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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，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 優(yōu)點 可集中優(yōu)良性狀 時間短 器官大和營養(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(xì)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(xì)胞。 ②具備的條件：a、能在宿主細(xì)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(biāo)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、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(xì)胞 常用的受體細(xì)胞：大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母 菌、動植物細(xì)胞 （4）目的基因檢測與表達(dá) ①檢測方法如：質(zhì)粒中有抗菌素抗性基因的大腸桿菌細(xì)胞放入到相應(yīng)的抗菌素中，如果正常 生長，說明細(xì)胞中含有重組質(zhì)粒。 ②表達(dá)：受體細(xì)胞表現(xiàn)出特定性狀，說明目的基因完成了表達(dá)過程。如：抗蟲棉基因?qū)朊?細(xì)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