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1、届高三生物金榜频道一轮课件必修从杂交育种到基因工程 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一、一、杂杂交育种与交育种与诱变诱变育种育种1.1.杂杂交育种交育种(1)(1)含含义义:将两个或多个品种的将两个或多个品种的优优良性状通良性状通过过_集中在一起集中在一起,再再经过选择经过选择和培育和培育,获获得新品种的方法。得新品种的方法。(2)(2)育种原理育种原理:_:_。(3)(3)方法方法:杂杂交交_选选种种自交。自交。交配交配基因重基因重组组自交自交2.
2、2.诱变诱变育种育种(1)(1)含含义义:利用利用_来来处处理生物理生物,使生物使生物发发生生_。(2)(2)育种原理育种原理:_:_。3.3.生物育种原理、方法、生物育种原理、方法、实实例例(连线连线)物理因素或化学因素物理因素或化学因素基因突基因突变变基因突基因突变变二、基因工程及其二、基因工程及其应应用用1.1.基因工程的概念基因工程的概念(1)(1)别别名名:_:_或或_。(2)(2)操作操作对对象象:_:_。(3)(3)操作操作过过程程:把一种生物的把一种生物的_提取出来提取出来,加以修加以修饰饰改造改造,然后放到另一种生物的然后放到另一种生物的_里。里。(4)(4)操作目的操作目的
3、:_:_地改造生物的地改造生物的遗传遗传性状。性状。2.2.原理原理不同生物之不同生物之间间的的_。基因拼接技基因拼接技术术DNADNA重重组组技技术术基因基因某种基因某种基因细细胞胞定向定向基因重基因重组组3.3.基因操作的基本工具基因操作的基本工具 基因的基因的“剪刀剪刀”：_ 基因的基因的“针线针线”：_ 基因的基因的“运输工具运输工具”：_，常用，常用_、噬菌体、噬菌体、动植物病毒等动植物病毒等 4.4.基因操作的基本步基因操作的基本步骤骤提取目的基因提取目的基因目的基因与运目的基因与运载载体体结结合合将目的基因将目的基因导导入入_目的基因的目的基因的_。限制性核酸内切酶限制性核酸内切
4、酶DNADNA连接酶连接酶运载体运载体质粒质粒受受体体细细胞胞检测检测与与鉴鉴定定5.5.基因工程的基因工程的应应用用(1)_,(1)_,如抗虫棉。如抗虫棉。(2)_(2)_研制研制,如胰如胰岛岛素等。素等。(3)(3)环环境保境保护护,如如转转基因基因细细菌分解石油。菌分解石油。6.6.转转基因生物和基因生物和转转基因食品的安全性基因食品的安全性对转对转基因生物和基因生物和转转基因食品的两种基因食品的两种态态度度:(1)(1)转转基因生物和基因生物和转转基因食品不安全基因食品不安全,要要_;_;(2)(2)转转基因生物和基因生物和转转基因食品是安全的基因食品是安全的,应该应该_。育种育种药药
5、物物严严格控制格控制大范大范围围推广推广1.(20081.(2008江江苏苏T23B)T23B)诱变诱变育种和育种和杂杂交育种均可形成新基因。交育种均可形成新基因。()()【分析分析】诱变育种的原理是基因突变诱变育种的原理是基因突变,基因突变产生了新的基基因突变产生了新的基因因,故创造出变异新类型故创造出变异新类型;杂交育种的原理是基因重组杂交育种的原理是基因重组,没有产没有产生新的基因生新的基因,只是实现原有基因的重新组合。只是实现原有基因的重新组合。2.(20092.(2009上海上海T21C)T21C)花花药药离体培养技离体培养技术术也能培育也能培育获获得抗得抗锈锈高高产产小小麦新品种。
6、麦新品种。()()【分析分析】花药离体培养只能得到单倍体植株花药离体培养只能得到单倍体植株,必须经过秋水仙必须经过秋水仙素处理使染色体数目加倍素处理使染色体数目加倍,才可能获得高产新品种。才可能获得高产新品种。3.(20103.(2010全国卷全国卷T5D)T5D)自然界中天然存在的噬菌体自行感染自然界中天然存在的噬菌体自行感染细细菌后菌后,其其DNADNA整合到整合到细细菌菌DNADNA上属于基因工程。上属于基因工程。()()【分析分析】基因工程是在人为作用下进行的基因工程是在人为作用下进行的,噬菌体感染细菌无噬菌体感染细菌无人为因素人为因素,所以不属于基因工程。所以不属于基因工程。4.(2
7、0104.(2010浙江浙江T2A)T2A)可用限制性核酸内切可用限制性核酸内切酶酶切割烟草花叶病毒的切割烟草花叶病毒的核酸核酸,进进行构建抗除草行构建抗除草剂剂的的转转基因烟草。基因烟草。()()【分析分析】限制性核酸内切酶可以用来切割获取抗除草剂基因片限制性核酸内切酶可以用来切割获取抗除草剂基因片段段,而不能切割烟草花叶病毒的核酸而不能切割烟草花叶病毒的核酸RNARNA。5.5.单单倍体育种在所有育种方法中所用的年限最短。倍体育种在所有育种方法中所用的年限最短。()()【分析分析】育种年限的长短取决于所需要的品种育种年限的长短取决于所需要的品种,如果需要隐性如果需要隐性纯合子纯合子,诱变育
8、种所用年限短。诱变育种所用年限短。6.6.杂杂交育种第一步交育种第一步杂杂交的目的是将两个交的目的是将两个亲亲本的本的优优良性状集中到良性状集中到一个个体上。一个个体上。()()【分析分析】杂交过程能产生基因重组杂交过程能产生基因重组,使优良的基因集中在一起。使优良的基因集中在一起。7.7.太空育种能按人的意愿定向太空育种能按人的意愿定向产产生生优优良性状。良性状。()()【分析分析】太空育种利用基因突变的原理。基因突变具有不定向太空育种利用基因突变的原理。基因突变具有不定向性性,产生的有害个体多于有利个体。产生的有害个体多于有利个体。8.8.在所有的基因工程步在所有的基因工程步骤骤中都涉及碱
9、基互中都涉及碱基互补补配配对对。()()【分析分析】将重组将重组DNADNA导入受体细胞中导入受体细胞中,这一步骤中没有涉及碱基这一步骤中没有涉及碱基互补配对。互补配对。考点考点 一一 五种育种方法的比五种育种方法的比较较 原理原理常用方式常用方式优优点点缺点缺点举举例例杂杂交交育育种种基因基因重重组组杂杂交交自交自交选选种种自交自交使不同个体使不同个体优优良性状集中在一良性状集中在一个个体上个个体上操作操作简简便便育种育种时间长时间长局限于局限于亲缘亲缘关系关系较较近的个近的个体体矮矮秆秆抗抗病小麦病小麦诱诱变变育育种种基因基因突突变变辐辐射、激光、射、激光、空空间诱变间诱变等等提高提高变变
10、异异频频率率,加速育种加速育种进进程程,大幅度改良性状大幅度改良性状有很大盲目性有很大盲目性,有利有利变变异少异少,需需大量大量处处理理实验实验材料材料青霉素青霉素高高产产菌菌株株原理原理常用方式常用方式优优点点缺点缺点举举例例单单倍倍体体育育种种染色染色体体变变异异花花药药离体培离体培养养,用秋水仙用秋水仙素素处处理理明明显缩显缩短育种短育种年限年限子代均子代均为纯为纯合合子子技技术术复复杂杂,需与需与杂杂交育种配合交育种配合单单倍体倍体育种育种获获得矮得矮秆秆抗病小抗病小麦麦多多倍倍体体育育种种染色染色体体变变异异用秋水用秋水仙素仙素处处理萌理萌发发的种子的种子或幼苗或幼苗器官大器官大,提
11、高提高营营养物养物质质含量含量只适用于植物只适用于植物,发发育延育延迟迟,结实结实率低率低三倍体三倍体无子西无子西瓜瓜基基因因工工程程育育种种基因基因重重组组将一种生物将一种生物的特定基因的特定基因转转移到另一移到另一种生物种生物细细胞胞中中打破物种界限打破物种界限,定向改造生物的定向改造生物的遗传遗传性状性状技技术术复复杂杂,生生态态安全安全问题较问题较多多转转基因基因抗虫棉抗虫棉的培育的培育【高考警示高考警示】不同育种方法需注意的问题不同育种方法需注意的问题(1)(1)原核生物不能进行减数分裂原核生物不能进行减数分裂,所以不能运用杂交的方法进行所以不能运用杂交的方法进行育种育种,如细菌的育
12、种一般采用的方法是诱变育种。如细菌的育种一般采用的方法是诱变育种。(2)(2)杂交育种不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种杂交育种不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种,需要需要连续自交筛选连续自交筛选,直至性状不再发生分离直至性状不再发生分离;若选育隐性优良纯种若选育隐性优良纯种,则只要出现该性状个体即可。则只要出现该性状个体即可。(3)(3)花药离体培养只是单倍体育种中的一个程序花药离体培养只是单倍体育种中的一个程序,要想得到可育要想得到可育的品种的品种,一般还需要用秋水仙素处理单倍体使染色体加倍。一般还需要用秋水仙素处理单倍体使染色体加倍。【典例典例1 1】农农科所通科所通过过如下育种
13、如下育种过过程培育出了高品程培育出了高品质质的糯小麦的糯小麦,相关叙述正确的是相关叙述正确的是()A.A.该该育种育种过过程中运用的程中运用的遗传遗传学原理是基因突学原理是基因突变变B.B.要要获获得得yyRR,byyRR,b过过程需要程需要进进行行连续连续自交来提高自交来提高纯纯合率合率C.aC.a、c c过过程都需要使用秋水仙素程都需要使用秋水仙素,都作用于萌都作用于萌发发的种子的种子D.aD.a过过程能提高突程能提高突变变率率,明明显缩显缩短育种年限短育种年限 【解析解析】选选B B。如图所示。如图所示,a,a为单倍体育种为单倍体育种,b,b为杂交育种为杂交育种,c,c为多为多倍体育种。
14、杂交育种的原理是基因重组倍体育种。杂交育种的原理是基因重组,单倍体育种和多倍体单倍体育种和多倍体育种的原理是染色体变异。杂交育种过程中可以通过连续自交育种的原理是染色体变异。杂交育种过程中可以通过连续自交来提高纯合率。来提高纯合率。a a过程中秋水仙素作用于单倍体幼苗过程中秋水仙素作用于单倍体幼苗,c,c过程中过程中秋水仙素作用于萌发的种子或幼苗。秋水仙素作用于萌发的种子或幼苗。a a过程能够缩短育种年限过程能够缩短育种年限,但不能提高突变率。但不能提高突变率。【互互动动探究探究】(1)(1)通通过过a a过过程培育程培育yyRR,yyRR,需要几年需要几年时间时间?提示提示:两年。两年。YY
15、RRYYRR与与yyrryyrr杂交获得杂交获得YyRrYyRr一年一年;把把YyRrYyRr种子种下种子种下,产生花药产生花药,再进行花药离体培养得到单倍体幼苗再进行花药离体培养得到单倍体幼苗,进行秋水仙素进行秋水仙素处理得到处理得到yyRRyyRR个体个体,又需要一年。又需要一年。(2)yyRR(2)yyRR与与YYyyRRrrYYyyRRrr杂杂交交,能否培育出高品能否培育出高品质质的糯小麦的糯小麦?提示提示:不能。其后代是不能。其后代是YyyRRr,YyyRRr,有三个染色体组有三个染色体组,联会紊乱联会紊乱,不能不能形成正常的配子。形成正常的配子。【变变式式训练训练】如如图图表示以某
16、种作物中的表示以某种作物中的和和两个品种分两个品种分别别培培育出育出三个新品种的三个新品种的过过程程,相关叙述正确的是相关叙述正确的是()A.A.用用和和培育成培育成的的过过程中所采用的方法程中所采用的方法和和分分别别称称为杂为杂交和交和测测交交B.B.用用培育出培育出常用的方法常用的方法是花是花药药离体培养离体培养C.C.培育出培育出常用的是化学或物理的方法常用的是化学或物理的方法进进行行诱变处诱变处理理D.D.图图中培育出中培育出所依据的原理是基因突所依据的原理是基因突变变和基因重和基因重组组【解析解析】选选B B。用。用和和培育成培育成的过程中所采用的方法的过程中所采用的方法和和分别称为
17、杂交和自交。分别称为杂交和自交。培育出培育出常用的化学药剂是秋水仙常用的化学药剂是秋水仙素素,属于多倍体育种。图中培育出属于多倍体育种。图中培育出所依据的原理是基因重组所依据的原理是基因重组和染色体变异。和染色体变异。考点考点 二二 基因工程的操作工具及基本步基因工程的操作工具及基本步骤骤 1.1.基因工程操作工具基因工程操作工具(1)(1)限制性核酸内切限制性核酸内切酶酶(简简称限制称限制酶酶):):分布分布:主要在微生物体内。主要在微生物体内。特性特性:一种限制一种限制酶酶只能只能识别识别一种特定的核苷酸序列一种特定的核苷酸序列,并在特定并在特定的切点上切割的切点上切割DNADNA分子。分
18、子。实实例例:EcoR:EcoR限制限制酶酶能能专专一一识别识别GAATTCGAATTC序列序列,并在并在G G和和A A之之间间将将这这段序列切开。段序列切开。切割切割结结果果:产产生两个生两个带带有黏性末端的有黏性末端的DNADNA片段。片段。作用作用:基因工程中重要的切割工具基因工程中重要的切割工具,能将外来的能将外来的DNADNA切断切断,对对自自己的己的DNADNA无无损损害。害。(2)DNA(2)DNA连连接接酶酶:催化催化对对象象:两个具有相同黏性末端的两个具有相同黏性末端的DNADNA片段。片段。催化位置催化位置:脱氧核糖与磷酸之脱氧核糖与磷酸之间间的缺口。的缺口。催化催化结结
19、果果:形成重形成重组组DNADNA。(3)(3)常用的运常用的运载载体体质质粒粒:本本质质:小型小型环环状状DNADNA分子。分子。作用作用:a.a.作作为为运运载载工具工具,将目的基因运送到受体将目的基因运送到受体细细胞中去胞中去;b.b.用它在受体用它在受体细细胞内胞内对对目的基因目的基因进进行大量复制。行大量复制。条件条件:a.a.能在受体能在受体细细胞内胞内稳稳定保存并大量复制定保存并大量复制;b.b.有多个限制有多个限制酶酶切点切点;c.c.有有标记标记基因。基因。2.2.对对基因工程步基因工程步骤骤的五点的五点说说明明(1)(1)限制限制酶酶和和DNADNA连连接接酶酶的作用部位都
20、是脱氧核苷酸之的作用部位都是脱氧核苷酸之间间的磷酸的磷酸二二酯键酯键,只是前者切开只是前者切开,后者后者连连接。接。(2)(2)要想从要想从DNADNA上切下某个基因上切下某个基因,应应切切2 2个切口个切口,产产生生4 4个黏性末端。个黏性末端。(3)(3)获获取目的基因、切割运取目的基因、切割运载载体需要用同一种限制体需要用同一种限制酶酶,目的是目的是产产生相同的黏性末端。生相同的黏性末端。(4)(4)将目的基因将目的基因导导入受体入受体细细胞胞,没有涉及碱基互没有涉及碱基互补补配配对对。(5)(5)动动物一般用受精卵作物一般用受精卵作为为受体受体细细胞胞;植物一般用体植物一般用体细细胞作
21、胞作为为受受体体细细胞胞,再通再通过过植物植物组织组织培养方式形成新个体培养方式形成新个体;微生物常用不致微生物常用不致病的大病的大肠肠杆菌作杆菌作为为受体受体细细胞。胞。【拓展延伸拓展延伸】与与DNADNA有关酶的作用有关酶的作用(1)DNA(1)DNA酶酶:即即DNADNA水解酶水解酶,可以将可以将DNADNA水解成脱氧核苷酸。水解成脱氧核苷酸。(2)DNA(2)DNA聚合酶聚合酶:在在DNADNA复制的过程中复制的过程中,连接单个游离的脱氧核苷连接单个游离的脱氧核苷酸到酸到DNADNA片段上片段上,需要模板。需要模板。(3)DNA(3)DNA连接酶连接酶:连接两个连接两个DNADNA片段
22、片段,形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键,不需要模板。不需要模板。(4)(4)解旋酶解旋酶:在在DNADNA复制时复制时,破坏氢键破坏氢键,使使DNADNA双链打开。双链打开。(5)(5)限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶:破坏脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。破坏脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。【典例典例2 2】如如图图是利用基因工程技是利用基因工程技术术生生产产人胰人胰岛岛素的操作素的操作过过程程示意示意图图,请请据据图图作答。作答。(1)(1)图图中基因工程的基本中基因工程的基本过过程可以概括程可以概括为为“四步曲四步曲”:;。(2)(2)能否利用人的皮肤能否利用人的皮肤细细胞来完成胞来完成过过程程?,为
23、为什么什么?。(3)(3)过过程程必需的必需的酶酶是是酶酶,过过程程必需的必需的酶酶是是酶酶。(4)(4)若若A A中共有中共有a a个碱基个碱基对对,其中其中鸟鸟嘌嘌呤有呤有b b个个,若若过过程程连续连续进进行行4 4次次,至少需提供胸腺至少需提供胸腺嘧啶嘧啶个。个。(5)(5)在利用在利用A A、B B获获得得C C的的过过程中程中,常用常用切割切割A A和和B,B,使使它它们产们产生生,再加入再加入,才可形成才可形成C C。【解析解析】(2)(2)图中图中过程是从细胞中获取相应的过程是从细胞中获取相应的mRNA,mRNA,由于基因由于基因的选择性表达的选择性表达,人的皮肤细胞中的胰岛素
24、基因不转录人的皮肤细胞中的胰岛素基因不转录,不表达不表达,因此不能形成胰岛素因此不能形成胰岛素mRNAmRNA。(3)(3)从从mRNADNAmRNADNA是逆转录的过程是逆转录的过程,需要逆转录酶。需要逆转录酶。DNADNA分子的扩分子的扩增需用解旋酶将双链增需用解旋酶将双链DNADNA解旋为单链。解旋为单链。(4)(4)一个一个DNADNA分子中的鸟嘌呤分子中的鸟嘌呤(b(b个个)和胸腺嘧啶之和占碱基总数和胸腺嘧啶之和占碱基总数(2a(2a个个)的一半的一半,所以一个所以一个DNADNA分子片段中胸腺嘧啶数为分子片段中胸腺嘧啶数为(a-b)(a-b)个。个。连续复制连续复制4 4次次,共产
25、生共产生DNADNA分子分子2 24 4=16=16个个,由于复制方式为半保留复由于复制方式为半保留复制制,故需要提供的胸腺嘧啶数量为故需要提供的胸腺嘧啶数量为(a-b)(16-1)=15(a-b)(a-b)(16-1)=15(a-b)。(5)(5)构建基因表达载体时目的基因与运载体需用同一种限制酶构建基因表达载体时目的基因与运载体需用同一种限制酶切割切割,产生相同的黏性末端产生相同的黏性末端,才可以在才可以在DNADNA连接酶的作用下连接连接酶的作用下连接形成基因表达载体。形成基因表达载体。答案答案:(1)(1)提取目的基因目的基因与运载体结合提取目的基因目的基因与运载体结合将目的基因导入受
26、体细胞目的基因的检测与鉴定将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定(2)(2)不能皮肤细胞中的胰岛素基因未表达不能皮肤细胞中的胰岛素基因未表达(或未转录或未转录),),不能形不能形成胰岛素成胰岛素mRNAmRNA(3)(3)逆转录解旋逆转录解旋(4)15(a-b)(4)15(a-b)(5)(5)同一种限制性核酸内切酶相同的黏性末端同一种限制性核酸内切酶相同的黏性末端DNADNA连接酶连接酶【互互动动探究探究】(1)(1)图图中中是什么是什么过过程程?提示提示:DNADNA分子扩增分子扩增,获得大量目的基因。获得大量目的基因。(2)(2)图图中从大中从大肠肠杆菌杆菌获获得的得的B B结结构构,
27、其作用是什么其作用是什么?提示提示:B B是质粒是质粒,作为运载体作为运载体,其作用是与目的基因结合其作用是与目的基因结合,将目的将目的基因导入受体细胞。基因导入受体细胞。【变变式式训练训练】(2012(2012郑郑州四校州四校联联考考)人人们试图们试图利用基因工程的利用基因工程的方法方法,用乙种生物生用乙种生物生产产甲种生物的一种蛋白甲种生物的一种蛋白质质。生。生产产流程是流程是:甲甲种生物的蛋白种生物的蛋白质质 mRNA mRNA 目的基因目的基因 与与质质粒粒DNADNA重重组组 导导入乙种生物的入乙种生物的细细胞中胞中 获获得甲种生物的蛋白得甲种生物的蛋白质质。下列。下列说说法正确的是
28、法正确的是()A.A.过过程需要的程需要的酶酶是逆是逆转录转录酶酶,原料是原料是A A、U U、G G、C CB.B.过过程要用限制程要用限制酶酶切断切断质质粒粒DNA,DNA,再用再用DNADNA连连接接酶酶将目的基因将目的基因与与质质粒粒连连接在一起接在一起C.C.如果受体如果受体细细胞是胞是细细菌菌,可以可以选选用枯草杆菌、炭疽杆菌等用枯草杆菌、炭疽杆菌等D.D.过过程中用的原料不含程中用的原料不含A A、U U、G G、C C【解析解析】选选B B。过程是逆转录过程是逆转录,利用逆转录酶合成利用逆转录酶合成DNADNA片段片段,需需要的原料是要的原料是A A、T T、G G、C;C;过
29、程是目的基因与质粒过程是目的基因与质粒DNADNA重组重组,需需要限制酶切断质粒要限制酶切断质粒DNA,DNA,再用再用DNADNA连接酶将目的基因与质粒连接连接酶将目的基因与质粒连接在一起在一起;将重组质粒导入受体细胞时将重组质粒导入受体细胞时,如果受体细胞是细菌如果受体细胞是细菌,则则不应该用致病菌不应该用致病菌,而炭疽杆菌是致病菌而炭疽杆菌是致病菌;过程是基因的表达过过程是基因的表达过程程,涉及转录和翻译涉及转录和翻译,原料中含有原料中含有A A、U U、G G、C C四种碱基。四种碱基。【拓展延伸拓展延伸】正确理解基因重组与基因工程间的关系正确理解基因重组与基因工程间的关系 比较项目比
30、较项目基因重组基因重组基因工程基因工程不不同同点点重组重组基因基因同一物种的不同同一物种的不同基因基因一般是不同物种间的不同基因一般是不同物种间的不同基因意义意义是生物变异的来是生物变异的来源之一源之一,对生物对生物进化有重要意义进化有重要意义使人类有可能按自己的意愿直使人类有可能按自己的意愿直接定向地改造生物的遗传性状接定向地改造生物的遗传性状,培育出新品种培育出新品种相同点相同点都实现了不同基因间的重新组合都实现了不同基因间的重新组合,都能使生物产生都能使生物产生变异变异合理合理选择选择育种的方法育种的方法【典例典例】某植物的基因型某植物的基因型为为AaBB,AaBB,通通过过不同的生物技
31、不同的生物技术术可以分可以分别别将它将它转变为转变为以下基因型的植物以下基因型的植物:AABBAABBaBaBAaBBCAaBBCAAaaBBBBAAaaBBBB则则所用到的生物技所用到的生物技术术排列正确的是排列正确的是()A.A.诱变诱变育种、育种、转转基因技基因技术术、花、花药药离体培养、离体培养、细细胞融合胞融合B.B.杂杂交育种、花交育种、花药药离体培养、离体培养、转转基因技基因技术术、多倍体育种、多倍体育种C.C.花花药药离体培养、离体培养、诱变诱变育种、多倍体育种、育种、多倍体育种、转转基因技基因技术术D.D.多倍体育种、花多倍体育种、花药药离体培养、离体培养、诱变诱变育种、育种
32、、转转基因技基因技术术【解析解析】选选B B。由于某植物的基因型为。由于某植物的基因型为AaBB,AaBB,通过通过AaBBAaBB与与A_B_A_B_杂杂交交,则可获得基因型为则可获得基因型为AABBAABB的植物的植物;选取选取AaBBAaBB的花粉进行离体培的花粉进行离体培养养,则可获得基因型为则可获得基因型为aBaB的单倍体的单倍体;将外源基因将外源基因C C导入植物的某导入植物的某个细胞中个细胞中,经组织培养获得基因型为经组织培养获得基因型为AaBBCAaBBC的植物的植物;将植物将植物AaBBAaBB用秋水仙素处理用秋水仙素处理,则获得基因型为则获得基因型为AAaaBBBBAAaa
33、BBBB的四倍体植物。的四倍体植物。【方法归纳方法归纳】育种目的不同育种目的不同,选择育种方法也不同选择育种方法也不同,具体分析如具体分析如下下:(1)(1)将同一物种两亲本的性状集中到同一生物体上将同一物种两亲本的性状集中到同一生物体上,可利用杂交可利用杂交育种育种,这是最简便的育种方法。这是最简便的育种方法。(2)(2)将两物种的优良性状集中在一起将两物种的优良性状集中在一起,可用基因工程可用基因工程,也可用细也可用细胞杂交。胞杂交。(3)(3)若要快速获得纯种若要快速获得纯种,可用单倍体育种方法。可用单倍体育种方法。(4)(4)若要提高营养物质含量若要提高营养物质含量,可用多倍体育种方法
34、。可用多倍体育种方法。(5)(5)若要培育原物种没有的性状若要培育原物种没有的性状,可用诱变育种和基因工程可用诱变育种和基因工程,其其中基因工程是有目的地改良。中基因工程是有目的地改良。(6)(6)若培育植物为营养繁殖若培育植物为营养繁殖,如土豆、地瓜等如土豆、地瓜等,则只要出现所需则只要出现所需性状即可性状即可,不需要培育出纯种。不需要培育出纯种。【易错提醒易错提醒】(1)(1)有些植物如小麦、水稻等有些植物如小麦、水稻等,杂交实验较难操作杂交实验较难操作,其最简便的方法是自交。其最简便的方法是自交。(2)(2)单倍体育种包括两个过程单倍体育种包括两个过程:花药离体培养和秋水仙素处理。花药离
35、体培养和秋水仙素处理。如只有花药离体培养则得到单倍体如只有花药离体培养则得到单倍体,植株弱小植株弱小,高度不育。高度不育。【变变式式训练训练】育种的方法有育种的方法有杂杂交育种、交育种、单单倍体育种、倍体育种、诱变诱变育育种、多倍体育种、基因工程育种等。下面种、多倍体育种、基因工程育种等。下面对这对这五种育种方式的五种育种方式的说说法正确的是法正确的是()A.A.涉及的原理有基因突涉及的原理有基因突变变、基因重、基因重组组、染色体、染色体变变异异B.B.都不可能都不可能产产生定向的可生定向的可遗传变遗传变异异C.C.都在都在细细胞水平上胞水平上进进行操作行操作D.D.都不能通都不能通过产过产生
36、新基因而生新基因而产产生新性状生新性状【解析解析】选选A A。杂交育种利用的原理是基因重组。杂交育种利用的原理是基因重组,单倍体育种利单倍体育种利用的原理是染色体变异用的原理是染色体变异,诱变育种利用的原理是基因突变诱变育种利用的原理是基因突变,多倍多倍体育种利用的原理是染色体变异体育种利用的原理是染色体变异,基因工程育种利用的原理是基因工程育种利用的原理是基因重组。基因工程育种可产生定向的可遗传变异基因重组。基因工程育种可产生定向的可遗传变异;杂交育种、杂交育种、诱变育种、多倍体育种都是个体水平上的操作诱变育种、多倍体育种都是个体水平上的操作,而单倍体育种而单倍体育种的花药离体培养属细胞水平
37、的操作的花药离体培养属细胞水平的操作,基因工程育种属分子水平基因工程育种属分子水平上的操作上的操作;诱变育种可以产生新基因诱变育种可以产生新基因,进而形成新性状。进而形成新性状。1.1.下列关于育种的叙述中下列关于育种的叙述中,正确的是正确的是()A.A.培育无子西瓜的原理是生培育无子西瓜的原理是生长长素促素促进进果果实发实发育育B.B.培育八倍体小黑麦的原理是染色体培育八倍体小黑麦的原理是染色体变变异异C.C.青霉素高青霉素高产产菌株的菌株的选选育原理和育原理和杂杂交育种相同交育种相同D.D.培育无子番茄的原理是基因重培育无子番茄的原理是基因重组组【解析解析】选选B B。培育无子西瓜的原理是
38、染色体变异。青霉素高。培育无子西瓜的原理是染色体变异。青霉素高产菌株的选育利用了基因突变的原理。无子番茄的获得利用了产菌株的选育利用了基因突变的原理。无子番茄的获得利用了生长素促进果实发育的原理。八倍体小黑麦的培育原理是染色生长素促进果实发育的原理。八倍体小黑麦的培育原理是染色体变异。体变异。2.2.如如图图是基因工程主要技是基因工程主要技术环节术环节的一个基本步的一个基本步骤骤,这这一步一步骤骤需需用到的工具是用到的工具是()A.DNAA.DNA连连接接酶酶和解旋和解旋酶酶B.DNAB.DNA聚合聚合酶酶和限制性核酸内切和限制性核酸内切酶酶C.C.限制性核酸内切限制性核酸内切酶酶和和DNAD
39、NA连连接接酶酶D.DNAD.DNA聚合聚合酶酶和和RNARNA聚合聚合酶酶【解析解析】选选C C。如图所示是目的基因与运载体结合的过程。如图所示是目的基因与运载体结合的过程,需要需要用到的工具是限制性核酸内切酶和用到的工具是限制性核酸内切酶和DNADNA连接酶。连接酶。3.(20133.(2013台州模台州模拟拟)现现有三个番茄品种有三个番茄品种,A,A品种的基因型品种的基因型为为aaBBDD,BaaBBDD,B品种的基因型品种的基因型为为AAbbDD,CAAbbDD,C品种的基因型品种的基因型为为AABBdd,AABBdd,三三种等位基因分种等位基因分别别位于三位于三对对同源染色体上。若要
40、通同源染色体上。若要通过杂过杂交育种交育种获获得得aabbddaabbdd植株植株,且每年只繁殖一代且每年只繁殖一代,至少需要的至少需要的时间为时间为()A.2A.2年年B.3B.3年年C.4C.4年年D.5D.5年年【解析解析】选选C C。aaBBDDAAbbDDAaBbDD 1aaBBDDAAbbDDAaBbDD 1年年,AaBbDDAABBdd,AaBbDDAABBddAaBbDd 1AaBbDd 1年年,AaBbDd aabbdd 1,AaBbDd aabbdd 1年年,种植种植aabbddaabbdd种子种子1 1年得年得aabbddaabbdd植株植株,所以至少需要所以至少需要4
41、4年的时间。年的时间。4.4.用基因工程技用基因工程技术术可使大可使大肠肠杆菌合成人的蛋白杆菌合成人的蛋白质质。下列叙述中。下列叙述中不正确的是不正确的是()A.A.常用相同的限制性核酸内切常用相同的限制性核酸内切酶酶处处理目的基因和理目的基因和质质粒粒B.DNAB.DNA连连接接酶酶和和RNARNA聚合聚合酶酶是构建重是构建重组质组质粒必需的工具粒必需的工具酶酶C.C.可用含抗生素的培养基可用含抗生素的培养基检测检测大大肠肠杆菌中是否杆菌中是否导导入了重入了重组质组质粒粒D.D.导导入大入大肠肠杆菌的目的基因不一定成功表达杆菌的目的基因不一定成功表达【解析解析】选选B B。限制性核酸内切酶具
42、有特异性。限制性核酸内切酶具有特异性,能识别特定的核能识别特定的核苷酸序列苷酸序列,并在特定的位点切割并在特定的位点切割,切割后留下两个黏性末端切割后留下两个黏性末端,目目的基因要连接到质粒上的基因要连接到质粒上,需要用相同的限制性核酸内切酶处理。需要用相同的限制性核酸内切酶处理。DNADNA连接酶和限制性核酸内切酶用于构建重组质粒连接酶和限制性核酸内切酶用于构建重组质粒,RNA,RNA聚合酶聚合酶的功能是连接核糖核苷酸为的功能是连接核糖核苷酸为RNA,RNA,不是重组质粒必需的工具酶。不是重组质粒必需的工具酶。目的基因的检测是利用质粒上的标记基因目的基因的检测是利用质粒上的标记基因,如质粒中
43、含有抗青如质粒中含有抗青霉素基因霉素基因,则将用该质粒作运载体的生物放在带有青霉素的培则将用该质粒作运载体的生物放在带有青霉素的培养基中培养养基中培养,若有抗性若有抗性,则说明重组质粒导入成功。目的基因导则说明重组质粒导入成功。目的基因导入受体细胞后入受体细胞后,不一定能成功表达不一定能成功表达,有时还需对目的基因进行修有时还需对目的基因进行修饰。饰。5.5.下列关于下列关于转转基因植物的叙述基因植物的叙述,正确的是正确的是()A.A.转转入到油菜的抗除草入到油菜的抗除草剂剂基因基因,可能通可能通过过花粉花粉传传入入环环境中境中B.B.转转抗虫基因的植物抗虫基因的植物,不会不会导导致昆虫群体抗
44、性基因致昆虫群体抗性基因频频率增加率增加C.C.动动物的生物的生长长激素基因激素基因转转入植物后不能表达入植物后不能表达D.D.如如转转基因植物的外源基因来源于自然界基因植物的外源基因来源于自然界,则则不存在安全性不存在安全性问问题题【解析解析】选选A A。若转入到油菜的抗除草剂基因存在于油菜的染。若转入到油菜的抗除草剂基因存在于油菜的染色体上色体上,则可能通过花粉传入环境中则可能通过花粉传入环境中,由此判断由此判断A A项正确项正确;转抗虫转抗虫基因的植物基因的植物,对昆虫进行了定向选择对昆虫进行了定向选择,会导致昆虫群体抗性基因会导致昆虫群体抗性基因频率增加频率增加,由此判断由此判断B B
45、项错误项错误;因生物体共用一套遗传密码因生物体共用一套遗传密码,动物动物的生长激素基因转入植物后可表达的生长激素基因转入植物后可表达,由此判断由此判断C C项错误项错误;如转基如转基因植物的外源基因来源于自然界因植物的外源基因来源于自然界,可能打破原有的基因结构可能打破原有的基因结构,或或通过转基因植物散播通过转基因植物散播,具有不确定性具有不确定性,存在一定的安全性问题存在一定的安全性问题,由此判断由此判断D D项错误。项错误。6.6.假假设设A A、b b代表玉米的代表玉米的优优良基因良基因,这这两种基因是自由两种基因是自由组组合的。合的。现现有有AABBAABB、aabbaabb两个品种
46、两个品种,为为培育出培育出优优良品种良品种AAbb,AAbb,可采用的方可采用的方法如法如图图所示。所示。请请据据图图回答回答问题问题:(1)(1)由品种由品种AABBAABB、aabbaabb经过经过过过程培育出新品种的育种方程培育出新品种的育种方式称式称为为,其原理是其原理是_。用此育种方式一般从用此育种方式一般从才能开始才能开始选选育育AAbbAAbb个体个体,是因是因为为 。(2)(2)若若经过过经过过程程产产生的子代生的子代总总数数为为1 5521 552株株,则则其中基因型其中基因型为为AAbbAAbb的植株在理的植株在理论论上有上有株。基因型株。基因型为为AabbAabb的植株的
47、植株经过经过过过程程,子代中子代中AAbbAAbb与与aabbaabb的数量比是的数量比是。(3)(3)过过程程常采用常采用技技术术得到得到AbAb个体。与个体。与过过程程的的育种方法相比育种方法相比,过过程程的的优势优势是是 。(4)(4)过过程程的育种方式是的育种方式是,与与过过程程比比较较,过过程程的明的明显优势显优势是是。【解析解析】本题以图解的形式考查识图、析图能力本题以图解的形式考查识图、析图能力,并且涉及相并且涉及相关计算。根据孟德尔自由组合定律关计算。根据孟德尔自由组合定律,F,F2 2中基因型为中基因型为AAbbAAbb的植株占的植株占1/16,1/16,所以共所以共9797
48、株。株。AabbAabb自交后代自交后代AAbbAAbb和和aabbaabb的数量比例为的数量比例为1111。过程是单倍体育种过程是单倍体育种,包括了花药离体培养和秋水仙包括了花药离体培养和秋水仙素诱导染色体加倍两个步骤素诱导染色体加倍两个步骤,可以明显缩短育种年限。可以明显缩短育种年限。属于属于诱变育种诱变育种,过程过程与过程与过程相比相比,具有的明显优势是能定向地改具有的明显优势是能定向地改造生物的遗传性状。造生物的遗传性状。答案答案:(1)(1)杂交育种基因重组杂交育种基因重组F F2 2从从F F2 2开始出现开始出现AAbbAAbb个体个体(或或从从F F2 2开始出现性状分离开始出
49、现性状分离)(2)97(2)971111(3)(3)花药离体培养能明显缩短育种年限花药离体培养能明显缩短育种年限(4)(4)诱变育种过程诱变育种过程产生的变异是定向的产生的变异是定向的(或基因工程育种转或基因工程育种转入的基因是已知的入的基因是已知的,用基因工程手段产生的变异是定向的用基因工程手段产生的变异是定向的)7.(20127.(2012海南高考海南高考)无子西瓜是由二倍体无子西瓜是由二倍体(2n=22)(2n=22)与同源四倍与同源四倍体杂交后形成的三倍体。回答下列问题：体杂交后形成的三倍体。回答下列问题：(1)(1)杂交时选用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，取杂交时选用四倍体植
50、株作母本，用二倍体植株作父本，取其花粉涂在四倍体植株的其花粉涂在四倍体植株的_上，授粉后套袋。四倍体植上，授粉后套袋。四倍体植株上产生的雌配子含有株上产生的雌配子含有_条染色体，该雌配子与二倍体条染色体，该雌配子与二倍体植株上产生的雄配子结合，形成含有植株上产生的雄配子结合，形成含有_条染色体的合子。条染色体的合子。(2)(2)上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产生上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产生无子果实，该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的无子果实，该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的_分裂。分裂。(3)(3)为了在短期内大量繁殖三倍体植株，理论