高中生物專題3育種與遺傳問題精編版

1、 育種的方法歸納育種的方法歸納 雜交育種、誘變育種、單倍體育種、多倍雜交育種、誘變育種、單倍體育種、多倍 體育種、基因工程育種、細(xì)胞工程育種、體育種、基因工程育種、細(xì)胞工程育種、 綜合方法育種等。綜合方法育種等。 要求：可以通過比較這些作物育種的原理、要求：可以通過比較這些作物育種的原理、 方法和過程、優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用進(jìn)行復(fù)習(xí)。方法和過程、優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用進(jìn)行復(fù)習(xí)。 一、雜交育種一、雜交育種 1 1原理：原理：基因重組基因重組。 一般指一般指種內(nèi)不同品種間種內(nèi)不同品種間的雜交育種。的雜交育種。 l目的：人們用雜交的方法，有目的地使生物目的：人們用雜交的方法，有目的地使生物 不同品種間的不同品種間的

2、基因重新組合基因重新組合，從而創(chuàng)造出對(duì)，從而創(chuàng)造出對(duì) 人類有益的人類有益的性狀重組性狀重組新品種。新品種。獲得具有獲得具有 優(yōu)良性狀的純合子。優(yōu)良性狀的純合子。 理解：什么是基因重組？什么時(shí)候發(fā)生理解：什么是基因重組？什么時(shí)候發(fā)生 基因重組？基因重組的原理是什么？基因重組？基因重組的原理是什么？ 基因重組是指在生物體進(jìn)行有基因重組是指在生物體進(jìn)行有 性生殖的過程中，控制不同性性生殖的過程中，控制不同性 狀的基因的重新組合。狀的基因的重新組合。 減數(shù)第一次分裂時(shí)。減數(shù)第一次分裂時(shí)。 減數(shù)分裂形成配子時(shí)，隨著非同源染色體的自由減數(shù)分裂形成配子時(shí)，隨著非同源染色體的自由 組合，非等位基因也自由組合（

3、減數(shù)第一次分裂組合，非等位基因也自由組合（減數(shù)第一次分裂 后期）。及同源染色體上非姐妹染色體單體交叉后期）。及同源染色體上非姐妹染色體單體交叉 互換。（減數(shù)第一分裂前期）互換。（減數(shù)第一分裂前期） 廣義地講，轉(zhuǎn)基因也是基因重組。廣義地講，轉(zhuǎn)基因也是基因重組。 2方法和過程：方法和過程： 雜交雜交自交自交選擇（一般從選擇（一般從F2開始）開始） 要注意的問題：要注意的問題： 親本應(yīng)有較多優(yōu)點(diǎn)和較少缺點(diǎn)。根據(jù)要求選擇（應(yīng)親本應(yīng)有較多優(yōu)點(diǎn)和較少缺點(diǎn)。根據(jù)要求選擇（應(yīng) 具有某性狀、性別與性狀結(jié)合考慮等）。根據(jù)遺傳具有某性狀、性別與性狀結(jié)合考慮等）。根據(jù)遺傳 特點(diǎn)選擇（如花粉不育）。特點(diǎn)選擇（如花粉不育

4、）。 （1）親本的選擇）親本的選擇 （2）方法的選擇）方法的選擇 什么情況直接使用自交，什么時(shí)候先雜交再自交？什么情況直接使用自交，什么時(shí)候先雜交再自交？ （看條件）（看條件） （3）雜交試驗(yàn)方法的運(yùn)用）雜交試驗(yàn)方法的運(yùn)用 套袋處理、人工去雄、人工授粉。套袋處理、人工去雄、人工授粉。 統(tǒng)計(jì)原理：經(jīng)選擇淘汰后，子代符合要求的個(gè)體比統(tǒng)計(jì)原理：經(jīng)選擇淘汰后，子代符合要求的個(gè)體比 例計(jì)算。例計(jì)算。 3 3優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)缺點(diǎn)： 能根據(jù)人的預(yù)見把位于兩個(gè)品種生物體上的優(yōu)能根據(jù)人的預(yù)見把位于兩個(gè)品種生物體上的優(yōu) 良性狀集于一身良性狀集于一身； 育種時(shí)間長，需隨時(shí)觀察及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀。育種時(shí)間長，需隨時(shí)觀察及時(shí)發(fā)

5、現(xiàn)優(yōu)良性狀。 （4）控制優(yōu)良性狀的基因是顯性基因還是隱性基因）控制優(yōu)良性狀的基因是顯性基因還是隱性基因 判斷是否純合會(huì)有不同。判斷是否純合會(huì)有不同。 選擇代數(shù)會(huì)有不同。選擇代數(shù)會(huì)有不同。 （5）孟德爾原理的應(yīng)用。）孟德爾原理的應(yīng)用。 例例1:1:某自花傳粉植物的紫苗（某自花傳粉植物的紫苗（A A）對(duì)綠苗（）對(duì)綠苗（a a）為顯性，）為顯性， 緊穗（緊穗（B B）對(duì)松穗（）對(duì)松穗（b b）為顯性，黃種皮（）為顯性，黃種皮（D D）對(duì)白種）對(duì)白種 皮（皮（d d）為顯性，各由一對(duì)等位基因控制。假設(shè)這三）為顯性，各由一對(duì)等位基因控制。假設(shè)這三 對(duì)基因是自由組合的。現(xiàn)以對(duì)基因是自由組合的?，F(xiàn)以綠苗緊穗

6、白種皮綠苗緊穗白種皮的純合品的純合品 種作種作母本母本，以，以紫苗松穗黃種皮紫苗松穗黃種皮的純合品種作的純合品種作父本父本進(jìn)行進(jìn)行 雜交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果雜交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果F1F1表現(xiàn)為表現(xiàn)為紫苗緊穗黃種皮紫苗緊穗黃種皮。 請(qǐng)回答：請(qǐng)回答： （1 1）如果生產(chǎn)上要求長出的植株一致表現(xiàn)為紫苗緊穗）如果生產(chǎn)上要求長出的植株一致表現(xiàn)為紫苗緊穗 黃種皮，那么播種黃種皮，那么播種F F1 1植株所結(jié)的全部種子后，長出的植株所結(jié)的全部種子后，長出的 全部植株是否都表現(xiàn)為紫苗緊穗黃種皮？全部植株是否都表現(xiàn)為紫苗緊穗黃種皮？ 為什么？為什么？ （1 1）不是。因?yàn)椋┎皇?。因?yàn)镕 F1 1代植株是雜合體，代植株是雜合體，F(xiàn)

7、 F2 2代會(huì)發(fā)生性狀代會(huì)發(fā)生性狀 分離。分離。 （2 2）如果需要選育綠苗松穗白種皮的品種，那么能否）如果需要選育綠苗松穗白種皮的品種，那么能否 從播種從播種F F1 1植株所結(jié)種子長出的植株中選到？為什么？植株所結(jié)種子長出的植株中選到？為什么？ （2 2）能。）能。 因?yàn)橐驗(yàn)镕 F1 1代植株三對(duì)基因都是雜合的，代植株三對(duì)基因都是雜合的，F(xiàn) F2 2代代 能分離出表現(xiàn)為綠苗松穗白種皮的類型。能分離出表現(xiàn)為綠苗松穗白種皮的類型。 （3 3）如果只考慮穗型和種皮色這兩對(duì)性狀，請(qǐng)寫出）如果只考慮穗型和種皮色這兩對(duì)性狀，請(qǐng)寫出F F2 2 代的表現(xiàn)型及其比例。代的表現(xiàn)型及其比例。 （3 3）緊穗黃

8、種皮：緊穗白種皮：松穗黃種皮：松穗白）緊穗黃種皮：緊穗白種皮：松穗黃種皮：松穗白 種皮種皮=9=9：3 3：3 3：1 1 （4 4）如果雜交失敗，導(dǎo)致自花受粉，則子代植株的表）如果雜交失敗，導(dǎo)致自花受粉，則子代植株的表 現(xiàn)型為現(xiàn)型為，基因型為，基因型為； 如果雜交正常，但親本發(fā)生基因突變，導(dǎo)致如果雜交正常，但親本發(fā)生基因突變，導(dǎo)致F F1 1植株群植株群 體中出現(xiàn)個(gè)別紫苗松穗黃種皮的植株，該植株最可能體中出現(xiàn)個(gè)別紫苗松穗黃種皮的植株，該植株最可能 的基因型為的基因型為。發(fā)生基因突變的親本是。發(fā)生基因突變的親本是本。本。 （4 4）綠苗緊穗白種皮）綠苗緊穗白種皮 aaBBdd AabbDd a

9、aBBdd AabbDd 母本母本 二、誘變育種二、誘變育種 1 1原理：原理：基因突變基因突變。這種方法可以。這種方法可以提高突變提高突變 率率，創(chuàng)造人類需要的變異類型，從中選擇、，創(chuàng)造人類需要的變異類型，從中選擇、 培育出優(yōu)良的生物品種。培育出優(yōu)良的生物品種。 2 2方法和過程：方法和過程： 方法：利用方法：利用物理因素物理因素( (如太空的輻射如太空的輻射X X射線、射線、射射 線、紫外線、失重或用激光等線、紫外線、失重或用激光等) )；化學(xué)因素化學(xué)因素( (如亞硝酸、如亞硝酸、 硫酸二乙酯等硫酸二乙酯等) )來處理生物（如萌動(dòng)的植物芽或種來處理生物（如萌動(dòng)的植物芽或種 子），使生物發(fā)生

10、基因突變。子），使生物發(fā)生基因突變。 過程：過程：誘發(fā)突變誘發(fā)突變選擇培育新品種選擇培育新品種。 注意：注意：誘變選擇的時(shí)機(jī)與部位。誘變選擇的時(shí)機(jī)與部位。 關(guān)于關(guān)于“過程過程”要注意的問題：要注意的問題： 如果是原核生物或病毒，一經(jīng)發(fā)生突變，只需擴(kuò)大繁如果是原核生物或病毒，一經(jīng)發(fā)生突變，只需擴(kuò)大繁 殖并篩選。殖并篩選。 如果是動(dòng)植物等真核生物，還要經(jīng)過其他育種歷程。如果是動(dòng)植物等真核生物，還要經(jīng)過其他育種歷程。 （1 1）怎樣獲得穩(wěn)定遺傳的個(gè)體？）怎樣獲得穩(wěn)定遺傳的個(gè)體？ 如果是微生物，考慮是否要用選擇培養(yǎng)基，用什么樣如果是微生物，考慮是否要用選擇培養(yǎng)基，用什么樣 的選擇培養(yǎng)基。用性狀判斷的方

11、法選擇嗎的選擇培養(yǎng)基。用性狀判斷的方法選擇嗎? ?怎樣判斷怎樣判斷? ? 如果是動(dòng)植物又怎樣選擇。如果是動(dòng)植物又怎樣選擇。 （2 2）怎樣選擇？）怎樣選擇？ 3 3優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：能提高變異頻率能提高變異頻率，加速加速育種過程，可育種過程，可 大幅度大幅度改良某些性狀，變異改良某些性狀，變異范圍廣范圍廣。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：有利變異少有利變異少，須大量處理材料；誘變，須大量處理材料；誘變 的的方向和性質(zhì)不能控制方向和性質(zhì)不能控制。改良多基因遺傳的性。改良多基因遺傳的性 狀效果較差。狀效果較差。 第二，基因突變是隨機(jī)發(fā)生的第二，基因突變是隨機(jī)發(fā)生的。 它可以發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的它可以發(fā)生在生

12、物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期任何時(shí)期和生物體的和生物體的任任 何細(xì)胞何細(xì)胞。 一般來說，在生物個(gè)體發(fā)育的過程中，基因突變發(fā)生一般來說，在生物個(gè)體發(fā)育的過程中，基因突變發(fā)生 的時(shí)期越遲，生物體表現(xiàn)突變的部分就越少。的時(shí)期越遲，生物體表現(xiàn)突變的部分就越少。 基因突變可以發(fā)生在體細(xì)胞中，也可以發(fā)生在生殖細(xì)基因突變可以發(fā)生在體細(xì)胞中，也可以發(fā)生在生殖細(xì) 胞中。胞中。 基因突變的主要特點(diǎn)：基因突變的主要特點(diǎn)： 第一，基因突變?cè)谏锝缰惺瞧毡榇嬖诘牡谝?，基因突變?cè)谏锝缰惺瞧毡榇嬖诘摹?包括自然突變，誘發(fā)突變。包括自然突變，誘發(fā)突變。 第三，在自然狀態(tài)下，對(duì)一種生物來說，基因突第三，在自然狀態(tài)下，對(duì)一種生物來說，

13、基因突 變的頻率是很低的變的頻率是很低的。 不同生物的基因突變率是不同的。同一種生物的不同生物的基因突變率是不同的。同一種生物的 不同基因，突變率也不相同。不同基因，突變率也不相同。 第四，大多數(shù)基因突變對(duì)生物體是有害的。第四，大多數(shù)基因突變對(duì)生物體是有害的。 突變的有利或有害與環(huán)境有關(guān)。突變的有利或有害與環(huán)境有關(guān)。 第五，基因突變是不定向的第五，基因突變是不定向的。 一個(gè)基因可突為多個(gè)等位基因。一個(gè)基因可突為多個(gè)等位基因。 例例2： 自然界中，一種生物某一基因及其三種突變基自然界中，一種生物某一基因及其三種突變基 因決定的蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列如下：因決定的蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列如下： 正常

14、基因正?；?精氨酸精氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 亮氨酸亮氨酸 蘇氨酸蘇氨酸 脯氨酸脯氨酸 突變基因突變基因1 精氨酸精氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 亮氨酸亮氨酸 蘇氨酸蘇氨酸 脯氨酸脯氨酸 突變基因突變基因2 精氨酸精氨酸 亮氨酸亮氨酸 亮氨酸亮氨酸 蘇氨酸蘇氨酸 脯氨酸脯氨酸 突變基因突變基因3 精氨酸精氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 蘇氨酸蘇氨酸 酪氨酸酪氨酸 丙氨酸丙氨酸 根據(jù)上述氨基酸序列確定這三種突變基因根據(jù)上述氨基酸序列確定這三種突變基因DNA分子的改變是分子的改變是 A突變基因突變基因1和和2為一個(gè)堿基的替換，突變基因?yàn)橐粋€(gè)堿基的替換，突變基因3為一為一 個(gè)堿基的增添個(gè)堿基的增添 B突變基因突變

15、基因2和和3為一個(gè)堿基的替換，突變基因?yàn)橐粋€(gè)堿基的替換，突變基因1為一為一 個(gè)堿基的增添個(gè)堿基的增添 C突變基因突變基因1為一個(gè)堿基的替換，突變基因?yàn)橐粋€(gè)堿基的替換，突變基因2和和3為一為一 個(gè)堿基的增添個(gè)堿基的增添 D突變基因突變基因2為一個(gè)堿基的替換，突變基因?yàn)橐粋€(gè)堿基的替換，突變基因1和和3為一為一 個(gè)堿基的增添個(gè)堿基的增添 A 例例 3：用純種的高稈：用純種的高稈(D)抗銹病抗銹病(T)小麥與矮稈小麥與矮稈(d)易染銹易染銹 病病(t)小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法如下圖。小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法如下圖。 下列有關(guān)此育種方法的敘述中，正確的是下列有關(guān)此育種方法的敘述中，正

16、確的是 A這種育種方法叫雜交育種這種育種方法叫雜交育種 B過程過程必須使用生長素處理必須使用生長素處理 C這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是縮短育種年限這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是縮短育種年限 D過程必須經(jīng)過受精作用過程必須經(jīng)過受精作用 雄配子雄配子幼苗幼苗 選出符合要選出符合要 求的個(gè)體。求的個(gè)體。 高稈抗銹病高稈抗銹病矮稈易染銹病矮稈易染銹病 F1 三、單倍體育種三、單倍體育種 1原理：原理： 染色體變異染色體變異（還涉及基因重組和組織培養(yǎng)）。（還涉及基因重組和組織培養(yǎng)）。 注意：注意： 主要涉及的是染色體變異主要涉及的是染色體變異的原理。的原理。 如果涉及多對(duì)基因遺傳，將涉及親本雜交，即利用如果涉及多對(duì)基因遺

17、傳，將涉及親本雜交，即利用 基因重組的原理?；蛑亟M的原理。 2.2.方法及過程：方法及過程： 花藥花藥 花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng) 單倍體單倍體 人工誘導(dǎo)人工誘導(dǎo) 純合子純合子 選擇選擇 符合符合 要求要求 的個(gè)的個(gè) 體。體。 親本親本 組織培養(yǎng)組織培養(yǎng)秋水仙素處理秋水仙素處理 如要親本雜交，則如要親本雜交，則 選選F1的花藥。的花藥。 1.培養(yǎng)花藥實(shí)質(zhì)上是培養(yǎng)什么？培養(yǎng)結(jié)培養(yǎng)花藥實(shí)質(zhì)上是培養(yǎng)什么？培養(yǎng)結(jié) 果如果出現(xiàn)了雜合子果如果出現(xiàn)了雜合子,是什么原因？是什么原因？ 2.單倍體的特點(diǎn)是什么？單倍體的特點(diǎn)是什么？ 3.秋水仙素的作用原理是什么？秋水仙素的作用原理是什么？ 3優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)

18、點(diǎn)：明顯縮短育種年限，加速育種進(jìn)程。優(yōu)點(diǎn)：明顯縮短育種年限，加速育種進(jìn)程。 利用單倍體植株培育新品種只需要利用單倍體植株培育新品種只需要兩年兩年時(shí)間，時(shí)間， 就可以得到一個(gè)穩(wěn)定的純系品種。就可以得到一個(gè)穩(wěn)定的純系品種。 缺點(diǎn)：技術(shù)較復(fù)雜，常需與雜交育種結(jié)合，缺點(diǎn)：技術(shù)較復(fù)雜，常需與雜交育種結(jié)合， 不適合動(dòng)物育種工作。不適合動(dòng)物育種工作。 四、多倍體育種四、多倍體育種 由受精卵發(fā)育的個(gè)體由受精卵發(fā)育的個(gè)體，體細(xì)胞中含有三個(gè)或三，體細(xì)胞中含有三個(gè)或三 個(gè)以上染色體組的個(gè)體叫做多倍體。個(gè)以上染色體組的個(gè)體叫做多倍體。 注意多倍體與單倍體的區(qū)別。注意多倍體與單倍體的區(qū)別。 多倍體植物的特征是什么？多倍

19、體植物的特征是什么？ 1 1原理：原理：染色體變異染色體變異 體細(xì)胞在有絲分裂的過程中，體細(xì)胞在有絲分裂的過程中，染色體完成了復(fù)染色體完成了復(fù) 制，制，但是細(xì)胞受到外界環(huán)境條件但是細(xì)胞受到外界環(huán)境條件( (如溫度驟變?nèi)鐪囟润E變) )或生或生 物內(nèi)部因素的干擾，物內(nèi)部因素的干擾，紡錘體的形成受到破壞，以致紡錘體的形成受到破壞，以致 染色體不能被拉向兩極，細(xì)胞也不能分裂成兩個(gè)子染色體不能被拉向兩極，細(xì)胞也不能分裂成兩個(gè)子 細(xì)胞，細(xì)胞，于是就形成染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞。于是就形成染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞。 如果這樣的細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行正常的有絲分裂，就如果這樣的細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行正常的有絲分裂，就 可以發(fā)育成染色體數(shù)

20、目加倍的組織或個(gè)體?？梢园l(fā)育成染色體數(shù)目加倍的組織或個(gè)體。 2方法和過程：方法和過程： 3優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)缺點(diǎn)： （可從植物多倍體的特征分析）（可從植物多倍體的特征分析） 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可培育出自然界中沒有的新品種，可培育出自然界中沒有的新品種， 且培育出的植物器官大，產(chǎn)量高，營養(yǎng)豐富；且培育出的植物器官大，產(chǎn)量高，營養(yǎng)豐富； 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：結(jié)實(shí)率低，只適于植物。結(jié)實(shí)率低，只適于植物。 萌發(fā)的種萌發(fā)的種 子或幼苗子或幼苗 秋水仙素處理秋水仙素處理 染色體（組）染色體（組） 加倍植株加倍植株 正常有正常有 絲分裂絲分裂 多倍體多倍體 4.應(yīng)用：了解三倍體無籽西瓜的問題。應(yīng)用：了解三倍體無籽西瓜的問題。 秋

21、水仙素處理的是幾倍體植株？秋水仙素處理的是幾倍體植株？ 雜交時(shí)作父本、母本的分別是幾倍體植株？雜交時(shí)作父本、母本的分別是幾倍體植株？ 用二倍體植株花粉傳給三倍體植株的目的是什么？用二倍體植株花粉傳給三倍體植株的目的是什么？ 三倍體植株能進(jìn)行減數(shù)分裂產(chǎn)生配子嗎？三倍體植株能進(jìn)行減數(shù)分裂產(chǎn)生配子嗎？ 四倍體植株上結(jié)的西瓜其果皮、種皮、胚、早期胚四倍體植株上結(jié)的西瓜其果皮、種皮、胚、早期胚 乳的染色體組分別是多少？乳的染色體組分別是多少？ 五、基因工程育種五、基因工程育種 1原理：原理：基因重組基因重組（或外源（或外源DNA重組）重組） 物質(zhì)基礎(chǔ)是：生物的物質(zhì)基礎(chǔ)是：生物的DNA均由四種脫氧核苷酸組

22、成均由四種脫氧核苷酸組成, 所有生物決定氨基酸遺傳密碼子的通用性。所有生物決定氨基酸遺傳密碼子的通用性。 其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是：一般生物的其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是：一般生物的DNA均為雙螺旋結(jié)構(gòu)。均為雙螺旋結(jié)構(gòu)。 有遺傳效應(yīng)有遺傳效應(yīng) 的的DNA片段片段 關(guān)于關(guān)于DNADNA與基因的知識(shí)與基因的知識(shí) DNA基因基因 由四種脫氧由四種脫氧 核苷酸組成核苷酸組成 共同的物共同的物 質(zhì)基礎(chǔ)質(zhì)基礎(chǔ) DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu) 共同的結(jié)共同的結(jié) 構(gòu)基礎(chǔ)構(gòu)基礎(chǔ) 基因的基因的 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 原、真核細(xì)胞基原、真核細(xì)胞基 因結(jié)構(gòu)及區(qū)別。因結(jié)構(gòu)及區(qū)別。 基因的基因的 表達(dá)表達(dá) 轉(zhuǎn)錄、翻譯的場轉(zhuǎn)錄、翻譯的場 所、條件，中心所、條件，中心

23、 法則，選擇性表法則，選擇性表 達(dá)，基因?qū)π誀钸_(dá)，基因?qū)π誀?的控制。的控制。 細(xì)胞質(zhì)基細(xì)胞質(zhì)基 因遺傳。因遺傳。 DNA結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 的特點(diǎn)的特點(diǎn) 堿基互補(bǔ)配對(duì)原則堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 DNA復(fù)制復(fù)制 復(fù)制的時(shí)期、復(fù)制的時(shí)期、 條件、場所、條件、場所、 特點(diǎn)。特點(diǎn)。 基因基因 突變突變 提 取 目 的 基 因提 取 目 的 基 因 基基 因因 工工 程程 基基 本本 操操 作作 步步 驟驟 目的基因與運(yùn)目的基因與運(yùn) 載體結(jié)合載體結(jié)合 目的基因?qū)肽康幕驅(qū)?受體細(xì)胞受體細(xì)胞 目的基因的檢目的基因的檢 測和表達(dá)測和表達(dá) 建立基因文庫，從中獲取建立基因文庫，從中獲取 人工合成基因人工合成基因 反轉(zhuǎn)錄法

24、反轉(zhuǎn)錄法 據(jù)已知的氨基酸序列合成據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA 同一種同一種限制性內(nèi)切酶切割質(zhì)粒和目的基因，加限制性內(nèi)切酶切割質(zhì)粒和目的基因，加 入入DNA連接酶，形成重組連接酶，形成重組DNA分子分子 主要是借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的方法主要是借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的方法 。 常用方法？使用常用方法？使用CaCl2的作用是什么？的作用是什么？ 根據(jù)受體細(xì)胞是否具有某些根據(jù)受體細(xì)胞是否具有某些標(biāo)記基因控制的標(biāo)記基因控制的 性狀性狀，或，或DNA分子雜交法分子雜交法判斷目的基因是否判斷目的基因是否 導(dǎo)入。導(dǎo)入。 檢測檢測 表達(dá)表達(dá) 受體細(xì)胞是否表現(xiàn)出受體細(xì)胞是否表現(xiàn)出目的基因特定的性狀目的基因特定的

25、性狀，或，或 進(jìn)行轉(zhuǎn)錄、翻譯檢測（進(jìn)行轉(zhuǎn)錄、翻譯檢測（分子雜交分子雜交）。）。 2 2方法和過程：方法和過程： 3 3優(yōu)優(yōu)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 不受種屬限制不受種屬限制，可根據(jù)人類的需要，可根據(jù)人類的需要，有目的地有目的地進(jìn)進(jìn) 行，育種行，育種時(shí)間短時(shí)間短 ； 可能會(huì)引起生態(tài)危機(jī)，技術(shù)難度大?？赡軙?huì)引起生態(tài)危機(jī)，技術(shù)難度大。 例例 1：在培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因：在培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因 （kan）常作為標(biāo)記基因，只有含卡那霉素抗性基因）常作為標(biāo)記基因，只有含卡那霉素抗性基因 的細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。下圖為獲得的細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。下圖為獲得 抗

26、蟲棉的技術(shù)流程。抗蟲棉的技術(shù)流程。 請(qǐng)據(jù)圖回答：請(qǐng)據(jù)圖回答： （1）A過程需要的酶有過程需要的酶有: 限制性內(nèi)切酶和限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶連接酶 （2 2）B B過程及其結(jié)果體現(xiàn)了質(zhì)粒作為運(yùn)載體必須具備的兩個(gè)條過程及其結(jié)果體現(xiàn)了質(zhì)粒作為運(yùn)載體必須具備的兩個(gè)條 件是件是_。 具有標(biāo)記基因；能在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存具有標(biāo)記基因；能在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存（沒有要求（沒有要求 答答“具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)”。）。） （3）C過程的培養(yǎng)基除含有必要營養(yǎng)物質(zhì)、瓊脂和激素外，還過程的培養(yǎng)基除含有必要營養(yǎng)物質(zhì)、瓊脂和激素外，還 需加入需加入_。 卡那霉素卡那霉素 （界定是否帶有標(biāo)記基

27、因，轉(zhuǎn)基因是否成功）（界定是否帶有標(biāo)記基因，轉(zhuǎn)基因是否成功） （4）如果利用）如果利用DNA分子雜交原理對(duì)再生植株進(jìn)行檢測，分子雜交原理對(duì)再生植株進(jìn)行檢測，D過程過程 應(yīng)該用應(yīng)該用_作為探針。作為探針。 放射性同位素（或熒光分子）標(biāo)記的抗蟲基因放射性同位素（或熒光分子）標(biāo)記的抗蟲基因 （5）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株的卡那霉素抗性基因的傳遞）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株的卡那霉素抗性基因的傳遞 符合孟德爾遺傳規(guī)律。符合孟德爾遺傳規(guī)律。 將轉(zhuǎn)基因植株與將轉(zhuǎn)基因植株與_雜交，其后代中抗雜交，其后代中抗 卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比外卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比外1:1。 非轉(zhuǎn)基因植株非轉(zhuǎn)基因植株 若

28、該轉(zhuǎn)基因植株自交，則其后代中抗卡那霉素型與卡若該轉(zhuǎn)基因植株自交，則其后代中抗卡那霉素型與卡 那霉素敏感型的數(shù)量比為那霉素敏感型的數(shù)量比為_。 31 若將該轉(zhuǎn)基因植株的花藥在卡那霉素培養(yǎng)基上作離體若將該轉(zhuǎn)基因植株的花藥在卡那霉素培養(yǎng)基上作離體 培養(yǎng)，則獲得的再生植株群體中抗卡那霉素型植株占培養(yǎng)，則獲得的再生植株群體中抗卡那霉素型植株占 _。 100 六、細(xì)胞工程育種六、細(xì)胞工程育種 1原理：原理：植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞核的全能性。植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞核的全能性。 （1）什么叫細(xì)胞全能性？細(xì)胞為什么具有全能性？）什么叫細(xì)胞全能性？細(xì)胞為什么具有全能性？ （2）細(xì)胞在什么情況下才能表現(xiàn)出全能性？）細(xì)胞在什

29、么情況下才能表現(xiàn)出全能性？ （3）細(xì)胞全能性高低的規(guī)律是什么？）細(xì)胞全能性高低的規(guī)律是什么？ 2方法和過程：方法和過程： （1 1）植物：）植物：植物體細(xì)胞雜交植物體細(xì)胞雜交植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) A.植物組織培養(yǎng)的過程是什么？愈傷組織的特點(diǎn)是植物組織培養(yǎng)的過程是什么？愈傷組織的特點(diǎn)是 什么？所需激素是什么？激素有什么作用？什么？所需激素是什么？激素有什么作用？ B.在體細(xì)胞雜交時(shí)怎樣去壁？用什么辦法融合？融在體細(xì)胞雜交時(shí)怎樣去壁？用什么辦法融合？融 合的結(jié)構(gòu)叫什么？培養(yǎng)的細(xì)胞叫什么？合的結(jié)構(gòu)叫什么？培養(yǎng)的細(xì)胞叫什么？ C.該法育種的最大優(yōu)點(diǎn)是什么？該法育種的最大優(yōu)點(diǎn)是什么？ （2 2）動(dòng)物

30、克?。海﹦?dòng)物克隆： 核移植核移植動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)胚胎移植胚胎移植 A.一般用來進(jìn)行核移植的細(xì)胞是什么細(xì)胞？通過該過一般用來進(jìn)行核移植的細(xì)胞是什么細(xì)胞？通過該過 程產(chǎn)生新個(gè)體的生殖方式屬于什么生殖？程產(chǎn)生新個(gè)體的生殖方式屬于什么生殖？ B.進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基與植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基與植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng) 基有什么不同？基有什么不同？ 3.優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)缺點(diǎn)： 能克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，有目的地培育優(yōu)良品種能克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，有目的地培育優(yōu)良品種。動(dòng)。動(dòng) 物體細(xì)胞克隆，可用于保存瀕危物種、保持優(yōu)良品種、挽救瀕物體細(xì)胞克隆，可用于保存瀕危物種、保持優(yōu)良品種、挽救瀕

31、危動(dòng)物、利用克隆動(dòng)物相同的基因背景進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)研究等；危動(dòng)物、利用克隆動(dòng)物相同的基因背景進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)研究等； 技術(shù)復(fù)雜，難度大；技術(shù)復(fù)雜，難度大；它將對(duì)生物多樣性提出挑戰(zhàn)（創(chuàng)造出它將對(duì)生物多樣性提出挑戰(zhàn)（創(chuàng)造出 新的人造物種），有性繁殖是形成生物多樣性的重要基礎(chǔ)，而新的人造物種），有性繁殖是形成生物多樣性的重要基礎(chǔ)，而 “克隆動(dòng)物克隆動(dòng)物”則會(huì)導(dǎo)致生物品系減少（近親個(gè)體增多），個(gè)體則會(huì)導(dǎo)致生物品系減少（近親個(gè)體增多），個(gè)體 生存能力下降。生存能力下降。 4細(xì)胞工程的應(yīng)用：細(xì)胞工程的應(yīng)用： u 植物組織培養(yǎng)技術(shù)，除了植物組織培養(yǎng)技術(shù)，除了快速繁殖、培育無病毒植快速繁殖、培育無病毒植物外，還物外，

32、還 可以通過大規(guī)模的植物細(xì)胞培養(yǎng)來可以通過大規(guī)模的植物細(xì)胞培養(yǎng)來生產(chǎn)藥物、食品添加劑、生產(chǎn)藥物、食品添加劑、 香料、色素和殺蟲劑香料、色素和殺蟲劑等。例如，從大量培養(yǎng)的紫草愈傷組織等。例如，從大量培養(yǎng)的紫草愈傷組織 中提取的紫草素。中提取的紫草素。 u 用植物組織培養(yǎng)的方法，誘導(dǎo)離體的植物組織形成具有生根用植物組織培養(yǎng)的方法，誘導(dǎo)離體的植物組織形成具有生根 發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)，加入人工胚乳，包裹上人造種皮，制發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)，加入人工胚乳，包裹上人造種皮，制 成成人工種子人工種子，可以解決有些作物品種繁殖能力差、結(jié)子困難，可以解決有些作物品種繁殖能力差、結(jié)子困難 或發(fā)芽率低等問題?；虬l(fā)芽率低

33、等問題。 u 轉(zhuǎn)基因植物的培育轉(zhuǎn)基因植物的培育，也要用到植物組織培養(yǎng)的方法。，也要用到植物組織培養(yǎng)的方法。 u 哺乳動(dòng)物通過胚胎移植技術(shù)，可哺乳動(dòng)物通過胚胎移植技術(shù)，可加快優(yōu)良種畜的繁殖速度加快優(yōu)良種畜的繁殖速度。 u 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)可用來動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)可用來檢測某些物質(zhì)的毒性檢測某些物質(zhì)的毒性，通過細(xì)胞融合技，通過細(xì)胞融合技 術(shù)術(shù)生產(chǎn)單克隆抗體生產(chǎn)單克隆抗體。（要知道方法和過程）。（要知道方法和過程） 例例6 現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)煙草品種現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)煙草品種(2n48)，其基因型分別為，其基因型分別為aaBB和和 AAbb，這兩對(duì)基因位于非同源染色體上，且在光照強(qiáng)度大于，這兩對(duì)基因位于非同源染色體上，且在光照強(qiáng)度大于 800勒克司時(shí)，都不能生長，這是由于它們中的一對(duì)隱性純合勒克司時(shí)，都不能生長，這是由于它們中的一對(duì)隱性純合 基因基因(aa或或bb)作用的結(jié)果。取甲乙兩品種的花粉分別培養(yǎng)成植作用的結(jié)果。取甲乙兩品種的花粉分別培養(yǎng)成植 株，將它們的葉肉細(xì)胞制成原生質(zhì)體，并將兩者相混，使之融株，將它們的葉肉細(xì)胞制成原生質(zhì)體，并將兩者相混，使之融 合