6.2基因工程及其应用
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7.单基因遗传病是由一个等位基因控制的遗传病
8、人类的基因组和染色体组分别是
9、基因型为AAaa的花粉培育成的后代属于____,
其基因型及比例为_____。 10、某植物(2n＝10)为雌雄同株植物。该物种基 因组测序应测___条染色体，在雌配子形成过程 中细胞内可形成___个四分体。
思考：要将小麦的抗虫基因移到水稻体内，使 水稻也抗虫，能用杂交育种的方法吗？为什么？
1、人类遗传病主要可以分为_____三大类 2、优生就是让每一个家庭都生育出___ 的后代 3、预防遗传病发生的最简单有效的方法是___， 最主要的手段之一是___。 4.调查遗传病的发病率最好选择 遗传病，调查
方法是 。调查遗传病的遗传方式的方法是 。
5.判断：携带遗传病基因的个体一定会患遗传病
6.不携带遗传病基因的个体一定不会患遗传病
基因工程操作的基本步骤
1）提取目的基因 2）目的基因与运 载体结合 3）将目的基因导 入受体细胞 4）目的基因的检 测和鉴定
1）提取目的基因
2）目的基因与运载体结合
细菌 取出质粒
供体细胞 取出DNA
用限制酶切断DNA
用DNA连接酶 连接目的基因
要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几次？几个切
口？可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末
3、将目的基因导入受体细胞
将重组DNA导 入受体细胞
扩增
4、目的基因的检测和鉴定
无表达产物 无表达产物 有表达产物 无表达产物
1、基因工程的概念、原理、意义 2、基因工程用到的工具、步骤 3、限制酶切割的化学键是，DNA连接酶连接的化 学键是，运载体有， 判断： 4、 重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、 连接酶和运载体 5、所有的限制酶只能识别同一种特定的核苷酸 序列。6、选用细菌作为重组质粒的受体细胞是 因为细菌繁殖快。7、只要目的基因进入了受体 细胞就能成功实现表达 8、构建重组质粒时必须用同种限制酶切割目的 基因和质粒
不同个体的优良 明显缩短育种
优点 性状可集中到同 年限，后代一
植物茎杆粗壮， 果实、种子大，
提高变异频率， 大幅度改良某些 性状，加速育种
定向地改造生 物的遗传性状
一个个体上 般都为纯种 营养高
进程
缺点
育种时间长， 需及时发现优
良性状
技术复杂， 成本高
发育延迟， 结实率低
有利变异少， 需要处理大量 实验材料，具 有不确定性
端？
目的基因
CTTCATG AATTCCGTAG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGCATCTTAA GGGATT
CTTCATG GAAGTACTTAA
AATTCCCTAA GGGATT
目的基因
AATTCCGTAGC GGGCATCTTAA
CTTCATG AATTCCGTAG AACCTAA GAAGTACTTAA GGCATC TTGGGATT
原 理
基因重组
基因突变
染色体变异 染色体变异
常 用
杂交→自
方 交→选优
法
用物理或化 花药离体培 学方法处理 养、秋水仙
生物 素处理
优 点
使位于不同 个体的优良 提高变异频率
基因集中于 创造自然界没 一个个体上 有的新基因
明显缩短育 种年限
秋水仙素 处理
各种器官大、 营养成分高、 抗性强
缺 点
育种时间最 长
（2）_F_1自__交__得__到_F_2__________
（3）_在__F_2_中__选__出__所__需__类__型__，__连__续__自__交__，__直__至_ 不发生性状分离为止
思考1、在杂交育种工作中，选择通常从哪一 代开始，理由是什么？
从F2代开始选择 从F2代开始出现性状分离 思考：杂交育种一定需要连续自交吗？ 不一定，若选育隐性优良纯种(aabb)，则不需要 连续自交，只要在子二代出现该性状个体即可
第6章 从杂交育种到基因工程
第1节 杂交育种与诱变育种
一、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。
一、杂交育种
想一想：植物杂交育种的方法
例1： 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） 怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？
有利变异少 需大量处理 供试材料
技术复杂，需 获得的新
与杂交育种配 品种发育
合
延迟
1、基因工程的概念、原理、意义
2、基因工程用到的工具、步骤
3、限制酶切割的化学键是，DNA连接酶连接的化
学键是 4、杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体 育种的原理、方法、优点、缺点 5、在杂交育种工作中，选择通常从哪一代开始， 理由是什么？
几种常见育种方法的比较
育种 方法
杂交 育种
单倍体 育种
多倍体 育种
诱变 育种
基因工 程育种
基本 原理 基因重组
染色体变异 染色体变异 基因突变
基因重组
方法
杂交→自交 →选优
花药离体培 养、秋水仙 素诱导加倍
秋水仙素处 物理或化学方 将一种生物特定
理萌发的种 法ห้องสมุดไป่ตู้理动植物 基因转移到另一 子、幼苗 、微生物 种生物体内
2、基因的“针线” ——DNA连接酶
DNA连接酶的作用：
将互补配对的两个黏性末端连接起来，使 之成为一个完整的DNA分子。 连接的部位：
磷酸二酯键 DNA连接酶的作用过程：
3、基因的运载体
作用： 将外源基因送入受体细胞。
种类： 质粒、噬菌体和动植物病毒。
条件： （1）能在宿主细胞内复制
并稳定地保存。 （2）具有多个限制酶切点。 （3）具有某些标记基因。
基因工程：又叫做基因拼接技术或DNA重组技 术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种 生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然 后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物 的遗传性状。
原 理： 基因重组 操作对象： 基因 操作水平： DNA分子水平
优点： 打破远缘杂交不亲和的障碍。定 向地改造生物的遗传性状。
• 培育转基因大肠杆菌的简要过程：
人体组织细胞
提取 与运载体拼接
胰岛素基因
导入
普通大肠杆菌 (不能分泌人胰岛素)
大肠杆菌(含胰岛素基因)
转基因大肠杆菌 (能分泌人胰岛素)
二、基因工程的操作工具 二、基因操作的工具
1“、基因剪刀”—— 限制性核酸内切酶(限制酶)
特点： 一种限制酶只能识别一种特定的
二、诱变育种
原理： 基因突变 方法：物理方法(紫外线、α射线、失重等)化
学方法(亚硝酸、硫酸二乙酯等) 优点：可以提高变异的频率，在短时间内获得更
多的优良变异类型，大幅度改良某些性状
缺点：有利变异不多，需要大量处理实验材料
应用: 太空辣椒的培育 、青霉素高产菌株的 选育
杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种
可能引起生 态危机，技 术难度大
实例 杂交水稻
中国荷斯坦牛
普通小麦花 药离体培养
无籽西瓜
青霉菌高产菌 株的培育 黑农五号大豆
转基因抗 虫棉
练习使用EcoRI 剪切目的基因
CTTCATG AATTCCGTAG AACCTAA GAAGTACTTAA GGCATC TTGGGATT
质粒
CTTCATG GAAGTACTTAA
用杂合子（DdEe）种子获得纯合子（ddee），
最dd简E捷E 的方法是（ ）
A
A． 种植→F2→选不分离者→纯合体
B． 种植→秋水仙素处理→纯合体
C． 种植→花药离体培养→单倍体幼苗→
秋水仙素处理→纯合体
D． 种植→秋水仙素处理→花药离体培养
→纯合体
练习2：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）
AATTCCCTAA GGGATT
质粒
CTTCATG GAAGTACTTAA
AATTCCCTAA GGGATT
目的基因
AATTCCGTAGC GGGCATCTTAA
CTTCATG GAAGTACTTAA
AATTCCCTAA GGGATT
目的基因
CTTCATG AATTCCGTAGCAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGCATCTTAAGGGATT
杂交 Ｐ
长毛立耳 BBEE
短毛折耳 bbee
F1间 Ｆ1 长毛立耳 BbEe 长毛立耳BbEe 交配 Ｆ2 长立 长折 短立 短折
Bbee
选优
BBee
长折 短折
长折 短折
BBee bbee 测交
Bbee bbee
F3 长折
长折 短折
思考：动植物杂交育种的区别是什么？
植物是从F2中选出所需品种后，连续自交， 直到不出现性状分离为止
动物是从F2中选出所需品种后，与隐性纯 合个体进行测交，选出后代不出现性状分离 的个体为所需纯合个体
一、杂交育种
原理： 基因重组
方法： 杂交→自交→选优
连续自交
优点：使位于不同个体上的优良性状集中于一个个体 上。
缺点：育种所需时间较长
在杂交育种工作中，选择通常从哪一代开始， 理由是什么？
从F2代开始选择 从F2代开始出现性状分离
以下是杂交育种的参考方案：
杂交 Ｐ 高抗
矮不抗
DDTT
ddtt
自交 Ｆ1
高抗 DdTt
矮抗 ddTT
选优 Ｆ2 高抗 高不抗 自交 矮抗 ddTT
矮抗 矮不抗
ddTT ddTt
矮抗 ddTt
选优 F3 矮抗 ddTT
矮抗 矮不抗 ddTt ddTT
总结：植物杂交育种的步骤
（1）让__两_个__纯__合__亲_本__杂__交__得_到__F_1______________
核苷酸序列，并在特定的切点上切割
DNA分子。
(专一性)
来源: 主要是从原核生物中分离和纯化
例：大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。
EcoRⅠ 黏性末端
思考：
1、被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有 相同的黏性末端？不同的限制酶呢？
2、判断：所有限制酶都识别GAATTC序列， 并在G和A之间切开
8、人类的基因组和染色体组分别是
9、基因型为AAaa的花粉培育成的后代属于____,
其基因型及比例为_____。 10、某植物(2n＝10)为雌雄同株植物。该物种基 因组测序应测___条染色体，在雌配子形成过程 中细胞内可形成___个四分体。
思考：要将小麦的抗虫基因移到水稻体内，使 水稻也抗虫，能用杂交育种的方法吗？为什么？
1、人类遗传病主要可以分为_____三大类 2、优生就是让每一个家庭都生育出___ 的后代 3、预防遗传病发生的最简单有效的方法是___， 最主要的手段之一是___。 4.调查遗传病的发病率最好选择 遗传病，调查
方法是 。调查遗传病的遗传方式的方法是 。
5.判断：携带遗传病基因的个体一定会患遗传病
6.不携带遗传病基因的个体一定不会患遗传病
基因工程操作的基本步骤
1）提取目的基因 2）目的基因与运 载体结合 3）将目的基因导 入受体细胞 4）目的基因的检 测和鉴定
1）提取目的基因
2）目的基因与运载体结合
细菌 取出质粒
供体细胞 取出DNA
用限制酶切断DNA
用DNA连接酶 连接目的基因
要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几次？几个切
口？可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末
3、将目的基因导入受体细胞
将重组DNA导 入受体细胞
扩增
4、目的基因的检测和鉴定
无表达产物 无表达产物 有表达产物 无表达产物
1、基因工程的概念、原理、意义 2、基因工程用到的工具、步骤 3、限制酶切割的化学键是，DNA连接酶连接的化 学键是，运载体有， 判断： 4、 重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、 连接酶和运载体 5、所有的限制酶只能识别同一种特定的核苷酸 序列。6、选用细菌作为重组质粒的受体细胞是 因为细菌繁殖快。7、只要目的基因进入了受体 细胞就能成功实现表达 8、构建重组质粒时必须用同种限制酶切割目的 基因和质粒
不同个体的优良 明显缩短育种
优点 性状可集中到同 年限，后代一
植物茎杆粗壮， 果实、种子大，
提高变异频率， 大幅度改良某些 性状，加速育种
定向地改造生 物的遗传性状
一个个体上 般都为纯种 营养高
进程
缺点
育种时间长， 需及时发现优
良性状
技术复杂， 成本高
发育延迟， 结实率低
有利变异少， 需要处理大量 实验材料，具 有不确定性
端？
目的基因
CTTCATG AATTCCGTAG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGCATCTTAA GGGATT
CTTCATG GAAGTACTTAA
AATTCCCTAA GGGATT
目的基因
AATTCCGTAGC GGGCATCTTAA
CTTCATG AATTCCGTAG AACCTAA GAAGTACTTAA GGCATC TTGGGATT
原 理
基因重组
基因突变
染色体变异 染色体变异
常 用
杂交→自
方 交→选优
法
用物理或化 花药离体培 学方法处理 养、秋水仙
生物 素处理
优 点
使位于不同 个体的优良 提高变异频率
基因集中于 创造自然界没 一个个体上 有的新基因
明显缩短育 种年限
秋水仙素 处理
各种器官大、 营养成分高、 抗性强
缺 点
育种时间最 长
（2）_F_1自__交__得__到_F_2__________
（3）_在__F_2_中__选__出__所__需__类__型__，__连__续__自__交__，__直__至_ 不发生性状分离为止
思考1、在杂交育种工作中，选择通常从哪一 代开始，理由是什么？
从F2代开始选择 从F2代开始出现性状分离 思考：杂交育种一定需要连续自交吗？ 不一定，若选育隐性优良纯种(aabb)，则不需要 连续自交，只要在子二代出现该性状个体即可
第6章 从杂交育种到基因工程
第1节 杂交育种与诱变育种
一、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。
一、杂交育种
想一想：植物杂交育种的方法
例1： 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） 怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？
有利变异少 需大量处理 供试材料
技术复杂，需 获得的新
与杂交育种配 品种发育
合
延迟
1、基因工程的概念、原理、意义
2、基因工程用到的工具、步骤
3、限制酶切割的化学键是，DNA连接酶连接的化
学键是 4、杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体 育种的原理、方法、优点、缺点 5、在杂交育种工作中，选择通常从哪一代开始， 理由是什么？
几种常见育种方法的比较
育种 方法
杂交 育种
单倍体 育种
多倍体 育种
诱变 育种
基因工 程育种
基本 原理 基因重组
染色体变异 染色体变异 基因突变
基因重组
方法
杂交→自交 →选优
花药离体培 养、秋水仙 素诱导加倍
秋水仙素处 物理或化学方 将一种生物特定
理萌发的种 法ห้องสมุดไป่ตู้理动植物 基因转移到另一 子、幼苗 、微生物 种生物体内
2、基因的“针线” ——DNA连接酶
DNA连接酶的作用：
将互补配对的两个黏性末端连接起来，使 之成为一个完整的DNA分子。 连接的部位：
磷酸二酯键 DNA连接酶的作用过程：
3、基因的运载体
作用： 将外源基因送入受体细胞。
种类： 质粒、噬菌体和动植物病毒。
条件： （1）能在宿主细胞内复制
并稳定地保存。 （2）具有多个限制酶切点。 （3）具有某些标记基因。
基因工程：又叫做基因拼接技术或DNA重组技 术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种 生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然 后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物 的遗传性状。
原 理： 基因重组 操作对象： 基因 操作水平： DNA分子水平
优点： 打破远缘杂交不亲和的障碍。定 向地改造生物的遗传性状。
• 培育转基因大肠杆菌的简要过程：
人体组织细胞
提取 与运载体拼接
胰岛素基因
导入
普通大肠杆菌 (不能分泌人胰岛素)
大肠杆菌(含胰岛素基因)
转基因大肠杆菌 (能分泌人胰岛素)
二、基因工程的操作工具 二、基因操作的工具
1“、基因剪刀”—— 限制性核酸内切酶(限制酶)
特点： 一种限制酶只能识别一种特定的
二、诱变育种
原理： 基因突变 方法：物理方法(紫外线、α射线、失重等)化
学方法(亚硝酸、硫酸二乙酯等) 优点：可以提高变异的频率，在短时间内获得更
多的优良变异类型，大幅度改良某些性状
缺点：有利变异不多，需要大量处理实验材料
应用: 太空辣椒的培育 、青霉素高产菌株的 选育
杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种
可能引起生 态危机，技 术难度大
实例 杂交水稻
中国荷斯坦牛
普通小麦花 药离体培养
无籽西瓜
青霉菌高产菌 株的培育 黑农五号大豆
转基因抗 虫棉
练习使用EcoRI 剪切目的基因
CTTCATG AATTCCGTAG AACCTAA GAAGTACTTAA GGCATC TTGGGATT
质粒
CTTCATG GAAGTACTTAA
用杂合子（DdEe）种子获得纯合子（ddee），
最dd简E捷E 的方法是（ ）
A
A． 种植→F2→选不分离者→纯合体
B． 种植→秋水仙素处理→纯合体
C． 种植→花药离体培养→单倍体幼苗→
秋水仙素处理→纯合体
D． 种植→秋水仙素处理→花药离体培养
→纯合体
练习2：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）
AATTCCCTAA GGGATT
质粒
CTTCATG GAAGTACTTAA
AATTCCCTAA GGGATT
目的基因
AATTCCGTAGC GGGCATCTTAA
CTTCATG GAAGTACTTAA
AATTCCCTAA GGGATT
目的基因
CTTCATG AATTCCGTAGCAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGCATCTTAAGGGATT
杂交 Ｐ
长毛立耳 BBEE
短毛折耳 bbee
F1间 Ｆ1 长毛立耳 BbEe 长毛立耳BbEe 交配 Ｆ2 长立 长折 短立 短折
Bbee
选优
BBee
长折 短折
长折 短折
BBee bbee 测交
Bbee bbee
F3 长折
长折 短折
思考：动植物杂交育种的区别是什么？
植物是从F2中选出所需品种后，连续自交， 直到不出现性状分离为止
动物是从F2中选出所需品种后，与隐性纯 合个体进行测交，选出后代不出现性状分离 的个体为所需纯合个体
一、杂交育种
原理： 基因重组
方法： 杂交→自交→选优
连续自交
优点：使位于不同个体上的优良性状集中于一个个体 上。
缺点：育种所需时间较长
在杂交育种工作中，选择通常从哪一代开始， 理由是什么？
从F2代开始选择 从F2代开始出现性状分离
以下是杂交育种的参考方案：
杂交 Ｐ 高抗
矮不抗
DDTT
ddtt
自交 Ｆ1
高抗 DdTt
矮抗 ddTT
选优 Ｆ2 高抗 高不抗 自交 矮抗 ddTT
矮抗 矮不抗
ddTT ddTt
矮抗 ddTt
选优 F3 矮抗 ddTT
矮抗 矮不抗 ddTt ddTT
总结：植物杂交育种的步骤
（1）让__两_个__纯__合__亲_本__杂__交__得_到__F_1______________
核苷酸序列，并在特定的切点上切割
DNA分子。
(专一性)
来源: 主要是从原核生物中分离和纯化
例：大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。
EcoRⅠ 黏性末端
思考：
1、被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有 相同的黏性末端？不同的限制酶呢？
2、判断：所有限制酶都识别GAATTC序列， 并在G和A之间切开