2018屆高三生物一輪復習第7單元第3講從雜交育種到基因工程講義新人教版必修2

1、第3講 從雜交育種到基因工程考點一|五種常見育種方法的比較1.雜交育種原理：基因重組。過程：1植物：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜 _ 獲得FITFl自交T獲得F2T鑒別、選擇需 要的類型，自交至不發(fā)生性狀分離為止。2動物：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交，獲得FITFI雌雄個體交配T獲得F2T鑒別、選擇需要的類型與隱性類型測交，選擇后代不發(fā)生性狀分離的F2個體。(3)優(yōu)點：操作簡便，可以把多個品種的優(yōu)良性狀集中在一起。缺點：獲得新品種的周期長。_(5)應用：培育性狀重組型優(yōu)良品種。2誘變育種(1)原理：基因突變。(2)過程：選擇生物T誘發(fā)基因突變T選擇理想類型T培育。(3)優(yōu)點1可以提高突變頻率

2、，在較短時間內獲得更多的優(yōu)良變異類型。2大幅度地改良某些性狀。(4)缺點：有利變異個體往往不多，需處理大量材料。(5)應用：培育具有新性狀的品種。3.生物育種方法、實例(連線)a.雜交育種I.咼產(chǎn)青霉菌b.單倍體育種n.京花1號小麥C.誘變育種川.抗蟲棉D.多倍體育種IV .二倍體無子西瓜e.基因工程育種V.雜交水稻【提示】aV思維辨析b nc IdVe川1判斷下列生物育種方法及原理敘述的正誤。(1)通過誘導多倍體的方法可克服遠緣雜交不育，培育出作物新類型。(V)(2)抗蟲小麥與矮稈小麥雜交，通過基因重組獲得抗蟲矮稈小麥，此實踐活動包含基因 工程技術。(X)2【提示】 此育種方式屬于雜交育種，

3、原理是基因重組，不包含基因工程技術。(3)將大豆種子用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。(x)【提示】 雜合子自交，隨自交后代數(shù)增加，純合子逐代增多。(4)通過誘變育種可獲得青霉素高產(chǎn)菌株。(V)(5)育種專家在稻田中發(fā)現(xiàn)一株十分罕見的“一稈雙穗”植株，經(jīng)鑒定該變異性狀是由基因突變引起的，將該株水稻的花粉離體培養(yǎng)后即可獲得穩(wěn)定遺傳的高產(chǎn)品系。(X)【提示】 花粉離體培養(yǎng)獲得的是單倍體，需用秋水仙素處理單倍體幼苗，才能獲得穩(wěn) 定遺傳的純合品系。(6)最簡捷的育種方法是雜交育種， 快速育種時常選用單倍體育種。(V)2據(jù)圖回答下列問題:如圖甲、乙

4、表示水稻兩個品種，Aa和B、b表示分別位于兩對同源染色體上的兩對等位基因，表示培育水稻新品種的過程，請思考：- ；1-* Aabb - - AbO AABHA gnn從(1)圖中T為單倍體育種。(用序號及箭頭表示)(2)圖中哪一標號處需用秋水仙素處理？應如何處理？圖中處需用秋水仙素處理單倍體幼苗，從而獲得純合子； 圖中處，需用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，以誘導染色體加倍。(3)圖中、的育種原理分別是基因突變、染色體變異。 圖中最簡便的育種途徑是T所示的雜交育種，最難以達到育種目的是誘變育_種。甩解:深代探究填表比較各類育種方法原理常用方式優(yōu)點缺點舉例雜交使不同個體優(yōu)良自交育種時間長性狀集中在

5、一個個矮稈抗雜交育種基因重組局限于親緣關系較體上病小麥選種近的個體操作簡便甲aobl3自交誘變育種基因突變輻射、激光、太空誘變等提咼變異頻率，加速育種進程，大幅度改良性狀有很大盲目性，有利變異少，需大量處理實驗材料青霉素高產(chǎn)菌株單倍體育種染色體變異花藥離體培養(yǎng)，用秋水仙素處理1明顯縮短育種年限2子代均為純合子技術復雜，需與雜交育種配合單倍體育種獲得矮稈 抗病小麥多倍體育種染色體變異用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗器官大，提高營養(yǎng)物質含量只適用于植物，發(fā)育延遲，結實率低三倍體無子西瓜基因工程育種基因重組將一種生物的特定基因轉移到另一種生物細胞中打破物種界限，定_向改造牛物的遺傳性狀技術復雜，生態(tài)安

6、全問題較多轉基因抗蟲棉的培育3運用:命題視角視角1生物育種過程分析及應用1. （2017東北四校調研）黑龍江省農(nóng)科院欲通過下圖所示的育種過程培育出高品質的 糯玉米。下列有關敘述正確的是（）| y y H Hc（X射線址理）A. a過程中運用的遺傳學原理是基因重組B. a過程需要用秋水仙素處理萌發(fā)的種子C.利用c過程定能更快獲得高品質的糯玉米D. b過程需要通過逐代自交來提高純合率Da過程為單倍體育種，育種過程中需用秋水仙素處理萌發(fā)的單倍體幼苗，育種原理 是染色體變異，A、B錯誤；c過程為誘變育種，由于基因突變具有不定向性，在較短的時間 內不一定能獲得高品質的糯玉米，C錯誤；b過程為雜交育種，需

7、通過逐代自交來提高純合率，D正確。2.（2017山西四校聯(lián)考）野生獼猴桃是一種多年生富含Vc的二倍體（2n=58）小野果。下圖是某科研小組以大量的野生獼猴桃種子（aa）為實驗材料培育抗蟲獼猴桃無籽新品種的過程，分析正確的是（）4-廣一 0AAA 3 A AABA.該培育過程中不可使用花藥離體培養(yǎng)B.過程必須使用秋水仙素C.的親本不是同一物種D.過程得到的個體是四倍體C圖中過程中可用花藥離體培養(yǎng)，再誘導染色體加倍獲得AA的個體，A錯誤；秋水仙素或低溫誘導均可導致染色體數(shù)加倍，B錯誤；的親本中，AA為二倍體，AAAA為四倍體，不是同一物種，C正確；過程為基因工程導入抗蟲基因， 獲得的仍是三倍體，D

8、錯誤。視角2生物育種方法的選擇3. （2017河南省百校聯(lián)盟質檢）某植物的三對相對性狀的控制基因及其所在染色體情況，如表所示?，F(xiàn)有各種具有顯性性狀的純合子，為了培育純隱性性狀的植株，下列選用的植株及對應育種方法中，較為簡捷可行的是（）花色（紅對白為顯性）株高（高對矮為顯性）葉形（寬葉對窄葉為顯性）控制基因A、aC、cD d基因的位置第3號染色體第5號染色體第6號染色體A.紅花矮莖窄葉植株、白花高莖窄葉植株，雜交育種B.紅花高莖窄葉植株、白花高莖窄葉植株，誘變育種C.紅花矮莖窄葉植株、白花高莖窄葉植株，基因工程育種D.紅花高莖窄葉植株、白花高莖窄葉植株，單倍體育種A 根據(jù)題意可知，選擇紅花矮莖窄

9、葉植株（AAccdd）、白花高莖窄葉（aaCCdd）植株為親本，進行雜交育種獲得純隱性性狀的植株（aaccdd）只需要兩年時間，并且方法比較簡單，A正確；誘變育種利用的原理為基因突變，由于基因突變具有不定向性，因此能夠得到目標植株還不確定，并且時間長短也是未知，此法不可取，B錯誤；利用基因工程技術育種，技術比較繁瑣，不符合題干中的“簡捷”，C錯誤；單倍體育種和雜交育種相比，時間比較短，但是操作過程比雜交育種復雜，D錯誤。技法總如何根據(jù)育種目標確定育種方法育種目標育種方案集中雙親優(yōu)良性狀單倍體育種（明顯縮短育種年限）雜交育種（耗時較長，但簡便易仃）對原品系實施“定向”改造基因工程及植物細胞工程（

10、植物體細胞雜交）育種讓原品系產(chǎn)生新性狀（無中生有）誘變育種（可提高變異頻率，期望獲得理想性狀）5使原品系營養(yǎng)器官“增大”或“加強”多倍體育種考點二|基因工程的操作工具及步驟1識記:知識縊理*1概念基因工程別名基因拼接技術或DNA重組技術操作環(huán)境生物體外操作對象DNA分 子操作水平DNA分子水平基本過程剪切、拼接、導入、表達結果定向改造生物的遺傳性狀，獲得人類需要的優(yōu)良性狀2.原理不同生物之間的基因重組。3工具剪刀與針線(如圖)4aA-A-T-T-C-(-TI :f.I I I F-GC-T-T-m C-C-A T-C-C-T T 底一人購陽鼎(1)圖中基因工程的基本過程可以概括為“四步曲”：提

11、取目的基因;目的基因與運載體結合；將目的基因導入受體細胞；目的基因的檢測與鑒定。(2)能否利用人的皮膚細胞來完成過程？不能,_為什么？皮膚細_表達(或未轉錄)，不能形成胰島素mRNA(3)過程必需用的酶是逆轉錄酶。(4)在利用A、B獲得C的過程中，常用限制性核酸內切酶切割B,使它產(chǎn)生一定的黏性末端，再加入DNA連接酶才可形成Co廉斡深化探究*1.基因工程操作工具(1)限制性核酸內切酶(簡稱限制酶)1分布：主要在微生物體內。2特性：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。3實例：EcoRI限制酶能專一識別GAATT(序列，并在G和A之間將這段序列切開。7作用：基因

12、工程中重要的切割工具，能將外來的(2) DNA連接酶1催化對象：兩個具有相同黏性末端或平末端的2催化位置：脫氧核糖與磷酸之間的缺口。3催化結果：形成重組DNA(3)常用的運載體一一質粒1本質：小型環(huán)狀DNA分子。2作用：a.作為運載工具，將目的基因運送到受體細胞中去;b.用它在受體細胞內對目的基因進行大量復制。3條件：a.能在受體細胞內穩(wěn)定保存并大量復制；b.有多個限制酶切點；c.有標記基因。2.對基因工程步驟的五點說明(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, 后者連接。(2)要想從DNA上切下某個基因，應切2個切口，產(chǎn)生4個黏性末端。(3)獲取目的基

13、因、切割運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)將目的基因導入受體細胞，沒有涉及堿基互補配對。(5)動物一般用受精卵作為受體細胞；植物一般用體細胞作為受體細胞，再通過植物組織培養(yǎng)方式形成新個體；微生物常用不致病的大腸桿菌作為受體細胞。3運用：甜題視角*視角考查基因工程的原理及應用為增加油菜種子的含油量，研究人員嘗試將酶D基因與位于葉綠體膜上的轉運肽基因相連，導入油菜細胞并獲得了轉基因油菜品種。(1)外源基因導入受體細胞，常用的運載體有 _。(2)欲獲取轉運肽基因，所需三種限制酶(ClaI、Sacl、Xbal)的切點如圖所示。則用_ 和_酶處理兩個酶D基因和轉運肽基因后，可得到

14、 _端與切割結果：產(chǎn)生兩個帶有黏性末端或平末端的DNA片段。DNA切斷，對自己的DNA無損害。8_端（填圖中字母）相連的融合基因。（3）將上述融合基因插入圖所示_Ti質粒的TDNA中，構建并導入農(nóng)桿菌中。將獲得的農(nóng)桿菌接種在含 _的固體平板上培養(yǎng)得到含融合基因的單菌落， 再利用液體培養(yǎng)基震蕩培養(yǎng)，可以得到用于轉化的侵染液。（4）剪 取 油 菜 的 葉 片 放 入 侵 染 液 中 一 段 時 間 ， 此 過 程 的 目 的 是_，進一步篩選后獲得轉基因油菜細胞， 該細胞通過 _ 技術，可培育成轉基因油菜植株?！窘馕觥浚?）外源基因導入受體細胞， 目前常用的運載體有質粒、 噬菌體和動植物病毒 等。

15、（2）讀圖知，切割酶D基因與轉運肽基因的限制酶中相同的為ClaI限制酶，因此對兩種基因處理時用ClaI限制酶切割，然后用DNA連接酶進行連接，繼而可得到A D端相連的融合基因。（3）將上述融合基因插入圖所示Ti質粒的TDNA中，構建表達載體即重組質粒并導入農(nóng)桿菌中。 將獲得的農(nóng)桿菌接種在含四環(huán)素的固體平板上培養(yǎng)得到單菌落，再利用液體培養(yǎng)基震蕩培養(yǎng)，可以得到用于轉化的侵染液。（4）剪取油菜的葉片放入侵染液中一段時間，此過程的目的是利用農(nóng)桿菌將融合基因導 入油菜細胞， 進一步篩選后獲得轉基因油菜細胞， 該細胞通過植物組織培養(yǎng)技術， 可培育成 轉基因油菜植株?！敬鸢浮浚?）質粒、噬菌體和動植物病毒（

16、2）ClaIDNA連接A D基因表達載體（或“重組質粒”）四環(huán)素（4）利用農(nóng)桿菌將融合基因導入油菜細胞 植物組織培養(yǎng)真題驗收|感悟高考 淬煉考能1.（2013 -大綱全國卷）下列實踐活動包含基因工程技術的是（）A.水稻Fi花藥經(jīng)培養(yǎng)和染色體加倍，獲得基因型純合新品種B.抗蟲小麥與矮稈小麥雜交，通過基因重組獲得抗蟲矮稈小麥C.將含抗病基因的重組DNA導入玉米細胞，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得抗病植株D.用射線照射大豆使其基因結構發(fā)生改變，獲得種子性狀發(fā)生變異的大豆CA項屬于單倍體育種，原理是染色體變異；B項屬于雜交育種，原理是基因重組；C項屬于基因工程，原理是基因重組；D項屬于誘變育種，原理是基因突變。2.（

17、2014全國卷I）現(xiàn)有兩個純合的某作物品種：抗病高稈（易倒伏）和感病矮稈（抗倒 伏）品種。已知抗病對感病為顯性，高稈對矮稈為顯性，但對于控制這兩對相對性狀的基因 所知甚少。回答下列問題：9（1）在育種實踐中，若利用這兩個品種進行雜交育種，一般來說，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，需要正確預測雜交結果。若按照孟德爾遺傳定律來預測雜交結果，需要滿足3個條件：條件之一是抗病與感病這對相對性狀受一對等位基因控制，且符合分離定律；其余兩個條件是(3)為了確定控制上述這兩對性狀的基因是否滿足上述3個條件，可用測交實驗來進行檢驗，請簡要寫出該測交實驗的過程?！?/p>

18、解析】(1)雜交育種能將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過雜交集中在一起，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，控制兩對相對性狀的基因位 于非同源染色體上，遵循基因的自由組合定律，每對基因單獨考慮時符合分離定律。(3)測交是指用Fi和隱性純合子雜交，故應先用純合的抗病高稈植株與感病矮稈植株雜交得到Fi,然后再進行測交實驗。【答案】(1)抗病矮稈(2)高稈與矮稈這對相對性狀受一對等位基因控制，且符合分離定律；控制這兩對相對 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Fi，讓Fi與感病矮稈植株雜交。3.(2015 -天津高考)白粉菌和條銹

19、菌能分別導致小麥感白粉病和條銹病，弓I起減產(chǎn)。采用適宜播種方式可控制感病程度。下表是株高和株型相近的小麥A、B兩品種在不同播種方式下的試驗結果。試驗編號播種方式植株密度(X106株/公頃)白粉病感染程度條銹病感染程度單位面積產(chǎn)量A品種B品種I單播40一+ + +n單播20一+ +出混播22+ + +IV單播04+ + +一+V單播02+ +一+ +注：“ + ”的數(shù)目表示感染程度或產(chǎn)量高低；“”表示未感染。據(jù)表回答：(1)抗白粉病的小麥品種是 _ ，判斷依據(jù)是_(2)設計W、V兩組試驗，可探究 _(3)I、川、W三組相比，第川組產(chǎn)量最高，原因是 _(4)小麥抗條銹病性狀由基因T/t控制，抗白粉病性狀由基因R/r控制，兩對等位基因10位于非同源染色體上。以A、B品種的植株為親本，取其F2中的甲、乙、丙單株自交，收獲籽粒并分別播種于不同處理的試驗小區(qū)中，統(tǒng)計各區(qū)F3中的無病植株 比例。結果如下表。無菌水以條銹菌進行感染以白粉菌進行感染以條銹菌+白粉菌進行雙感染甲1002500乙1001007575丙1002575?據(jù)表推測，甲的基因型是_ ，乙的基因型是_，雙菌感染后丙的子代中無病植株的比例為_ ?！窘馕觥?1)根據(jù)