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1、第七单元 生物变异、育种和进化生物第 25 讲从杂交育种到基因工程第七单元 生物变异、育种和进化生物一、杂交育种一、杂交育种1概概念念：将将两两个个或或多多个个品品种种的的 通通过过交交配配集集中在一起，再经过中在一起，再经过 ，获得新品种的方法。，获得新品种的方法。2原理：原理：。3过过程程：选选择择具具有有不不同同优优良良性性状状的的亲亲本本通通过过 获获得得F1，F1连续连续 或杂交，从中筛选获得需要的类型。或杂交，从中筛选获得需要的类型。主干知识整合优优良性状良性状选择选择和培育和培育基因重基因重组组杂杂交交自交自交第七单元 生物变异、育种和进化生物二、诱变育种二、诱变育种1概念：概念
2、：利用物理因素或利用物理因素或化学因素化学因素处处理生物，使生物理生物，使生物发发生生 ，从而，从而获获得得优优良良变变异异类类型的育种方法。型的育种方法。2原理：原理：。3特特点点：可可以以 ，在在较较短短时时间间内内获获得得更更多多的的优优良良变变异异类类型。型。基因突基因突变变基因突基因突变变提高突提高突变变率率第七单元 生物变异、育种和进化生物三、基因工程三、基因工程1概概念念：又又叫叫 技技术术或或 技技术术，是是按按照照人人们们的的意意愿愿，把把一一种种生生物物的的 提提取取出出来来，加加以以修修饰饰改改造造，然然后后放放到到另另一一种种生生物物的的细细胞胞里里，地地改造生物的改造
3、生物的遗传遗传性状。性状。2基本工具基本工具(1)基因的剪刀：基因的剪刀：。(2)基因的基因的针线针线：。(3)基基因因的的运运载载体体：常常用用的的有有 、噬噬菌菌体体和和 等。等。基因拼接基因拼接DNA重重组组某种基因某种基因定向定向DNA限制性内切限制性内切酶酶DNA连连接接酶酶质质粒粒动动植物病毒植物病毒第七单元 生物变异、育种和进化生物3操作步骤操作步骤(1)提取提取 。(2)目的基因与目的基因与 结结合。合。(3)将目的基因将目的基因导导入入 。(4)目的基因的目的基因的 。4应用应用基基因因工工程程主主要要在在 、药药物物研研制制和和 等等方面取得了重大成就。方面取得了重大成就。
4、目的基因目的基因运运载载体体受体受体细细胞胞检测检测和和鉴鉴定定作物育种作物育种环环境保境保护护第七单元 生物变异、育种和进化生物考点一：不同育种方法的比较不同育种方法的比较高频考点突破名称名称原理原理方法方法优优点点缺点缺点应应用用杂杂交交育种育种基因基因重重组组杂杂交交自交自交筛选筛选出符出符合要求的表合要求的表现现型，自交型，自交至不至不发发生性生性状分离状分离为为止止使分散在同一使分散在同一物种或不同品物种或不同品种中的多个种中的多个优优良性状集中于良性状集中于同一生物体上同一生物体上育种育种时间长时间长，局限于同种或局限于同种或亲缘亲缘关系关系较较近近的个体的个体培育矮培育矮秆秆抗病
5、抗病小麦小麦诱变诱变育种育种基因基因突突变变用物理或化用物理或化学等方法学等方法处处理，再理，再筛选筛选提高提高变变异异频频率，加快育种率，加快育种进进程，大幅度程，大幅度改良某些性状改良某些性状有利有利变变异少，异少，工作量大，需工作量大，需要大量的供要大量的供试试材料材料高高产产青霉素菌青霉素菌株、株、“黑黑农农五五号号”大豆品大豆品种、太空辣椒种、太空辣椒的培育的培育第七单元 生物变异、育种和进化生物单单倍倍体体育育种种染色体染色体变变异异(染色染色体体组组成成倍减少倍减少)先将花先将花药药离体培养离体培养出出单单倍体植株，再倍体植株，再用一定用一定浓浓度的秋水度的秋水仙素仙素处处理理获
6、获得得纯纯合合子子明明显缩显缩短育种年限。短育种年限。加速育种加速育种进进程程技技术术复复杂杂快速培快速培育矮育矮秆秆抗病小抗病小麦麦多多倍倍体体育育种种染色体染色体变变异异(染色染色体体组组成成倍增加倍增加)用一定用一定浓浓度的秋水度的秋水仙素仙素处处理萌理萌发发的种的种子或幼苗子或幼苗植株茎植株茎秆秆粗壮，叶粗壮，叶片、果片、果实实、种子都、种子都比比较较大，大，营营养物养物质质含量高含量高技技术术复复杂杂，发发育延育延迟迟。结实结实率低，率低，一般只适合一般只适合于植物于植物三倍体三倍体无子西无子西瓜、八瓜、八倍体小倍体小黑麦黑麦基基因因工工程程育育种种异源异源DNA(基因基因)重重组组
7、转转基因基因(DNA重重组组)技技术术将目的基因引将目的基因引入生物体内，培育入生物体内，培育新品种新品种目的性目的性强强，育种周，育种周期短，定向改造生期短，定向改造生物性状，克服了物性状，克服了远远缘杂缘杂交不交不亲亲和的障和的障碍碍技技术术复复杂杂，安全性安全性问题问题多，有可能多，有可能引起生引起生态态危危机机转转基因基因“向日葵向日葵豆豆”、转转基因抗基因抗虫棉虫棉第七单元 生物变异、育种和进化生物【对位训练】1(2011苏苏北北四四市市二二次次联联考考)以以下下培培育育原原理理相相同同的的一一组组是是A太空椒和抗虫棉太空椒和抗虫棉B无子番茄和无子番茄和“番茄番茄马铃马铃薯薯”C高高
8、产优质杂产优质杂交水稻和青霉素高交水稻和青霉素高产产菌株菌株D无子西瓜和八倍体小黑麦无子西瓜和八倍体小黑麦 第七单元 生物变异、育种和进化生物解解析析太太空空椒椒、青青霉霉素素高高产产菌菌株株属属于于人人工工诱诱变变育育种种，原原理理是是基基因因突突变变；番番茄茄马马铃铃薯薯利利用用了了植植物物体体细细胞胞杂杂交交的的方方法法；高高产产优优质质杂杂交交水水稻稻利利用用了了杂杂交交育育种种方方法法，原原理理是是基基因因重重组组；抗抗虫虫棉棉属属于于基基因因工工程程，原原理理是是基基因因重重组组；无无子子番番茄茄利利用用了了生生长长素素促促进进果果实实发发育育的的原原理理；八八倍倍体体小小黑黑麦和
9、无子西瓜的原理都是染色体变异，属于多倍体育种。麦和无子西瓜的原理都是染色体变异，属于多倍体育种。答案答案D 第七单元 生物变异、育种和进化生物2(2012南南京京调调研研)将将两两个个植植株株杂杂交交，得得到到，将将再做再做进进一步一步处处理，如下理，如下图图所示，下列分析所示，下列分析错误错误的是的是 第七单元 生物变异、育种和进化生物A由由到到的育种的育种过过程依据的主要原理是基因突程依据的主要原理是基因突变变B由由过过程形成程形成植株可知，植株可知，与与为为同一物种同一物种C若若的的基基因因型型为为AaBbdd(三三对对等等位位基基因因的的遗遗传传符符合合自由自由组组合定律合定律)，则则
10、植株中能植株中能稳稳定定遗传遗传的个体占的个体占总总数的数的1/4D由由到到过过程程可可能能发发生生了了突突变变和和重重组组，可可为为生生物物进进化提供原材料化提供原材料解解析析如如果果原原植植物物为为二二倍倍体体，则则为为二二倍倍体体，为为四四倍倍体体，它它们们杂杂交交形形成成的的为为三三倍倍体体，由由于于三三倍倍体体没没有有可可育育性性，所以所以与与是不同物种。是不同物种。答案答案B 第七单元 生物变异、育种和进化生物一、操作工具一、操作工具1基因的基因的“剪刀剪刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶(简称限制酶简称限制酶)(1)分布：主要在微生物体内。分布：主要在微生物体内。(2)特特性性
11、：一一种种限限制制酶酶只只能能识识别别一一种种特特定定的的核核苷苷酸酸序序列列，并在特定的切点上切割并在特定的切点上切割DNA分子。分子。(3)实实例例：EcoRI限限制制酶酶能能专专一一识识别别GAATTC序序列列，并并在在G和和A之之间间将将这这段序列切开。段序列切开。考点二：基因工程的操作工具及基本步骤基因工程的操作工具及基本步骤第七单元 生物变异、育种和进化生物(4)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DNA片段。片段。(5)作作用用：基基因因工工程程中中重重要要的的切切割割工工具具。在在微微生生物物体体内内能将外来的能将外来的DNA切断，切断，对对自己的自
12、己的DNA无无损损害。害。第七单元 生物变异、育种和进化生物2基因的基因的“针线针线”DNA连接酶连接酶(1)催化催化对对象：两个具有相同黏性末端的象：两个具有相同黏性末端的DNA片段。片段。(2)催化位置：脱氧核糖与磷酸之催化位置：脱氧核糖与磷酸之间间的缺口。的缺口。(3)催化催化结结果：形成重果：形成重组组DNA。3常用的运载体常用的运载体质粒质粒 (1)本本质质：小型：小型环环状状DNA分子分子 第七单元 生物变异、育种和进化生物二、操作步二、操作步骤骤 第七单元 生物变异、育种和进化生物【特别提醒】微微生生物物常常被被用用做做受受体体细细胞胞的的原原因因是是其其具具有有繁繁殖殖快快、代
13、谢快、目的基因产物多的特点。代谢快、目的基因产物多的特点。动动物物受受体体细细胞胞一一般般选选用用受受精精卵卵，植植物物受受体体细细胞胞可可以是体细胞，但需与植物组织培养技术相结合。以是体细胞，但需与植物组织培养技术相结合。第七单元 生物变异、育种和进化生物【对位训练】3 3通通过过DNADNA重重组组技技术术使使原原有有基基因因得得以以改改造造的的动动物物称称为为转转基基因因动动物物。运运用用这这一一技技术术使使羊羊奶奶中中含含有有人人体体蛋蛋白白质质，下下图图表表示示了了这这一一技技术术的的基基本本过过程程，在在该该过过程程中中所所用用的的基基因因“剪剪刀刀”能能识别识别的序列和切点是的序
14、列和切点是G GGATCCGATCC，请请回答：回答：第七单元 生物变异、育种和进化生物(1)从从羊羊染染色色体体中中“剪剪下下”羊羊蛋蛋白白质质基基因因的的酶酶是是_。人人体体蛋蛋白白质质基基因因“插插入入”后后连连接接在在羊羊体体细细胞胞染染色色体体中中时时需需要要的的酶酶是是_。(2)人人体体蛋蛋白白质质基基因因之之所所以以能能“插插入入”到到羊羊的的染染色色体体内内，原因是原因是_。(3)将将人人体体蛋蛋白白质质基基因因导导入入羊羊体体内内并并成成功功地地表表达达，使使羊羊产产生生新新的的性性状状。这这种种变变异异属属于于_，这这里里“成成功功地地表表达达”的含的含义义是是_。(4)你
15、你认为认为此此类类羊羊产产生的奶安全可靠生的奶安全可靠吗吗？理由是什么？理由是什么？第七单元 生物变异、育种和进化生物解解析析本本题题主主要要考考查查基基因因工工程程的的一一般般步步骤骤、操操作作工工具具、应应用用以以及及转转基基因因技技术术的的安安全全性性等等知知识识。(1)基基因因工工程程的的基基本本操操作作中中用用到到的的工工具具酶酶是是限限制制性性核核酸酸内内切切酶酶、DNA连连接接酶酶。(2)不不同同生生物物的的DNA分分子子的的化化学学组组成成和和空空间间结结构构相相同同，即即都都具具有有相相同同的的物物质质基基础础和和结结构构基基础础。(3)人人体体蛋蛋白白质质基基因因导导入入羊
16、羊体体内内并并成成功功地地表表达达，使使羊羊产产生生新新的的性性状状，这这是是将将一一种种基基因因导导入入另另一一种种生生物物，变变异异类类型型属属于于基基因因重重组组，目目的的基基因因成成功功表表达达的的含含义义是是人人体体蛋蛋白白质质基基因因在在羊羊体体细细胞胞内内通通过过转转录录、翻翻译译两两个个过过程程控控制制合合成成人人体体蛋蛋白白质质。(4)为为开开放放性性的的题题目目，但但要要注注意意回回答答的的理理由要与观点相对应。由要与观点相对应。第七单元 生物变异、育种和进化生物答答案案(1)限限制制性性核核酸酸内内切切酶酶DNA连连接接酶酶(2)人人和和羊羊DNA分分子子的的空空间间结结
17、构构、化化学学组组成成相相同同；有有互互补补的的碱碱基基序序列列(答答出出其其中中一一点点即即可可)(3)基基因因重重组组人人体体蛋蛋白白质质基基因因在在羊羊体体细细胞胞内内控控制制合合成成人人体体蛋蛋白白质质(4)安安全全，因因为为目目的的基基因因导导入入受受体体细细胞胞后后没没有有改改变变，控控制制合合成成的的人人体体蛋蛋白白质质成成分分没没有有改改变变。(或或不不安安全全，因因为为目目的的基基因因导导入入受受体体细细胞胞后后，可可能能由由于于羊羊细细胞胞中中某某些些成成分分的的影影响响，合合成成的的蛋蛋白质成分可能发生一定的改变白质成分可能发生一定的改变)第七单元 生物变异、育种和进化生
18、物1审审题题流流程程：在在题题干干中中寻寻找找供供选选品品种种在在设设问问中中挖掘育种条件挖掘育种条件(如最短如最短时间时间、病毒感染等、病毒感染等)明确目的品种。明确目的品种。2反反推推流流程程：根根据据目目的的品品种种的的表表现现型型写写出出相相应应的的基基因因型型反反思思是是否否存存在在更更好好的的育育种种方方法法确确定定育育种种的的亲亲本本及育种方法。及育种方法。答题技能培养方法体验育种类试题的解题策略第七单元 生物变异、育种和进化生物【典例】(2011高高考考安安徽徽卷卷)如如图图所所示示，科科研研小小组组用用60Co照照射射棉棉花花种种子子，诱诱变变当当代代获获得得棕棕色色(纤纤维
19、维颜颜色色)新新性性状状，诱诱变变1代代获获得得低低酚酚(棉棉酚酚含含量量)新新性性状状。已已知知棉棉花花的的纤纤维维颜颜色色由由一一对对基基因因(A、a)控控制制，棉棉酚酚含含量量由由另另一一对对基基因因(B、b)控控制制，两两对对基因独立基因独立遗传遗传。第七单元 生物变异、育种和进化生物(1)两两个个新新性性状状中中，棕棕色色是是_性性状状，低低酚酚是是_性状。性状。(2)诱诱变变当当代代中中，棕棕色色、高高酚酚的的棉棉花花植植株株基基因因型型是是_，白色、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)棕棕色色棉棉抗抗虫虫能能力力强强，低低酚酚棉棉产产量量高高。为为获获得
20、得抗抗虫虫高高产产棉棉花花新新品品种种，研研究究人人员员将将诱诱变变1代代中中棕棕色色、高高酚酚植植株株自自交交，每每株株自自交交后后代代种种植植在在一一个个单单独独的的区区域域，从从_的的区区域域中中得得到到纯纯合合棕棕色色、高高酚酚植植株株。请请你你利利用用该该纯纯合合体体作作为为一一个个亲亲本本，再再从从诱诱变变1代代中中选选择择另另一一个个亲亲本本，设设计计一一方方案案，尽尽快快选选育育出出抗抗虫虫高高产产(棕棕色色、低低酚酚)的的纯纯合合棉棉花花新新品品种种(用用遗遗传传图图解解和和必必要要的文字表示的文字表示)。第七单元 生物变异、育种和进化生物【解解析析】(1)因因为为诱诱变变当
21、当代代中中的的棕棕色色、高高酚酚性性状状个个体体自自交交发发生生性性状状分分离离，出出现现白白色色、高高酚酚性性状状，故故棕棕色色为为显显性性性性状状，白白色色为为隐隐性性性性状状；白白色色、高高酚酚性性状状个个体体自自交交也也发发生生性性状状分分离离，出出现现白白色色、低低酚酚性性状状，故故高高酚酚为为显显性性性性状状，低低酚酚为为隐隐性性状。性性状。(2)根根据据显显隐隐性性关关系系以以及及诱诱变变1代代的的性性状状表表现现，可可以以推推断断诱诱变变当当代代中中的的棕棕色色、高高酚酚的的棉棉花花植植株株基基因因型型为为AaBB。而而白白色、高酚的棉花植株基因型为色、高酚的棉花植株基因型为a
22、aBb。第七单元 生物变异、育种和进化生物(3)由由题题意意知知，纯纯合合棕棕色色、高高酚酚植植株株的的基基因因型型是是AABB，需需要要培培育育的的类类型型是是棕棕色色、低低酚酚植植株株，其其基基因因型型是是AAbb，则则另另一一个个亲亲本本的的基基因因型型是是aabb，最最快快的的育育种种方方法法是是单单倍倍体体育育种种。即即由由以以上上两两个个亲亲本本杂杂交交得得到到F1，取取F1的的花花粉粉进进行行花花药药离离体体培培养养得得到到单单倍倍体体幼幼苗苗，再再用用秋秋水水仙仙素素处处理理单单倍倍体体幼幼苗苗，从从其其后后代代中中选选出出棕棕色色、低低酚酚性性状状的的植植株株就就是是所要选育
23、的新品种。所要选育的新品种。第七单元 生物变异、育种和进化生物【答答案案】(1)显显性性隐隐性性(2)AaBBaaBb(3)不不发发生性状分离生性状分离(或全为棕色棉，或没有出现白色棉或全为棕色棉，或没有出现白色棉)如图如图 第七单元 生物变异、育种和进化生物【典例1】(2011潍潍坊坊模模拟拟)在在试试验验田田中中偶偶然然出出现现了了一一株株抗抗旱旱、抗抗盐盐的的玉玉米米，设设想想利利用用该该植植株株培培育育能能稳稳定定遗遗传传的的抗抗旱、抗旱、抗盐盐水稻品种，用到的育种方法和技水稻品种，用到的育种方法和技术应术应有有诱诱变变育育种种单单倍倍体体育育种种转转基基因因技技术术组组织织培养技培养
24、技术术ABC D 易误警示一、选择新品种的育种方法不恰当第七单元 生物变异、育种和进化生物【尝试解答】【尝试解答】_【解解析析】抗抗旱旱、抗抗盐盐基基因因导导入入植植物物的的体体细细胞胞，经经过过植植物物组组织织培培养养形形成成的的新新个个体体是是杂杂合合子子，需需要要 经经过过单单倍倍体体育育种种，才能变成稳定遗传的纯合子。才能变成稳定遗传的纯合子。B第七单元 生物变异、育种和进化生物【纠错笔记】育种方法的选择育种方法的选择根据育种目标的不同而培育新品种的方法，总结如下：根据育种目标的不同而培育新品种的方法，总结如下：(1)欲集中不同亲本的优良性状欲集中不同亲本的优良性状杂交育种；杂交育种；
25、(2)欲既集中优良性状，又缩短育种年限欲既集中优良性状，又缩短育种年限单倍体育种；单倍体育种；(3)欲欲获获得得较较大大果果实实或或大大型型植植株株或或提提高高营营养养物物质质含含量量多倍体育种；多倍体育种；(4)欲欲提提高高变变异异频频率率，“改改良良”或或“改改造造”或或直直接接改改变变现现有有性状，获得当前不存在的基因或性状性状，获得当前不存在的基因或性状诱变育种；诱变育种；(5)欲实现定向改变现有性状欲实现定向改变现有性状基因工程育种。基因工程育种。第七单元 生物变异、育种和进化生物【典例2】下列有关基因工程的相关叙述中，正确的是下列有关基因工程的相关叙述中，正确的是A基基因因治治疗疗
26、就就是是去去除除生生物物体体细细胞胞中中有有缺缺陷陷的的突突变变基基因因B运运载载体体上上抗抗性性基基因因的的存存在在有有利利于于对对目目的的基基因因是是否否表达进行检测表达进行检测C在在基基因因工工程程操操作作中中，必必须须用用同同种种限限制制性性核核酸酸内内切切酶剪切目的基因和质粒酶剪切目的基因和质粒D转转基基因因技技术术造造成成的的变变异异，实实质质上上相相当当于于人人为为的的基基因重组，但却产生了定向变异因重组，但却产生了定向变异 二、基因工程中的一些观点模糊第七单元 生物变异、育种和进化生物【尝试解答】【尝试解答】_【解解析析】基基因因治治疗疗是是将将外外源源正正常常基基因因通通过过
27、基基因因转转移移技技术术将将其其插插入入病病人人适适当当的的受受体体细细胞胞中中，使使外外源源基基因因制制造造的的产产物物治治疗疗某某种种疾疾病病。运运载载体体上上抗抗性性的的基基因因存存在在有有利利于于检检测测运运载载体体是是否否导导入入受受体体细细胞胞。一一般般用用同同种种限限制制性性核核酸酸内内切切酶酶剪剪切切目目的的基基因因和和质质粒粒，但但也也有有两两种种不不同同的的限限制制酶酶产产生生相相同同黏黏性性末末端端，如如GATTCG和和ATTC。通通过过转转基基因因技技术术实实现现基基因因重重组组，可可以定向改变生物的性状。以定向改变生物的性状。D第七单元 生物变异、育种和进化生物【纠错笔记】基基因因治治疗疗的的原原理理是是基基因因重重组组，与与基基因因突突变变不不同同；注注意意运运载载体体上上抗抗性性基基因因的的作作用用；获获得得目目的的基基因因不不一一定定只只用一种限制酶。用一种限制酶。第七单元 生物变异、育种和进化生物点击此处进入知能达标训练第七单元 生物变异、育种和进化生物第七单元 生物变异、育种和进化生物