基礎(chǔ)課時案23從雜交育種到基因工程,2016備考最新考綱1生物變異在育種上的應(yīng)用()。2.轉(zhuǎn)基因食品的安全()。,一、生物變異原理在育種實(shí)踐中的應(yīng)用1雜交育種與誘變育種,基因重組,基因突變,具有相對性狀,F1自交，獲得F2,基因突變,3判斷正誤(1)太空育種能按人的意愿定向產(chǎn)生優(yōu)良性狀()(2)誘變育種的優(yōu)點(diǎn)之一是需大量處理實(shí)驗(yàn)材料()(3)誘變育種時突變的個體中有害個體多于有利個體(),(4)雜交育種和誘變育種都能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型()(5)雜合子品種的種子只能種一年，需要年年制種()(6)采用誘變育種可改良缺乏某種抗病性的水稻品種()(7)誘變育種和雜交育種均可形成新的基因()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7),深度思考下圖甲、乙表示水稻兩個品種，A、a和B、b表示分別位于兩對同源染色體上的兩對等位基因，表示培育水稻新品種的過程，請思考,(1)圖中哪種途徑為單倍體育種？(2)圖中哪一標(biāo)號處需用秋水仙素處理？應(yīng)如何處理？(3)、的育種原理分別是？(4)圖中最簡便及最難以達(dá)到育種目標(biāo)的育種途徑分別是？,提示(1)圖中過程表示單倍體育種。(2)圖示處需用秋水仙素處理單倍體幼苗，從而獲得純合子，處需用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，以誘導(dǎo)染色體加倍。(3)的育種原理為基因突變，的原理為染色體變異。(4)圖中最簡便的育種途徑為過程所示的雜交育種，但育種周期較長；最難以達(dá)到育種目標(biāo)的途徑為誘變育種。,二、基因工程及其應(yīng)用1概念基因工程又叫基因拼接技術(shù)或技術(shù)，即按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，生物的遺傳性狀。,DNA重組,修飾改造,定向改造,2基因操作的基本工具連一連,運(yùn)載體,受體細(xì)胞,表達(dá)與檢測,育種,藥物研制,環(huán)境保護(hù),5判斷下列有關(guān)基因工程的敘述(1)沒有限制酶就無法使用質(zhì)粒運(yùn)載體。(2013上海卷，58F)()(2)我國已經(jīng)對轉(zhuǎn)基因食品和轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品強(qiáng)制實(shí)施了產(chǎn)品標(biāo)識制度。(2013江蘇卷，15A)()(3)重組質(zhì)粒中每個限制酶識別位點(diǎn)至少插入一個目的基因。(2011浙江卷，6C)(),(4)自然界中天然存在的噬菌體自行感染細(xì)菌后，其DNA整合到細(xì)菌DNA上屬于基因工程。(2010全國卷，5D)()(5)可用限制酶切割煙草花葉病毒的核酸，進(jìn)行構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草。(2010浙江卷，2A)()答案(1)(2)(3)(4)(5),5種?？嫉挠N方法,深度思考(1)倘若所提供育種材料中不具備育種目標(biāo)要求的特性，可采用何種方法使其具備該特性？(2)可否采用誘變育種的方法讓植物細(xì)胞表達(dá)出動物蛋白？,提示(1)倘若所提供的育種材料中不具備育種目標(biāo)所要求的特性，則可采用“誘變育種”或“基因工程”使相應(yīng)目標(biāo)“無中生有”，從而實(shí)現(xiàn)育種目標(biāo)。(2)讓植物細(xì)胞表達(dá)出動物蛋白，必須通過“基因工程”技術(shù)實(shí)現(xiàn)“外源基因”的表達(dá)，誘變育種只能產(chǎn)生原基因的等位基因，不能產(chǎn)生“外源基因”，故不能達(dá)到該預(yù)期目標(biāo)。,考點(diǎn)一雜交育種與誘變育種典例引領(lǐng)【典例1】(2013江蘇高考)現(xiàn)有小麥種質(zhì)資源包括：高產(chǎn)、感?。坏彤a(chǎn)、抗??；高產(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(多選)(),A利用、品種間雜交篩選獲得aB對品種進(jìn)行染色體加倍處理篩選獲得bCa、b和c的培育均可采用誘變育種方法D用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將外源抗旱基因?qū)胫蝎@得c解析利用、品種間雜交不能篩選出抗病品種；多倍體植株具有發(fā)育延遲的特點(diǎn)；對品種進(jìn)行染色體加倍處理不能使其表現(xiàn)早熟特性；a、b、c品種的優(yōu)良性狀均可通過基因突變獲得；可利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將外源抗旱基因?qū)胫袕亩@得高產(chǎn)、抗旱品種。答案CD,【典例2】(安徽高考)如圖所示，科研小組用60Co照射棉花種子，誘變當(dāng)代獲得棕色(纖維顏色)新性狀，誘變代獲得低酚(棉酚含量)新性狀。已知棉花的纖維顏色由一對基因(A、a)控制，棉酚含量由另一對基因(B、b)控制，兩對基因獨(dú)立遺傳。,(1)兩個新性狀中，棕色是_性狀，低酚是_性狀。(2)誘變當(dāng)代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是_，白色、高酚的棉花植株基因型是_。(3)棕色棉抗蟲能力強(qiáng)，低酚棉產(chǎn)量高。為獲得抗蟲高產(chǎn)棉花新品種，研究人員將誘變代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代種植在一個單獨(dú)的區(qū)域，從_的區(qū)域中得到純合棕色、高酚植株。請你利用該純合體作為一個親本，再從誘變代中選擇另一個親本，設(shè)計一方案，盡快選育出抗蟲高產(chǎn)(棕色、低酚)的純合棉花新品種(用遺傳圖解和必要的文字表示)。,解析(1)誘變當(dāng)代棕色、高酚個體自交，后代出現(xiàn)棕色和白色性狀，說明棕色為顯性性狀；誘變當(dāng)代白色、高酚個體自交，后代出現(xiàn)低酚和高酚性狀，說明低酚為隱性性狀。(2)從誘變當(dāng)代個體自交后代的表現(xiàn)型即可判斷出棕色、高酚的棉花植株的基因型為AaBB，白色、高酚的棉花植株的基因型為aaBb。(3)依題意，要盡快獲得純合的棕色、低酚植株(AAbb)，結(jié)合已知純合體AABB，只要從誘變1代中選取白色、低酚(aabb)個體，并利用單倍體育種的方法即可。在書寫遺傳圖解時，需要標(biāo)明表現(xiàn)型、基因型，同時注明必要的文字，如花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素處理等。,答案(1)顯性隱性(2)AaBBaaBb(3)不發(fā)生性狀分離(或全為棕色棉，或沒有出現(xiàn)白色棉),巧辨雜交育種的選育目標(biāo)與育種程序的類型1雜交育種的選育目標(biāo)可分三類隱性純合子、顯性純合子(包括AABB或AAbb)及雜合子。2雜交育種不一定需要連續(xù)自交，若選育顯性優(yōu)良純種，則需要連續(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，則只要在子二代出現(xiàn)該性狀個體即可，若選育雜合子，則只要得到雜種即可(需年年制種或采用無性繁殖方法繁殖)。,跟進(jìn)題組1彩色小麥?zhǔn)遣捎谩盎瘜W(xué)誘變”“物理誘變”和“遠(yuǎn)緣雜交”三結(jié)合的育種方法培育而成的。因其富含多種微量元素，種皮上呈現(xiàn)出不同的色彩，而被稱為彩色小麥。下列有關(guān)敘述錯誤的是(),A三結(jié)合育種方法的原理是：基因突變、基因重組和染色體變異B由于親本間的遺傳物質(zhì)相差較大，通過“遠(yuǎn)緣雜交”產(chǎn)生的變異可能較大C彩色小麥所含的微量元素最可能是通過主動運(yùn)輸?shù)姆绞轿盏腄彩色小麥和普通小麥之間不存在生殖隔離，可進(jìn)行雜交,解析解答本題的關(guān)鍵是掌握不同育種方法的原理?！盎瘜W(xué)誘變”和“物理誘變”說明涉及誘變育種，“遠(yuǎn)緣雜交”說明涉及雜交育種，因此三結(jié)合的育種方法涉及的原理有：基因突變和基因重組，不涉及染色體變異。由于親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的兩個品種的遺傳物質(zhì)相差較大，所以基因重組產(chǎn)生的變異會更大。根據(jù)題干信息可知，彩色小麥有富集微量元素的能力，說明彩色小麥吸收微量元素時是逆濃度梯度進(jìn)行的，因此吸收方式為主動運(yùn)輸。彩色小麥只是一個新品種不是新物種，因此彩色小麥和普通小麥屬于同一物種，它們之間不存在生殖隔離，可進(jìn)行雜交。答案A,2下圖為某農(nóng)科所培育高品質(zhì)小麥的過程，其中代表具體操作過程。,(1)具有操作的育種方法是_，依據(jù)的原理是_。(2)具有操作的育種方法的是_，依據(jù)的原理是_。(3)操作是_，其目的是_。操作常用的方法有_，原理是_。(4)操作表示雜交，其目的是將兩個純合親本的_通過雜交集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育獲得新品種。,解析從圖可知，表示雜交，表示減數(shù)分裂，表示連續(xù)自交，表示花藥離體培養(yǎng)，表示用秋水仙素處理或低溫處理單倍體幼苗。操作的育種方法是單倍體育種，依據(jù)的原理是染色體變異。操作的育種方法是雜交育種，依據(jù)原理是基因重組。連續(xù)自交可以提高純合體的比例。原理是低溫或秋水仙素在細(xì)胞分裂前期抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍。雜交目的是將純合親本的優(yōu)良性狀或基因通過雜交集中在一起。,答案(1)單倍體育種染色體數(shù)目變異(2)雜交育種基因重組(3)連續(xù)自交提高純合子的比例(選出符合要求的個體)低溫誘導(dǎo)或秋水仙素處理低溫或秋水仙素抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞兩極，從而使細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目加倍(4)優(yōu)良性狀(基因),考點(diǎn)二基因工程及其應(yīng)用典例引領(lǐng)【典例1】(2013全國卷)下列實(shí)踐活動包含基因工程技術(shù)的是()A水稻F1花藥經(jīng)培養(yǎng)和染色體加倍，獲得基因型純合新品種B抗蟲小麥與矮稈小麥雜交，通過基因重組獲得抗蟲矮稈小麥C將含抗病基因的重組DNA導(dǎo)入玉米細(xì)胞，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得抗病植株D用射線照射大豆使其基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，獲得種子性狀發(fā)生變異的大豆,解析A項所述為單倍體育種，B項所述為雜交育種，D項所述為誘變育種，都沒有涉及基因工程技術(shù)；C項所述育種方法涉及組織培養(yǎng)技術(shù)和基因工程技術(shù)。答案C,【典例2】(浙江高考)將ada(腺苷酸脫氨酶基因)通過質(zhì)粒pET28b導(dǎo)入大腸桿菌并成功表達(dá)腺苷酸脫氨酶。下列敘述錯誤的是()A每個大腸桿菌細(xì)胞至少含一個重組質(zhì)粒B每個重組質(zhì)粒至少含一個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(diǎn)C每個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(diǎn)至少插入一個adaD每個插入的ada至少表達(dá)一個腺苷酸脫氨酶分子,解析大腸桿菌成功表達(dá)出腺苷酸脫氨酶，說明這些大腸桿菌都至少含有一個重組質(zhì)粒，A項正確；作為載體的條件為至少含有一個或多個酶切位點(diǎn)，所以作為載體的質(zhì)粒至少含有一個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(diǎn)，B項正確；作為基因表達(dá)載體應(yīng)包括目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因四部分，但并不是每個酶切位點(diǎn)都至少插入一個ada，C項錯誤；由于這些目的基因成功表達(dá)，所以每個ada至少表達(dá)一個腺苷酸脫氨酶分子，D項正確。答案C,思維發(fā)散ada在人體內(nèi)、在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，均可控制合成相同的表達(dá)產(chǎn)物，表明何種道理？提示ada基因在不同生物細(xì)胞中均可控制同類蛋白質(zhì)產(chǎn)物的合成，一方面表明“基因是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能單位，另一方面表明，不同生物可共用一套遺傳密碼子”。,與基因工程有關(guān)的8點(diǎn)提示(1)限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用部位都是脫氧核苷酸之間形成的磷酸二酯鍵(不是氫鍵)，只是一個切開，一個連接。(2)質(zhì)粒是最常用的運(yùn)載體，不要把質(zhì)粒等同于運(yùn)載體，除此之外，噬菌體的衍生物和動植物病毒也可作為運(yùn)載體。運(yùn)載體的化學(xué)本質(zhì)為DNA，其基本單位為脫氧核苷酸。,(3)要想從DNA上切下某個基因(保證基因的完整性)，應(yīng)切2個切口，產(chǎn)生4個黏性末端。(4)第一步和第二步需要限制酶，且要求用同種酶，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。(5)構(gòu)建基因表達(dá)載體是基因工程的核心步驟，是成功的關(guān)鍵。(6)對基因操作是否成功不但要在分子水平上鑒定還要在個體水平上鑒定，如抗蟲棉不僅能產(chǎn)生毒蛋白，而且必須“抗蟲”。(7)目的基因指要表達(dá)的基因，標(biāo)記基因指運(yùn)載體上用于鑒定、篩選的基因。(8)目的基因表達(dá)的標(biāo)志：通過轉(zhuǎn)錄、翻譯產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白質(zhì)(可用抗原抗體雜交法確認(rèn)是否產(chǎn)生相應(yīng)蛋白質(zhì))。,跟進(jìn)題組1玫瑰有5000多年的人工栽培歷史，迄今已培育出2500多個品種。玫瑰沒有生成藍(lán)色翠雀花素所需的黃酮類化合物3,5氫氧化酶基因，因此藍(lán)玫瑰被認(rèn)為是不可能培育成功的。但日本科研人員將藍(lán)色三葉草中的藍(lán)色素基因植入普通玫瑰而成功培育出了藍(lán)玫瑰，這株玫瑰的花瓣中所含的色素為藍(lán)色。下列有關(guān)敘述正確的是(),A藍(lán)色翠雀花素分布于藍(lán)玫瑰花瓣細(xì)胞的液泡和葉綠體中B培育藍(lán)玫瑰用到的工具酶是限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶C藍(lán)色素基因在所有玫瑰細(xì)胞中都能控制合成藍(lán)色翠雀花素D藍(lán)玫瑰的培育成功意味著人類創(chuàng)造了一個新的物種,解析解答本題的關(guān)鍵是注意“工具酶”而不是“工具”。除綠色外，其余顏色的色素幾乎都存在于液泡中，因此藍(lán)色翠雀花素分布于藍(lán)玫瑰花瓣細(xì)胞的液泡中；日本科研人員將藍(lán)色三葉草中的藍(lán)色素基因植入普通玫瑰而成功培育出了藍(lán)玫瑰，此方法為基因工程育種，用到的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶；由于基因的選擇性表達(dá)，藍(lán)色素基因在玫瑰花瓣細(xì)胞中能控制合成藍(lán)色翠雀花素，而在其他細(xì)胞中沒有表達(dá)；藍(lán)玫瑰僅僅是普通玫瑰中轉(zhuǎn)入了一個外源基因，與其他的玫瑰未產(chǎn)生生殖隔離，沒有產(chǎn)生新的物種。答案B,2下列不屬于利用基因工程技術(shù)制取的藥物是()A從大腸桿菌體內(nèi)制取白細(xì)胞介素B從酵母菌體內(nèi)獲得干擾素C從青霉菌體內(nèi)獲取青霉素D從大腸桿菌體內(nèi)獲取胰島素,解析本題考查基因工程的應(yīng)用，熟記基因工程在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等方面的應(yīng)用是解題的前提。運(yùn)用基因工程技術(shù)可以使外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá)來生產(chǎn)基因產(chǎn)品，A、B、D均為外源基因的表達(dá)，而青霉菌產(chǎn)生青霉素是正?；虻恼１磉_(dá)，故青霉素不屬于基因工程藥品。答案C,