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1、- 109 - 生物：第六章从杂交育种到基因工程山东崔文德一、本章知识结构二、新课程标准1、搜集生物变异在育种上应用的事例。2、关注基因生物和转基因食品的安全性三、预测新课标高考热点1、杂交育种和诱变育种的优点和局限性2、遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用3、重组 DNA技术（又叫基因工程）4、关注转基因生物和转基因食品的安全性精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页- 110 - 清单三四杂交育种与诱变育种一、知识结构概念：将两个或多个优良性状通过杂交集中到一起，培育新品种的育种方式原理：基因重组优点：
2、将两个或多个优良性状集中到一起缺点：育种时间长应用：改良作物品种、选育优良动物品种概念：通过自然突变或是人工诱变培育新品种原理：基因突变物理因素化学因素优点：出现新品种、提高突变率、培育新品种缺点：育种盲目性大，工作量大应用：微生物育种、培育抗逆性强的作物二、要点精析【要点一】杂交育种1、概念：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。2、原理：基因重组，即控制不同优良性状的基因通过减数分裂和受精作用重新组合在一起，产生新的基因型，从而控制相应的新表现型。3、优点：可将两个或多个优良性状集中在一起。4、缺点：杂交后代会出现性状分离育种进程缓慢，过程复杂
3、。5、应用：(1)在农业生产中：是改良作物品质、提高农作物单位面积产量的常规方法。(2)在畜牧业中：家畜、家禽优良品种的选育。【画龙点睛】 (1)杂交育种只能利用已有的基因重新组合，按需选择，并不能创造出新的基因。(2)进行杂交育种的个体一定是进行有性生殖的个体只进行无性生殖的个体无法通过杂交育种培育新品种。(3)品种是指人类在一定的生态条件和经济条件下，根据需要而创造的具有一定经济价值、遗传性比较一致的家养动物或植物的类型。作为品种的生物具有相对稳定的遗传性，在一定地区和一定栽培条件下，在产量、品质发育期、抗性和适应性等方面符合人类生产、生活的需要，并能用普通的繁殖方法保持其稳定性。诱变因素
4、：杂交育种：突变育种：杂 交育 种与 突变 育种精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页- 111 - 【要点二】诱变育种1、原理：基因突变2、诱变因素：(1)物理因素： X 射线、紫外线、 T 射线等。(2)化学因素：亚硝酸、硫酸二乙酯、5溴尿嘧啶等。3、优点(1)可提高突变频率，人工诱变突变率可比自发突变率提高100l000 倍，能产生多种多样新类型，为育种创造出丰富的原材料。(2)能在较短时间内有效地改良生物品种的某些性状。(3)改良作物品质，增强抗逆性。4、缺点：因为基因突变具有不定向性且突变率很低，所以诱变育种有
5、一定盲目性，需处理大量的生物材料，再进行选择培育。5、应用(1)在农业生产上：培育出的新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。(2)微生物育种：如生产青霉素菌种的选育。【画龙点睛】 (1)诱变育种与杂交育种相比，最大的区别在于诱变育种能创造出新的基因。(2)诱变技术能做到选择合适的处理和适宜的诱变剂量从而提高突变率， 扩大突变范围， 增加变异类型，为育种工作提供大量原始材料，在较短时间内获得更多的优良变异类型。【要点三】杂种优势1、概念：杂种优势是生物界普遍存在的现象。它是指基因型不同的亲本个体相互杂交产生的杂种第一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等一种或多种性状上优于两个亲
6、本的现象。2、特点：杂种优势具有以下特点：杂种优势不是某一个性状单独表现突出，而是许多性状综合表现突出；杂种优势的大小，取决于双亲的遗传差异和互补程度。3、缺点：具有杂种优势的品种不能代代相传，因为这类品种的基因型是杂合的，它们的后代必定会出现性状分离和重组，从而产生出新的性状组合。【画龙点睛】 在生产上利用杂种优势也称为杂交育种，但它与利用杂交育种培育出的新品种是有区别的。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页- 112 - 【要点四】几种育种方式比较【画龙点睛】选择育种方法是视具体育种目标要求、材料特点，技术水平和经
7、济因素进行综合考虑和科学决策：一般作物育种可选杂交育种和单倍体育种；为得到特殊性状，可选择诱变育种(如航天育种 )或多倍体育种；若要将特殊性状组合到一起，但又不能克服远缘杂交的不亲和性，可考虑运用基因工程育种，如培育各种用于生物制药的工程菌。育种方式例子原理特点诱变育种利用一定剂量的射线处理水稻种子，培育出成熟期提早 15 天的品种在一定条件下，DNA复制时发生差错， 使碱基对的排列顺序发生局部的改变(即基因突变) 优点：a 能加快育种的进程(可以提高变异的频率使后代的变异性状比较快地稳定) b 大幅度地改良某些性状。缺点：诱发产生的突变，有利的个体不多杂交育种高秆抗锈病和矮秆易染病的纯种小麦
8、杂交得到F1，Fl自交后在 F2中得到矮秆抗锈病的品种。再经过选择培育即可得到符合生产要求的新品种在生物体有性生殖的过程中控制不同性状的基因可以重新组合 (即基因重组 ) 优点：使两个亲本的优良性状结合在一起缺点：需要较长时间单倍体育种高秆抗锈病和矮秆易染病的纯种小麦杂交得到F1，将 F1的花粉离体培养， 再用秋水仙素处理它的幼苗，诱导染色体数目加倍从而得到矮秆抗锈病的纯种先采用花药的离体培养的方法获得单倍体， 再经人工诱导使它的染色体数目加倍，这样培育出的新植株不仅含有体细胞的染色体数，而且每对染色体上的成对基因都是纯合的育种年限较短(培育出的植株自交后产生的后代不会发生性状分离 ) 多倍体
9、育种我国育种专家鲍文奎利用小麦和黑麦杂交得到高度不育的F1(四倍体 )，再用秋水仙素处理，最终培育出抗寒耐瘠、优质高产的小黑麦（八倍体）秋水仙素处理后的细胞在有丝分裂时虽然染色体能复制但纺锤体的形成被抑制，不能形成两个子细胞， 从而使细胞的染色体加倍优点：糖分和蛋白质等营养物质含量高缺点：发育延迟，结实率相对较低基因工程育种转基因作物（抗虫棉）基因重组打破了物种界限 定向改变生物性状细胞工程育种白菜 -甘蓝细胞融合打破物种界限精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页- 113 - 清单三五基因工程及应用一、知识结构基因工程
10、的概念：基因的剪刀： DNA限制性内切酶基因工程的工具：基因的针线： DNA连接酶基因的运载体：常用质粒直接获取基因：鸟枪法第一步：目的基因的提取：1、反转录法人工合成基因：2、根据已知的氨基酸序列合成目的基因第二步：目的基因与运载体结合形成重组DNA ：用同一种限制性内切酶切割质粒和目的基因，加入DNA连接酶，形成重组DNA分子第三步：目的基因导入受体细胞：主要借用细菌或病毒侵染细胞的方法检测：根据受体细胞是否具有某些标记第四步：目的基因的检测和表达：基因判断目的基因是否导入表达：受体细胞表现出特定的性状基因工程与育种基因工程的药用转基因生物和食品的安全性二、要点精析【要点一】重组DNA 技
11、术的概念重组 DNA 技术的概念可概括为下表：基因工程别名基因拼接技术或基因工程操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA 分子水平基本过程剪切拼接导入表达结果人类需要的基因产物【画龙点睛】基因工程能实现基因在不同物种间的转移其原理是基因重组。基因工程的过程：基因工程的应用：基因工程精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页- 114 - 【要点二】基因重组与基因工程(重组 DNA 技术 )的比较不同点概念在生物体内进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然
12、后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状重组方式同一物种的不同基因不同物种间的不同基因繁殖方式有性生殖无性生殖变异大小小大意义是生物变异的来源之一， 对生物进化有重要意义使人类有可能按自己的意愿直接定性地改变结构，培育出新品种相同点都实现了不同基因间的重新组合，都能使生物产生变异【画龙点睛】通过这两个过程都实现了不同基因间的重新组合都能使生物产生变异但两者却存在很大的差异，重点掌握两者的不同点。【要点三】重组DNA 技术操作的基本步骤第一步：提取 (获得 )目的基因；第二步：目的基因与载体DNA 结合形成重组DNA 第三步：将含目的基因的运载体导人受体细胞；第四步：目的基因在受体细胞
13、中的检测和表达。【画龙点睛】基因工程操作包括四个连续的基本步骤，其中第三步没有碱基互补配对过程。最终目的的实现是目的基因的表达。【要点四】转基因食品的优、缺点1、优点；(1)解决粮食短缺问题。(2)减少农药使用，从而减少环境污染；(3)节省生产成本，降低粮食售价；(4)增加食物营养提高附加价值；(5)增加食物种类提升食物品质；(6)促进生产效率，带动相关产业发展。2、缺点：(1)可能产生新毒素的新过敏原；(2)可能产生抗除草剂的杂草；(3)可能使疾病的散播跨越物种障碍；(4)可能会损害农作物的生物多样性；(5)可能干扰生态系统的稳定性。【画龙点睛】科学技术是一把双刃剑，生命中的许多事实还有待于人类去探索科学发展中仍有许多问题有争议。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页