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1、必 修 遺 傳 與 進 化 第三章生物的變異、進化與育種 第23講從雜交育種到基因工程 考綱考情 識記要點1.雜交育種、誘變育種、多倍體育種、基因工程育種等各種育種方式的原理、過程、優(yōu)缺點2.各種育種方法在實踐中的應用3.基因工程的原理、工具、步驟和應用及轉基因食品的安全性評估我的問題(記錄下來，重點突破)_ 1.誘變育種時突變的個體中有害個體多于有利個體。2.雜交育種能將多個優(yōu)良性狀集中到同一生物個體上。3.誘變育種是利用物理因素(如X射線、射線，紫外線、激光等)或化學因素(如亞硝酸、硫酸二乙酯等)來處理生物，使生物發(fā)生基因突變，獲得新品種的方法。4.雜合子品種的種子只能種一年，需要年年制種

2、。5.一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列并在特定的切點上切割DNA分子。6.DNA連接酶的作用是在DNA片段之間的磷酸與脫氧核糖之間形成磷酸二酯鍵。7.基因工程育種能定向改造生物性狀。 Z整合 核心考點 雜交育種和誘變育種 1雜交育種 (1)概念：將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過_和_，獲得新品種的方法。 (2)原理：_。 (3)過程：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本_，獲得F1_鑒別、選擇需要的類型。 (4)優(yōu)點：可以把多個品種的優(yōu)良性狀集中在一起； 缺點：獲得新品種的周期_。 (5)應用：根據(jù)需要培育理想類型。選擇培育基因重組雜交F1自交獲得F2長 2誘變育種 (1)概念

3、：利用物理因素或化學因素來處理生物，使生物發(fā)生_，從而獲得優(yōu)良變異類型的育種方法。 (2)原理：。 (3)過程：選擇生物_培育。 (5)缺點：誘發(fā)產(chǎn)生突變，有利的個體往往不多，需處理大量材料。 (6)應用：培育具有新性狀的品種?；蛲蛔兓蛲蛔冋T發(fā)基因突變選擇理想類型 3單倍體育種和多倍體育種比較 (1)圖中和的操作是處理，其作用原理是抑制_。 (2)圖中過程是。 (3)單倍體育種的優(yōu)點是。秋水仙素紡錘體的形成花藥離體培養(yǎng)能明顯縮短育種年限 下列哪些過程屬于單倍體育種？需經(jīng)幾年完成？每一年完成哪些過程？ 提示2年第一年完成過程，第二年完成過程 (2015浙江理綜)某自花且閉花授粉植物，抗病性和

4、莖的高度是獨立遺傳的性狀?？共『透胁∮苫騌和r控制，抗病為顯性；莖的高度由兩對獨立遺傳的基因(D、d，E、e)控制，同時含有D和E表現(xiàn)為矮莖，只含有D或E表現(xiàn)為中莖，其他表現(xiàn)為高莖。現(xiàn)有感病矮莖和抗病高莖兩品種的純合種子，欲培育純合的抗病矮莖品種。請回答： (1)自然狀態(tài)下該植物一般都是_合子。 (2)若采用誘變育種，在射線處理時，需要處理大量種子，其原因是基因突變具有_和有害性這三個特點。純多方向性、稀有性 (3)若采用雜交育種，可通過將上述兩個親本雜交，在F2等分離世代中_抗病矮莖個體，再經(jīng)連續(xù)自交等_手段，最后得到穩(wěn)定遺傳的抗病矮莖品種。據(jù)此推測，一般情況下，控制性狀的基因數(shù)越多，其育

5、種過程所需的_。若只考慮莖的高度，親本雜交所得的F1在自然狀態(tài)下繁殖，則理論上F2的表現(xiàn)型及其比例為_。 (4)若采用單倍體育種，該過程涉及的原理有_。請用遺傳圖解表示其過程(說明：選育結果只需寫出所選育品種的基因型、表現(xiàn)型及其比例)。選擇純合化年限越長高莖中莖矮莖1 6 9基因重組和染色體變異 解析本題考查遺傳定律、變異的應用等內容，意在考查考生的應用能力、邏輯推理能力和應用知識解決問題的能力。(1)該植物是自花且閉花傳粉，所以在自然狀態(tài)下，該植物一般都是純合子。(2)由于基因突變具有稀有性、多方向性和有害性等特點，所以采用誘變育種獲得優(yōu)良品種時需要處理大量種子。(3)若采用雜交育種獲得所需

6、要的穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種，需要將兩個親本雜交獲得F1，F(xiàn)1自交獲得所需要的性狀后再連續(xù)自交，直到不再出現(xiàn)性狀分離，最終獲得所需要的穩(wěn)定遺傳的品種。由此可推測，一般情況下，控制性狀的基因數(shù)越多，育種年限越長；只考慮莖的高度，兩親本雜交獲得F 1的基因型為DdEe，F(xiàn)1自交后代F2的基因型(表現(xiàn)型)為：9/16D_E_(矮莖)、3/16D_ee(中莖)、3/16ddE_(中莖)、1/16ddee(高莖)，故F2的表現(xiàn)型及其比例為高莖中莖矮莖1 6 9。(4)單倍體育種分為三步：第一步是親本雜交得到F1，第二步是將F1的花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體幼苗，第三步是用秋水仙素處理單倍體幼苗。單倍體育種涉及的原理

7、有基因重組和染色體變異。 1.根據(jù)育種目的和提供的材料選擇合適的育種方法 (1)集中不同親本的優(yōu)良性狀：a.一般情況下，選擇雜交育種，這也是最簡捷的方法，b.需要縮短育種年限(快速育種)時，選擇單倍體育種。 (2)培育果實較大或植株較大或營養(yǎng)物質含量較高的新物種多倍體育種。 (3)提高變異頻率，“改良”“改造”或“直接改變”現(xiàn)有性狀，獲得當前不存在的基因或性狀誘變育種。 (4)若要培育隱性性狀個體，可選擇自交或雜交育種，只要出現(xiàn)該性狀即可。 (5)實現(xiàn)定向改變現(xiàn)有性狀基因工程育種。 (6)若培育的植物的生殖方式為營養(yǎng)繁殖(如馬鈴薯)，則不需要培育成純種，只要出現(xiàn)該性狀即可。 2根據(jù)育種流程圖來

8、辨別育種方式 (1)雜交育種：涉及親本的雜交和子代的自交。 (2)誘變育種：涉及誘變因子，產(chǎn)生的子代中會出現(xiàn)新的基因，但基因的總數(shù)不變。 (3)單倍體育種：常用方法為花藥離體培養(yǎng)，然后人工誘導染色體加倍，形成純合子。 (4)多倍體育種：用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。 (5)基因工程育種：與原有生物相比，出現(xiàn)了新的基因。 基因工程 1概念 基因工程又叫或DNA重組技術。通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里,_地改造生物的_。 2原理 不同生物間的_?；蚱唇蛹夹g定向遺傳性狀基因重組 3基本工具 4操作步驟 提取 目的基因與結合 將

9、目的基因導入 目的基因的限制性核酸內切酶 DNA連接酶 質粒 噬菌體 動植物病毒 目的基因運載體受體細胞檢測與鑒定 5應用 (1)作物育種：利用基因工程的方法，獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質的農作物，培育出具有各種抗逆性的作物新品種，如等。 (2)藥物研制：利用基因工程的方法，培育轉基因生物，利用轉基因生物生產(chǎn)出各種高質量、低成本的藥品，如胰島素、乙肝疫苗等。 解惑(1)DNA連接酶和DNA聚合酶都可形成磷酸二酯鍵。 (2)操作工具有三種，但工具酶只有兩種限制酶和DNA連接酶，另一種工具運載體的化學本質為DNA。抗蟲棉干擾素 1運載體與細胞膜上的載體在本質上有何不同？ 提示運載體為DNA，細胞膜

10、上的載體為蛋白質。 2獲取目的基因和切割運載體需要用同一種限制酶，目的是什么？ 提示產(chǎn)生相同的黏性末端。 下圖是利用基因工程技術生產(chǎn)人胰島素的操作過程示意圖，請據(jù)圖作答。 (1)圖中基因工程的基本過程可以概括為“四步曲”：_；_；_；_。 (2)能否利用人的皮膚細胞來完成過程？_，為什么？_。 (3)過程必需的酶是_酶，過程所需的酶是_酶。 (4)若A中共有a個堿基對，其中鳥嘌呤有b個，則過程連續(xù)進行4次，至少需提供胸腺嘧啶_個。 (5)在利用A、B獲得C的過程中，常用_切割A和B，使它們產(chǎn)生_，再加入_才可形成C。提取目的基因構建基因表達載體將目的基因導入受體細胞目的基因的檢測與鑒定不能皮膚

11、細胞中的胰島素基因未表達(或未轉錄)，不能形成胰島素mRNA逆轉錄解旋15(ab)同一種限制性核酸內切酶相同的黏性末端DNA連接酶 解析(2)圖中過程是從細胞中獲取相應的m RNA，由于基因的選擇性表達，人的皮膚細胞中的胰島素基因不轉錄，不表達，因此不能形成胰島素m RNA。(3)從m RNADNA是逆轉錄的過程，需要逆轉錄酶。DNA分子的擴增需用解旋酶將雙鏈DNA解旋為單鏈。(4)一個DNA分子中的鳥嘌呤(b個)和胸腺嘧啶之和占堿基總數(shù)(2a個)的一半，所以一個DNA分子片段中胸腺嘧啶數(shù)為(ab)個。連續(xù)復制4次，共產(chǎn)生DNA分子2416個，由于復制方式為半保留復制，故需要提供的胸腺嘧啶數(shù)量

12、為(ab)(161)15(ab)。(5)目的基因與運載體需用同一種限制酶切割，產(chǎn)生相同的黏性末端，才可以在DNA連接酶的作用下連接形成基因表達載體。 T突破 考疑考技 1混淆“最簡便”與“最快速”。 “最簡便”著重于技術含量應為“易操作”如雜交育種，雖然年限長，但農民自己可簡單操作，但“最快速”則未必簡便，如單倍體育種可明顯縮短育種年限，但其技術含量卻較高，花粉培養(yǎng)成幼苗就很難實現(xiàn)。 2不能區(qū)分花藥離體培養(yǎng)與單倍體育種的關系。單倍體育種包括花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理兩個過程?；ㄋ庪x體培養(yǎng)只得到單倍體，只有經(jīng)過秋水仙素處理才能得到純合可育植株。 3不明確雜交育種中純合子的篩選方法。植物雜交育種一

13、般用自交，動物雜交育種一般用測交。 4原核生物不能進行減數(shù)分裂，所以不能運用雜交的方法進行育種，如細菌的育種一般采用的方法是誘變育種。 5雜交育種不一定需要連續(xù)自交。若選育顯性優(yōu)良純種，需要連續(xù)自交篩選，直至性狀不再發(fā)生分離；若選育隱性優(yōu)良純種，則只要出現(xiàn)該性狀個體即可。 【思維診斷】 1考題診斷： (1)(2016黃岡中學期末)若用AAbb和aaBB的植株培育出AABB的植株至少需用3年的時間。( ) (2)(2012上海高考T21C)花藥離體培養(yǎng)可獲得抗銹病高產(chǎn)小麥新品種。( ) (3)(2016啟東中學期末)在所有的基因工程步驟中都涉及堿基互補配對。( ) (4)(2013上海高考T58

14、F)沒有限制酶就無法使用質粒運載體。( ) (5)(2013浙江高考T6C改編)重組質粒中每個限制酶識別位點至少插入一個目的基因。( ) (6)(2012全國新課標T5D)自然界中天然存在的噬菌體自行感染細菌后其DNA整合到細菌DNA上屬于基因工程。( ) 2易錯診斷： (1)在誘變育種和雜交育種過程中均可產(chǎn)生新的基因和新的基因型。( ) (2)太空育種能按人的意愿定向產(chǎn)生所需優(yōu)良性狀。( ) (3)培育無子西瓜是利用基因重組的原理。( ) 1(多選)(2016全國名校聯(lián)盟)現(xiàn)有小麥種質資源包括：高產(chǎn)、感??；低產(chǎn)、抗?。桓弋a(chǎn)、晚熟等品種。為滿足不同地區(qū)及不同環(huán)境條件下的栽培需求，育種專家要培育

15、3類品種：a.高產(chǎn)、抗??；b.高產(chǎn)、早熟；c.高產(chǎn)、抗旱。下述育種方法可行的是() A利用、品種間雜交篩選獲得a B對品種進行染色體加倍處理篩選獲得b Ca、b和c的培育均可采用誘變育種方法 D用轉基因技術將外源抗旱基因導入中獲得c、 解析品種都無抗病性狀，因此，和品種間雜交不能得到高產(chǎn)、抗病的品種a，A項錯誤。品種高產(chǎn)、晚熟，染色體加倍處理后，不能產(chǎn)生早熟品種，B項錯誤。誘變育種變異頻率高、速度快，可大幅度改良某些性狀，變異范圍廣，因此，a、b、c的培育均可用誘變育種的方法，C項正確。用轉基因技術將外源抗旱基因導入中可使品種獲得抗旱性狀，因此可得到高產(chǎn)、抗旱的品種c，D項正確。 答案CD 2

16、(2016鹽城模擬)芥酸會降低菜籽油的品質。油菜有兩對獨立遺傳的等位基因(H和h，G和g)控制菜籽的芥酸含量，下圖是獲得低芥酸油菜新品種(HHGG)的技術路線。已知油菜單個花藥由花藥壁(2n)及大量花粉(n)等組分組成，這些組分的細胞都具有全能性。 據(jù)圖分析，下列敘述錯誤的是() A、兩過程均需要植物激素來誘導細胞脫分化 B與過程相比，過程可能會產(chǎn)生二倍體再生植株 C圖中三種途徑中，利用花粉培養(yǎng)篩選低芥酸植株(HHGG)的效率最高 DF 1減數(shù)分裂時，H基因所在染色體會與G基因所在染色體發(fā)生聯(lián)會 解析通過分析比較三種不同育種過程的本質快速解答。過程均為植物組織培養(yǎng)中的脫分化，均需要利用植物激素

17、來誘導，A項正確。兩親本雜交使H基因和G基因集中到一個生物個體中，可通過雜交育種的方法獲得雙顯性性狀個體，但要獲得HHGG純合子需要H_G_個體連續(xù)多年自交，育種效率不高；根據(jù)自由組合定律推知：F1產(chǎn)生的花粉有HG、Hg、hG、hg四種，花藥離體培養(yǎng)獲得的再生單倍體植株也是四種，使用秋水仙素處理后可根據(jù)性狀直接篩選獲得純合的HHGG植株，其效率最高；F1花藥離體培養(yǎng)所得的再生植株中，除HG、Hg、hG、hg四種單倍體植株外，還可能有花藥壁細胞組織培養(yǎng)獲得的HhGg二倍體植株，因而其育種效率較花粉離體培養(yǎng)低，B、C兩項正確。分析題干得出：H基因和G基因位于兩對同源染色體上，減數(shù)分裂時非同源染色體

18、不發(fā)生聯(lián)會，D項錯誤。 答案D 3(2016浙江四校調研)下列有關育種的敘述，正確的是() A用雜交的方法進行育種，從F1自交后代中可篩選出符合人們需要的優(yōu)良品種 B用輻射的方法進行誘變育種，誘變后的植株一定比誘變前的具備更多的優(yōu)良性狀 C用基因型為DdTt的植株進行單倍體育種，所育的新品種自交后代約有1/4為純合體 D用二倍體的植株進行多倍體育種，所育的新品種和原品種雜交一定能產(chǎn)生可育后代 解析隱性品種一旦出現(xiàn)就是隱性純合子，因此，F(xiàn)1自交后代中可篩選出符合人們需要的隱性優(yōu)良品種。誘變育種的原理是基因突變，基因突變具有不定向性，因此，誘變后的植株不一定比誘變前的具備更多優(yōu)良性狀。單倍體育種所

19、育新品種都是純合體，其自交后代都是純合體。二倍體的植株進行多倍體育種，若新品種是四倍體，與原品種雜交，子代是不可育的三倍體。 答案A 4(2015東城期末)某致病基因h位于X染色體上，該基因和正常基因H中的某一特定序列經(jīng)Bcl酶切后，可產(chǎn)生大小不同的片段(如圖，bp表示堿基對)，據(jù)此可進行基因診斷。圖為某家庭該病的遺傳系譜。 下列敘述錯誤的是() Ah基因特定序列中Bcl酶切位點的消失是堿基序列改變的結果 B1的基因診斷中只出現(xiàn)142 bp片段，其致病基因來自母親 C2的基因診斷中出現(xiàn)142 bp、99 bp和43 bp三個片段，其基因型為XHXh D3的丈夫表現(xiàn)型正常，其兒子的基因診斷中出現(xiàn)

20、142 bp片段的概率為1/2 解析圖顯示：這個過程的基因突變是改變了H基因的特定序列，使Bcl酶切位點消失。因此基因位于X染色體上，1的父親與母親都正常，所以1的致病基因來自其母親，其父母的基因型分別為XHY、XHXh，2表現(xiàn)為正常女性，出現(xiàn)了142 bp、99 bp、43 bp三個片段，其基因型應為XHXh，3的基因型為XHXH或XHXh，丈夫表現(xiàn)正常，基因型為XHY，所生兒子基因型為XhY的概率為1/4。 答案D 5(2015東師大附中期末)下圖表示番茄植株(HhRr)作為實驗材料培育新品種的途徑。請據(jù)圖分析回答： (1)通過途徑2、3獲得幼苗的過程都應用了植物組織培養(yǎng)技術，該技術依據(jù)的

21、生物學原理是_。 (2)要盡快獲得穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種應采用途徑_，該過程中秋水仙素的作用機理是_。植物細胞的全能性 2抑制細胞分裂時形成紡錘體 (3)品種A與途徑3中幼苗基因型相同的概率為_，品種C的基因型是_。 (4)品種C與B是否為同一個物種，_， 原因是_。 (5)途徑4依據(jù)的原理是_，此途徑與雜交育種相比，最突出的優(yōu)點是_。1/4H H hhRRrr否 存在生殖隔離 基因突變能夠產(chǎn)生新基因 解析(1)通過途徑2和3，植物由細胞發(fā)育成了個體(幼苗)，體現(xiàn)了細胞的全能性。 (2)二倍體植株通過單倍體育種獲得的個體都是純合子，育種時間短，且穩(wěn)定，該過程要使用秋水仙素，其作用是抑制細胞分裂時形成紡錘體。 (3)通過途徑3獲得的幼苗的基因型與母本一樣，為HhRr。通過途徑1雜交育種獲得的個體中HhRr占個體總數(shù)的1/4；正常體細胞加倍后其基因型由HhRrHHhhRRrr。 (4)品種C屬于四倍體，品種B是二倍體，不屬于同一物種，因為它們的雜交后代是三倍體，不能繁殖后代。 (5)途徑4的處理手段是用射線處理，屬于誘變育種，其原理是基因突變，這種方法雖然突變率低，但能夠產(chǎn)生新基因，是進一步育種的基礎。