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1、
第 12 講 從雜交育種到基因工程
一、雜交育種和誘變育種
(一)雜交育種
1.概念:是將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中一起,再經(jīng)過選擇和培育,獲得新品 種的方法。
2.原理:基因重組。通過基因重組產(chǎn)生新的基因型,從而產(chǎn)生新的優(yōu)良性狀。
3.優(yōu)點:可以將兩個或多個優(yōu)良性狀集中在一起。
4.缺點:不會產(chǎn)生新基因,且雜交后代會出現(xiàn)性狀分離,育種過程緩慢,過程復(fù)雜。
(二)誘變育種
1.概念:指利用物理或化學(xué)因素來處理生物,使生物產(chǎn)生基因突變,利用這些變異育成新品 種的方法。
2.誘變原理:基因突變
3.誘變因素:(1)物理:X 射線,紫外線
2、,γ 射線 (2)化學(xué):亞硝酸,硫酸二乙酯等。
4.優(yōu)點:可以在較短時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良性狀。
5.缺點:因為基因突變具有不定向性且有利的突變很少,所以誘變育種具有一定盲目性,所 以利用理化因素出來生物提高突變率,且需要處理大量的生物材料,再進行選擇培育。
(三)四種育種方法的比較
雜交育種
誘變育種
多倍體育種
單倍體育種
原理
基因重組
基因突變
染色體變異
染色體變異
方法
雜交
激光、射線或化學(xué)藥 品處理
秋水仙素處理萌 發(fā)種子或幼苗
花藥離體培養(yǎng) 后加倍
3
優(yōu)點
可集中優(yōu)良性狀
時間短
器官
3、大和營養(yǎng)物質(zhì) 含量高
縮短育種年限
缺點
育種年限長
盲目性及突變頻率 較低
動物中難以開展
成活率低,只適 用
于植物
舉例
高桿抗病與矮桿感病雜
交獲得矮桿抗病品種
高產(chǎn)青霉菌株的育
成
三倍體西瓜
抗病植株的育
成
二、基因工程及其應(yīng)用
1.概念:按照人們的意愿,把一種生物的某種基因提取出來,加以修飾改造,然后放到另一 種生物的細胞里,定向地改造生物的遺傳性狀。
2.原理 基因重組
3.工具:
(1)基因的―剪刀‖:限制性內(nèi)切酶
①分布:主要在微生物中。②作用特點:特
4、異性,即識別特定核苷酸序列,切割特定切點。
③結(jié)果:產(chǎn)生黏性未端(堿基互補配對)。
(2)基因的―針線‖:DNA 連接酶
①連接的部位:磷酸二酯鍵,不是氫鍵。 ②結(jié)果:兩個相同的黏性未端的連接。
(3)基因的―運載工具‖:運載體
①作用:將外源基因送入受體細胞。
②具備的條件:a、能在宿主細胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存。b、 具有多個限制酶切點。
c、有某些標記基因。
③種類:質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒。
④質(zhì)粒的特點:質(zhì)粒是基因工程中最常用的運載體。
4.基因操作的基本步驟:
(1)提取目的基因:人們所需要的特定基因,如人的胰島素基因、
5、抗蟲基因、抗病基因、 干擾素基因等
(2)目的基因與運載體結(jié)合(以質(zhì)粒為運載體):用同一種限制酶分別切割目的基因和質(zhì) 粒 DNA(運載體),使其產(chǎn)生相同的黏性末端,將切割下的目的基因與切割后的質(zhì)粒混合, 并加入適量的 DNA 連接酶,使之形成重組 DNA 分子(重組質(zhì)粒)
(3)將目的基因?qū)胧荏w細胞 常用的受體細胞:大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母
菌、動植物細胞
(4)目的基因檢測與表達
①檢測方法如:質(zhì)粒中有抗菌素抗性基因的大腸桿菌細胞放入到相應(yīng)的抗菌素中,如果正常 生長,說明細胞中含有重組質(zhì)粒。
②表達:受體細胞表現(xiàn)出特定性狀,說明目的基因完成了表達過程。如:抗蟲棉基因?qū)朊?細胞后,棉鈴蟲食用棉的葉片時被殺死;胰島素基因?qū)氪竽c桿菌后能合成出胰島素等。
5.轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性