资源简介

(共51张PPT)
16.5 遗传与转基因技术
制作者：雨中喵喵
目录
01
学习目标
02
生物的性状
03
生物变异
04
杂交育种
05
转基因技术
06
思考与练习
学习
目标
1.阐明生物的性状是由基因组成和环境共同决定的。
2.收集、讨论杂交育种和转基因技术的资料，知道遗传信息发生改变可以引起生物变异，认同杂交育种、转基因等技术促进了农业发展。
生物生活在一定的环境中，环境是否会影响生物性状的遗传 我们知道，水稻有高秆和矮秆等不同的品种，不同品种水稻的基因组成是不同的，也就是说，基因型不同的个体，表现型也不同。但是，在营养缺乏的条件下，高秆水稻也会长得很矮。营养缺乏是引起了基因型的改变，还是仅仅使表现型发生变化 这就涉及基因型、表现型与环境三者之间的关系问题。
第一部分
生物的性状是由基因组成和环境共同决定的
基因型相同的个体，如果生活在不同的环境中，其表现型会相同吗
环境对生物性状表现的影响
活动
小麦是重要的粮食作物，小麦幼苗在适合的环境中可以茁壮成长。若环境因素发生改变，小麦的性状表现如叶片的形态与数量、植株高矮等可能会不同。
环境对生物性状表现的影响
问题假设
活动
问题：光是光合作用的必需条件。针对光照与小麦幼苗的性状表现关系，你们小组提出的探究问题是______
假设：叶绿素只有在光照条件下才能形成，没有形成叶绿素时，叶绿体呈白色或淡黄色。叶是植物体进行光合作用的主要器官。针对这些已知知识，你们小组作出的假设是_________。
环境对生物性状表现的影响
问题假设
制订计划
实施计划
活动
制订计划：可供你选择的材料器具：小麦种子，标记笔，培养皿，纸巾，剪刀，镊子，不透光盒子，放大镜，等等。
针对所提出的假设，设计你们小组的实验方案。
实施计划：按照实验方案实施实验。思考：从什么时候开始进行观察和记录
环境对生物性状表现的影响
问题假设
制订计划
实施计划
分析及结论
活动
1.分析你们小组获得的数据，判断作出的假设是否成立。
2.你们小组得出的结论是_____。
环境对生物性状表现的影响
问题假设
制订计划
实施计划
分析及结论
表达与交流
活动
1.实验中所使用的小麦种子的基因并未发生变化，但性状表现却不同，这说明了什么
2.环境变化引起的生物性状的改变是可遗传的吗 需要什么条件
许多遗传实验表明，一般环境条件的变化不易使基因型发生改变，表现型则容易受到环境条件的影响。
水毛莨是一种水生植物，伸出水面的叶片呈扁平状，而长期浸没水中的叶片深裂成丝状。
喜马拉雅白色家兔的毛色可随着环境温度发生变化。在30℃以上所件下，全身长出白毛。在25℃条件下，四肢、尾巴、耳朵和鼻尖等体温较低的部位长出黑毛，其余部位长出白毛。而普通白色家兔无论在25℃还是30℃条件下，全身皆为白毛。
表现型是基因型与环境条件共同作用的结果。
第二部分
遗传信息发生改变可以引起生物变异
变异是生物界的一种普遍现象。
在有芒小麦植株中，偶尔会出现一株无芒小麦；
在一株红花大丽菊的植株上，可能开出半边红、半边白的花朵。
引起生物变异的原因有很多，凡性状的变异能在后代重复出现的
叫作可遗传的变异
可遗传的变异是由于遗传物质的改变产生的。
遗传物质发生改变以后，会影响生物体的新陈代谢过程，从而引起性状的变异。
有一些变异并不涉及遗传物质的改变，它们仅仅是外界环境条件直接作用于生物体的新陈代谢过程产生的结果，这些变异并不遗传给后代。
种在不同地块的同一个豌豆品种，植株的高度、豆粒的大小等存在差异就是这样。有的植株获得的养料多一点，所以它们长得高一点、豆粒大一点。
→仅仅由环境条件所引起的变异是不遗传的。
第三部分
杂交育种可培育农作物新品种
人们常常利用对人有益的可遗传变异来改良或培育新品种。杂交育种导通过不同纯系品种杂交，在其后代中选择、纯化优良品种的方法。
高秆、黄粒玉米与矮秆、白粒玉米杂交，其杂种后代中可能出现高秆和矮秆、黄粒玉米。
许多优良奶牛品种和金鱼品种也是通过杂交育种方法而来的。
为了获得矮秆不易倒伏的水稻品种，我国农学家于1956年，将栽培的水稻品种“矮仔占4号”和高秆水稻品种“广场13”杂交，于是成功培育出了半矮秆水稻品种“广场矮”，这是世界育种史上的一次重大突破，从此矮化育种得到迅猛发展。
20世纪60年代，我国农学家通过杂交技术使水稻的矮秆性状与高产性状重新组合，培育出一批矮秆、高产的水稻品种，解决了水稻倒伏减产的问题。
杂交育种促进了农业发展，袁隆平院士和他的超级杂交水稻，为中国和世界的粮食生产作出了重大贡献。
小资料：袁隆平与水稻杂交育种
袁隆平(1930—2021)，江西德安人，“共和国勋章”获得者，中国工程院院士。他是享誉海内外的农业科学家、中国杂交水稻事业的开创者和领导者，被誉为“杂交水稻之父”。
水稻是我国的主要粮食作物之一，袁隆平一生致力于杂交水稻的研究，立志解决我国的粮食短缺问题。杂交水稻是通过将遗传上有一定差异、优良性状互补的两个水稻品种杂交，获得的具有杂种优势的新品种。
小资料：袁隆平与水稻杂交育种
袁隆平自1960年开始进行水稻种植试验，提出培育水稻“三系”(即雄性不育系、雄性不育保持系、雄性不育恢复系)，并以“三系”配套的方法，利用水稻杂种优势的设想与思路，拉开中国杂交水稻研究的序幕。袁隆平领衔的科研团队通过形态改良和杂种优势利用相结合的技术路线，成功攻破水稻超高产育种难题，不断刷新亩产量。目前第三代杂交水稻早晚双季稻平均亩产已突破1500 kg。如果世界一半的稻田种植杂交水稻，每年增产的粮食可供4亿～5亿人食品发展杂交水稻将有效解决世界粮食短缺问题。
第四部分
转基因技术可以有目的地改变生物性状
什么是转基因技术 科学家第一次取得转基因技术的成功是以细菌为实验材料的。让我们回顾一下科学家利用细菌合成人胰岛素的研究，了解转基因技术的大致过程。
科学家利用细菌合成人胰岛素的过程
交流
人胰岛素是科学家最早利用转基因技术，使细菌产生的一种重要的人体蛋白质。
请你阅读这项技术的操作步骤。
科学家利用细菌合成人胰岛素的过程
交流
1.科学家从细菌细胞中提取出一种叫作质粒的环状DNA。
2.先用一种酶把质粒DNA切开。
3.将质粒DNA与人胰岛素基因混合在一起，利用另外一种酶，人胰岛素基因会连接到质粒DNA切口的两端，重新形成环状DNA。
科学家利用细菌合成人胰岛素的过程
交流
4.将携带人胰岛素基因的质粒与细菌混合在一起，有些细菌会把质粒吞入体内。
5.吞入质粒的细菌繁殖时，产生的细菌后代也就会含有携带人胰岛素基因的质粒，随后，人胰岛素基因开始指挥细菌合成人胰岛素。
科学家利用细菌合成人胰岛素的过程
交流
了解了科学家利用细菌合成人胰岛素的过程后，请你思考并与同学交流以下问题。
1.转基因技术的操作对象是什么
2.转基因技术的任务是什么
3.转基因细菌为什么能够在短时间内生产大量的人胰岛素
从科学家利用细菌合成人胰岛素的研究过程看出
转基因技术就是把一个生物体的特定基因转移到另一个生物体DNA中的生物技术。
科学家将人的胰岛素基因成功转入细菌体内，细菌及其后代都会含有人胰岛素基因。于是，细菌就开始生产人胰岛素。因为细菌繁殖速度很快，且新陈代谢旺盛，所以能在短时间内生产大量人胰岛素。
利用转基因技术也可以将特定基因转移到动物或植物细胞中，1982年，美国科学家把大白鼠的生长激素基因转入家鼠受精卵内，培育出二倍于普通家鼠的“超级鼠”。
1988年，我国科学家把生长激素基因转入鲤鱼的受精卵内，该鱼卵发育成特大的胖鲤鱼。转基因技术是现代生物技术的核心。
科学家应用转基因技术，成功地培育出一批抗虫、抗病的农作物新品种。
苏云金杆菌体内能产生一种杀虫蛋白，农作物害虫吃下这种杀虫蛋白就会死亡，这种杀虫蛋白对人和牲畜却无毒害作用。科学家将苏云金杆菌杀虫蛋白基因转移到棉花等农作物体内，使农作物能有效抵御害虫，不仅提高了农作物产量，还减少了农药对环境的污染。
农业生产中常用除草剂防除杂草，具有高效、省时、省力等特点。但是，很多除草剂良莠不分，将农作物与杂草一起杀死。
科学家把某种农作物的抗除草剂基因转入其他农作物中，培育出具有抗除草剂能力的农作物新品种。
科学家还致力于植物抗寒、抗热、抗旱、抗病、抗盐碱等基因的研究，以期提高农作物适应不良环境的能力。
改良农作物的品质是转基因技术研究的一个引人注目的方向。科学家利用转基因技术培育出高蛋白含量的马铃薯和玉米，能产生大豆蛋白的水稻，耐储藏的番茄，多色的牵牛花，等等。
表16-4不同玉米种子中蛋白质、赖氨酸、油分含量(g/100g干种子) 玉米种类 蛋白质 赖氨酸 油分
普通玉米 9.00 0.27 1.00
转基因玉米 12.50 0.43 8.10
乙烯是植物体内合成的促进果实成熟的物质，自然成熟的番茄乙烯含量高，运输和储藏时极易腐烂、变质。
科学家向番茄中转入抑制乙烯合成的基因，这种番茄成熟时的乙烯含量降低，有利于长期保存、保鲜和运输。供应市场时，用微量的乙烯气体进行处理，就可以催熟番茄。
目前，一些科学家致力于将固氮基因转移到小麦、玉米、水稻等农作物体内，使其能像豆类植物那样，获得固定空气中氮的能力。
你能够预测出这项研究一旦成功给农业生产带来的巨大效益吗
小资料：棉花遗传育种
我国种植棉花的历史有2000余年。我国是世界植棉大国，在棉纺、棉布生产和棉产品消费等方面均为世界之冠。半个多世纪以来，我国先后育成并发放了200多个棉花品种，在生产上进行了6次大规模换种，且已于20世纪60年代结束了以往大量引进外国品种的局面。
小资料：棉花遗传育种
自20世纪90年代以来，农学家采用常规育种与高新技术相结合的途径，选育多个拥有自主知识产权的转外源基因的抗虫棉品种，我国已成为独立开展棉花高新技术育种的国家。目前转基因抗虫棉、抗病棉和杂交棉在扩大种植，这些品种将成为我国第七次棉花换种的主体品种。棉花良种普及率已超过90%。
小资料：棉花遗传育种
高产、优质、早熟与抗病虫相结合是我国新选育的棉花品种的特点，我国的棉花育种技术已跻身于世界先进行列。
第五部分
转基因技术在制药、遗传病诊治和环境保护方面的应用
转基因技术可以使动物、植物甚至微生物成为制造药物的“微型工厂”
人们用基因工程使大肠杆菌成为生产人胰岛素的工厂，2000L细菌培养液能提取100 g胰岛素，相当于1t猪胰脏提取的胰岛素。
目前，利用类似方法生产的药物有很多种，如人的生长激素、干扰素、凝血因子、溶菌酶等。把控制药用蛋白合成的基因转移到动物体内，用动物乳腺来生产药用蛋白，是转基因动物研究与应用中相当活跃的领域。
2015年，我国科学家首次利用动物生产重组人血白蛋白。
2016年，我国科学家成功地培育出了转入人溶菌酶基因的奶牛，其乳汁中可以高效表达人溶菌酶。
转基因技术还可以用于遗传病诊断与治疗
很多遗传病能够进行基因诊断，如苯丙酮尿症。如果基因诊断的结果确实发现了某人有基因缺陷等问题，可以通过转换患者细胞中损坏了的基因或引入正常的基因，使其遗传病得到根治。
目前，在基因水平上治疗遗传病已应用于临床治疗。
转基因技术在环境治理方面也可以发挥奇妙的作用
转抗虫基因农作物的培育成功，可以极大地减少农药的使用；把单细胞藻类的氢化酶基因导入大肠杆菌，可以生产清洁的氢能源。
此外，科学家创造出多种“超级菌”，有的能分解污染陆地和海洋的石油，有的能吸附污染土壤中的汞、镉等重金属离子。
转基因技术在生物制药、遗传病诊治和环境保护等领域具有广阔的发展前景。
思考与练习
1.举例说出某人后天获得的性状是不遗传的。
2.假如某人的手臂经常受X射线照射，其皮肤细胞中的其因可能会发生改变。这种改变能遗传给后代吗 为什么
3.华北地区培育的甘蓝品种，叶球有3.5 kg；但引种种植后，由于昼夜温差大，日照时间长，叶球可达6.0 kg;重新引种回北京后，叶球又只有3.5 kg了。上述变化是甘蓝种子遗传物质变化引起的吗 如果不是，那又是什么引起的 为什么
4.自拟题目，写科幻短文，或以小组为单位编排课本剧，展望现代生物技术应用将给人类社会带来的巨大变化。

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