现代生物科技讲座.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,21世纪将是基因工程迅速发展并完善,的世纪，也是它产生巨大效益的世纪！,基因工程将在医疗卫生、食品工业、农,牧业、环保等许多方面发挥重大的作用！,转萤火虫发光基因兔,导入人基因具特殊用途的小鼠,基因工程的应用,一,、植物基因工程硕果累累,转基因工程技术主要用于,提高农作物的抗逆能力,以及改良农作物的,品质,和利用植物生产,药物,等方面.,1.抗虫转基因植物,3.其他抗逆转基因植物,抗盐碱,抗干旱,抗涝害,抗寒,抗除草剂,转基因抗除草剂玉米,转鱼抗寒基因的番茄,转基因植物：提高作物,能力，改良农作物的,。,抗逆,品质,3.其他抗逆转基因植物,不会引起过敏的转基因大豆,优点：,改善粮食作物的营养成分含量，如氨基酸、蛋白质,4.利用转基因改良植物的品质,紫 色 番 茄,转生长激素基因小鼠,水母荧光转基因小猪,转基因抗乙肝西红柿(中国)，虽然不能治愈乙肝，但一年只吃几个抗乙肝西红柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西红柿属于转基因食品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经过多代繁殖，使转入的基因稳定化。,用转基因的植物生产药物,异想天开,二、动物基因工程前景广阔,1.用于提高动物生长速度,例如将,导入奶牛基因组，使转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大,。,乳糖酶基因,减低,2.用于改善畜产品的品质,方法：,乳腺生物反应器,注意：,雌性个体才能生产药物,3.用转基因的动物生产药物,为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？,乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。,从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。,从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。,过程：,1、重组药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子,2、用显微注射法导入到受精卵,3、将受精卵植入母体生长发育,4、转基因动物进入泌乳期后，提取乳汁,产物：,抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、,-抗胰蛋白酶,胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，,100Kg,胰腺只能提取,4-5g,的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。,将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每,2000L,培养液就能产生,100g,胰岛素！使其价格降低了30%-50%!,基因工程药品 胰岛素,从人血中提取干扰素，300L血才提取1mg！,通过基因工程的方式创造了能合成人干扰素的大肠杆菌，每1Kg的培养液可提取2040mg干扰素,人造血液及其生产,基因工程药品 干扰素,4.用转基因的动物器官作移植的供体,导入人基因具特殊用途的猪和小鼠,图为2001年12月底出生的5只可爱的转基因克隆小猪。据培育者英国PPL医疗公司称，这些转基因小猪将为研究和“生产”适用于人体移植手术使用的动物器官提供巨大的帮助。,原理,二、植物体细胞杂交技术,一、植物组织培养技术,概念,概念,原理,过程,过程,2.1.1植物细胞工程的基本技术,意义,月季,重瓣长寿,落地生根,为什么植物的花瓣可以培育成完整的植株呢？,一、植物组织培养技术,1、植物组织培养原理：,细胞的全能性,1）概念:,已,高度分化的细胞,仍具有发育成,完整个体,的潜能。,2）原因：,生物体细胞含有本物种所特有的全套遗传信息,为什么植物的茎、叶、花瓣在植物体内没有能发育成完整的植株,，而是分化成不同的组织器官？,在生物体内，在特定的时间和空间条件下，细胞,基因的选择性表达,，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官。,3）全能性表现的条件：,植物花瓣怎样才能培育成完整的植株呢？,离体条件,一定的营养物质,无菌环境,激素,其他适宜的外界条件,脱分化：,再分化：,脱分化产生的,愈伤组织,继续进行培养又可以,重新分化成根或芽等器官,。,让已经,分化,的细胞,经过,诱导,后,失去其特有的结构和功能而转变成,未分化,细胞的过程.,阅读课本：,愈伤组织：,已经,分化,的细胞,经过激素,诱导,后,，,形成一种,具有分生能力的,薄壁组织细胞,。,离体的,植物器官、组织、细胞,愈伤组织,根芽,胚状体,植物体,脱分化,再分化,2、组织培养,的,过程,高度分化、失去分裂能力,细胞分裂素、,生长素协同调控“激素杠杆”,外植体,一定的营养物质,无菌环境,植物组织培养,就是在,条件下，将,，培养在人工配制的,上，给予适宜的培养条件，诱导其产生,、,，最终形成,。,3、植物组织培养的概念：,无菌和人工控制,离体的植物器官、组织、细胞,培养基,愈伤组织,丛芽,完整的植株,拓展,查阅相关资料，帮助焦农设计香蕉组织培养流程？,20世纪60年代，有的科学家提出这样一个设想：让,番茄和马铃薯杂交,，培育出一种地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。,1、概念：,将两个来自不同植物的,体细胞融合,成一个,杂种细胞,，且把,杂种细胞培育成新的植物体,的过程。,二、植物体细胞杂交,2、意义：,打破,了不同种生物间的,生殖隔离限制,（,克服不同生物的远源杂交,），大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。,植物细胞结构图,如何温和,去除细胞壁,呢？,用纤维素酶和果胶酶啊！,（1）要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？,流动性,（2）把原生质体的放在一起会自然,融合,吗？,物理法：离心、振动、电刺激等,化学法：聚乙二醇（PEG）,常用人工诱导方法,再问,（3）如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？,植物组织培养,3、原理：,1）细胞膜的流动性,2）植物细胞的全能性,杂种细胞,愈伤组织,杂种植株,植物细胞A,植物细胞B,原生质体A,原生质体B,原生质体融合,去壁,去壁,人工诱导,再生壁,脱分化,再分化,融合完成的标志,植物组织培养,4、流程：,注意,实例,白菜,白菜 甘蓝,体细胞杂交,甘蓝,萝卜-白菜,异想天开,为什么“番茄马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？,探讨,主要原因是：,生物基因的表达,不是孤立的，它们之间是,相互调控、相互影响,的，所以马铃薯番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些,遗传物质的表达受到相互干扰,，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。,材料消毒,愈伤组织,试管苗,完整植株,诱导培养基,分化,培养基,植物组织培养,流程图,移栽到大田,2.1.2植物细胞工程的实际应用,资料1 科学家应用多倍体育种的方法，,培育出的三倍体无子西瓜，具有无子、,含糖高、口感好等特点。,但因其,不结种子,，,每年必须用四倍体和,二倍体西瓜杂交培育,种子，不仅增加了生,产成本，也给无籽西,瓜的普及带来困难。,资料2 病毒引起的植物病害有500多种。,受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉，,如水稻、小麦、棉花、马铃薯、油菜、大蒜、,苹果、枣、唐菖蒲、兰花等。而且没有有效的,防治办法，只能拔除病株，造成很大的经济损,失。,病毒多集中在种子、老叶等器官中,，在幼,嫩的器官和未成熟的组织中较少，,在分生区几,乎不含病毒。,资料3 兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。,兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的,常规繁殖中，遇到的,难题是：用,分根法繁,殖速度缓慢，,不利于,新品种的推广;用种子,繁殖又很困难，因为,兰花的种子十分微小,，,胚很纤弱，种子几乎,没有储藏营养物质，,在发芽过程中很容易夭折。,回忆：植物组织培养的原理及过程,原理：细胞的全能性,高度分化的组织,（离体的植物器官、组织或细胞）,脱分化（又叫去分化）,愈伤组织,（排列疏松而无规则，高度液泡化、呈无定形状态、薄壁。）,再分化,幼根或芽,（胚状体）,完整的植株,过程：,利用植物组织培养技术能做哪些工作？,一、植物繁殖的新途径,、,微型繁殖技术,（1）概念:,（2）优点:,繁殖速度快；,“高保真”,高效保持优良品种的遗传特性、无性繁殖,不受自然生长季节的限制（因为在具有一定人工设施的室内生产）。,是快速高效实现种苗繁植 培育优良植物品种的,植物组织培养技术,，也叫,快速繁殖技术,。,教材38页讨论,1.人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化育苗生产，这是利用了该项技术的哪些特点？,提示：植物“微型”繁殖技术具有,高效性,和可以,保持种苗的优良遗传特性,的优势。工厂化大规模育苗生产正是利用了植物“微型”繁殖技术的这两方面优势。利用植物“微型”繁殖技术我们可以在短时间中获得大量的优质种苗。,产业化育苗,生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、价格高等特点，近年在各地发展很快。但是生姜在生产上,长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，,使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%50%。,作物脱毒材料:,作物脱毒方法:,结果:,分生区（如根尖或茎尖）,组织培养,脱毒苗,2、作物脱毒,（,适用于无性生殖生物,）,常规种子植物生产的不足,不少植物需要生长数年才能结出种子,优良杂种的后代因发生性状分离而丧失其优良特性,种子的生产受季节、气候和地域的限制,制种需要占用大量土地,自然种子,胚,种皮,胚乳,结构：,3、神奇的人工种子,人工薄膜,（海藻酸钠）,+胚状体,（不定芽、顶芽、腋芽）,探究：人工种子有哪些优点？,优点：,（3）时间短，占地少,（2）保留优良性状,（1）不受气候、季节、地域的限制。,养分、无机盐、有机碳源,以及,农药、抗生素、有益菌,和,植物生长调节剂,等。,教材40页讨论,思考：,常规选育出一个可以稳定遗传的农作物优良品种，一般要经过56年的连续筛选。,请结合已学知识寻找一条作物育种的新途径？,1、单倍体育种,明显缩短了育种年限,二、作物新品种的培育,（1）、过程,（2）、特点,思考：,在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变。,如何利用这些突变体培育新品种？,2、突变体的利用,突变体利用的实例:,从这些产生突变的个体中可以,筛选,对人们有用的突变体，进而培育成新品种。,世界各国已经筛选出抗病、抗盐、含高蛋白，以及高产的突变体，由此而品种已经用于生产，如,抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的白三叶草,等。,比较：,单倍体育种：,突变体的利用：,植物体细胞杂交育种,优点：,育种原理：,优点：,育种原理：,优点：,育种原理：,明显缩短育种年限,染色体变异,能够产生新性状,基因突变,克服远缘杂交不亲和障碍,染色体变异,三、细胞产物的工厂化生产,人参皂甙的工厂化生产,细胞产物的种类:,蛋白质、脂肪、糖类、,药物、香料、生物碱等,红豆杉与紫杉醇,怎样拯救红豆杉并且生产大量紫杉醇？,讨论,