課程內(nèi)容
《從雜交育種到基因工程》（必修2）
考綱要求：
1.生物變異在育種上的應(yīng)用
2.轉(zhuǎn)基因食品的安全
一、人工誘變在育種上的應(yīng)用
誘變意義：是創(chuàng)造動、植物新品種和微生物新類型的重要方法。
（1）常用的方法：用物理、化學方法處理植物，使生物發(fā)生基因突變
（2）優(yōu)點：①提高突變率，縮短育種周期；②大幅度改良某些性狀
（3）缺點：①成功率低，有利個體往往不多，需大量處理試驗材料
②基因突變有不定向性，盲目性強
隨堂練習
有關(guān)基因突變的敘述，正確的是（C）
A 不同基因突變的概率是相同的
B 基因突變的方向是有環(huán)境決定的
C 一個基因可以向多個方向突變
D 細胞分裂的中期不發(fā)生基因突變
二、雜交育種
1.原理：基因重組
2.過程：雜交→ 自交→ 選優(yōu)→ 自交
3.優(yōu)點：使位于不同個體上的多個優(yōu)良性狀集中于一個個體上
4.缺陷：育種所需時間較長，只能進行本物種或親緣關(guān)系較近的物種雜交，雜交后代易出現(xiàn)性狀分離，不能克服遠緣雜交不親合的障礙。
5.應(yīng)用：矮桿抗病小麥的培育
隨堂練習：
依據(jù)基因重組概念的發(fā)展，判斷下下列圖示過程中沒有發(fā)生基因重組的是（A)
A 普通椒→ （培育）太空椒
B 人凝血因子基因→ （轉(zhuǎn)入）羊的受精卵
C 抗蟲基因→ （插入）大腸桿菌質(zhì)粒
D 初級卵母細胞→ （形成)次級卵母細胞
三、染色體變異在育種上的應(yīng)用
1.多倍體育種：
(1)原理：染色體變異
（2）方法：秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗
（3）優(yōu)點：莖稈粗壯、果實和種子大
（4）缺點：結(jié)實率低、發(fā)育延遲
（5）應(yīng)用：三倍體無籽西瓜、八倍體小黑麥
無籽原因：同染染色體聯(lián)會紊亂，無法正常完成減數(shù)分裂，沒有配子，所以就沒有種子。
原理：當秋水素作用于正在分裂的細胞時，能夠抑制紡錘體的形成，導致染色體復制且著絲點分裂后不能移向兩極，從而引起細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。染色體數(shù)目加倍的細胞繼續(xù)進行有絲分裂，將來就可能發(fā)育成多倍體植株。
三倍體無籽西瓜的培育
原理：秋水仙素能抑制紡錘體的形成
方法：秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗
為什么以一定濃度的秋水仙素溶液處理幼苗的牙尖？
答：牙尖有絲分裂旺盛
三倍體西瓜為什么沒有種子？一顆都沒有嗎?
答：由于染色體聯(lián)會紊亂，不能進行正常的減數(shù)分裂。不是，在進行減數(shù)分裂時有可能形成正常的卵細胞。
每年都要制種，很麻煩，有沒有別的替代方法？
答：方法一：將三倍體西瓜植株進行組織培養(yǎng)獲取大量的組織苗，再進行移栽。
方法二：利用生長素或生長素類似物處理二倍體未授粉的雌蕊，以促進子房發(fā)育成無籽果實，在此過程中要進行套袋處理，以避免授粉。
多倍體植物具有生長旺盛，各器官粗壯種子少或不產(chǎn)生種子的特征。凡是不以種子為收獲目標的植物都可以考慮進行多倍體育種。
2.單倍體育種
原理：染色體變異
方法：花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素加倍
AXB→ F1花粉→ 單倍體植株→ 純種植株→ 優(yōu)良品種
有點：明顯縮短育種年限（2年）獲得的后代均為純種個體（A、B均為二倍體）
雜交育種、誘變育種、單倍體育種、多倍體育種比較
原理：依次為基因重組、基因突變、染色體變異（成倍減少）、染色體變異（成倍增加）
常用方法：依次為雜交、自交、篩選；用物理或化學方法處理生物；花藥離體培養(yǎng)→ 單倍體→ 秋水仙素處理→ 純種；秋水仙素
優(yōu)點：依次是使位于不同個體的優(yōu)良性狀集中于一個個體上；提高變異頻率，加速育種過程；明顯縮短育種年限，育種時間較短技術(shù)復雜；各種器官大、營養(yǎng)成分高、抗性強
缺點：依次是育種時間最長；有利變異少，需大量原材料；技術(shù)復雜，需與雜交育種配合；與雜交育種配合；獲得的新品種發(fā)育延遲
一、基因工程的原理
1.概念：基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗地說，就是按照人民的意愿，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.知識升華--理解概念
基因工程別名：基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)
原理：基因重組
操作環(huán)境：生物體外
操作對象：基因
操作水平：DNA分子水平
基本過程：剪切→ 拼接→ 導入→ 表達
結(jié)果：定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要的生物或制品。
二、基因工程的基本工具
（1）基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶
作用特點：特異性，即識別特定核苷酸序列，切割特定切點
作用位點：磷酸和脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵
結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端（堿基互補配對）
舉例：大腸桿菌的一種ECORI限制酶識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。
2.基因的針線--DNA連接酶
能力提升--拓展思維
1.不同DNA分子能夠拼接在一起的原因？
不同生物的DNA具有相同的結(jié)構(gòu)
2.你能分清DNA聚合酶與DNA連接酶嗎？
探究思考：
抑制限制酶能將外來的DNA切斷，對自己的DNA無損害。
設(shè)想如果我們把外源DNA分子直接導入受體細胞，結(jié)果會怎樣？
（3）基因的運輸工具--運載體
常用的運載體主要有兩類：
1)細菌細胞質(zhì)的質(zhì)粒
2）噬菌體或某些動植物病毒
大腸桿菌的質(zhì)粒特點
細胞擬核之外的小的環(huán)狀DNA分子；
常含有抗藥基因（標記基因）
質(zhì)粒的存在對宿主細胞無影響
質(zhì)粒的復制只能在宿主細胞內(nèi)完成
運載體
1.能夠在宿主細胞內(nèi)復制并穩(wěn)定保存
2.具有多個限制酶切點以便與外源基因相連
3.具有標記基因，便于進行篩選
基因操作的基本步驟--“四部曲”
1.提取目的基因---剪 （用限制酶切割DNA）
2.目的基因與運載體結(jié)合-----拼（用連接酶連接）
3.將目的基因?qū)胧荏w細胞-----轉(zhuǎn) （獲得轉(zhuǎn)基因生物）
4.目的基因的檢測和表達-----檢
三、基因工程的應(yīng)用
1.基因工程與作物育種
運用基因工程技術(shù)，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的農(nóng)作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動、植物。
與雜交育種、誘變育種相比較，基因工程育種的有點有哪些?
目的性強、克服遠源雜交不親和性、育種周期短
2.基因工程與藥物研制
用基因工程的方法生產(chǎn)胰島素、干擾素、白細胞介素、凝血因子、以及預防乙肝、瘧疾等的疫苗
3.基因工程與環(huán)境保護
（1）環(huán)境監(jiān)測 （2）環(huán)境污染治理
四、轉(zhuǎn)基因生物與轉(zhuǎn)基因食品的安全性
安全觀點：1.轉(zhuǎn)基因食品與非轉(zhuǎn)基因食品的構(gòu)成是一樣的
2.減少農(nóng)藥使用，減少環(huán)境污染
3.節(jié)省生產(chǎn)成本，降低糧食售價
4.增加食品營養(yǎng)，提高食品產(chǎn)量等
不安全觀點：1.可能產(chǎn)生抗除草劑的超級雜草
2.可能使疾病的散播跨越物種障礙
3.可能損害農(nóng)作物的生物多樣性
4.認為創(chuàng)造新物種，可能干擾生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
5.可能產(chǎn)生新毒素和新過敏源
隨堂練習
用基因工程技術(shù)可使大腸桿菌合成人的蛋白質(zhì)。下列說法不正確 的是（B)
A 常用相同的限制性核酸內(nèi)切酶處理目的基因和質(zhì)粒
B DNA連接酶和RNA聚合酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶
C 可用抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導入了重組質(zhì)粒
D 導入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達
