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固基礎(chǔ)自我診斷,破疑難深化探究,沖關(guān)練兩級(jí)集訓(xùn),第3講 從雜交育種到基因工程 [考綱定位] 1.生物變異在育種上的應(yīng)用(Ⅱ) 2.轉(zhuǎn)基因食品的安全(Ⅰ),課后限時(shí)自測(cè),提能力專項(xiàng)培優(yōu),一、雜交育種與誘變育種 1．雜交育種 (1)含義：將________________的優(yōu)良性狀通過(guò)交配集中在一起，再經(jīng)過(guò)____________，獲得新品種的方法。 (2)育種原理：_________。 (3)方法：雜交→_____→選種→自交。,兩個(gè)或多個(gè)品種,選擇和培育,基因重組,自交,2．誘變育種 (1)含義：利用物理因素或化學(xué)因素來(lái)處理生物，使生物發(fā)生_________。 (2)育種原理：__________。,基因突變,基因突變,3．生物育種原理、方法、實(shí)例(連線) 【提示】 ①－a－Ⅴ ①－e－Ⅲ ②－c－Ⅰ ③－b－Ⅱ ③－d－Ⅳ,二、基因工程及應(yīng)用 1．概念,DNA重組,DNA分子,DNA分子,定向,優(yōu)良性狀,2.原理 不同生物之間的_________。 3．工具 (1)剪刀與針線(如圖),基因重組,①基因的“剪刀”：_________________，如圖__。 ②基因的“針線”：____________，如圖__。 (2)基因的“運(yùn)輸工具”：________，常用_____、噬菌體，動(dòng)植物病毒等。,限制性核酸內(nèi)切酶,a,DNA連接酶,b,運(yùn)載體,質(zhì)粒,4．基本步驟,5．應(yīng)用 (1)______，如抗蟲(chóng)棉。 (2)_________，如胰島素等。 (3)_________，如轉(zhuǎn)基因細(xì)菌分解石油。 6．轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性——“兩種態(tài)度” (1)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品不安全，要__________； (2)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品安全，應(yīng)該____________。,育種,藥物研制,環(huán)境保護(hù),嚴(yán)格控制,大范圍推廣,一、思考判斷 1．誘變育種和雜交育種均可形成新基因。( ) 【提示】 雜交育種的原理是基因重組，只能產(chǎn)生新的基因型，而不能形成新基因。 2．雜交育種第一步雜交的目的是將兩個(gè)親本的優(yōu)良性狀集中到一個(gè)個(gè)體上。( ) 3．太空育種能按人的意愿定向產(chǎn)生所需優(yōu)良性狀。( ) 【提示】 太空育種的原理是基因突變，而基因突變是不定向的，此育種方式不能定向獲得新品種。,,√,,4．(2013全國(guó)大綱卷改編)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，這種實(shí)踐活動(dòng)包含基因工程技術(shù)。( ) 5．(2013四川高考改編)將大豆種子60CO處理后，篩選出一株雜合子抗病植株連續(xù)自交若干代，則其純合抗病植株的比例逐代下降。( ) 【提示】 雜合子自交，隨自交后代數(shù)增加， 純合子逐代增多。,√,,6．(2012浙江高考)利用DNA聚合酶可將矮牽牛中控制藍(lán)色色素合成的基因與質(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細(xì)胞中。( ) 【提示】 目的基因與質(zhì)粒的連接工具為DNA連接酶。 7．(2010浙江高考改編)利用基因工程技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草時(shí)可用限制酶切割煙草花葉病毒的核酸。( ) 【提示】 限制酶切割的是DNA，而不切割煙草花葉病毒的RNA。,,,8．培育無(wú)子西瓜是利用基因重組的原理。( ) 【提示】 原理是染色體變異。,,二、圖示識(shí)讀 如圖表示培育小麥的幾種育種方式，純種高稈抗銹病植株基因型為DDRR，純種矮稈不抗銹病植株基因型為ddrr，兩對(duì)基因分別位于兩對(duì)同源染色體上。據(jù)圖回答下列問(wèn)題：,(1)圖中植株A培育的方法是________，將親本雜交的目的是______________________________________， 自交的目的是_______________________________。 (2)植株B的培育運(yùn)用的原理是________。 (3)植株C需要染色體加倍的原因是_______________，誘導(dǎo)染色體加倍的最常用的方法是___________________。 (4)植株E培育方法的原理是________________，該育種方法和基因工程育種一樣，都可以______________。,【提示】 (1)雜交育種 將位于兩個(gè)親本中的矮桿基因和抗病基因集中到F1上 通過(guò)基因重組使F2中出現(xiàn)矮稈抗病植株 (2)基因突變 (3)植株C中只有一個(gè)染色體組，不能進(jìn)行減數(shù)分裂產(chǎn)生配子(不可育) 用秋水仙素處理幼苗C (4)染色體數(shù)目變異和植物細(xì)胞的全能性 克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙,考點(diǎn)1 五種常見(jiàn)育種方式的比較,自交,長(zhǎng),異,頻率,明顯縮短,重組,種子,幼苗,定向,低,不同育種方式的選擇誤區(qū) (1)原核生物不能進(jìn)行減數(shù)分裂，所以不能運(yùn)用雜交的方法進(jìn)行育種，如細(xì)菌的育種一般采用的方法是誘變育種。 (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，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(gè)體即可。 (3)單倍體育種主要包括雜交、花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素處理和篩選四個(gè)過(guò)程，不能簡(jiǎn)單認(rèn)為花藥離體培養(yǎng)就是單倍體育種的全部。,(4)“最簡(jiǎn)便”不等于“最快” “最簡(jiǎn)便”著重于技術(shù)含量應(yīng)為“易操作”如雜交育種，雖然年限長(zhǎng)，但農(nóng)民自己可簡(jiǎn)單操作，但“最快速”則未必簡(jiǎn)便，如單倍體育種可明顯縮短育種年限，但其技術(shù)含量卻較高，單就花粉培養(yǎng)成幼苗就已很難實(shí)現(xiàn)。,角度1 育種方式、原理、技術(shù)手段的綜合考查 1．(2014黑龍江哈三中三次驗(yàn)收)吉林玉米帶被稱為“世界三大黃金玉米帶”。但其栽培的玉米品種抗旱、抗倒伏能力差。假設(shè)A、b代表玉米的抗旱、抗倒伏優(yōu)良基因，這兩種基因是自由組合的。現(xiàn)有AABB、aabb兩個(gè)品種，為培育優(yōu)良品種AAbb，可采用的方法如圖所示。請(qǐng)回答相關(guān)問(wèn)題：,(1)經(jīng)過(guò)①、②、③過(guò)程培育出新品種的育種方法稱為_(kāi)_______，其原理為_(kāi)_______。 (2)方法④還能夠從其他物種獲取目的基因轉(zhuǎn)入玉米，該方法的優(yōu)點(diǎn)是________，需要用到的工具酶有__________________________________________。,(3)⑦過(guò)程除采用圖示射線方法外，還可采用其他手段，如：_______________________________。 (4)⑥過(guò)程在實(shí)驗(yàn)室最常用試劑的作用機(jī)理是________________________。,[解析] (1)經(jīng)①、②、③過(guò)程培育出新品種的育種方法稱為雜交育種，利用了基因重組的原理。(2)方法④的優(yōu)點(diǎn)是可以定向改造生物性狀，用到的工具酶是限制酶和DNA連接酶。(3)⑦過(guò)程是誘變育種，采用射線照射、亞硝酸處理等也可實(shí)現(xiàn)。(4)⑥過(guò)程是誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍，常用試劑是秋水仙素，其能夠抑制紡錘體形成，影響染色體被拉向兩極，細(xì)胞不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，從而使染色體數(shù)目加倍。,[答案] (1)雜交育種 基因重組 (2)定向改造生物性狀 限制酶和DNA連接酶 (3)激光照射、亞硝酸處理等(一個(gè)合理答案即可) (4)抑制紡錘體形成,角度2 生物變異在育種上的應(yīng)用 2．下圖表示小麥的三個(gè)品系的部分染色體及基因組成。Ⅰ、Ⅱ表示染色體，D為矮稈基因，T為抗白粉病基因，R為抗矮黃病基因，均為顯性，d為高稈基因。乙品系是通過(guò)基因工程獲得的品系，丙品系由普通小麥與近緣種偃麥草雜交后，經(jīng)多代選育而來(lái)(圖中黑色部分是來(lái)自偃麥草的染色體片段)。,(1)普通小麥為六倍體，染色體數(shù)是42條，若每個(gè)染色體組包含的染色體數(shù)相同，則小麥的一個(gè)染色體組含有________條染色體。 (2)乙品系的變異類型是________，丙品系的變異類型是________。,(3)甲和丙雜交得到F1，若減數(shù)分裂中甲Ⅰ與丙Ⅰ因差異較大不能正常配對(duì)，將隨機(jī)移向細(xì)胞的任何一極，F(xiàn)1產(chǎn)生的配子中DdR占________(用分?jǐn)?shù)表示)。 (4)甲和乙雜交，得到的F1中矮稈抗白粉病植株再與丙雜交，后代基因型有________種(只考慮圖中的有關(guān)基因)。 (5)甲和乙雜交得到F1，請(qǐng)畫(huà)出F1能產(chǎn)生dT配子的次級(jí)精母細(xì)胞后期圖(假設(shè)不發(fā)生交叉互換，只需畫(huà)出Ⅰ、Ⅱ染色體，要求標(biāo)出相應(yīng)基因，請(qǐng)畫(huà)在下面的虛線框內(nèi))。,(6)若把甲和乙雜交得到的F1基因型看作DdTt，請(qǐng)用遺傳圖解和必要的文字表示F1經(jīng)單倍體育種得到矮稈抗白粉病純合子的過(guò)程。(請(qǐng)寫(xiě)在下面的虛線框內(nèi)),【思路點(diǎn)撥】 解答此題需注意以下兩個(gè)信息： ①圖文信息：丙圖的Ⅰ染色體黑色部分來(lái)自偃麥草，可確定丙系的變異為染色體結(jié)構(gòu)變異。 ②文字信息：由Ⅰ甲與Ⅰ丙的隨機(jī)移動(dòng)可推出形成配子時(shí)Ⅰ甲與Ⅰ丙即可分離也可移向細(xì)胞的同一極。 [解析] (1)每個(gè)染色體組包含的染色體數(shù)相同，則普通小麥的一個(gè)染色體組含有42/6＝7條染色體。 (2)乙品種為基因工程產(chǎn)物，其變異類型為DNA分子重組即基因重組；丙品系染色體部分來(lái)自偃麥草的染色體片段，應(yīng)屬于染色體變異。,,(3)甲和丙雜交得到F1的基因型為DdRⅡⅡ，共產(chǎn)生4種基因型的配子，即DⅡ、dRⅡ、Ⅱ、DdRⅡ，其中DdR占1/4。 (4)甲和乙雜交，得到的F1中矮稈抗白粉病植株基因型為DdTⅡ，產(chǎn)生的配子有4種，而丙產(chǎn)生的配子只有一種類型，二者雜交獲得的子代的基因型為4種。 (5)由題意知F1能產(chǎn)生dT配子的次級(jí)精母細(xì)胞的基因型為ddTT，其后期因著絲點(diǎn)斷裂，使連在同一條染色體上的兩條姐妹染色單體變?yōu)榱藘蓷l子染色體移向細(xì)胞兩極。,(6)基因型為DdTt的F1進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)后獲得單倍體幼苗，其基因型有四種情況即DT、Dt、dt、dT，欲獲得矮稈抗白粉病純合子即DDTT，需對(duì)單倍體幼苗用一定濃度的秋水仙素處理，使之加倍，從而獲得符合題意的品種。,[答案] (1)7 (2)基因重組 染色體變異(或染色體結(jié)構(gòu)變異) (3)1/4 (4)4 (5)如圖 (6)如圖,解答生物育種方案設(shè)計(jì)題目的一般步驟,考點(diǎn)2 基因工程的操作工具及步驟 1．基因工程操作工具 (1)限制性核酸內(nèi)切酶(簡(jiǎn)稱限制酶)： ①分布：主要在_________內(nèi)。 ②特性：一種限制酶只能識(shí)別__________的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。 ③實(shí)例：EcoRⅠ限制酶能_____識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間將這段序列切開(kāi)。,微生物體,一種特定,專一,④切割結(jié)果：產(chǎn)生兩個(gè)帶有______末端或平末端的DNA片段。 ⑤作用：基因工程中重要的切割工具，能將外來(lái)的DNA切斷，對(duì)自己的DNA無(wú)損害。,黏性,(2)DNA連接酶： ①催化對(duì)象：兩個(gè)具有相同_____末端或平末端的DNA片段。 ②催化位置：_________與_____之間的缺口。 ③催化結(jié)果：形成重組DNA。 (3)常用的運(yùn)載體——質(zhì)粒： ①本質(zhì)：小型環(huán)狀_____分子。 ②作用： a．作為運(yùn)載工具，將目的基因運(yùn)送到____細(xì)胞中去； b．用它在受體細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。,脫氧核糖,磷酸,DNA,受體,黏性,③條件： a．能在受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并_________； b．有多個(gè)___________； c．有標(biāo)記基因。,大量復(fù)制,限制酶切點(diǎn),2．對(duì)基因工程步驟的五點(diǎn)說(shuō)明 (1)限制酶和DNA連接酶的作用部位都是脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，只是前者切開(kāi)，后者連接。 (2)要想從DNA上切下某個(gè)基因，應(yīng)切2個(gè)切口，產(chǎn)生4個(gè)黏性末端。 (3)獲取目的基因、切割運(yùn)載體需要用同一種限制酶，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。,(4)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，沒(méi)有涉及堿基互補(bǔ)配對(duì)。 (5)動(dòng)物一般用受精卵作為受體細(xì)胞；植物一般用體細(xì)胞作為受體細(xì)胞，再通過(guò)植物組織培養(yǎng)方式形成新個(gè)體；微生物常用不致病的大腸桿菌作為受體細(xì)胞。,酶與磷酸二酯鍵 (1)形成磷酸二酯鍵的酶：DNA連接酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶、逆轉(zhuǎn)錄酶。 (2)斷裂磷酸二酯鍵的酶：限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)、DNA酶、RNA酶。 (3)解旋酶作用于氫鍵，不作用于磷酸二酯鍵。,角度 基因工程原理及應(yīng)用 3．(2012浙江高考)天然的玫瑰沒(méi)有藍(lán)色花，這是由于缺少控制藍(lán)色色素合成的基因B，而開(kāi)藍(lán)色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B?，F(xiàn)用基因工程技術(shù)培育藍(lán)玫瑰，下列操作正確的是( ) A．提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA，再擴(kuò)增基因B B．利用限制性核酸內(nèi)切酶從開(kāi)藍(lán)色花矮牽牛的基因文庫(kù)中獲取基因B,C．利用DNA聚合酶將基因B與質(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細(xì)胞 D．將基因B直接導(dǎo)入大腸桿菌，然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞 [解析] 獲取目的基因B，可先提取矮牽?；ǖ膍RNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA，再經(jīng)PCR技術(shù)擴(kuò)增，A項(xiàng)正確；基因文庫(kù)構(gòu)建時(shí)是將目的基因與載體連接起來(lái)，形成重組載體，再導(dǎo)入受體菌中儲(chǔ)存和擴(kuò)增，提取目的基因時(shí)不需使用限制酶，B項(xiàng)錯(cuò)誤；,將目的基因與質(zhì)粒連接的酶是DNA連接酶，而非DNA聚合酶，C項(xiàng)錯(cuò)誤；目的基因必須與載體結(jié)合后導(dǎo)入受體細(xì)胞才能夠自我復(fù)制和表達(dá)，且導(dǎo)入植物細(xì)胞常用的載體是農(nóng)桿菌，而不是大腸桿菌，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 [答案] A,4．下圖表示利用致病病毒M的表面蛋白基因和無(wú)害病毒N，通過(guò)基因工程制作重組M病毒疫苗的部分過(guò)程。①～⑤表示操作流程，a～h表示分子或結(jié)構(gòu)。據(jù)圖判斷正確的敘述是( ),A．圖中所示過(guò)程中，獲取目的基因的步驟是流程①、②；在流程③中必須實(shí)施的步驟有切割質(zhì)粒、將質(zhì)粒與目的基因重組 B．圖中所示的整個(gè)過(guò)程中，用作運(yùn)載體的DNA來(lái)自分子a、c、d C．圖中c所示質(zhì)?？赡苁菑募?xì)菌或者病毒的DNA改造的 D．圖中結(jié)構(gòu)g和結(jié)構(gòu)h的遺傳物質(zhì)和表面蛋白質(zhì)均不同,[解析] 據(jù)圖分析，目的基因?yàn)橹虏〔《綧的表面蛋白基因，獲取步驟為流程①、②；流程③構(gòu)建基因表達(dá)載體，實(shí)施的步驟必須有切割質(zhì)粒、將質(zhì)粒與目的基因重組，A正確。圖示中的a是目的基因的提取部位，不是運(yùn)載體DNA的來(lái)自部位，運(yùn)載體的DNA來(lái)自分子c、d，B錯(cuò)誤。圖中c所示質(zhì)粒不是由致病病毒M的DNA改造的，C錯(cuò)誤。圖中結(jié)構(gòu)g和結(jié)構(gòu)h的遺傳物質(zhì)相同，但表面蛋白質(zhì)不同，因?yàn)間導(dǎo)入受體后， 目的基因得以表達(dá)，合成了致病病毒M的表面蛋白，D錯(cuò)誤。 [答案] A,動(dòng)植物基因工程受體細(xì)胞選擇方法 (1)植物基因工程：受體細(xì)胞一般是體細(xì)胞。原因是植物體細(xì)胞具有全能性，導(dǎo)入重組DNA的植物體細(xì)胞經(jīng)過(guò)植物組織培養(yǎng)能形成個(gè)體。 (2)動(dòng)物基因工程：受體細(xì)胞是受精卵。原因是分化的動(dòng)物體細(xì)胞全能性受到限制，動(dòng)物體細(xì)胞經(jīng)過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)不能形成個(gè)體。,育種方法的選擇 1．育種的目的 育種的根本目的是培育具有優(yōu)良性狀(抗逆性好、生活力強(qiáng)、產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)良)的新品種，以便更好地為人類服務(wù)。從基因組成上看，目標(biāo)基因型可能是純合體，可防止后代發(fā)生性狀分離，便于制種和推廣；也有可能是雜合體，即利用雜種優(yōu)勢(shì)的原理，如雜交水稻的培育、玉米的制種等。,2．不同需求的育種方法 (1)若要培育隱性性狀個(gè)體，則可用自交或雜交，只要出現(xiàn)該性狀即可。 (2)有些植物如小麥、水稻等，雜交實(shí)驗(yàn)較難操作，則最簡(jiǎn)便的方法是自交。 (3)若要快速獲得純種，則用單倍體育種方法。 (4)若實(shí)驗(yàn)植物為營(yíng)養(yǎng)繁殖類如土豆、地瓜等，則只要出現(xiàn)所需性狀即可，不需要培育出純種。 (5)若要培育原先沒(méi)有的性狀，則可用誘變育種。,(6)提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量可運(yùn)用多倍體育種。 (7)將兩個(gè)親本的不同優(yōu)良性狀集中在一起，可利用雜交育種。 (8)若要定向地改造生物性狀，則可用基因工程育種。 (9)在實(shí)際育種過(guò)程中，并非單一地運(yùn)用某種育種方式，而是根據(jù)需要綜合運(yùn)用多種育種方式。,糧食是人類生存的基本條件，提高單位面積糧食產(chǎn)量、質(zhì)量是解決糧食問(wèn)題的主要途徑之一。 (1)為提高農(nóng)作物的單產(chǎn)量，得到抗倒伏、抗銹病等優(yōu)良品種，科學(xué)家往往采用多種育種方法來(lái)培養(yǎng)符合農(nóng)業(yè)要求的新品種。根據(jù)下列提供的材料，設(shè)計(jì)育種方案，盡快得到所需品種。非生物材料可自選。生物材料有：A.小麥的高稈(顯性)抗銹病(顯性)純種，B.小麥的矮稈(隱性)不抗銹病(隱性)純種，C.小麥的高稈(顯性)不抗銹病(隱性)純種。,①要得到的是能應(yīng)用于生產(chǎn)的具有抗倒伏、抗銹病等優(yōu)良性狀的品種，該品種應(yīng)是________________。 ②所選擇的生物材料：________________。(填寫(xiě)生物材料對(duì)應(yīng)的字母) ③育種過(guò)程中最快得到所需品種的方法是______。 ④用花藥離體培養(yǎng)法，預(yù)期產(chǎn)生所需要類型的概率：________________。如果從播種到獲得種子需要一年，則獲得該品種植株至少需要________年。,(2)隨著科技的發(fā)展，許多新的育種方法已經(jīng)出現(xiàn)并投入應(yīng)用。 ①用普通小麥和黑麥培育八倍體小黑麥的原理是________________，常用的化學(xué)藥劑是________________。 ②航天育種是目前一個(gè)熱門(mén)話題，如“神七”就載有萌發(fā)的植物種子。那么利用這種方法是否一定能獲得人們所期望的理想性狀？_____________，為什么？__________。 ③螟蟲(chóng)是危害水稻的主要害蟲(chóng)之一。科學(xué)家為了減少農(nóng)藥的使用，希望培育出具有抗螟蟲(chóng)性狀的水稻新品系，最適合的育種方法是______________，其原理是__________。,[解析] (1)①直接應(yīng)用于生產(chǎn)的品種要保持優(yōu)良性狀，純合體自交后代不發(fā)生性狀分離。②雜交育種的原理是基因重組，要將兩個(gè)優(yōu)良性狀(抗倒伏、抗銹病)組合到一起，選擇A、B兩個(gè)親本可以實(shí)現(xiàn)。③最快的育種方法是單倍體育種，常通過(guò)雜交、花藥離體培養(yǎng)、人工誘導(dǎo)染色體加倍實(shí)現(xiàn)。④將親本雜交后的子代進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)、人工誘導(dǎo)染色體加倍可得到四種純合子，且比例相同，具有抗倒伏、抗銹病性狀的個(gè)體占1/4。親本雜交得到子代需要1年，子代經(jīng)花藥離體培養(yǎng)、人工誘導(dǎo)染色體加倍得到純合子需要1年。,(2)普通小麥為六倍體，黑麥為二倍體，兩者雜交得到的個(gè)體有四個(gè)染色體組，人工誘導(dǎo)染色體加倍后為八倍體，原理是染色體變異。③運(yùn)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將抗蟲(chóng)基因轉(zhuǎn)移到植物體內(nèi)，屬于基因重組。 [答案] (1)①純合子 ②A、B ③單倍體育種 ④1/4 2 (2)①染色體變異 秋水仙素 ②不一定，因?yàn)榛蛲蛔兪遣欢ㄏ虻?③基因工程育種 基因重組,1．2013年世界糧食日的主題“發(fā)展可持續(xù)糧食系統(tǒng)，保障糧食安全和營(yíng)養(yǎng)”。糧食問(wèn)題是當(dāng)今舉世矚目的迫切問(wèn)題之一。改善農(nóng)作物的遺傳性狀、提高糧食產(chǎn)量是科學(xué)工作者不斷努力的目標(biāo)，下圖是遺傳育種的一些途徑。下列有關(guān)分析，錯(cuò)誤的是( ),A．若要在較短時(shí)間內(nèi)獲得圖示新品種小麥，可選圖中E→F→G的育種方法 B．H→I、J→K都必需用到與G過(guò)程相同的技術(shù)操作 C．由F1→F2的育種原理是基因重組 D．圖中的遺傳育種途徑，A→B所表示的方法具有典型的不定向性,[解析] 單倍體育種最大的優(yōu)點(diǎn)是能縮短育種年限，較短時(shí)間得到新品種純合子，A正確。J→K 涉及多倍體育種，H→I是植物體細(xì)胞雜交；不需要用秋水仙素誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍，B錯(cuò)誤。F1→F2是雜交育種，原理是基因重組，C正確。A→B是誘變育種，原理是基因突變，具有不定向性，D正確。 [答案] B,2．如圖甲、乙表示水稻兩個(gè)品種(兩對(duì)相對(duì)性狀獨(dú)立遺傳)，①～⑧表示培育水稻新品種的過(guò)程。下列說(shuō)法正確的是( ),A．如果過(guò)程②中逐代自交，那么自交代數(shù)越多純合植株的比例越高 B．⑤與⑧過(guò)程的育種原理不同，③過(guò)程表示單倍體育種 C．育種過(guò)程②⑤⑥中需要進(jìn)行篩選，篩選不會(huì)改變?nèi)魏我粋€(gè)基因的頻率 D．經(jīng)過(guò)①和⑦過(guò)程培育的品種和甲、乙品種基因型不同，但是仍然屬于同一個(gè)物種,[解析] 由圖可知，①②為雜交育種，①③④為單倍體育種，①⑧為基因工程育種；①⑦為多倍體育種，⑤⑥為誘變育種。雜合子連續(xù)自交，隨自交代數(shù)的增加純合子的比例逐代增加；誘變育種原理是基因突變，基因工程育種的原理是基因重組；篩選過(guò)程種群基因頻率發(fā)生改變；甲、乙品種為二倍體植物，經(jīng)過(guò)①和⑦過(guò)程培育的品種為四倍體植物，二倍體植物與四倍體植物雜交后代是三倍體，由于三倍體植物不可育，因此二倍體與四倍體間存在生殖隔離，是不同的物種。 [答案] A,[A 基礎(chǔ)訓(xùn)練] 1．(山東德州2014屆高三校際聯(lián)考)已知小麥中高稈對(duì)矮稈(抗倒伏)為顯性、抗病對(duì)不抗病為顯性，以純合高稈抗病小麥和純合矮稈不抗病小麥為親本，培育抗倒伏抗病小麥，相關(guān)說(shuō)法不正確的是( ) A．雜交育種過(guò)程需要不斷篩選、自交 B．單倍體育種利用了花粉細(xì)胞具有全能性的特點(diǎn),C．可利用射線等處理矮稈不抗病小麥種子實(shí)現(xiàn)人工誘變，但成功率低 D．篩選的實(shí)質(zhì)是通過(guò)自然選擇實(shí)現(xiàn)種群中抗病基因頻率的定向提高 [解析] 雜交育種可以將不同親本的優(yōu)良性狀重組到一個(gè)個(gè)體上，因此通過(guò)雜交育種過(guò)程需要不斷篩選、自交，直到矮稈抗病個(gè)體的后代不發(fā)生性狀分離為止；,培育抗病抗倒伏小麥可通過(guò)單倍體育種，利用花粉細(xì)胞具有全能性進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)，由于秋水仙素能抑制紡錘體的形成，再用秋水仙素處理單倍體幼苗使染色體數(shù)目加倍，從而獲得純合體；當(dāng)然也可以通過(guò)誘變育種的方法利用射線、亞硝酸鹽等處理矮稈不抗病小麥種子可實(shí)現(xiàn)抗病的突變，但成功率低；育種中篩選過(guò)程是人為因素，不是自然選擇。 [答案] D,2．(2015廣東省湛江一中月考)以純合的非糯性除草劑敏感玉米(甲，基因型AAbb)為材料，經(jīng)過(guò)誘變處理獲得非糯性除草劑抗性玉米(乙，基因型AABb)?？刂品桥葱?A)與糯性(a)、除草劑抗性(B)與除草劑敏感(b)的基因分別位于兩對(duì)同源染色體上，下列敘述不正確的是( ) A．乙連續(xù)自交若干代，純合抗性植株的比例逐代提高 B．經(jīng)過(guò)誘變處理誘發(fā)的基因突變，不能決定玉米的進(jìn)化方向,C．甲的花粉經(jīng)誘變處理并培養(yǎng)等，有可能獲得可育的糯性除草劑敏感的個(gè)體 D．若甲和乙雜交，后代性狀分離比接近1∶1∶1∶1 [解析] 據(jù)題意知，乙基因型為AABb，連續(xù)自交若干代，BB比例為1/2[1－(1/2)n]，故A正確。基因突變是不定向性，只是提供選擇材料，自然選擇決定進(jìn)化方向，故B正確。甲花粉為Ab，誘變可以得到ab花粉，再利用單倍體育種可以獲得aabb個(gè)體，故C正確。甲和乙雜交，為AAbbAABb，后代為1AABb∶1AAbb，故D錯(cuò)。 [答案] D,3．(2015莆田模擬)下列關(guān)于育種的敘述中，正確的是( ) A．用物理因素誘變處理可提高突變率 B．誘變育種和雜交育種均可形成新的基因 C．三倍體植物不能由受精卵發(fā)育而來(lái) D．誘變獲得的突變體多數(shù)表現(xiàn)出優(yōu)良性狀,[解析] 誘變育種具有的優(yōu)點(diǎn)是可以提高突變率，縮短育種周期，以及能大幅度改良某些性狀，所以用物理因素誘變處理可提高突變率，A正確；誘變育種可形成新的基因，雜交育種不能形成新的基因，B錯(cuò)誤；三倍體植物可以由受精卵發(fā)育而來(lái)，如四倍體和二倍體雜交產(chǎn)生的三倍體過(guò)程就是由受精卵發(fā)育而來(lái)，C錯(cuò)誤；基因突變是隨機(jī)的和不定向的，誘變育種雖可提高突變率，但有利變異的個(gè)體往往不多，D錯(cuò)誤。 [答案] A,4．(2015江蘇南京三模)現(xiàn)有甲、乙兩種二倍體純種植物，甲植物的光合產(chǎn)量高于乙植物，但乙植物更適宜在鹽堿地種植(相關(guān)性狀均由核基因控制)。現(xiàn)要利用甲、乙兩種植物培育出高產(chǎn)、耐鹽的植株。下列技術(shù)不可行的是( ) A．利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)，可以獲得符合要求的四倍體雜種植株 B．將乙種植物耐鹽基因?qū)爰追N植物的體細(xì)胞中，可培育出所需植株,C．兩種植物雜交后，得到的F1再利用單倍體育種，可較快獲得所需植株 D．誘導(dǎo)兩種植物的花粉融合后培育成幼苗，再用秋水仙素處理可培育出所需植株 [解析] 甲、乙兩種植物，存在生殖隔離，無(wú)法通過(guò)雜交獲得可育后代，C項(xiàng)錯(cuò)誤。 [答案] C,[B 真題體驗(yàn)] 1．(2013四川高考)大豆植株的體細(xì)胞含40條染色體。用放射性60Co處理大豆種子后，篩選出一株抗花葉病的植株X，取其花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到若干單倍體植株，其中抗病植株占50%。下列敘述正確的是( ) A．用花粉離體培養(yǎng)獲得的抗病植株，其細(xì)胞仍具有全能性 B．單倍體植株的細(xì)胞在有絲分裂后期，共含有20條染色體,C．植株X連續(xù)自交若干代，純合抗病植株的比例逐代降低 D．放射性60Co誘發(fā)的基因突變，可以決定大豆的進(jìn)化方向 [解析] 本題要求正確把握有絲分裂和減數(shù)分裂過(guò)程中染色體的變化規(guī)律，同時(shí)明確植物細(xì)胞全能性的概念。大豆體細(xì)胞含40條染色體，減數(shù)分裂產(chǎn)生的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)，得到的單倍體植株細(xì)胞含有20條染色體，但仍含有發(fā)育成完整個(gè)體的全部遺傳信息，所以具有全能性，A項(xiàng)正確；,單倍體植株細(xì)胞含20條染色體，在有絲分裂后期由于著絲點(diǎn)分裂，姐妹染色單體分開(kāi)變成染色體，染色體數(shù)暫時(shí)加倍，變?yōu)?0條，B項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)橹仓闤的花粉離體培養(yǎng)得到的單倍體有50%抗病，說(shuō)明植株X為雜合子，雜合子自交，隨著自交代數(shù)增加，純合子逐代增多，C項(xiàng)錯(cuò)誤；基因突變只能為自然選擇提供原始材料，自然選擇決定了生物進(jìn)化的方向，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 [答案] A,2．(2014新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ)現(xiàn)有兩個(gè)純合的某作物品種：抗病高稈(易倒伏)和感病矮稈(抗倒伏)品種，已知抗病對(duì)感病為顯性，高稈對(duì)矮稈為顯性，但對(duì)于控制這兩對(duì)相對(duì)性狀的基因所知甚少。 回答下列問(wèn)題： (1)在育種實(shí)踐中，若利用這兩個(gè)品種進(jìn)行雜交育種，一般來(lái)說(shuō)，育種目的是獲得具有________優(yōu)良性狀的新品種。,(2)雜交育種前，為了確定F2代的種植規(guī)模，需要正確預(yù)測(cè)雜交結(jié)果。若按照孟德?tīng)栠z傳定律來(lái)預(yù)測(cè)雜交結(jié)果，需要滿足3個(gè)條件：條件之一是抗病與感病這對(duì)相對(duì)性狀受一對(duì)等位基因控制，且符合分離定律；其余兩個(gè)條件是_________________________________________________。 (3)為了確定控制上述這兩對(duì)性狀的基因是否滿足上述3個(gè)條件，可用測(cè)交實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)。請(qǐng)簡(jiǎn)要寫(xiě)出該測(cè)交實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。 ___________________________________,[解析] (1)雜交育種能將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過(guò)雜交集中在一起，抗病與矮稈(抗倒伏)為優(yōu)良性狀。(2)雜交育種依據(jù)的原理是基因重組，控制兩對(duì)相對(duì)性狀的基因位于非同源染色體上，遵循基因的自由組合定律，每對(duì)基因單獨(dú)考慮時(shí)符合分離定律。(3)測(cè)交是指用F1和隱性純合子雜交，故應(yīng)先用純合的抗病高稈植株與感病矮稈植株雜交得到F1，然后再進(jìn)行測(cè)交實(shí)驗(yàn)。,[答案] (1)抗病矮稈 (2)高稈與矮稈這對(duì)相對(duì)性狀受一對(duì)等位基因控制，且符合分離定律；控制這兩對(duì)相對(duì)性狀的基因位于非同源染色體上 (3)將純合的抗病高稈植株與感病矮稈植株雜交，產(chǎn)生F1，讓F1與感病矮稈植株雜交。,3．在玉米中，控制某種除草劑抗性(簡(jiǎn)稱抗性，T)與除草劑敏感(簡(jiǎn)稱非抗，t)、非糯性(G)與糯性(g)的基因分別位于兩對(duì)同源染色體上。有人以純合的非抗非糯性玉米(甲)為材料，經(jīng)過(guò)EMS誘變處理獲得抗性非糯性個(gè)體(乙)；甲的花粉經(jīng)EMS誘變處理并培養(yǎng)等，獲得可育的非抗糯性個(gè)體(丙)。 請(qǐng)回答： (1)獲得丙的過(guò)程中，運(yùn)用了誘變育種和________育種技術(shù)。,(2)若要培育抗性糯性的新品種，采用乙與丙雜交，F(xiàn)1只出現(xiàn)抗性非糯性和非抗非糯性的個(gè)體；從F1中選擇表現(xiàn)型為_(kāi)_______的個(gè)體自交，F(xiàn)2中有抗性糯性個(gè)體，其比例是________。 (3)采用自交法鑒定F2中抗性糯性個(gè)體是否為純合子。若自交后代中沒(méi)有表現(xiàn)型為_(kāi)_______的個(gè)體，則被鑒定個(gè)體為純合子；反之則為雜合子。請(qǐng)用遺傳圖解表示雜合子的鑒定過(guò)程。,(4)擬采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良上述抗性糯性玉米的抗蟲(chóng)性。通常從其他物種獲得________，將其和農(nóng)桿菌的________用合適的限制性核酸內(nèi)切酶分別切割，然后借助________連接，形成重組DNA分子，再轉(zhuǎn)移到該玉米的培養(yǎng)細(xì)胞中，經(jīng)篩選和培養(yǎng)等獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植株。 [解析] 分析題干可知，兩種性狀的遺傳符合自由組合定律。以純合的非抗非糯性玉米(甲)為材料經(jīng)EMS誘變處理獲得乙、丙的過(guò)程可用下圖表示：,(1)由圖可知，獲得丙的過(guò)程中，運(yùn)用了誘變育種和單倍體育種技術(shù)。 (2)由乙和丙雜交，F(xiàn)1只出現(xiàn)抗性非糯性和非抗非糯性的個(gè)體，可推出乙個(gè)體的基因型為T(mén)tGG，F(xiàn)1個(gè)體的基因型為T(mén)tGg和ttGg，其中自交后代(F2)有抗性糯性個(gè)體出現(xiàn)的是TtGg，且F2中抗性糯性個(gè)體的比例是3/16。,(3)上一小題F2中抗性糯性個(gè)體的基因型為T(mén)Tgg或Ttgg，其中TTgg自交后代無(wú)性狀分離，而Ttgg個(gè)體自交后代會(huì)有非抗糯性個(gè)體出現(xiàn)，其遺傳圖解見(jiàn)答案。 (4)若要通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)得到抗蟲(chóng)性，需要將抗蟲(chóng)基因?qū)朐撝参锛?xì)胞，將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞通常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，故需將目的基因與農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒連接形成基因表達(dá)載體(此過(guò)程需要DNA連接酶)，然后導(dǎo)入玉米的培養(yǎng)細(xì)胞中，經(jīng)篩選和培養(yǎng)等獲得抗蟲(chóng)植株。 [答案] (1)單倍體 (2)抗性非糯性 3/16 (3)非抗糯性,F1,抗性糯性：非抗糯性＝3∶1 (4)抗蟲(chóng)基因(或目的基因) Ti質(zhì)粒 DNA連接酶,