学家们相继获得了转入不同基因的兔、绵羊、山羊、猪、牛等动物。,提高产仔数或产蛋数,提高抗病能力,动物转基因技术应用举例,改善肉的品质,研制乳腺生物反应器,提高动物生长的速率,动物乳腺生物反应器，是将特定的外源基因在哺乳动物体内的乳腺细胞中表达，使一个个动物变为一座座小化工厂，从而解决了利用工厂生产生物制品的许多实际问题。这种创新思路，我们不妨归纳为易于记忆的词语“借鸡生蛋”。,读一读,人们很早就设想：“让马铃薯和番茄杂交，获得地下部分形成块茎，而地上部分能结出番茄的新植株，那该多么美妙。
8、” 但在实际生产过程中却不可能，这是为什么？,在实际生产中马铃薯和番茄是两个物种，不能结合在一起。,四、细胞杂交育种,细胞杂交：是指将同类或不同类生物体的原生质体或体细胞，在一定的物理或化学条件下进行融合形成杂种细胞，再创造条件将杂种细胞培养成完整的杂种生物个体。,植物细胞杂交示意图,杂种植物,植物细胞A,植物细胞B,去掉细胞壁,原生质体A,原生质体B,原生质体融合,正在融合的原生质体,再生出细胞壁,杂种细胞,细胞分裂,愈伤组织,植物有厚厚的细胞壁，人们常用酶（纤维素酶和果胶酶等）将细胞壁分解掉，得到无细胞壁的细胞原生质体。,原生质体融合的物理或化学方法：电刺激、振动或化学药剂（如聚乙二醇）等
9、。,PEP,实例1,白菜-甘蓝作为一种新型的蔬菜,白菜,甘蓝,细胞杂交,白菜甘蓝,实例2,人鼠种间个体的细胞杂交，获得杂交细胞，但尚未获得杂种动物。,实例3,同种、同一品种生物或同一个生物个体的两个细胞或两个以上原生质体融合或细胞的杂交，可以实现染色体的加倍，形成多倍体植株。,四倍体西瓜,二倍体西瓜,二倍体西瓜,原生质体融合,其他现代生物技术在育种上的应用也很多：花药培养技术、胚乳培养技术、幼胚培养技术等。,到社会中去,简要介绍一下我国关于转基因食品的管理办法,转基因食品卫生管理办法于2001年12月11日经卫生部部务会讨论通过，于2002年7月1日起施行。,第十六条食品产品中（包括原料及其加
10、工的食品）含有基因修饰有机体或/和表达产物的，要标注“转基因食品”或“以转基因食品为原料”。 转基因食品来自潜在致敏食物的，还要标注“本品转食物基因，对食物过敏者注意”。,课堂小结,1.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。,2.细胞杂交：是指将同类或不同类生物体的原生质体或体细胞，在一定的物理或化学条件下进行融合形成杂种细胞，再创造条件将杂种细胞培养成完整的杂种生物个体。,3.转基因植物的实例：转基因烟草、抗虫棉、转基因耐贮藏番茄、转基因抗虫作物、抗除草剂作物。,4.植物细胞杂交方法,高考链接,
11、1.下列技术中不能获得抗锈高产小麦新品种的是（ ） A诱变育种 B细胞融合 C花粉离体培养 D转基因,C,解析：花粉离体培养只能获得单倍体植株，不能产生新品种，而其他选项都有可能。,2下列关于植物体细胞杂交或植物细胞质遗传的叙述，错误的是（ ） A利用植物体细胞杂交技术可克服生殖隔离的限制，培育远缘杂种 B不同种植物原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交过程 C两个不同品种的紫茉莉杂交，正交、反交所得F1的表现型一致 D两个不同品种的紫茉莉杂交，F1的遗传物质来自母本的多于来自父本的,C,解析：植物体细胞杂交可以用两种不同的植物细胞，从而可克服生殖隔离的限制，植物体细胞杂交的过程，实际上是不同植
12、物体细胞的原生质体融合的过程。紫茉莉枝叶的性状的遗传是细胞质遗传，两个不同品种的紫茉莉杂交，正交、反交所得F1的表现型应与母本一致，F1的遗传物质来自母本的多于来自父本的，因为受精卵中的细胞质几乎全部来自母本。故C错误。,3. （1）饲料加工过程温度较高，要求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用蛋白质工程技术对其进行改造时，首先必须了解植酸酶的 ，然后改变植酸酶的 ，从而得到新的植酸酶。 （2）培育转植酸梅基因的大豆，可提高其作为饲料原料磷的利用率。将植酸酶基因导入大豆细胞常用的方法是 。请简述获得转基因植株的完整过程。,空间结构,氨基酸序列,农杆菌介导的转化法,外源植酸酶基因农杆菌大豆细胞 大豆
13、植株再生鉴定,解析：本题主要考察现代生物技术的内容，需要较好的掌握原理及方法。,（3）为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家将带有植酸酶基因的重组质粒通过 转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期可通过 方法，从而一次得到多个转基因猪个体。 （4）若这些转基因因动、植物进入生态环境中，对生态环境有何影响？,显微注射法,胚胎分割移植,减少环境中磷的污染，但该基因可能扩散到环境中。,课堂练习,1.目的基因导入受体的方法：,农杆菌转化法、 基因枪转化法,纤维素酶和果胶酶,2.去掉植物细胞细胞壁的酶：,3.下列关于基因工程的叙述，错误的是（ ） A.目的基因和受体细胞均可来自动、或微生物 B.限制性核酸
14、内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶 C.人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性 D.载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达,D,4.我国科学家运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导人棉花细胞并成功表达，培育出了抗虫棉。下列叙述不正确的是（ ） A基因非编码区对于抗虫基因在棉花细胞中的表达不可缺少 B重组DNA分子中增加一个碱基对，不一定导致毒蛋白的毒性丧失 C抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作用，从而造成基因污染 D转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉花对抗生素抗性来确定的,D,5.天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类，用作发酵原料的淀粉
15、需经一系列复杂的转化过程才能被利用。研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转入酿酒酵母菌，获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。请回答下列问题： （1）将淀粉酶基因切割下来所用的工具是 ，用 将淀粉酶基因与载体拼接成新的DNA分子，下一步将该DNA分子 ，以完成工程菌的构建。,限制酶（限制性内切酶）,DNA连接酶,导入受体细胞,（2）若要鉴定淀粉酶基因是否插入酿酒酵母菌，可采用的检测方法是 ，若要鉴定淀粉酶基因是否翻译成淀粉酶，可采用 检测或将该工程菌接种在含淀粉的固体平板培养基上，培养一段时间后，加入碘液，工程菌周围出现透明圈，请解释该现象发生的原因。,DNA分子杂交技术,抗原抗体杂交,6图为某种质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRI、BamHI的酶切位点，ampR为青霉素抗性基因，tctR为四环素抗性基因，P为启动因子，T为终止子，ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoRI、BamHI在内的多种酶的酶切位点。,（1）将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoRI酶切，酶切产物用DNA连接酶进行连接后，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有 、 、 三种。若要
