生物育種技術(shù)促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展
遺傳信息改變可引起生物變異
生物變異是普遍存在的現(xiàn)象
遺傳病是遺傳信息改變引起的
子代與親代之間存在差異的現(xiàn)象稱為變異
不能遺傳給子代，屬于不可遺傳的變異
能遺傳給子代，屬于可遺傳的變異
遺傳信息改變而引起的疾病，稱為遺傳病。
遺傳病一般不能得到根治，但可以預(yù)防。
直系血親或者三代以內(nèi)的旁系血親禁止結(jié)婚。
遺傳咨詢、產(chǎn)前診斷預(yù)防遺傳病
2022年10月12日，在中國(guó)空間站的“天宮課堂”上，航天員展示了問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙中水稻植株的生長(zhǎng)狀況(圖4.3-20)。在實(shí)驗(yàn)艙的生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜中，水稻種子經(jīng)過(guò)120天的培育，長(zhǎng)成植株后又結(jié)出種子，實(shí)現(xiàn)了從種子到種子的發(fā)育全過(guò)程。
這些水稻種子隨神舟十四號(hào)返回艙回到地球，為我國(guó)的水稻育種工作帶來(lái)了新的研究材料。
1.種子經(jīng)歷太空旅行后一定能發(fā)生變異嗎? 2.雜交育種是如何將同一物種多個(gè)品種的優(yōu)良性狀集中在一起的?3.轉(zhuǎn)基因技術(shù)的核心是什么?
雜交育種 誘變育種 轉(zhuǎn)基因
利用生物變異培育優(yōu)良品種
在作物栽培和動(dòng)物飼養(yǎng)過(guò)程中，人們可以根據(jù)不同的需求和喜好，對(duì)其產(chǎn)生的變異進(jìn)行逐代挑選，培育優(yōu)良品種。
調(diào)查我國(guó)在生物育種方面的成果目的要求1.收集和交流我國(guó)在生物育種方面的成果。2.了解生物育種的方法、原理及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。
方法步驟1.制訂調(diào)查計(jì)劃，包括調(diào)査目的、調(diào)查內(nèi)容、調(diào)查方式等。2.以小組為單位，通過(guò)查閱資料、到相關(guān)科研部門(mén)或種植養(yǎng)殖基地咨詢等方式，調(diào)查身邊的農(nóng)作物和畜禽的培育方法。
3.將收集到的數(shù)據(jù)、圖片、視頻等資料，按生物育種的方法、過(guò)程、成果、應(yīng)用等進(jìn)行歸類，分析各種育種方法所利用的生物變異原理。4.通過(guò)分析收集到的資料，展望生物育種的前景。5.撰寫(xiě)調(diào)查報(bào)告并制作展板，在班級(jí)或?qū)W校展示。
表達(dá)交流1.常見(jiàn)的生物育種方法有哪些?它們利用的生物變異原理分別是什么?2.在當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)實(shí)踐中，你了解到哪些生物育種的成功案例?
3.種子被譽(yù)為“農(nóng)業(yè)芯片”，種業(yè)是國(guó)家戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性的核心產(chǎn)業(yè)。談?wù)勍苿?dòng)中國(guó)“農(nóng)業(yè)芯片”升級(jí)選代的重要性。
雜交育種是改良農(nóng)作物品種和提高農(nóng)作物產(chǎn)量的常用方法，也是培育畜禽新品種的主要途徑。
人們根據(jù)育種目標(biāo)的不同選擇具有不同優(yōu)良性狀的個(gè)體做親本進(jìn)行雜交使其基因重新組合產(chǎn)生多種不同類型的子代再通過(guò)選擇培育形成性狀穩(wěn)定的優(yōu)良品種
小麥?zhǔn)俏覈?guó)的主要糧食作物，種植歷史悠久。近20年來(lái)，我國(guó)小麥實(shí)現(xiàn)連續(xù)增產(chǎn)，主要得益于優(yōu)良品種的培育。例如，將高產(chǎn)易染病小麥與低產(chǎn)抗病小麥做親本進(jìn)行雜交，從子代中挑選出高產(chǎn)抗病的個(gè)體，保留它們的種子;
第二年播種這些種子，待植株發(fā)育成熟后再?gòu)闹刑暨x出高產(chǎn)抗病個(gè)體保留其種子待下一年播種通過(guò)多代篩選才可能獲得人們所需要的高產(chǎn)抗病的小麥新品種。
除雜交育種外，育種專家常利用射線或化學(xué)物質(zhì)等對(duì)生物體進(jìn)行適當(dāng)處理，誘導(dǎo)染色體或基因發(fā)生改變，促使產(chǎn)生新的變異個(gè)體，再?gòu)闹羞x擇需要的變異類型進(jìn)行培育，這種育種方法稱為誘變育種。
可以提高突變率,在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多優(yōu)良變異類型
育種專家還將航天技術(shù)應(yīng)用到生物育種中，通過(guò)返回式衛(wèi)星、字宙飛船等，將農(nóng)作物種子等帶到太空，利用太空的特殊環(huán)境誘導(dǎo)其產(chǎn)生變異，再?gòu)姆祷氐厍虻臉颖局羞x育新品種。1987年，我國(guó)首次將水稻、辣椒等農(nóng)作物種子送入太空。此后，經(jīng)過(guò)30多年的實(shí)踐，我國(guó)已經(jīng)培育出700余個(gè)航天育種植物新品系、新品種。
高真空、宇宙高能離子輻射和宇宙磁場(chǎng)
這些特殊環(huán)境能夠使種子的遺傳信息產(chǎn)生地面上難以獲得的誘變,從而產(chǎn)生對(duì)人類有利的變異。
我國(guó)培育的太空菊(左)和太空南瓜(右)
(1)人工選擇育種和雜交育種(2)誘變育種
如何利用生物變異培育優(yōu)良品種?
利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)定向改良生物性狀
各種生物的DNA在組成方式上是相同的，基因蘊(yùn)含的遺傳信息在動(dòng)物植物和微生物之間也是相通的，一種生物的基因在另一種生物體內(nèi)同樣可以得到表達(dá)。生物界蘊(yùn)藏著豐富的基因資源，為基因在生物之間的轉(zhuǎn)移提供了豐富的材料。
轉(zhuǎn)基因技術(shù)將一種生物的基因分離出來(lái)，在體外進(jìn)行拼接組裝，然后轉(zhuǎn)入另一種生物的體內(nèi)，以引起生物性狀的定向改變。
這一技術(shù)通過(guò)轉(zhuǎn)移特定的基因，可以打破物種之間的界限，突破雜交育種的局限，實(shí)現(xiàn)可預(yù)期的基因組合，快速、高效地改變物種的遺傳性狀，最終獲得人們所需要的新品種。
它利用科學(xué)手段將人工分離和修飾過(guò)的基因?qū)氲侥康纳矬w中,與其本身的基因組進(jìn)行重組，再?gòu)闹亟M體中進(jìn)行數(shù)代的人工選育,從而獲得具有特定遺傳性狀的個(gè)體，達(dá)到改造生物的目的。
轉(zhuǎn)基因技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心
20世紀(jì)90年代，我國(guó)科學(xué)家將蘇云金桿菌中能夠產(chǎn)生殺蟲(chóng)蛋白的基因轉(zhuǎn)移到棉花體內(nèi)，對(duì)棉花遺傳特性進(jìn)行定向改良，培育了一系列抗蟲(chóng)棉新品種，解決了棉花蟲(chóng)害問(wèn)題。
在農(nóng)業(yè)上，轉(zhuǎn)基因技術(shù)主要應(yīng)用于微生物、農(nóng)作物和動(dòng)物生產(chǎn)，尤其在作物生產(chǎn)中的應(yīng)用發(fā)展最快。自1996年全球轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物實(shí)現(xiàn)商業(yè)化以來(lái)，轉(zhuǎn)基因大豆、玉米、棉花、油菜等已經(jīng)大面積推廣種植。
截至 2023年底，我國(guó)已批準(zhǔn)商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)基因作物有棉花、番木瓜、玉米、大豆。已批準(zhǔn)進(jìn)口的轉(zhuǎn)基因作物包括大豆、棉花、油菜、甜菜、玉米等。
①基因資源利用范圍廣②基因操作精準(zhǔn)高效③打破物種之間的界限,突破雜交育種的局限④適合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)及人類需求
為什么說(shuō)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以提高育種效率?
糧食安全是“國(guó)之大者”。雜交育種、轉(zhuǎn)基因等技術(shù)促進(jìn)了農(nóng)業(yè)發(fā)展。只有堅(jiān)持農(nóng)業(yè)科技自立自強(qiáng)，加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，加快生物育種的產(chǎn)業(yè)化步伐，才能確保國(guó)家糧食安全。
1.根據(jù)生物育種相關(guān)知識(shí)，判斷下列敘述是否正確。(1)雜交育種可以將親本的優(yōu)良性狀集中在一個(gè)個(gè)體上(2)雜交育種獲得的子代個(gè)體都具有雙親的優(yōu)良性狀。(3)轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以定向改變生物的遺傳特性。(4)利用射線或化學(xué)物質(zhì)處理生物，誘導(dǎo)產(chǎn)生的變異大多數(shù)是不利的。
2.首蓿是世界上最重要的牧草之一，被稱為“牧草之王!(1)紫花首蓿的產(chǎn)量高、抗寒性差，黃花首蓿的產(chǎn)量低、抗寒性強(qiáng)。如何利用雜交育種方法培育出既高產(chǎn)又抗寒的首蓿新品種?(2)正常狀態(tài)下，首蓿的每個(gè)葉柄上長(zhǎng)有3枚小葉。2020年子搭桑嫦娥五號(hào)探測(cè)器進(jìn)入太空。這些種子返回地球后，經(jīng)過(guò)種植，少數(shù)植株長(zhǎng)出了7枚小葉。試分析產(chǎn)生這種變異的原因。
3.中國(guó)科學(xué)院上海遺傳所和復(fù)旦大學(xué)合作，培育出含有人凝血因子基因的轉(zhuǎn)基因羊，這些羊的奶中含有能夠治療血友病的成分。(1)人凝血因子基因?yàn)槭裁茨軌蛟谌伺c羊之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移?(2)嘗試描述含人凝血因子基因的轉(zhuǎn)基因羊的培育過(guò)程。
撰寫(xiě)小組調(diào)查報(bào)告，包括調(diào)查的目的、過(guò)程、方法和結(jié)論。利用演示文稿、圖片等，介紹調(diào)查過(guò)程與收獲。修訂完善調(diào)查方案，根據(jù)要求展示交流。
每個(gè)人的相貌都是獨(dú)一無(wú)二的，相對(duì)于相貌，一個(gè)人的品質(zhì)和才華更為重要。美的形式是多樣的，活力、健康也是一種美，要學(xué)會(huì)悅納自己。
基因身份證隨著基因研究的不斷深入，一種新型的身份證基因身份證，正在走進(jìn)我們的生活。它的外形與普通身份證相似，但信息含量要豐富得多?；蛏矸葑C左側(cè)顯示持有者的姓名、性別、出生年月血型、身份證號(hào)等，右側(cè)是持有者的照片，而下方的一長(zhǎng)排條形碼就是其奧秘所在每個(gè)人的基因秘密就蘊(yùn)藏其中，顯示持有者遺傳信息的唯一性。
基因身份證的制作程序比較簡(jiǎn)單。只要有制作基因身份證所需的特殊設(shè)備，再由專業(yè)人員用棉簽蘸取人的口腔上皮細(xì)胞并從中提取DNA進(jìn)行基因分析，就可以制作一張基因身份證了?；蛏矸葑C可為輸血、器官移植等提供快捷可靠的遺傳信息。醫(yī)生對(duì)照基因身份證，可從人類基因庫(kù)中迅速找到組織配型相同的器官、血液或細(xì)胞，快速救助病人;
還可以找到某個(gè)病人的致病基因，有針對(duì)性地改變其生活習(xí)慣，或進(jìn)行藥物治療。在家族性疾病研究、親子鑒定、血緣族譜尋找確認(rèn)等方面，基因身份證具有廣闊的應(yīng)用前景。人們可以利用基因身份證開(kāi)展婚姻及生育指導(dǎo)等。比如，如果人們?cè)诨榍皳碛谢蛏矸葑C，就如同做了更為全面的婚前檢查，可以避免后代背負(fù)遺傳病的痛苦，這對(duì)提高人類的遺傳素質(zhì)有著不可替代的價(jià)值。
從這個(gè)意義上說(shuō)，基因身份證甚至能給醫(yī)療、遺傳等相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究和實(shí)踐應(yīng)用帶來(lái)一場(chǎng)新的革命。當(dāng)然，基因具有“生命密碼”的特性，基因身份證有暴露個(gè)人隱私的風(fēng)險(xiǎn)。不過(guò)，可以預(yù)見(jiàn)，隨著法律法規(guī)的健全和醫(yī)學(xué)的發(fā)展，基因身份證會(huì)越來(lái)越受到人們的歡迎。
調(diào)查我國(guó)在生物育種方面的成果
雜交育種：高產(chǎn)抗病小麥新品種
誘變育種：太空菊 太空南瓜
轉(zhuǎn)基因技術(shù)快速、高效地改變物種的遺傳性狀
轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用于微生物、農(nóng)作物和動(dòng)物生產(chǎn)

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