高二生物《第四章第2节生物变异在生产上的应用》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,*,第二节 生物变异在生产上的应用,什么是杂交育种？,杂交育种是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。,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,），,如果你是育种工作者，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（,ddTT,）？,例如：,以下是杂交育种,的,参考方案,：,高抗 矮不抗,高抗,DDTT,ddtt,DdTt,ddTt,高抗 高不抗 矮抗 矮不抗,ddTT,杂交,自交,选优,自交,F,3,选优,思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种一般需要几代？,连续自交，直至不出现性状分离为止。,5-6,代,练习：,有两个不同的番茄品种，一个是抗病、黄果肉的品种（,ssrr,），另一个是易感病、红果肉的品种（,SSRR,）。,现目标要培育一个既抗病又是红果肉的新品种，并且新品种的性状能稳定遗传。,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）,长毛折耳猫,短毛折耳猫,长毛立耳猫,长毛立耳 短毛折耳,BBEE,bbee,长毛立耳,BbEe,长毛立耳,BbEe,长立 长折 短立 短折,Bbee,BBee,BBee,Bbee,bbee,bbee,长折,短折,长折,长折,短折,杂交,F,1,间交配,选优,测交,F,3,长折,短折,思考：要培育出一个能稳定遗传的动物品种一般需要几代？,3,代,注意,1,、动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，而应改为测交。,2,、比植物杂交育种所需年限短。,一、杂交育种,原理：,基因重组,方法：,优点：,使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即“集优”,能产生新的基因型。,缺点：,育种所需时间较长（自交选择需五,-,六代,甚至十几代,),。,应用：,用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦,杂交,自交,选优 自交,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？,袁隆平,培养杂交水稻过程中，他利用了哪一种变异的原理？,基因重组,例,2,：我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达,600kg,，,最高达,750kg,，,蛋白质含量增加,8%-20%,，生长期平均缩短,10,天。请回答：,（,1,）水稻产生这种变异的来源是,_,，产生变异的原因是,_,。,基因突变,各种宇宙射线和失重及高真空的作用，使基因的分子结构发生改变。,（,2,）这种方法育种的优点有,_,。,能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状,诱变育种,就是利用物理因素,(,如,X,射线、,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。,医药工业应用的青霉素就是利用普通青霉菌，经过,X,射线的照射，产生的有利突变型。还有医学上应用的其他抗菌素如链霉素、地霉素、金霉素等，经辐射处理的突变系，比原始品系抗菌素产量增长几十倍到几百倍，促进和提高了抗菌素的生产。,诱变育种的应用,在作物方面，应用诱变育种我国已培育出,100,多种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。例如用射线处理籼稻干种子，选出提早成熟,15,天的新品种，丰产等性状仍旧保持下来，而且米粒中的蛋白质的含量提高很多。又如用射线和其他诱变剂处理大豆，培育出一种新品种。这品种含有改变了的酶系，在同样的施肥和管理条件下可提高产量,50%,。,拓展视野：,太空育种,利用太空中的高真空、微重力、强辐射等的作用，来诱导基因突变而培养新品种的诱变育种方法。,“神舟”五号搭载育成的巨人南瓜,甘肃种植的太空育种的蔬菜,太空水稻搭载前后株系对比,太空育种辣椒,二、诱变育种,原理：,基因突变,方法：,优点：,产生新基因,和,新的性状,，,能提高变异的频率，后代变异性状能较快稳定，加速育种进程。,缺点：,有利个体不多，须大量处理供试材料,，,工作量大,。,应用,:,太空辣椒的培育,、,青霉菌的选育,等,利用物理因素（如,x,射线，,射线、紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）处理生物，使生物发生基因突变。,三,.,单倍体育种,1,、概念的理解：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体称为单倍体。通过学习知道单倍体是不论染色体组数的，与二倍体、三倍体等多倍体的分法不一样，相对于二倍体生物，其单倍体的体细胞中含有一个染色体组，相对于多倍体生物，其单倍体的体细胞中含有多于一个的染色体组，应引起大家的注意,。（分析,学案,P103,考题,5,）,2,、,特点：单倍体的植株小而弱，而且高度不育，因此单倍体本身在生产上没有任何经济价值。但是若诱导其染色体加倍，可成为可育的纯合子。,例题,2,假设水稻抗病（,R,）,对感病（,r,）,为显性，高秆,（,T,）,对矮杆（,t,）,为显性。现有纯合的抗病高秆水稻,和感病矮秆水稻。为了在较短的年限内培育出稳定遗,传的抗病矮秆水稻，可采取以下步骤：,将纯合的抗病高,秆,水稻和感病矮,秆,水稻杂交，得到杂交,种子。播种这些种子，长出的植株可产生基因型为,_,_,的花粉。,采用,_,的方法得到单倍体幼苗。,用,_,处理单倍体幼苗，使染色体加倍。,采用,_,的方法，鉴定出其中的抗病植株。,从中选择表现抗病的矮,秆,植株，其基因型应是,_,。,RT,Rt,rT,r t,花药离体培养,秋水仙素,病原体感染,RRtt,三,.,单倍体育种,采用花药离体培养的方法获得单倍体植株，再人工诱导染色体加倍，获取自交不发生性状分离的稳定遗传的纯系品种。,学生认真阅读课本,P84,图,4-7,，得出单倍体育种的,优、缺点。,三,.,单倍体育种,采用花药离体培养的方法获得单倍体植株，再人工诱导染色体加倍，获取自交不发生性状分离的稳定遗传的纯系品种。,优点,：缩短育种年限。,缺点,：但方法复杂，成活率较低。,单倍体育种,在野外发现抗锈病（显性基因,D,控制的）小麦植株，如何快速获取可以稳定遗传的抗锈病的种子呢？,如果体细胞在有丝分裂过程中，染色体完成了复制，细胞受到外界环境条件或内部因素的干扰，,纺锤体的形成受到破坏,，结果是染色体不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是这个细胞中染色体数目加倍了。,如果这个细胞继续进行正常的有丝分裂，将会怎样呢？,请思考,如果,多倍体,多倍体的体细胞通常比二倍体的细胞大，其中所含染色体组多了，遗传物质也比正常多，会有什么变化呢？,多倍体草莓（上）和野生状态下的草莓（下）的比较,资料,5,正常的水稻具有两个染色体组。具有三个染色体组的水稻苗长得特别旺盛，很迟开花，所结果实也全是空壳；具有四个染色体组的水稻长得特别茂盛，虽说也能开花结果实，但生长期特别长，甚至要几年才能成熟！,四倍体水稻（,48,条染色体）比二倍体水稻（,24,条染色体）蛋白质含量提高,5%,15%,，千粒重增加,1,倍，单位面积增产达,50%,以上。,资料,6,四倍体葡萄的果实比二倍体品种的大得多，四倍体番茄的维生素,C,的含量比二倍体的品种几乎增加了一倍。,多倍体,优点,：器官大，营养物质含量高。,缺点,：发育延迟，结实率低。,多倍体育种,在育种过程中，人们用秋水仙素处理种子或幼苗从而使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，发育为多倍体植株，得到多倍体品种。,人工诱导多倍体的方法很多。目前最常用而且最有效的方法，是用,秋水仙素,来处理萌发的种子和幼苗。当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，,能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不分离，从而引起细胞内染色体的加倍,。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。,多倍体育种,秋水仙素处理萌发的幼苗时，可以诱导多倍体的产生，秋水仙素的作用是,。,三倍体植株需要授以二倍体的成熟花粉，因为成熟花粉具有的色氨酸酶系（促使合成生长素），通过授粉为其子房的发育提供,。,三倍体植株不能进行减数分裂的原因是由于卵原细胞,3,个染色体组（,3N=33,），减数分裂时同源染色体联会,，从而不能正常产生卵细胞。由此可以获得,的是,倍体果实，但是没有种子的无籽西瓜。,上述过程需要的时间周期为,2,年。第一年可以由专门的种子培育公司完成,3N,和,2N,的种子；农户直接购买配比好的,3N,和,2N,的种子，按照正常的栽培方法培育，当年就可以获得,。,抑制纺锤体的形成,生长素,紊乱,三,无,籽西瓜,杂交育种,诱变育种,多倍体育种,单倍体育种,处理,原理,优点,缺点,三、比较各种育种的方法,杂交育种,诱变育种,多倍体育种,单倍体育种,处理,原理,优点,缺点,杂交,辐射、射线,化学药剂,秋水仙素,花药离体培养,基因重组,基因突变,染色体变异,可以集中两个亲体的优良性状,育种年限缩短，改良某些性状,果大，茎秆粗，营养物丰富,年限短，易稳定,时间长,有利不多，需大量处理,发育迟，结实低,高度不育，弱小,学生练习：,1,作业本,P50 23,2,学案,P112 9 P110,考题,6,对于大多数生物而言，,DNA,是主要的遗传物质，有遗传效应的,DNA,片段叫基因，生物之所以体现出各种形态是基因表达的结果,.,几种生物的不同性状：,1,青霉菌能产生对人类有用的抗生素,青霉素。,2,豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气。,3,人的胰岛,B,细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度。,让禾本科植物能够固定空气中的氮气；让微生物生产出人的胰岛素、干扰素等药物。这样既节省了人力，又简化了生产，同时还不会对环境造成污染,能实现吗？,1,转基因技术概念,是指利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因（外源基因）转移到其他生物物种中，使其出现原物种不具有的新性状的技术。,设想,:,把抗虫的基因从某种生物,(,如苏云金芽孢杆菌,),中提取出来,放入棉的细胞中,与棉细胞中的,DNA,结合起来,在棉中发挥作用。,关键步骤：,1.,抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取；,2.,抗虫基因与棉的,DNA“,缝合”连接；,3.,抗虫基因进入棉细胞。,如果这些问题得以解决，那么外源基因（抗虫基因）,随棉细胞的分裂而增殖，并在棉细胞得以表达，还能,将所获得的新性状稳定地遗传给后代。,这样获得的由于外源基因的导入而引起原有遗传物质,组成改变的生物称为转基因生物。,资料：转基因技术的应用,将北极深海鱼的抗冻基因导入西红柿，使西红柿在冬天也能长期保存。,胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床上给病人注射的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每,100kg,胰腺只能提取,45g,胰岛素。所以用这种方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，且远远不能满足社会的需要。,1979,年，科学家将动物体内能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌的,DNA,分子重组，并且在大肠杆菌内表达成功。这样，用,2000L,大肠杆菌培养液就可以提取,100g,胰岛素，相当于从,2t,猪胰腺中提取的量。,1982,年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素开始投入市场，其售价比用传统方法生产的胰岛素的售价降低了,30,50,。,干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白。由于干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，如水痘、肝炎、狂犬病等病毒引起的感染，因此，它是一种抗病毒的特效药。此外，干扰素对治疗乳腺癌、骨髓癌、淋巴癌等癌症和某些白血病也有一定疗效。传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取的，每,300L,血液只能提取出,1mg,干扰素。,1980,1982,年，科学家用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，从每,1kg,细菌培养物中可以得到,20,40mg,干扰素。从,1987,年开始，用基因工程方法生产的干扰素进入了工业化生产，并且大量投放市场。,学生阅读课本,P86,最后一段,