生物育种专题-PPT课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,育种专题,1,不遗传的变异在育种上没有价值，但是在生产上有价值，农业生产中的田间管理就是通过调节水肥、除草等措施使作物产生有利于人类的不遗传变异，如茎秆粗壮、子粒饱满等，是通过对外界环境的控制，使其表现型朝着有利于人类的方向发展。,表现型是基因型和环境共同作用的结果，其内因是基因型，它在作物的个体发育中起着主导作用。所以要想获得高产丰收最重要的是育好种。,“种地选好种，一垅顶两垅”。,2,常用的有杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、转基因育种、细胞工程育种和综合方法育种等。（利用细胞质遗传培育杂交种，因为教材是选学，不做为高考内容。）,可以通过比较这些作物育种的原理、方法（和过程）、优缺点以及应用进行复习。,一、杂交育种,1,原理：基因重组。一般指种内不同品种间的杂交育种。人们用杂交的方法，有目的地使生物不同品种间的基因重新组合，以便使不同亲本的优良基因组合到一起，从而创造出对人类有益的新品种。,3,基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。基因的自由组合定律告诉我们，在生物体通过减数分裂形成配子时，随着非同源染色体的自由组合，非等位基因也自由组合，这样，由雌雄配子结合形成的受精卵，就可能具有与亲代不同的基因型，这是一种类型的基因重组。,在减数分裂的四分体时期，由于同源染色体的非姐妹染色单体之间常常发生局部交换，这些染色单体上的基因组合，是另一种类型的基因重组。广义上讲，转基因也是基因重组。,4,杂交育种选择亲本的基本条件：,亲本应有较多优点和较少缺点，亲本间优缺点力求达到互补。,亲本中至少有一个是适应当地条件的优良品种，在条件严酷的地区，双亲最好都是适应的品种。,亲本之一的目标性状应有足够的遗传强度，并无难以克服的不良性状。,生态类型、亲缘关系上存在一定差异，或在地理上相距较远。,亲本的一般配合力较好，主要表现在加性效应的配合力高。,5,2,方法和过程：,杂交,自交,选优（一般从,F,2,开始）,杂交技术因不同作物特点而异，其共同要点为：,调节开花期，通过分期播种、调节温度、光照及施肥管理等措施，使父本和母本花期相遇；,控制授粉，在母本雌蕊成熟前进行人工去雄，并套袋隔离，避免自交和天然异交，然后适时授以纯净新鲜父本花粉，作好标志并套袋隔离和保护。,6,用于杂交的父本和母本分别用,P,1,和,P,2,表示，其代表符号分别为和；,表示杂交。杂交所得种子种植而成的个体群称杂种一代（子一代），用,F,1,表示。,F,1,群体内个体间交配或自交所得的子代为,F,2,、,F,3,、,F,4,等表示随后各世代。,安排亲本或杂种成对使之交配的杂交方式可以有：,成对杂交（单交）即两个不同品种或系统间的杂交，两亲可互为父母本（正反交）；,复合杂交，即几个品种分别先后进行多次杂交。回交是以杂种后代与亲本之一再交配的杂交方式。,7,大家学习辛苦了，还是要坚持,继续保持安静,8,3,优缺点：能根据人的预见把位于两个品种生物体上的优良性状集于一身；育种时间长，需随时观察及时发现优良性状。,4,应用：例如，在水稻中，有芒,(A),对无芒,(a),是显性，抗病,(R),对不抗病,(r),是显性。有两个不同品种的水稻，一个品种无芒、不抗病；另一个品种有芒、抗病。人们将这两个不同品种的水稻进行杂交，根据自由组台定律，在,F,2,中分离出的无芒、抗病,(aaRR,或,aaRr),植株应该占总数的,3/16,，其中，,l/16,是纯合类型,(aaRR),2/16,是杂合类型,(aaRr),。,要进一步得到纯合类型，还需要对无芒、抗病类型进行自交和选育，淘汰不符合要求的植株，最后得到能够稳定遗传的无芒、抗病的类型。,9,5,经典例题：,例,1,：假如水稻高秆（,D,）对矮秆（,d,）为显性，抗稻瘟病（,R,）与易感稻瘟病（,r,）为显性，两对性状独立遗传。用一个纯合易感病的矮秆品种（抗倒伏）与一个纯合抗病高秆品种（易倒伏）杂交，,F,2,代中出现既抗病又抗倒伏类型的基因型及其比例为,A,ddRR,1/8,B,ddRR,1/16,C,ddRR,1/16,和,ddRr,1/8 D,DDrr,1/16,和,DdRR,1/8,答案：,C,10,解析：本题考查的是遗传学的基本知识，内容涉及到有关杂交、自交的概念和遗传的分离与自由组合两大基本定律。本题的思路是，先看清题目给出的相对性状的显隐性关系，并根据亲代的表现型确定亲代的基因型为,ddrr,和,DDRR,，接着由亲代杂交得到,F,1,代，基因型为,DdRr,，,F,1,代自交至,F,2,代。关键要对,F,2,代中表现型和基因型的比例进行分析。,两对相对性状的纯合体杂交，其,F,2,代的性状分离比为,9331,，且纯合体在四种性状中各占其一的规律。在比例为,9331,的四种性状中，,9,和,1,分别为双显性性状和双隐性性状，即本题中的亲本性状，,3,和,3,是通过非等位基因的自由组合得到的重组性状，而本题所要求的既抗病又抗倒伏的重组性状就在,F,2,代中占,3/16,，杂合体基因为,ddRr,，占,2/16,（,1/8,）。,如果对上述规律不十分熟悉，也可以通过遗传图解，用棋盘格法写出,F,2,代的,16,种基因组合，从中数出符合要求的,ddRR,有,1/16,，,ddRr,有,2/16,；或用分枝法计算出,ddRR,所占比例为,1/41/4,1/16,，,ddRr,所占比例为,1/42/4,2/16,。,11,例,2,：某自花传粉植物的紫苗（,A,）对绿苗（,a,）为显性，紧穗（,B,）对松穗（,b,）为显性，黄种皮（,D,）对白种皮（,d,）为显性，各由一对等位基因控制。假设这三对基因是自由组合的。现以绿苗紧穗白种皮的纯合品种作母本，以紫苗松穗黄种皮的纯合品种作父本进行杂交实验，结果,F1,表现为紫苗紧穗黄种皮。,请回答：,（,1,）如果生产上要求长出的植株一致表现为紫苗紧穗黄种皮，那么播种,F,1,植株所结的全部种子后，长出的全部植株是否都表现为紫苗紧穗黄种皮？为什么？,（,1,）不是。因为,F,1,代植株是杂合体，,F,2,代会发生性状分离。,12,（,2,）如果需要选育绿苗松穗白种皮的品种，那么能否从播种,F,1,植株所结种子长出的植株中选到？为什么？,（,2,）能。因为,F,1,代植株三对基因都是杂合的，,F,2,代能分离出表现为绿苗松穗白种皮的类型。,（,3,）如果只考虑穗型和种皮色这两对性状，请写出,F,2,代的表现型及其比例。,（,3,）紧穗黄种皮：紧穗白种皮：松穗黄种皮：松穗白种皮,=9,：,3,：,3,：,1,（,4,）如果杂交失败，导致自花受粉，则子代植株的表现型为,，基因型为,；如果杂交正常，但亲本发生基因突变，导致,F,1,植株群体中出现个别紫苗松穗黄种皮的植株，该植株最可能的基因型为,。发生基因突变的亲本是,本。,（,4,）绿苗紧穗白种皮,aaBBdd AabbDd,母,13,解析：本题考查的是遗传部分的常规育种，属于中等难度。由题意可知，紫苗（,A,）对绿苗（,a,），紧穗（,B,）对松穗（,b,），黄种皮（,D,）对白种皮（,d,）是三对相对性状，其遗传符合自由组合规律，则用于杂交实验的母本（绿苗紧穗白种皮的纯合品种）的基因型为,aaBBdd,父本（紫苗松穗黄种皮纯合品种）的基因型是,AabbDD,其杂交,F1,代基因型为,AaBbDd,三对基因全为杂合，表现型全为紫苗紧穗黄种皮。,（可以先写出遗传图解，有利于回答问题。）,P,绿苗紧穗白种皮 紫苗松穗黄种皮,aaBBdd,AAbbDD,F,紫苗紧穗黄种皮,AaBbDd,14,播种,F,1,植株所结的种子长成的植株为,F,2,植株，其表现型就会发生性状分离，能分离出表现为绿苗松穗白种皮的类型。如果只考虑穗型和种皮两对性状，则,F,2,代就会有四种表现型，为紧穗黄种皮：紧穗白种皮：松穗黄种皮：松穗白种皮,=9,：,3,：,3,：,1,；如果用上述父本与母本杂交，是使用父本的花粉对母本的雌蕊授粉，如果杂交失败而导致自花授粉，就只会有母本的自花授粉，而母本植株是纯合体，其自交后仍为纯合体，基因型不变，如果杂交正常，则,F,1,代三对基因都是杂合,AaBbDd,，但亲本如果发生基因突变，导致后代出现紫苗松穗黄种皮的变异类型，一定是亲代中的显性基因,B,变成了,b,所以是母本发生了突变，,F,1,代的基因型为,AabbDd,。,15,二、诱变育种,1,原理：基因突变。这种方法可以提高突变率，创造人类需要的变异类型，从中选择、培育出优良的生物品种。,2,方法和过程：是指利用物理因素,(,如太空的辐射,X,射线、,射线、紫外线、失重或用激光等,),；化学因素,(,如亚硝酸、硫酸二乙酯等,),来处理生物（如萌动的植物芽或种子），使生物发生基因突变。,诱发变异,选择育成新品种。,16,3,优缺点：,能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状（有时可产生超效基因），变异范围广；有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制。改良数量性状（多基因遗传的性状）效果较差。,理解其优缺点，需要先了解一下基因突变作为生物变异的一个重要来源，它具有以下主要特点：,第一，基因突变在生物界中是普遍存在的。无论是低等生物，还是高等的动植物以及人，都可能发生基因突变。例如，棉花的短果枝，水稻的矮杆、糯性，果蝇的白眼、残翅，家鸽羽毛的灰红色，以及人的色盲、糖尿病、白化病等遗传病，都是突变性状，（通过基因突变产生等位基因）。自然条件下发生的基因突变叫做自然突变，人为条件下诱发产生的基因突变叫做诱发突变。,17,第二，基因突变是随机发生的。它可以发生在生物个体发育的任何时期和生物体的任何细胞。,一般来说，在生物个体发育的过程中，基因突变发生的时期越迟，生物体表现突变的部分就越少。例如，植物的叶芽如果在发育的早期发生基因突变，那么由这个叶芽长成的枝条，上面着生的叶、花和果实都有可能与其他枝条不同。如果基因突变发生在花芽分化时，那么，将来可能只在一朵花或一个花序上表现出变异。,基因突变可以发生在体细胞中，也可以发生在生殖细胞中。发生在生殖细胞中的突变，可以通过受精作用直接传递给后代。发生在体细胞中的突变，一般是不能传递给后代的（如人的某种癌变）。,18,第三，在自然状态下，对一种生物来说，基因突变的频率是很低的。据估计，在高等生物中，大约十万个到一亿个生殖细胞中，才会有一个生殖细胞发生基因突变，突变率是,10,5,10,8,。不同生物的基因突变率是不同的。例如，玉米的抑制色素形成的基因的突变率为,1.0610,4,，而黄色胚乳基因的突变率为,2.210,6,。同一种生物的不同基因，突变率也不相同。,第四，大多数基因突变对生物体是有害的。由于任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们性状与环境条件已经取得了高度的协调。如果发生基因突变，就有可能破坏这种协调关系。因此，基因突变对于生物的生存往往是有害的。例如，植物中常见的白化苗，也是基因突变形成的。这种苗由于缺乏叶绿素，不能进行光合作用制造有机物，最终导致死亡。但是，也有少数基因突变是有利的。例如，植物的抗病性突变、耐旱性突变、微生物的抗药性突变等，都是有利于生物生存的。,19,第五，基因突变是不定向的。一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。,例如，控制小鼠毛色的灰色基因,(A,+,),可以突变成黄色基因,(A,Y,),，也可以突变成黑色基因,(a),。但是每一个基因的突变，都不是没有任何限制的。,例如，小鼠毛色基因的突变，只限定在色素的范围内，不会超出这个范围。所控制的都是同一性状的不同表现类型，它们属于等位基因。,20,4,应用：,本世纪,60,年代以来，我国通过农作物诱变育种培育出了数百个农作物新品种。这些新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点，在农业生产中发挥了巨大作用。,例如，黑龙江省农业科学院用辐射方法处理大豆，培育成了黑农五号等大豆品种，含油量比原来的品种提高了,2.5,，大豆产量提高了,16,。,也有时可利用对人类有益的芽变，通过营养繁殖培育优良品种。,21,在微生物育种方面，诱变育种也发挥了重要作用。青霉菌的选育就是一个典型的例子。,现在世界各国生产青霉素的菌种，最初是在,1943,年从一个发霉的甜瓜上得来的。这种野生的青霉菌分泌的青霉素很少，产量只有,20,单位,/mL,。,后来，人们对青霉菌多次进行,X,射线、紫外线照射以及综合处理，再通过筛选培育成了青霉素产量很高的菌株，目前青霉素的产量已经可以达到,50 000,单位,/mL,60 000,单位,/mL,。,22,5,经典例题：,例,1,：科学家将一些作物的种子搭载人造卫星进入太空，经过宇宙射线、高度真空和微重力等综合因素的作用，使种子内的,DNA,发生变化，从而培育出优质高产的新品种。（多选）,A,这项工作属于诱变育种,B,从太空带回来的种子都是优良品种,C,从太空带回来的种子都变成多倍体,D,从太空带回来的种子还得进行人工选择,答案：,A,、,D,。,23,例,2,：自然界中，一种生物某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下：,正常基因 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸,突变基因,1,精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸,突变基因,2,精氨酸 亮氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸,突变基因,3,精氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 酪氨酸 丙氨酸,根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因,DNA,分子的改变是,A,突变基因,1,和,2,为一个碱基的替换，突变基因,3,为一个碱基的增添,B,突变基因,2,和,3,为一个碱基的替换，突变基因,1,为一个碱基的增添,C,突变基因,1,为一个碱基的替换，突变基因,2,和,3,为一个碱基的增添,D,突变基因,2,为一个碱基的替换，突变基因,1,和,3,为一个碱基的增添,答案：,A,24,解析：本题通过基因突变对蛋白质中氨基酸序列影响，考查考生是否理解基因突变可能产生的后果，这样就把,DNA,和,RNA,中的两种碱基序列关系、密码子、碱基的变异类型及后果的知识综合起来考查，特别是有的氨基酸不止有一个密码子的情况是解题的关键，借此考查考生的理解能力、分析综合能力和推理能力。把考查的最终落点，体现在综合能力上。,25,三、单倍体育种,在自然条件下，玉米、高梁、水稻、番茄等高等植物，偶尔也会出现单倍体植株。与正常的植株相比，单倍体植株长得弱小，而且是高度不育的。但是，它们在育种上有特殊的意义。,单倍体育种是利用花药（花粉）离体培养技术获得单倍体植株，再诱导其染色体加倍，从而获得所需要的纯系植株的育种方法。,1,原理：染色体变异、基因重组和组织培养。,26,2,方法和过程：,选择亲本,有性杂交,F,1,产生的花粉离体培养获得单倍体植株,诱导染色体加倍获得可育纯合子,选择所需要的品种类型。,育种工作者常常采用花药离体培养的方法来获得单倍体植株，然后经过人工诱导使染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。这种方法得到的植株，不仅能够正常生殖，而且每对染色体上的成对的基因都是纯合的，自交产生的后代不会发生性状分离。,27,3,优缺点：明显缩短育种年限，加速育种进程，利用单倍体植株培育新品种只需要两年时间，就可以得到一个稳定的纯系品种。与常规的杂交育种方法相比，明显地缩短了育种年限：技术较复杂，需与杂交育种结合，（不适合动物育种工作）。,4,应用：早在,20,世纪,70,年代初，我国就开始用花药体培养选育新品种，育成了“京花一号”小麦等新品种。“京花一号”小麦穗大粒多，丰产性好，而且适应性和抗病性强，现在已经大面积推广种植。,28,5,经典例题：,例,1,：用纯种的高秆,(D),抗锈病,(T),小麦与矮秆,(d),易染锈病,(t),小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：,高秆抗锈病,矮秆易染锈病,F,1,雄配子,幼苗,选出符合要求的品种，下列有关此育种方法的叙述中，正确的是,A,这种育种方法叫杂交育种,B,过程,必须使用生长素处理,C,这种方法的最大优点是缩短育种年限,D,过程必须经过受精作用,答案：,C,29,四、多倍体育种,体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体叫做多倍体。,其中，体细胞中含有三个染色体组的个体，叫做三倍体，比如香蕉。,体细胞中含有四个染色体组的个体，叫做四倍体，比如马铃薯。,多倍体在植物中广泛地存在着，在动物中比较少见。在被子植物中，至少有,1/3,的物种是多倍体。例如，普通小麦、棉花、烟草、苹果、梨、菊、水仙等大都是多倍体。帕米尔高原的高山植物，有,65,的种类是多倍体。,30,1,原理：染色体变异（染色体加倍）。体细胞在有丝分裂的过程中，染色体完成了复制，但是细胞受到外界环境条件,(,如温度骤变,),或生物内部因素的干扰，纺锤体的形成受到破坏，以致染色体不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是就形成染色体数目加倍的细胞。,如果这样的细胞继续进行正常的有丝分裂，就可以发育成染色体数目加倍的组织或个体。,31,2,方法和过程：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体形成，导致染色体不分离，从而引起细胞内染色体数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，将来就可以发育成多倍体植株。,3,优缺点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富；结实率低，只适于植物。,4,应用：目前世界各国利用人工诱导多倍体的方法已经培育出不少新品种，如含糖量高的三倍体无子西瓜和甜菜等。此外，我国科技工作者还创造出自然界中没有的作物,八倍体小黑麦。,32,三倍体无子西瓜的培育：在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理，可以得到四倍体植株。然后，用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，进行杂交，得到含有三个染色体组的种子。把这些种子种下去，就会长出三倍体植株。由于三倍体植株在减数分裂的过程中，染色体的联会发生紊乱，因而不能形成正常的生殖细胞。当三倍体植株开花时，需要授给普通西瓜,(,二倍体,),成熟的花粉，刺激子房发育而成为果实,(,一般需要施用一定浓度的生长素，做为辅助手段，以外源生长素诱导内源生长素促进结果,),。因为胚珠并不发育成为种子，所以这种西瓜叫做无子西瓜。无子西瓜不仅满足了国内市场的需求，而且远销国外。,如果反交，得到的三倍体西瓜珠被可发育成种皮，这样的三倍体西瓜没有使用价值。,33,5,经典例题：,例,1,：四倍体水稻的花粉经离体培养得到的单倍体植株中，所含的染色体组数是,A,1,组,B,2,组,C,3,组,D,4,组,答案：,B,（同源四倍体）,34,五、基因工程育种,一种生物的,DNA,上的基因之所以能在其他生物体内得以进行相同的表达，是因为它们共用一套遗传密码。在该育种方法中需两种工具酶（限制性内切酶、,DNA,连接酶）和运载体（质粒），质粒上必须有相应的识别基因，便于基因检测。如人的胰岛素基因移接到大肠杆菌的,DNA,上后，可在大肠杆菌的细胞内指导合成人的胰岛素；抗虫棉植株的培育,;,将固氮菌的固氮酶基因移接到植物,DNA,分子上去，培育出固氮植物。固氮基因的表达方式为：,1,原理：基因重组（或异源,DNA,重组）和所有生物氨基酸遗传密码子的通用性。,物质基础是：生物的,DNA,均由四种脱氧核苷酸组成。,其结构基础是：一般生物的,DNA,均为双螺旋结构。,35,2,方法和过程：,提取目的基因,装入载体,导入受体细胞,基因表达,筛选出符合要求的新品种。,这种技术是在生物体外，通过对,DNA,分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。通俗地说，就是按照人们的主观意愿，把一种生物的个别基因复制出来，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。基因工程是在,DNA,分子水平上进行设计施工的。,重组的,DNA,分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。,36,3,优缺点：不受种属限制，可根据人类的需要，有目的地进行，育种时间短,；可能会引起生态危机，技术难度大。,4,应用：科学家最初做抗虫棉试验时，虽然已经检测出棉的植株中含有抗虫的基因，但让棉铃虫食用棉的叶片时，棉铃虫并没有被杀死，这说明抗虫基因还不能在高等植物中表达。科学家在研究的基础上，又一次对棉植株中的抗虫基因进行了修饰，然后再让棉铃虫食用棉的叶片，结果食用的第二天棉铃虫就中毒死亡了。这说明抗虫基因在棉植株中得到了表达。,37,5,经典例题：,例,1,：在培养转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（,kan,）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程。,请据图回答：,（,1,）,A,过程需要的酶有,_,。,（,1,）限制性内切酶和,DNA,链激酶,38,（,2,）,B,过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是,_,。,（,2,）具有标记基因；能在宿主细胞中复制并稳定保存（他们没有要求，具有多个限制酶切点，教材,P.50,）,（,3,）,C,过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还需加入,_,。,（,3,）卡那霉素 （界定是否带有标记基因，转基因是否成功）,（,4,）如果利用,DNA,分子杂交原理对再生植株进行检测，,D,过程应该用,_,作为探针。,（,4,）放射性同位素（或荧光分子）标记的抗虫基因,39,（,5,）科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传规律。,将转基因植株与,_,杂交，其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比外,1:1,。,非转基因植株,若该转基因植株自交，则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为,_,。,3,1,若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离体培养，则获得的再生植株群体中抗卡那霉素型植株占,_,。,100,（因为题干已经告诉我们“卡那霉素抗性基因（,kan,）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。”所有抗虫棉细胞均带有这个基因）,40,六、细胞工程育种,细胞工程育种是指用细胞融合的方法获得杂种细胞，利用细胞的全能性，用组织培养的方法培育杂种个体的方法。,1,原理：植物细胞和动物细胞核的全能性。生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能，细胞的这种特性叫做细胞的全能性。生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。,41,在生物体的所有细胞中，受精卵的全能性是最高的。有性生殖生物体的任何一个细胞，都是由受精卵分裂、分化而成的。生殖细胞，尤其是卵细胞，虽然分化程度很高，但是仍然具有较高的潜在全能性。在生物体内，细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官，这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。,不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。于是，这些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。植物体细胞杂交是用两个来自于不同植物的体细胞，由于细胞膜具有一定的流动性而融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。,42,2,方法和过程：,（,1,）植物：去细胞壁获得原生质体,原生质体融合,组织培养,离体的植物器官、组织或细胞，在培养了一段时间以后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织。愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。,由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化，或者叫做去分化。,脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。再分化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的植物体。,植物组织培养的过程可以简要归纳为：,43,离体的植物器官、组织或细胞经过脱分化,愈伤组织通过再分化,根、芽或胚状体,植物体,植物细胞只有脱离了植物体，在一定的外部因素作用下，经过细胞分裂形成愈伤组织，才表现出全能性，由愈伤组织细胞发育、分化出新的植物体。,44,影响植物细胞脱分化产生愈伤组织的一个重要因素是植物激素。当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈地刺激愈伤组织的形成。,植物激素还会影响到再分化过程中芽和根的发生。细胞分裂素与生长素之间的浓度比，可以调控植物组织培养过程中芽和根的形成。当细胞分裂素与生长素的浓度比高时，有利于芽的发生；当浓度比低时，则有利于根的发生,。,45,（,2,）动物克隆：核移植,胚胎移植,19,世纪,70,年代，科学家们在蛙的血细胞中也看到了多核细胞的现象，但是由于受当时科学技术发展水平的限制，人们对这一现象并没有给予足够的重视。,1958,年，日本科学家岗田用灭活的仙台病毒诱导人的腹水癌细胞融合成功。后来科学家们又成功地诱导了不同种动物的体细胞融合，并且能将杂种细胞培养成活。随着细胞融合技术的不断改进，现在这项技术已经广泛应用于细胞学、遗传学、免疫学、病毒学等多种学科的研究工作中。,3,优缺点：能克服远缘杂交的不亲和性，有目的地培育优良品种。动物体细胞克隆，可用于保存濒危物种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相同的基因背景进行生物医学研究等；技术复杂，难度大；它将对生物多样性提出挑战（创造出新的人造物种），有性繁殖是形成生物多样性的重要基础，而“克隆动物”则会导致生物品系减少（近亲个体增多），个体生存能力下降。,46,4,应用：,植物组织培养技术的应用范围是很广的，除了快速繁殖、培育无病毒植物外，还可以通过大规模的植物细胞培养来生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等。例如，从大量培养的紫草愈伤组织中提取的紫草素，是制造治疗烫伤和割伤的药物以及染料和化妆品的原料。,用植物组织培养的方法，诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状结构，加入人工胚乳，包裹上人造种皮，制成人工种子，可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。此外，转基因植物的培育，也要用到植物组织培养的方法。,47,目前，植物体细胞杂交还有许多理论和技术问题没有解决，这项技术仍然处在研究阶段，距离推广应用还有一定差距。但是人们相信，经过科学家的不懈努力，让“番茄马铃薯”在地上结番茄、地下结马铃薯的愿望一定会实现。,哺乳动物如牛、羊等，妊娠时间长，每胎产子数少，繁殖速度比较慢。怎样才能加快优良种畜的繁殖速度呢？哺乳动物的胚胎移植技术，为畜牧业的发展带来了光明的前景。,胚胎移植的过程是这样的：以优良种牛的繁殖为例，科学家们首先用激素促进良种母牛多排卵，然后把卵细胞从母牛体内取出，在试管内与人工采集的精子进行体外受精，培育成胚胎，再把胚胎送入经过激素处理、可以接受胚胎植入的母牛子宫内，孕育成小牛产出。用这种方法得到的小牛叫做试管牛。利用胚胎移植技术可以使每头良种母牛一年繁殖牛犊上百头。,许多国家都成立有商业性牛胚胎移植公司，开展牛胚胎国际贸易。除了牛之外，羊、兔、猪、马、猫等动物的胚胎移植也获得了成功。,48,5,经典例题：,例,1,：用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误的是,A,该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的,B,该愈伤组织的细胞没有全能性,C,该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成,D,该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构,答案：,B,49,例 现有甲、乙两个烟草品种,(2n,48),，其基因型分别为,aaBB,和,AAbb,，这两对基因位于非同源染色体上，且在光照强度大于,800,勒克司时，都不能生长，这是由于它们中的一对隐性纯合基因,(aa,或,bb),作用的结果。取甲乙两品种的花粉分别培养成植株，将它们的叶肉细胞制成原生质体，并将两者相混，使之融合，诱导产生细胞团。然后，放到大于,800,勒克司光照下培养，结果能分化发育成植株。请回答下列问题：,(1),甲、乙两烟草品种花粉的基因型分别为,_,和,_,。,(1)aB Ab,50,(2),在植物细胞融合技术中，常用,_,除去,_,才能使用,_,作为促融剂，促使其融合，融合后的细胞基因型是,_,。,(2),纤维素酶,(,答果胶酶也对,),细胞壁 聚乙二醇,(,答灭活的病毒也对,)AaBb,、,aaBB,、,AAbb,(3),细胞融合后诱导产生的细胞团叫,_,。,(3),愈伤组织,(4),能分化的细胞团是由的原生质体融合来的,(,这里只考虑,2,个原生质体的相互融合,),。由该细胞团分化发育成的植株，其染色体数是,_,，基因型是,_,。该植株自交后代中，在大于,800,勒克司光照下，出现不能生长的植株的概率是,_,。,(4)48 AaBb 7,16,（其基因型为,aabb1,、,aaBb2,、,aaBB1,、,AABb2,、,AAbb1,，可利用第二册,P.30,图,6,24,，相当于带有,yy,和,rr,的基因型个体）,51,下图所示为人类“治疗性克隆”的简要过程，请据图作答：,“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的核仍然具有,。相同的胚胎干细胞，可以培养出胰岛细胞、血细胞、心肌细胞等各种组织细胞，究其本质原因是基因,的结果。上述“克隆”过程中细胞数目及功能的变化建立在,的基础上。,全能性 选择性表达 分裂、分化（答出一个给,1,分）,52,在细胞进行有丝分裂前期，核膜解体，到末期又重新形成。对新形成的核膜的来源有两种不同意见，一种主张认为是由旧核膜的碎片连接形成，另一种主张认为是由内质网膜重新形成的。实验室现有变形虫，,3,H,胆碱（磷脂的成分）和其它必需仪器，为了探究上述主张的合理性，请根据细胞工程中的核移植技术设计实验过程，并预测实验结果和相应的结论。,设计：,（,1,）将部分变形虫置于含,3,H,胆碱培养液中，在适宜的条件下培养，使其膜结构被标记。,53,（,2,）将已标记的核移植到未标记的去核的变形虫中，在培养液,（选填“有标记”或“无标记”）且适宜条件下培养一段时间，使其进行细胞分裂。,（,2,）无标记,（,3,）检测新形成细胞的核膜有无放射性。,预测结果,：,；,预测结果,：新的细胞核膜具有放射性,结论,：,。,结论,：支持第一种说法。（或新核膜是由旧核膜的碎片连接而成。）,预测结果,：,；,预测结果,：新的细胞核膜无放射性,结论,：,。,结论,：支持第二种说法。（或新核膜是由内质网膜重新形成的。）,54,七、通过综合手段育种,综合以上两种或多种方法育种，在实践中被通常采用，可以在最短的时间内培育出最理想的品种。在高考的试题中这类素材出现的频率往往高于单一手段育种。,经典例题：,例,1,：普通小麦有高秆抗病（,TTRR,）和矮秆易感病（,ttrr,）两个品种，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三祖实验：,55,请回答问题：,（,1,）,A,小组由,F,1,获得,F,2,的方法是,_,，,F,2,矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占,_,。,（,1,）自交,2/3,（,2,）,、,、,三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育配子的是,_,类。,（,2,）,（,3,）,A,、,B,、,C,三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦品种的是,_,组，原因是,_,。,（,3,）,C,基因突变频率低且不定向,（,4,）通过矮秆抗病,获得矮秆抗病小麦新品种的方法是,_,。获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传的占,_,。,（,4,）秋水仙素（或低温）诱导染色体加倍（单倍体育种）,100,56,（,5,）在一块高秆（纯合体）小麦田中，发现了一株矮秆小麦。请设计实验方案探究该矮秆性状出现的可能原因（简要写出所用方法、结果和结论）,（,5,）方法,1,：将矮秆小麦与高秆小麦杂交，如果,F1,代高秆，自交得,F2,高秆,矮秆,31,（或出现性状分离），则矮秆性状是基因突变造成的；否则，矮秆性状是环境引起的。,方法,2,：将矮秆小麦与高秆小麦种植在相同环境条件下，如果两者未出现明显差异，则矮秆性状由环境引起；否则，矮秆性状是基因突变的结果。,57,例,2,：,（,09,上海卷）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,解析：花药离体培养获得是单倍体，一般高度不育,答案：,C,58,例,3:,燕麦颖的颜色由两对独立遗传的等位基因控制，可以有黑色、黄色、白色三种相对性状。,黑色对白色为显性,(,用,B,、,b,表示,),，黄色对白色为显性,(,用,Y,、,y,表示,),，当黑、黄两种色素都存在时，表现为黑色。现有纯合黑颖品系与纯合黄颖品系杂交，,F,1,全是黑颖，,F,1,自交得,F,2,，其分离比是黑颖,黄颖,白颖,1231,请根据以上实验及结果，分析回答：,写出亲本的基因型：,_,；,F,2,中白颖个体的基因型是,_,；,F,2,中黄颖个体可能的基因型是,_,。,BByy,、,bbYY bbyy bbYy,或,bbYY,59,F,2,中出现新性状的根本原因是,_,。,非同源染色体上的非等位基因自由组合,若,F,2,中杂合黄颖个体有,100,株，则理论上白颖个体有,_,株；理论上,F,2,中纯合黑颖个体占全部黑颖个体的,_,。,50 1/6,（利用两对相对性状遗传图解杂合黄颖占,2/16,是,100,，而白颖占,1/16,应为,50,个，黑颖,12,个其中,BBYY,和,BByy,各,1,个，纯合黑颖占,2/12,，即,1/6,）。,60,若用单倍体育种的方法获得黑颖燕麦，其基因型是,_,。,BBYY,、,BByy,写出,F,1,自交的遗传图解。,(,不要求写配子,),(4,分,),F,1,BbYy,黑颖,F,2,B_Y_ B_yy bbY_ bbyy,黑颖 黑颖 黄颖 白颖,9 3 3 1,(,或前两个表现型合并为,12),评分要求：,(F,1,、,F,2,、,、,),写全,1,分，不单独给分。基因型,1,分，相应表现型,1,分。,F,2,表现型比例,1,分,),61,例,4:,下图,、,表示豌豆的两个品种，,表示另一种农作物的某个品种。,-,表示用这三个品种经过人工处理得到,、,、,、,、,新品种的过程。下列叙述不正确的是,A,比,育种时间短，,能克服远缘杂交不亲和障碍,B,和,的原理是基因重组，,和,可用秋水仙素诱导实现,C,、,和,都用到植物组织培养技术，得到相应的植株,D,VII,可以定向改变生物的性状,得到优良的生物品种,答案：,D,62,例,5:,自人类,1898,年首次发现病毒以来，已发现病毒的种类高达到,4000,多种，对人类的健康造成了巨大威胁。试分析回答下列有关问题：,（,1,）病毒与结核杆菌在结构上最主要的区别是,。病毒结构中决定其病毒抗原特异性的是,，合成它的原料是由,提供的。,（,1,）病毒没有细胞结构 衣壳 宿主细胞,（,2,）某人要通过实验鉴定某病毒的遗传物质组成。其依据的实验原理是：,RNA,在盐酸中与苔黑酚试剂共热显绿色；,。,（,2,）,DNA,遇二苯胺试剂沸水浴显蓝色,63,（,3,）禽流感病毒是一种能在人和禽类之间传播疾病的,RNA,病毒。科学研究者对禽流感病毒进行基因测序后获得控制糖蛋白,A,合成的有关基因，下图是利用糖蛋白,A,相关基因大量生产禽流感病毒的“基因疫苗”的过程：,试回答：,64,实现过程,除需要原料、模板、,ATP,外，还需要,酶的催化。,逆转录,若过程,中目的基因分别导入原核细胞和真核细胞，则所表达的糖蛋白,A,的氨基酸序列,（相同、不相同）。,相同,为获得更多的“工程菌”菌种用于生产，在,过程前需要先进行,。,扩大培养,发酵过程是发酵工程的中心阶段，在此过程中影响微生物生长的环境因素主要有,_,。,温度、,PH,值、氧气等（答出两种即可）,65,2007,年我国科学家率先完成了家蚕基因组精细图谱的绘制，将,13000,多个基因定位于家蚕染色体,DNA,上，请回答以下有关家蚕遗传变异的问题：,在家蚕的基因工程实验中，分离基因的做法包括用,_,对,DNA,进行切割，然后将,DN