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院士专家校园行|生物学博士杨礼香带你开启基因之旅

来源:广州市科学技术协会 发布时间:2021-09-10 浏览量:1301

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近日,广州院士专家校园行活动在云端上线,广州大学生命科学学院杨礼香副教授将带领大家一同探寻基因的奥秘,展开一场以《基因的世界》为主题的科普之旅。

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特邀专家  杨礼香




生物学博士,广州大学生命科学学院副教授,硕士研究生导师。广州大学环境与生态文明科普基地负责人,广州市青少年科技教育协会创造发明专委会副主任。






欢迎同学们

来到基因的世界

我是今天的导游“小因”

首先想向大家

简单介绍一下自己

(右击可放大图片)


你的一趟基因之旅

即将开启

LET'S GO!

接下来

一起来到“小因”的家看看吧~


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“小因”的家

大家知道细胞吗?人、动物和植物都是由许多细胞构成的,细胞里有细胞核,细胞核里有染色体,染色体由DNA压缩而形成的,而基因就是一段一段的DNA,所以,简单来说“小因”的家在细胞核中。


“小因”的家虽然不大,但成员很多。以人类为例,人的细胞核中有23对染色体,每一条染色体的棒状结构都是由DNA压缩形成的。这个压缩的幅度有多大呢?大约8400倍。把人类一个细胞里面的DNA拿出来测量它的总长度,大约是两米。把人体所有细胞里的DNA串在一起,长度等于来回地球和太阳150次的距离。



“小因”想问同学们几个问题

为什么你的同学,

有的是双眼皮,有的是单眼皮呢?

为什么玫瑰花

有的是红色,有的是黄色呢?

一颗西瓜种子

可以种出哈密瓜吗?

这是因为基因有遗传功能和表达功能。俗话说:种瓜得瓜,种豆得豆。基因可以控制生物体的性状,而性状就是全面发育个体所能观察到的表型特征。单眼皮和双眼皮、玫瑰花的颜色,这些都是生物表现出来的性状,是由基因决定的。


“基因的功能十分强大,数以万计的基因组合在一起,让地球上拥有各种各样、千姿百态的动物、植物和微生物。让我们的世界丰富多彩。”


相信同学们对基因

已经有了初步的了解

“小因”将带大家去到“基因社区”

在这里

人类和基因

将会有怎样的故事呢?

一起去看看吧!


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基因超市

在“基因超市”里,卖得最好的商品——杂交水稻,它是人类利用杂交育种的方法培育出来的。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。


说到杂交水稻

“小因”想讲一讲

袁隆平院士和杂交水稻的故事

1960年袁隆平院士从一些学报上获悉杂交高粱、杂交玉米、无籽西瓜等,都已广泛应用于国内外生产中。这使袁隆平院士认识到:遗传学家孟德尔、摩尔根及其追随者们提出的基因分离、自由组合和连锁互换等规律对作物育种有着非常重要的意义。


1960年7月,袁隆平院士在早稻常规品种试验田里,发现了一株与众不同的水稻植株,这是一株地地道道的“天然杂交稻”。他想:既然自然界客观存在着“天然杂交稻”,只要我们能探索其中的规律与奥秘,就一定可以按照我们的要求,培育出人工杂交稻来,从而利用其杂交优势,提高水稻的产量。于是,他立即把精力转到培育人工杂交水稻这一崭新课题上来。

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袁隆平院士攻坚克难,每天头顶烈日,脚踩烂泥,低头弯腰,将自己的一生都献给了中国杂交水稻事业。他发明了“三系法”籼型杂交水稻技术,独创了“两系法”杂交水稻技术,创立了杂交水稻学科。


据统计,杂交稻自1976年推广以来,种植面积累计达到90亿亩,累计增产稻谷8000多亿公斤。每年因种植杂交稻而增产的粮食,可以多养活8000万人口。袁隆平院士为世界粮食安全作出了杰出贡献,全球共有40多个国家引种杂交水稻,中国境外种植面积达800万公顷。



“基因医院”里

有一位病人

她叫玉米

最近它遇到了一个麻烦

医生为她提出了

三个治疗方案

同学们可以帮“玉米”做个选择吗?



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基因医院

患者:玉米

病情:碰到害虫——玉米螟,它啃食玉米的茎秆,影响养分的运输;另外一方面,玉米螟啃食玉米棒,啃食后留下的空洞容易引起真菌的感染,引起玉米棒发霉、腐烂,从而会留下黄曲霉素等毒素。

治疗方案:①喷洒农业;②杂交育种;③转基因育种


喷洒农药

容易造成环境污染;农业残留会危害人类健康;过程耗时、耗钱、耗力。玉米的病情容易反复。

杂交育种

玉米大家族里面没有找到抗玉米螟的基因。玉米的病情得不到根治。

转基因育种

它是一种新的育种方法,简单来说就是给基因搬个家,即从其它生物中,找到与抗病相关的外源基因,转移到这株植物后,这株植物就获得了抗病的能力。科学家发现苏云金芽孢杆菌(简称:BT),它含有一种BT蛋白(一种杀虫蛋白基因),对鳞翅目害虫(玉米螟)有很好的杀虫作用,于是将苏云金芽孢杆菌的杀虫蛋白基因通过转基因的手段转到普通玉米当中,玉米具有了抗虫的能力。玉米的病情得到根治。

相信聪明的同学们都会选择

转基因育种的“治疗方案”。


转基因技术是学习大自然,利用人工的方法转移基因,改造农作物性状的技术。虽然转基因育种有缩短育种时间、拓宽育种的基因来源、精准改善品种性状的优点,但我国对转基因产品的控制非常严格,到目前为止,批准可以商业化种植的转基因作武只有转基因棉花和转基因木瓜。



“基因大学”里

科学家在基因的应用上

有了新的突破——基因编辑



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基因大学

科学家通过基因编辑技术(CRISPR/Cas9)“删除”了蘑菇多酚氧化酶基因上的几个碱基,使多酚氧化酶减少30%,蘑菇不容易褐变。


什么是基因编辑?

基因编辑技术对目标生物自身的基因进行定点改造的技术。可广泛地应用于基因治疗、药物制备、农业生产、环境保护等方面。它与转基因技术相比,具有以下优点:

1

更精确。能够精确地控制单个或多个基因。

2

自身基因改造。在生物自身基因组上进行改造,不会引入外源基因。所以,基因编辑技术与传统的转基因技术相比,更受到大众的欢迎。

基因世界是一个非常大的世界,人类一个细胞里面就还有20000-30000个基因;基因的世界也是一个非常小的世界,每个基因的平均长度是0.34个微米;基因的世界是一个非常复杂的世界,我们每个生命的过程都需要许多基因一起调控;基因的世界是一个非常简单的世界,因为它只有A、T、C、G四个“密码”,可以产生变化不穷。

基因的世界是一个非常精彩的世界,希望同学们可以学好基础知识,未来进入到基因的世界,利用基因造福我们人类。



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来源:广州市青少年科技中心