《遗传与生物育种》课件

遗传与生物育种遗传和生物育种是两个密切相关的领域它们共同推动了生命科学的发展通过,了解生物体内的遗传机制我们能更好地进行生物育种培育出优良品种为人类社,,,会带来多方面的福祉遗传概述生命的基础遗传的规律遗传与进化遗传是生命的根基决定着生物的特征和性遗传遵循一定的规律如孟德尔遗传定律可生物的遗传特性会随着代际传递发生变化,,,,质承载了遗传信息是生物体内的遗以解释生物体内遗传信息的传递和表现这种变化过程就是生物进化的基础DNA,传物质生物遗传的特点遗传信息连续遗传信息多样遗传物质能够连续地保存和传递不同生物个体之间存在广泛的遗传变DNA遗传信息确保生物体的生命特征能够异使得生物种群拥有丰富的遗传多样,,代代相传性遗传信息复制遗传信息表达生物遗传信息能够通过复制在细遗传信息包含了生物的形态结构、生DNA胞分裂时准确地复制和传递给子细胞理功能等特性能够在生物发育过程中,得以表达遗传物质DNA脱氧核糖核酸是生命体内遗传信息的载体是构成染色体的基DNA,本成分它具有双螺旋结构包含腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤,A T、胞嘧啶四种碱基通过复制、转录和翻译过程将遗传G CDNA,信息传递给后代的化学结构DNA分子由两条多聚核酸链螺旋缠绕而成每条链由核苷酸单元组成包括五碳DNA,糖、磷酸和四种碱基腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶这些碱:A G C T基通过氢键连接成互补配对与、与相互配对形成双螺旋结构这种特有的,A TGC,化学结构是能够存储和传递遗传信息的基础DNA遗传信息的传递细胞分裂1遗传物质在细胞分裂时进行复制DNA转录2上的遗传信息被转录为DNA mRNA翻译3指导蛋白质的合成mRNA遗传信息在生物体内的传递涉及细胞分裂、转录和翻译等复杂过程中存储的遗传信息首先通过复制在细胞分裂时被传递给子细胞DNA然后遗传信息从转录到最终指导蛋白质的合成这一过程就是遗传信息的体现,DNA mRNA,,遗传密码编码序列三碱基为单位12遗传密码由一组或序遗传密码是以三个碱基三联体DNA RNA列组成为生物体的遗传信息编为基本单位编码的称为密码,,码子标准密码表特异性识别34所有生物体共享一套标准的遗每个密码子能被对应的分tRNA传密码表用于指导蛋白质的合子特异性识别和结合从而传递,,成遗传信息基因的复制、转录与翻译基因复制1分子可自我复制通过复制过程确保遗传信息的准确传递复制过DNA,程中双链分子被解开新的互补碱基配对形成两条新的双链分,DNA,DNA子转录过程2将上的遗传信息转录成是基因表达的第一步聚合酶DNA mRNA,RNA识别上的启动子序列并在此处开始转录合成互补的分子DNA,,mRNA翻译过程3将中的密码子翻译成氨基酸序列最终合成蛋白质核糖体在mRNA,的辅助下将上的遗传信息解码成蛋白质分子tRNA,mRNA基因突变的原因复制错误外部辐射损伤化学物质作用病毒感染DNA复制过程中不可避免会出紫外线、射线等高能辐射可一些化学试剂如烷基化试剂、一些病毒会整合到宿主细胞的DNA X现拷贝错误导致碱基序列发直接破坏分子引发碱基对氧化剂等可以引起碱基的基因组中干扰正常的基因表,DNA,,DNA,生改变这些错误可能来自复的断裂或缺失这种突变通常化学修饰进而导致突变达引发突变细胞修复机制,,制酶的失误或环境因素干扰是随机性的无法及时修复这些损伤基因突变的类型点突变缺失和插入指单个核苷酸的替换、插入或缺指一个或多个核苷酸的缺失或插失可能导致氨基酸的改变从而入可能引起阅读框的改变影响,,影响蛋白质的结构和功能蛋白质的翻译重复和倒位移码突变指一段序列的重复或逆向排指在序列中插入或缺失不是DNA DNA3列可能导致基因结构的改变甚的倍数的碱基导致翻译过程中错,,至引发肿瘤位生物育种概述生物育种是利用生物遗传学原理和技术对目标性状进行有目的、有计划的改良,和培育创造出优良品种或物种的过程它是农业发展的重要支撑为实现粮食安,,全和可持续发展做出重要贡献生物育种的目标和意义提高作物产量提高抗逆性改善营养品质促进可持续发展通过生物育种技术，可以培育选育出耐旱、耐寒、抗病虫害通过改良作物的营养成分如蛋生物育种有助于保护生态环境,,出产量更高、抗逆性更强的新的新品种提高作物在各种不利白质含量、维生素含量等提高实现农业可持续发展,,品种，满足不断增长的食物需环境条件下的生存能力作物的营养价值求生物育种的原理和方法育种目标确定1根据生产需求和消费者需求定义育种目标种质资源评价2收集、保存和评价优良遗传性状亲本选择与交配3选择优良亲本进行杂交育种选择与评价4从杂交后代中选择优良个体进行试验评价生物育种的基本原理是利用生物体自身的遗传规律通过选择和配合优良遗传性状培育出满足生产需求的优良品种主要方法包括制定育种目标、评,,价种质资源、选择优良亲本进行杂交育种最后通过选择和评价获得目标性状,传统育种方法选择杂交基因突变诱导通过选择优良亲本进行人工杂交利用化学试剂或辐射源诱发随机,结合严格的选育可以有效提高作突变从众多突变个体中筛选出有,,物的产量和抗性优良性状的新品种组织培养育种利用植物组织培养技术大规模快速繁殖优质种质并通过体细胞杂交等方法,培育新品种杂交育种目的方法优势应用杂交育种是通过人工控制两个选择具有优良性状的亲本进行杂交可以利用杂合优势带来广泛应用于粮食作物、经济作,不同品种或种群的交配达到人工授粉和杂交然后经过选更好的生产性能、抗逆性和品物、牲畜等的品种改良是现,,,改良农作物或家畜性状的目的择培育出新的品种质是育种最常用的方法之一代农业生产的基础诱变育种利用辐射或化学物质扩大遗传变异12诱变育种通过使用高能辐射或诱变技术可以大幅增加遗传变化学突变剂来诱发基因突变产异的范围为选育提供更多的可,,生新的有益性状能性创造新品种简单高效34许多重要农作物品种都是通过诱变育种技术相对简单易行时,诱变育种育成的如水稻、小麦间周期短便于大规模应用,,、棉花等组织培养育种细胞培养技术培养基配方植株再生技术利用组织培养技术可以从一个细胞或组织中精心配制的营养培养基能为植物细胞提供所通过组织培养可从单个细胞或组织诱导出,培养出完整的植株是生物育种的重要手段需的营养促进其生长发育完整的新植株为生物育种创造新的可能,,,之一基因工程育种基因重组技术转基因生物创制12利用操纵技术从外源生物通过基因工程手段改造植物或DNA中分离有价值的基因并将其导动物的遗传特性培育出具有新,,入到目标生物体内性状的转基因生物品种基因工程育种优势广泛应用前景34能精确操控单一基因大幅提高广泛应用于农业、医药、工业,育种效率培育出更优良的品种等领域为人类社会发展做出重,,要贡献基因工程的原理与技术分离与纯化DNA通过各种分子生物学技术从生物体中提取和分离出所需的分子DNA连接与重组DNA利用连接酶将分离得到的片段整合到载体上形成重组分子DNA DNA DNADNA转化与表达DNA将重组导入宿主细胞借助宿主细胞的代谢系统实现基因的表达DNA,基因克隆与鉴定通过转基因宿主的培养与篮选分离和鉴定出目标基因的转化子,作物的研发GM育种实验室目标基因定位专业的生物工程实验室利用基因研究人员精心筛选和定位所需的工程技术有针对性地改良作物的目标基因通过转基因技术将其导,,遗传特性打造出具有优异产量和入作物基因组赋予作物全新的特,,抗性的作物性GM多轮测试评估作物需经过严格的实验室试验、温室培养以及田间试种等多轮检测确保GM,安全性和可行性作物的应用前景GM增强食品营养提高作物抗性开发新型作物推动可持续发展通过基因工程技术可以提高作改良作物抗病虫害、干旱、温技术可以创造出具有特殊作物有助于减少农药和化GM GM物的维生素、矿物质等营养含度等逆境能力提高作物产量功能的新型作物如能够清除肥的使用促进环境保护和资,,,量更好地满足人类的营养需和品质确保粮食安全环境污染的超吸附植物源节约实现生态可持续发展,,,求作物的安全性GM环境影响人体健康监管与管理作物的大规模种植可能会对当地生态环作物中可能会产生不同的营养成分和化各国针对作物制定了严格的监管政策和GM GMGM境造成负面影响如基因污染、杀虫剂残留学物质因此需要通过大量试验来确保其对管理措施确保其在种植、销售和消费等各,,,等因此需要严格评估并采取措施人体无害环节的安全性种质资源的保护种质库建立国家级种质资源库，收集、保存和管理重要作物及其野生近缘种的种质资源生物多样性加强对野生植物和微生物等生物多样性的保护维护生态系统的稳定平衡,法律法规制定和完善种质资源保护的相关法律法规建立健全的保护体系,生物技术在育种中的应用基因工程在育种中的突破分子标记在育种中的助力组织培养技术的应用基因工程技术可通过精准定位和改造目标基利用分子标记技术可快速筛选优良基因组织培养可快速繁衍无性系品种为野生稀DNA,因大幅提升作物的抗逆性、营养价值和产型大大加快了传统育种的进程提高了育种有种质资源的保存和利用提供了有效手段,,,量在育种领域发挥了关键作用效率,生物育种与生态环境可持续发展生物育种应与生态环境协调发展实现可持续农业生产保护资源和环境,,生物多样性生物育种应注重保护野生物种维护生态平衡增加生物多样性,,环境保护生物育种过程中要尽量减少污染使用环境友好的技术和方法,生物育种的前景展望技术进步1基因组测序、生物信息学等技术的不断发展将为生物育种带来,新的机遇提高育种的效率和精准度,作物品种创新2创新性作物品种的培育将持续推进满足人类对营养、口感、抗,逆性的多样化需求可持续发展3生物育种有助于减少农业对环境的负荷促进农业的可持续发展,,这将是其重要发展方向生物育种在农业中的重要性提高作物产量改善作物品质12通过选育优良品种能显著提高作物的单产和总产量满足人生物育种可培育出营养含量高、口感好、储存性强的优质作,,口的粮食需求物品种增强抗逆性推动可持续农业34选育抗病虫害、耐高温低温等的优良品种提高作物的抗逆能生物育种有利于减少农业生产中的化学投入促进生态环境的,,力可持续发展生物育种促进可持续发展提高农业生产效率减少资源消耗通过生物育种技术开发高产、耐优良品种更高效利用水资源、肥逆境的新品种可有效提升农业生料等投入有助于降低农业生产的,,产的可持续性资源消耗维护生态平衡生物育种技术有助于培育更加环保的农作物减少农药化肥的使用维护良好,,的生态环境精彩纷呈的生物育种之路我们从遗传学的基础知识出发探讨了生物育种的各种方法及其在农业发展中的,重要性这条育种之路充满创新将持续引领我们走向可持续发展的美好未来,。