高中生物 第二章 第2节 现代生物技术在育种上的应用导学案(新人教版)选修2

高中生物第二章第2节现代生物技术在育种上的应用导学案(新人教版)选修2

1、描述转基因技术育种和细胞杂交育种等现代育种技术。

2、列举现代育种技术在实践中应用的实例，探讨其前景。

3、关注转基因生物及其产品引发的社会问题。

一、转基因技术育种

1、概念转基因技术是指按照人们的意愿，把一种生物的某个______克隆出来，加以______和______，再转移到________生物的细胞里，从而______地改造生物的遗传性状。

2、内容__________的制备和目的基因导入__________的过程。

3、操作流程基因分离→目的基因→目的基因与________结合→目的基因导入__________→转化组织或细胞→植株再生

→______与未转化的植株→筛选→________植株→移苗入土→选优。

二、转基因植物的实例

1、1983年第一例转基因植物转基因______。

2、转基因________番茄。

3、转基因______作物：转________抗虫棉、抗虫玉米、抗虫杨树和抗虫甘蓝，转植物________抑制剂基因、转外源凝集素基因的转基因水稻、转基因棉。

4、抗________作物：抗除草剂玉米、油菜、大豆、棉等。

三、转基因动物的实例

1、1982年美国科学家将大鼠的______________注射到小白鼠的受精卵中，获得第一只转基因“超级小鼠”。

2、动物转基因技术的应用：提高产仔数或产蛋数；提高

______能力；研制乳腺____________；提高动物生长速率；改善肉的品质。

四、细胞杂交育种

1、细胞杂交指将同类或不同类生物体的__________或体细胞，在一定的物理或化学条件下进行融合形成__________，再创造条件将__________培养成完整的杂种生物个体。思考：粮食危机威胁着人类的生存，你能想办法培育如下图所示的马铃薯抗盐碱和干旱作物调节细胞渗透压的基因增强甜味的水果降低乳糖的奶牛生产胰岛素的工程菌人胰岛素基因人

2、将目的基因导入不同受体细胞的比较细胞种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法显微注射法Ca2＋处理法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程目的基因插入Ti质粒的TDNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的染色体DNA 上→表达目的基因表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→

受精卵发育→获得具有新性状的动物Ca2＋处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子

3、乳腺生物反应器（1）优点。①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。（2）操作过程。用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过程相同。为了将目标产品在奶中形成，需要使用乳腺组织中特异表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成表达载体。操作过程大致归纳为：获取目的基因（例如血清白蛋白基因）→构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）→显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体→发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。（3）缺点。只能是雌性个体在泌乳期时才能应用。（4）成果。已在乳腺生物反应器中表达了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等重要医药产品。

4、植物体细胞杂交（1）植物体细胞杂交是用两个来自于不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植株的方法。从这句话可以看出，植物体细胞杂交是从细胞融合开始，到培育成新的植株结束。其生殖方式为无性生殖。（2）植物体细胞杂交的实质是不同植物细胞的原生质体的融合。（3）植物体细胞融合的障碍是细胞外的细胞壁，融合完成的标志是产生新的细胞壁。（4）形成融合细胞的类型：体细胞融合成功以后，既有AB型杂种细胞，又能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有

AB型细胞是植物体细胞杂交所形成的杂种细胞，因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。（5）植物体细胞杂交育种的优点和局限性优点：植物体细胞杂交的最大突破是克服了远缘杂交不亲和的种间或属间障碍。局限性：由于目前仍有许多理论和技术问题没有解决，不能让杂种植株按照人们的需要表现出亲代的优良性状。

5、植物原生质体能成为植物细胞工程的理想研究材料的原因（1）容易从同一种植物材料的组织中获得大量的遗传上相同的游离原生质体。（2）可以被诱导与其他物种的原生质体融合，从而克服不同物种细胞之间的有性不亲和障碍，实现远缘物种间的体细胞杂交。（3）可以提高变异频率，因为既可以捕获外源DNA，也可以捕获较大的细胞器，如叶绿体等，是植物遗传转化的理想受体。（4）保持着植物细胞的全能性，在适宜的培养条件下，可以重新长出细胞壁，进行细胞分裂、分化，形成完整的小植株。（5）植物原生质体虽然没有细胞壁，但仍然进行着植物细胞的各种生命活动，包括蛋白质和核酸的合成、光合作用、呼吸作用、通过膜向外界进行物质交换等。（6）原生质体膜很薄，实验操作方便，如进行基因导入和遗传转化，以及从原生质制备各种细胞器等，为遗传重组提供有用材料。

6、物理和化学方法诱导原生质体融合的基本原理化学融合的机制：常用化学融合方法有高pH高Ca2＋法诱导原生质体融合的基本原理是中和原生质体表面所带的电荷，使原生质体的质膜紧

密接触，从而有利于质膜的接触融合。PEG处理原生质体可以使原生质体聚集，促进融合。物理融合的机制：常用方法为电融合法。此法是先将两种原生质体以适当的比例混合成悬浮液，将其滴入电融合小室中，给小室两极以交变电流，使原生质体沿电场方向排列成串珠状，接着给以瞬间高强度的电脉冲，使原生质体膜产生局部破损而导致融合。题型一转基因技术育种

【例1】

采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是（

）。①将毒素蛋白注射到棉受精卵中②将编码毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中③将编码毒素蛋白的DNA序列与质粒重组导入细菌，用该细菌感染棉花体细胞，再进行组织培养④将编码毒素蛋白的DNA序列与质粒重组，注射到棉花子房，并进入受精卵

A、①②

B、②③

C、③④

D、①④解析：将目的基因导入受体细胞的时候，是通过限制酶和DNA连接酶将目的基因和运载体结合起来，然后导入受体细胞的。将毒素蛋白直接注射到棉受精卵中和将编码毒素蛋白的DNA 序列注射到棉受精卵中是不对的，没有载体的帮助，它们不能表达。显微注射法是将目的基因导入动物细胞常用的方法。答案：C