一轮复习第六章《从杂交育种到基因工程》

1.工具之一：基因的“剪刀” ——限制酶
基因剪刀指的是限制性核酸内切酶（简称限制酶）。一
种限制酶只能识别一种特定的
核苷酸序列，并在特定的切点上 G A A T T C
切割 DNA分子。如大肠杆 菌中有一种限制酶，能够
CTTAAG
专一识别GAATTC的序列，
并在G和A之间将其切开。
G
AATTC
CTTAA
五、缺点：有利变异少，须大量处理实验材料
点滴收获之4：多倍体育种
一、依据原理：染色体变异
二、常用方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
三、优点：器官较大，提高产量和营养成分，抗逆性 强，抗病性强
四、缺点：技术复杂且须与杂交育种配合，发育延迟, 结实率低
五、应用：三倍体无籽西瓜
二倍体 植株
二倍体 秋水仙素处理 四倍体 幼苗 染色体加倍 植株
点滴收获之3：诱变育种
一、概念： 利用物理因素（如ⅹ射线、γ射线、紫外线、激
光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处 理生物，使生物发生基因突变。
二、依据原理：基因突变
三、常用方法：辐射诱变、激光诱变、作物空间技术 育种
四、优点：可以提高突变率，加速育种过程，大幅度 地改良某些品种,产生前所未有的性状。
二倍体 植株
花粉诱导
三倍体 发育 三倍体
种子
植株
三倍体 无籽瓜
几种主要育种方法的比较
类型 杂交育种 原理 基因重组
常用 方法
将具有不同 优良性状的 两亲本杂交
人工诱变育种
基因突变
用物理或化学 的方法处理萌发的 种子或幼苗
单倍体育种
染色体组 成倍减少
花药离体培养； 诱导染色体加 倍
多倍体育种
染色体组 成倍增加
花药离 体培养 可得到基因型为AB、Ab、aB、 ab这四种单倍体植株
人工诱导 染色体加倍 就可得到基因型为AAbb这种纯合子的二倍体植
点滴收获之2：单倍体育种
花药离 组织 单倍体 秋水仙素处理 正常植株 自 体培养 培养 植株 染色体加倍 （纯合体）交
种子
发育 新植株 （新品种）
第一年
第二年
一、依据原理： 染色体变异 二、常用方法： 花药（花粉）离体培养 三、优点： 明显缩短育种年限 四、缺点： 技术复杂且须与杂交育种配合 五、应用：
第3讲 从杂交育种到基因工程
想一想：植物杂交育种的方法
小麦高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T） 对不抗锈病（t）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小 麦（DDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（ddtt），如果你是 袁隆平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？
锈病
以下是杂交育种的参考方案：
杂交 Ｐ 自交 Ｆ１
G
• 什么叫黏性末端？
被限制酶切开的DNA两条单链的切口， 带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互 补配对，这样的切口叫黏性末端。
（二）基因操作的工具
• 基因的针线——DNA连接酶
磷酸二酯键
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝 合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来， 这样一个重组的DNA分子就形成了。
航天诱变育种是利用太空的物理环境作为诱变因子， 太空环境条件很复杂，与地球表面主要差异是微重力 （10－3克～10－6克）、宇宙射线、重粒子、变化磁场 和高真空等，这些物理条件的综合作用使生物产生基因 突变。
据统计，航天育种变异率达4％以上，株高变异为＋ 40cm～－30cm，果重变异达＋70％～＋100％（蔬 菜），生育期变异为＋3天～－10天。
现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDTT）和矮秆不抗
锈病的小麦（ddtt），怎样才能得到矮秆抗病的优良品
种（ddTT）且育种年限要最短？
杂交育种不能创造新的基因，并
且所需时间要长，那有没有能出现 意想不到的结果，并且需要时间相 对要短的育种方法呢？
资料：航天技术的发展，使人类利用太空资源的愿望
变成了现实。自1987年以来，中国利用自己研制的返回 式卫星和神舟号飞船进行了11次航天育种搭载试验，试 验品种达1200多种。
用秋水仙素 处理萌发的 种子或幼苗
优点 缺点 实例
使位于不同个 体的优良性状 集中于一个个 体上
育种时间 长
培育矮抗小 麦
提高变异频率加 速育种进程
有利变异少需大 量处理供试材料
培育青霉 素高产菌株
明显缩短 育种年限
技术复杂，需与杂 交育种和多倍体育 种配合
培育矮抗小 麦
器官大型， 营养含量高
只适用于植 物
高抗
矮不抗 思考：要培育出
DDTT
ddtt 一个能稳定遗传
的植物品种至少
高抗 DdTt 要几年？
选优 Ｆ２ 高抗 高不抗 自交 矮抗 ddTT
矮抗 矮不抗
ddTT ddTt
矮抗 ddTt
选优 F3矮抗 ddTT
矮抗 矮不抗 ddTT
ddTt
试一试：动物的杂交育种方法
假设现有长毛立耳猫（BBEE） 和短毛折耳猫（bbee），你能否培育 出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）？ 写出育种方案（图解）
短毛折耳猫
长毛立耳猫
长毛折耳猫
杂交 Ｐ
长毛立耳 BBEE
短毛折耳 bbee
F1间 Ｆ１
长毛立耳 BbEe 长毛立耳BbEe
交配 Ｆ２ 长立思考长：折要培短育立出一短个折能 稳定遗Bb传ee的动物品种至
选优
少要B几B年ee？
长折 短折
长折 短折
BBee bbee 测交
ห้องสมุดไป่ตู้
Bbee bbee
F3 长折
长折 短折
（二）基因操作的工具
• 外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细 胞(如棉花细胞)？ 导入过程需要运输工具——运载体。
• 运载体的作用有哪些？
作用一：作为运载工具，将外源基因(抗虫基因)转 移到受体细胞(棉花细胞)中去。
作用二：利用运载体在受体细胞(棉花细胞)内，对 外源基因(抗虫基因)进行大量复制。
三倍体无子 西瓜的培育
三、基因工程的原理
基因工程是指按照人们的意愿，把一种生物 的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另 一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。 所以基因工程又称基因拼接技术或DNA重组技术。
基因工程可在不同种生物之间进行（传统的 育种方法只能在同种生物中进行），可按照人们的 意愿直接定向地改变生物，培育出新品种。
点滴收获之1：杂交育种
一、概念：
将两个或多个品种的优良性状通过交配集中 在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。 二、依据原理： 基因重组
三、常用方法：杂交 自交 选种 自交
四、优点： 将不同个体的优良性状集中到同一个 体上
五、缺点： 育种时间长
P
AABB × aabb
F1
AaBb
配子 AB、Ab、aB、ab