上海高三生物補習(xí)班上海高三生物寒假輔導(dǎo)班課件

第三課時生物育種上海新王牌一、雜交育種1.概念:將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在

一起,再經(jīng)過①選擇和培育,獲得新品種的方法。2.原理:②基因重組。3.過程:選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本→③雜交,獲得F1

→F1自交或雜交獲得F2→鑒別,選擇需要的類型。4.優(yōu)點:可以把多個品種的④優(yōu)良性狀集中在一起。5.缺點:獲得新品種的周期⑤長。上海新王牌6.應(yīng)用:改良作物品質(zhì),提高農(nóng)作物⑥單位面積的產(chǎn)量的

常規(guī)方法,同時也可用于家畜、家禽的育種。二、誘變育種1.概念:利用物理因素或⑦化學(xué)因素來處理生物,使生物

發(fā)生⑧基因突變從而獲得優(yōu)良變異類型的育種方法。2.原理:基因突變。3.過程:選擇生物→⑨誘發(fā)突變→選優(yōu)良性狀→培育。4.優(yōu)點:(1)可以提高突變率,在較短時間內(nèi)獲得更多上海新王牌上海新王牌2.基因工程的基本工具(1)基因剪刀:

限制性核酸內(nèi)切酶(一種限制酶只能識別并切割一種特定的脫氧核苷酸序列,產(chǎn)生兩個黏性末

端)。(2)基因針線:DNA連接酶——將由同一種限制酶切割

后的黏性末端(堿基互補)的

脫氧核糖和

磷酸連接起來。(3)基因的運載體——常用的有

質(zhì)粒、噬菌體、

動植物病毒等。上海新王牌3.基因工程的基本步驟提取目的基因→

目的基因與運載體的結(jié)合→將目的基因?qū)胧荏w細胞→

目的基因的檢測與鑒定。上海新王牌上海新王牌(4)要求提高品種產(chǎn)量,提高營養(yǎng)物質(zhì)含量,可運用多倍

體育種。2.常規(guī)育種方法比較上海新王牌上海新王牌上海新王牌

思維誤區(qū)規(guī)避1.雜交育種選育的是F2,原因是從F2開始發(fā)生性狀分離;選育后是否連續(xù)自交取決于所選優(yōu)良性狀是顯性還是隱性。2.雜交育種是通過雜交的方法培育具有優(yōu)良性狀且能穩(wěn)定遺傳(純合子)的新品種,而雜種優(yōu)勢則是通過雜交獲得種子,一般不是純合子,在雜種后代上表現(xiàn)出多個優(yōu)良性狀,但只能用雜種一代,因為后代會發(fā)生性狀分離。3.誘變育種盡管提高突變率,但處理材料時仍然是未突變的遠遠多于突變的;突變的不定向性和一般有害的特

性決定了在突變的個體中有害仍多于有利,只是與自然

突變相比較,二者都增多。上海新王牌

典例1

在試驗田中偶然出現(xiàn)了一株抗旱、抗鹽的玉米,設(shè)想利用該植株培育能穩(wěn)定遺傳的抗旱、抗鹽水稻品種,用到的育種方法和技術(shù)應(yīng)有(

)①誘變育種②單倍體育種③轉(zhuǎn)基因技術(shù)④組織

培養(yǎng)技術(shù)A.①②③B.②③④C.①③④D.①②④上海新王牌1.基因重組與基因工程的比較二、基因工程及其應(yīng)用上海新王牌上海新王牌2.基因工程的應(yīng)用(1)基因工程與作物育種。人們利用基因工程的方法,

獲得了高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品種的農(nóng)作物,培育出了

具有各種抗逆性的作物新品種,如抗蟲棉。(2)基因工程與藥物研制。用基因工程方法能夠高效率

地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥物,如胰島素、乙肝

疫苗等。(3)基因工程與環(huán)境保護。如超級菌分解泄漏石油。上海新王牌上海新王牌4.基因工程應(yīng)注意的若干個問題(1)限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用部位都是脫氧

核苷酸之間形成的磷酸二酯鍵(不是氫鍵),只是一個切

開,一個連接。(2)質(zhì)粒是最常用的運載體,不要把質(zhì)粒與運載體等同,

除質(zhì)粒之外,噬菌體和動植物病毒也可作為運載體。運

載體的化學(xué)本質(zhì)為DNA,其基本單位為脫氧核苷酸。(3)基因工程中工具酶有兩種——限制性內(nèi)切酶和

DNA連接酶;工具有三種,除上述兩種工具酶外還包括上海新王牌運載體。(4)基因工程四個步驟中只有第3步將目的基因?qū)胧?/p>

體細胞不涉及到堿基互補配對。(5)受體細胞常用微生物的原因——繁殖快、代謝快、

目的基因產(chǎn)物多。(6)培育轉(zhuǎn)基因植物,受體細胞可選用受精卵或體細胞

。若受體細胞是體細胞,再將含目的基因的體細胞進行

植物組織培養(yǎng),即可獲得轉(zhuǎn)基因植株。(7)目的基因的檢測是利用質(zhì)粒中的標記基因,如大腸上海新王牌

典例2

(2011年重慶理綜)擬南芥是遺傳學(xué)研究的模式植物,其突變體可用于驗證相關(guān)基因的功能。野生型擬南芥的種皮為深褐色(TT),某突變體的種皮為黃色(tt),下圖是利用該突變體驗證油菜種皮顏色基因(Tn)功能的流程示意圖。上海新王牌(1)與擬南芥t基因的mRNA相比,若油菜Tn基因的mR-

NA中UGA變?yōu)锳GA,其末端序列成為“—AGCGC-

GACCAGACUCUAA”,則Tn比t多編碼

個氨

基酸(起始密碼子位置相同,UGA、UAA為終止密碼子)。(2)圖中①應(yīng)為

,若②不能在含抗

生素Kan的培養(yǎng)基上生長,則原因是

。若③的種皮顏色為

,則說明油菜Tn基因與

擬南芥T基因的功能相同。上海新王牌體進行了復(fù)制,基因也進行了復(fù)制,因而基因型為TnT

ntt。設(shè)③轉(zhuǎn)基因擬南芥的葉片卷曲與正常葉是由B、

b基因控制,正常葉為顯性,而該對性狀與種皮性狀為

獨立遺傳,則這兩對性狀遵循基因的分離與自由組合

定律。則:③轉(zhuǎn)基因擬南芥

×雙雜合擬南芥TntbbTtBb進行逐對分析:Tnt×Tt

1/4TnT、1/4Tnt、1/4Tt、1/4tt上海新王牌由于Tn和T的功能相同,所以表現(xiàn)為3/4T_(深褐色)、1/4tt(黃色)bb×Bb

1/2Bb(正常葉)、1/2bb(卷曲葉)所以后代中有四種表現(xiàn)型:3/8種皮深褐色正常葉;3/8

種皮深褐色卷曲葉;1/8種皮黃色正常葉;1/8種皮黃色

卷曲葉。?、坜D(zhuǎn)基因擬南芥的莖尖培養(yǎng)為植物組織

培養(yǎng),故為無性生殖,所以后代性狀一般不變(排除基

因突變)。由上可知,所得③轉(zhuǎn)基因擬南芥Tnt和野生型

擬南芥TT兩個品種相當(dāng)于發(fā)生基因突變,沒有隔離,能雜交產(chǎn)生可育后代,因此是同一個物種。上海新王牌【答案】(1)2

(2)重組質(zhì)粒(重組DNA分子)重組質(zhì)

粒未導(dǎo)入深褐色

(3)TnTntt黃色正常、黃色卷曲

不變

(4)是

上海新王牌1.誘變育種與雜交育種的不同之處是

(

)①能大幅度改良某些性狀②能形成新的基因③能

形成新基因型④一般對個體生存有利A.①②B.①③C.②③D.②④上海新王牌【思路剖析】該誘變育種與雜交育種都能形成新基

因型,故③不對;誘變育種原理是基因突變,一般對個

體有害,所以④不是誘變育種的特點?！敬鸢浮緼上海新王牌2.下列品種的培育與育種原理相符的是

(

)A.無子西瓜的培育——染色體數(shù)目變異B.高產(chǎn)青霉菌株的培育——基因重組C.用花粉(Ab)培養(yǎng)成幼苗,再用秋水仙素處理獲得純種

植株(AAbb)——單倍體育種D.培育能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌——基因突變上海新王牌植株(AAbb),其原理是染色體變異;培育能產(chǎn)生人胰島

素的大腸桿菌利用了基因工程技術(shù),其原理是基因重

組?！敬鸢浮緼【思路剖析】高產(chǎn)青霉菌株的培育原理是基因突變;

用花粉(Ab)培養(yǎng)成幼苗,再用秋水仙素處理獲得純種上海新王牌3.螢火蟲體內(nèi)的熒光素酶催化的系列反應(yīng)導(dǎo)致螢火蟲

發(fā)光。如果熒光素酶存在于植物體內(nèi),也可以使植物體

發(fā)光。一直以來熒光素酶的唯一來源是從螢火蟲腹部

提取。但科學(xué)家成功地通過基因工程將熒光素酶基因

導(dǎo)入到大腸桿菌體內(nèi),使其產(chǎn)生熒光素酶。請分析回答

下列問題:(1)在此基因工程中,目的基因是

。(2)將此目的基因?qū)胧荏w細胞內(nèi)需要載體的幫助。下

列各項在選取載體時不必考慮的是

(用字母上海新王牌表示)。A.能夠在宿主細胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定保存B.具有多個限制酶的切點C.具有與目的基因完全相同的堿基序列D.具有某些標記基因(3)在基因表達載體構(gòu)建的過程中,需要

、

等多種酶的參與。(4)在此基因工程中受體細胞為

。上海新王牌(5)通過基因工程來培育新品種的主要優(yōu)勢是

。【思路剖析】(1)此基因工程的目的是將熒光素酶基

因?qū)氲酱竽c桿菌體內(nèi),使其產(chǎn)生熒光素酶,所以熒光

素酶基因是人類所需要的基因,是目的基因。(2)作為

基因工程的載體必須具備三個條件,即能夠在宿主細

胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定保存、具有多個限制酶的切點、具

有某些標記基因,但不一定具有與目的基因相同的堿

基片斷。(3)基因表達載體的構(gòu)建需要限制酶、DNA上海新王牌連接酶等參與。(4)根據(jù)本基因工程的目的可確定受

體細胞是大腸桿菌。(5)通過基因工程育種的優(yōu)勢主

要是能定向改造生物的遺傳性狀。【答案】(1)熒光素酶基因

(2)C

(3)限制性核酸內(nèi)

切酶(或限制酶)DNA連接酶

(4)大腸桿菌

(5)定

向地改造生物的遺傳性狀上海新王牌上海新王牌一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分)1.(基礎(chǔ)再現(xiàn))中國返回式衛(wèi)星上搭載的水稻種子返回

地面后,經(jīng)種植培育出的水稻穗多粒大,畝產(chǎn)達600kg,

蛋白質(zhì)含量增加8%~20%,生長周期平均縮短10天。這

種育種方式屬于

(

)A.雜交育種B.單倍體育種C.誘變育種D.多倍體育種上海新王牌【思路剖析】此育種是利用太空育種技術(shù),在太空中

通過強輻射、微重力和高真空等條件誘發(fā)植物種子

的基因發(fā)生突變的作物育種技術(shù)?！敬鸢浮緾上海新王牌2.(基礎(chǔ)再現(xiàn))研究人員想將生長激素基因通過質(zhì)粒導(dǎo)

入大腸桿菌細胞內(nèi),以表達產(chǎn)生生長激素。已知質(zhì)粒中

存在兩個抗性基因;A是抗鏈霉素基因,B是抗氨芐青霉

素基因,且目的基因不插入到基因A、B中。大腸桿菌

不帶有任何抗性基因,則篩選獲得“工程菌”的培養(yǎng)基

的抗生素首先應(yīng)該

(

)A.僅有鏈霉素B.僅有氨芐青霉素C.同時含鏈霉素和氨芐青霉素D.無鏈霉素和氨芐青霉素上海新王牌【思路剖析】篩選“工程菌”應(yīng)用選擇性培養(yǎng)基。

因混合細胞中同時存在沒有導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿

菌和導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌兩種細胞,要篩選出導(dǎo)

入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌就需在培養(yǎng)基中加入與質(zhì)

粒中標記基因所對應(yīng)的抗生素?！敬鸢浮緾上海新王牌3.(基礎(chǔ)再現(xiàn))下圖是培育高品質(zhì)的糯小麥的過程。有

關(guān)敘述正確的是

(

)A.a過程中運用的原理是基因重組B.b過程可以通過自交來提高純合率上海新王牌C.a過程用秋水仙素作用于萌發(fā)的種子D.a、b過程均能快速獲得目的植株【思路剖析】a過程為單倍體育種,其原理是染色體變

異;b為自交過程,不能提高突變率和縮短育種年限;a

過程需要使用秋水仙素,但其作用對象是花藥離體培

養(yǎng)形成的單倍體幼苗;雜合子自交可以提高后代中純

合子的比例。【答案】B上海新王牌4.(基礎(chǔ)再現(xiàn))下列育種過程中需要對母本進行去雄處

理的是

(

)A.用雜合抗病小麥連續(xù)自交得到純合抗病植株B.無子番茄的培育C.培育四倍體西瓜植株D.對三倍體無子西瓜授以二倍體西瓜花粉,結(jié)出無子西

瓜上海新王牌物處理未受粉的雌蕊柱頭,所以應(yīng)對母本進行去雄處

理?！敬鸢浮緽【思路剖析】無子番茄培育的原理是用生長素類似上海新王牌5.(視角拓展)單倍體育種是植物育種手段之一。以下

有關(guān)敘述正確的是

(

)A.普通小麥的配子培養(yǎng)產(chǎn)生的植株是三倍體植株B.單倍體是具有一個染色體組的植株體C.可以利用花藥培養(yǎng)的方法直接能產(chǎn)生結(jié)果實的純合

子D.單倍體育種的方法可明顯縮短種年限上海新王牌但由配子培養(yǎng)成的個體,無論含有多少個染色體組,均

屬于單倍體,所以單倍體不一定只含有一個染色體組

。由于單倍體通常是含有奇數(shù)染色體組,所以是高度

不育的?！敬鸢浮緿【思路剖析】雖然普通小麥配子中有三個染色體組,上海新王牌6.(視角拓展)用現(xiàn)代生物技術(shù)能創(chuàng)造生物新類型,其原

因不包括

(

)A.可通過誘變提高基因突變率B.可通過轉(zhuǎn)基因迅速改變生物的基因組成C.可通過多倍體育種使新物種的產(chǎn)生不需要經(jīng)過生殖

隔離D.可通過組織培養(yǎng)迅速使新品種形成種群上海新王牌多倍體育種可使新物種的產(chǎn)生不經(jīng)過地理隔離?！敬鸢浮緾【思路剖析】新物種的形成必需經(jīng)過生殖隔離,通過上海新王牌7.(視角拓展)美國生物學(xué)家CraigVenter宣布開發(fā)出了

第一個由一個合成的基因組所控制的細胞。在這項研

究中,CraigVenter博士等人通過化學(xué)的方法合成了蕈

狀支原體的基因組,然后將其植入到與它親緣關(guān)系很近

的山羊支原體的細胞里,獲得了全新的蕈狀支原體,植

入的基因組能調(diào)控這一細胞,新移植的基因組取代原基

因組發(fā)揮作用,把寄主細胞轉(zhuǎn)變成蕈狀支原體。下列有

關(guān)敘述正確的是

(

)A.蕈狀支原體基因組即其一個染色體組所包含的全套上海新王牌基因B.寄主細胞轉(zhuǎn)變成蕈狀支原體是利用了基因突變的原

理C.這個合成的基因組一定是通過逆轉(zhuǎn)錄得到的D.支原體是目前發(fā)現(xiàn)的最小的、最簡單的具有自我繁

殖能力的細胞,其基因組也是原核生物中最小的,因此

便于操作上海新王牌中最小的,故D項正確;支原體是原核生物,沒有染色

體,故A項錯誤;該轉(zhuǎn)變過程原理為基因重組,而非基因

突變,故B項錯誤;該基因組的合成不一定通過逆轉(zhuǎn)錄

得到,故C項錯誤?！敬鸢浮緿【思路剖析】支原體是目前發(fā)現(xiàn)的最小的、最簡單

的具有自我繁殖能力的細胞,其基因組也是原核生物上海新王牌8.(視角拓展)在某作物育種時,將①、②兩個植株雜交,

得到③,將③再作如圖所示處理。下列分析錯誤的是

(

)A.由③到④過程一定發(fā)生了非同源染色體上非等位基

因的自由組合上海新王牌異C.若③的基因型為AaBbdd,則⑩植株中能穩(wěn)定遺傳的

個體占總數(shù)的1/4D.由③到⑦過程可能發(fā)生突變和基因重組【思路剖析】由③到④過程的原理是基因突變,不存

在等位基因分離、非同源染色體上非等位基因自由

組合?！敬鸢浮緼B.由⑤×⑥的育種過程中,依據(jù)的主要原理是染色體變上海新王牌二、非選擇題(本題共4小題,共52分)9.(基礎(chǔ)再現(xiàn),12分)2008年9月25號,隨“神舟”七號航

天飛船飛入太空的還有小麥種子,科學(xué)家將這些遨游太

空后的種子播種后,長出的眾多秧苗中,只有其中1株出

現(xiàn)與眾不同的特性。在此后幾年的種植培養(yǎng)過程中,這

株小麥的后代發(fā)生了變異,有早熟型、長粒型、高粗稈

大穗型、小粒型、大粒型等十多個品種。(1)實驗結(jié)果表明該變異最有可能是

,這

種育種方法是

。(2)眾多秧苗中,只有其中1株出現(xiàn)與眾不同的特性,而其上海新王牌后代發(fā)生變異形成了十多個品種,說明突變具有

的特點。(3)小麥矮稈是一種優(yōu)良性狀。某純種高稈小麥種子經(jīng)

太空搭載后仍表現(xiàn)為高稈,但其自交后代中出現(xiàn)了一定

數(shù)量的矮稈植株。請簡述該矮稈植株形成的過程:

。(4)已知小麥的穗形受兩對等位基因(Sd1和sd1、Sd2和

sd2)共同控制,兩對基因獨立遺傳,并表現(xiàn)為基因的累加

效應(yīng),即:基因型為Sd1_Sd2_的植株表現(xiàn)為大穗,基因型上海新王牌為sd1sd1Sd2_、Sd1_sd2sd2的植株均表現(xiàn)為中穗,而基因

型為sd1sd1sd2sd2的植株則表現(xiàn)為小穗。某小穗小麥種

子經(jīng)誘變處理后,表現(xiàn)為大穗。為了獲得穩(wěn)定遺傳的大

穗品種,下一步應(yīng)該采取的方法可以是

。上海新王牌(或F1)因性狀分離出現(xiàn)矮稈

(4)取大穗水稻品種連續(xù)

自交,直至獲得能穩(wěn)定遺傳的大穗品種(或取該大穗水

稻的花藥離體培養(yǎng),用秋水仙素處理幼苗獲取純合子,

選取其中的大穗個體即可)【答案】(1)基因突變誘變育種

(2)發(fā)生頻率低、不定向(3)高稈基因經(jīng)宇宙射線誘變發(fā)生(隱性)突變,自交后代上海新王牌10.(視角拓展,15分)中國是世界上最大的茄子生產(chǎn)國,

為培育優(yōu)良品種,育種工作者應(yīng)用了多種育種方法。請

回答:(1)茄子的早期栽培品種為二倍體,有人利用秋水仙素

處理二倍體茄子的幼苗,選出四倍體茄子。其原理是:

秋水仙素作用于正在分裂的植物細胞,會抑制

的形成,導(dǎo)致

加倍。(2)茄子晚開花(A)對早開花(a)為顯性,果實顏色有深紫

色(BB)、淡紫色(Bb)與白色(bb)之分,兩對基因自由組上海新王牌合。為培育早開花深紫色果實的茄子,選擇基因型

AABB與aabb的植株為親本雜交,F1自交得到的F2中有

種表現(xiàn)型,其中早開花深紫色果實的植株應(yīng)占

。(3)青枯病是茄子的主要病害,抗青枯病(T)對易感青枯

病(t)為顯性,基因T、t與控制開花期的基因A、a自由組

合。若采用二倍體早開花、易感青枯病茄子(aatt)與四

倍體晚開花、抗青枯病茄子(AAAATTTT)為育種材料,

運用雜交和花藥離體培養(yǎng)的方法,培育出純合的二倍體上海新王牌早開花、抗青枯病茄子,則主要步驟為:①第一步:

。②第二步:以基因型為

和

的茄子為親

本雜交,得到F1(AaTt)③第三步:(用遺傳圖解或文字簡要描述)。上海新王牌后代表現(xiàn)型和基因型的種類分步相乘,分類相加。【答案】(1)紡錘體(或紡錘絲)染色體數(shù)目

(2)6

1/16(3)①種植四倍體晚開花、抗青枯病茄子(AAAATTTT)取花藥離體培養(yǎng),獲得基因型為AATT的子代(用圖解方式作答亦可)②aattAATT【思路剖析】本題主要考查染色體變異在育種方面

的應(yīng)用,秋水仙素的作用是抑制有絲分裂紡錘體的形

成,使染色體數(shù)量增加一倍。對于多對相對性狀來說,上海新王牌上海新王牌上海新王牌11.(高度提升,12分)假設(shè)A、b代表玉米的優(yōu)良基因,這

兩種基因是自由組合的?，F(xiàn)有AABB、aabb兩個品種,

為培育出優(yōu)良新品種AAbb,可以采用的方法如圖所示

。上海新王牌(1)由品種AABB、aabb經(jīng)過①、②、③過程培育出新

品種的育種方法稱為

。若經(jīng)過②過程產(chǎn)生的子代總數(shù)為1552株,則其中基因型為AAbb的植株理論

上有

株。基因型Aabb的類型經(jīng)過過程③,子

代中AAbb與aabb的數(shù)量比是

。上海新王牌(2)過程⑤常采用

由

AaBb得到Ab個體。與過程①、②、③的育種方法相

比,過程⑤、⑥育種的優(yōu)勢是

。(3)過程④在完成目的基因與運載體的結(jié)合時,必須用

到的工具酶是

。與過程⑦的育種方法相比,過程④育種的優(yōu)勢是

。上海新王牌【思路剖析】AABB、aabb經(jīng)過①、②、③過程培育

出新品種的育種方式是雜交育種,經(jīng)過②過程產(chǎn)生的

子代總數(shù)為1552株,其中基因型為AAbb的植株理論上

占總數(shù)的1/16,共97株。過程⑤為單倍體育種,常采用

花藥離體培養(yǎng)法由AaBb得到Ab個體。與雜交育種方

法相比,單倍體育種可明顯縮短育種年限。過程④為

基因工程育種,與過程⑦的誘變育種相比,基因工程育種的優(yōu)勢是能定向地改造生物的遺傳性狀。上海新王牌【答案】(