高考生物大一轮 第6章 从杂交育种到基因工程配套精讲课件 新人教版必修2.ppt

第6章从杂交育种到基因工程 知识梳理 一 杂交育种与诱变育种1 杂交育种 1 含义 将两个或多个品种的优良性状通过 集中在一起 再经过选择和培育 获得新品种的方法 2 育种原理 3 方法 杂交 选种 自交 交配 基因重组 自交 2 诱变育种 1 概念 利用 或 来处理生物 使生物发生 从而获得优良变异类型的育种方法 2 原理 3 特点 可以提高 在较短时间内获得更多优良变异类型 4 应用 主要用于 育种和 育种 物理因素 化学因素 基因突变 基因突变 突变率 农作物 微生物 3 生物育种原理 方法 实例 连线 二 基因工程的概念及其应用1 基因工程的概念 基因拼接 dna重组 dna分子 分子 定向 2 基因工程的应用 3 环境保护 利用 降解有毒有害的化合物 吸收环境中的重金属 分解泄漏的石油 处理工业废水等 目的 培育出具有各种 的作物新品种实例 抗棉铃虫的 意义 减少了 用量 保护环境 抗逆性 转基因抗虫棉 农药 大肠杆菌 转基因细菌 1 作物育种 盲点判断 1 2013 新课标全国卷 t5c 将含抗病基因的重组dna导入玉米细胞 经组织培养获得抗病植株 2 2009 上海高考t21c 花药离体培养技术也能培育获得抗锈高产小麦新品种 3 2010 全国卷 t5d 自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后 其dna整合到细菌dna上属于基因工程 4 萌发的种子或幼苗用 射线照射后种植 就能获得符合人类需要的新性状 5 培育杂交水稻和培育高产青霉菌的原理相同 6 杂交育种第一步杂交的目的是将两个亲本的优良性状集中到一个个体上 7 培育无子西瓜是利用基因重组的原理 盲点判断点拨 1 植物基因工程育种 目的基因导入受体细胞后 需要经过植物组织培养过程形成植株 2 花药离体培养只能得到单倍体植株 必须经过秋水仙素处理单倍体幼苗使染色体数目加倍 才可能获得高产新品种 3 基因工程是在人为作用下进行的 噬菌体感染细菌无人为因素 所以不属于基因工程 4 用 射线照射可提高突变率 产生新的基因 新的性状 但由于突变是不定向的 所以不一定能获得符合人类需要的新性状 5 杂交水稻育种原理是基因重组 培育高产青霉菌的原理是基因突变 6 杂交过程能产生基因重组 使优良的性状集中在一起 7 无子西瓜的培育是利用染色体变异的原理 网络概览 考点一五种育种方法的比较 高考警示 选择育种方式时容易混淆的问题 1 杂交育种是最简捷的方法 而单倍体育种是最快获得纯合子的方法 可缩短育种年限 2 让染色体加倍可以用秋水仙素或低温进行处理 也可采用细胞融合的方法 且细胞融合能在两个不同物种之间进行 3 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育种 如细菌的育种一般采用的方法是诱变育种 4 杂交育种不一定需要连续自交 若选育显性优良纯种 需要连续自交筛选 直至不再发生性状分离 若选育隐性优良纯种 则只要出现该性状个体即可 通关题组 1 单倍体育种和杂交育种过程 2014 嘉兴模拟 某二倍体植物的体细胞中染色体数为24条 基因型为aabbccdd 这4对基因分别位于4对同源染色体上 下列说法错误的是 a 产生花粉的基因型有8种b c处是指用秋水仙素处理 则个体 的体细胞中含有48条染色体c 个体 中能稳定遗传的占1 8 重组类型占37 64d 若要尽快获得优良纯种aabbccdd 则应采用图中abc过程进行育种 解题指南 解答本题需要明确 1 重组类型是指表现型 不是指基因型 2 多种育种方式中 单倍体育种所用时间最短 解析 选b a项中 基因型为aabbccdd的植物 由于4对基因位于4对同源染色体上 遵循自由组合定律 aabbccdd产生8种配子 b项中 abc为单倍体育种过程 因用秋水仙素处理 所以个体 体细胞染色体数仍为24条 c项中 aef为自交产生后代 子代重组类型为表现型不同于亲代的类型 可将4对相对性状分开考虑 所以后代中非重组类型为a b ccd 共有3 4 3 4 1 3 4 27 64 重组类型为1 27 64 37 64 d项中 单倍体育种可明显地缩短育种年限 互动探究 ab过程是单倍体育种吗 个体 和个体 染色体数目相同吗 提示 ab过程不是单倍体育种 单倍体育种存在秋水仙素处理单倍体幼苗过程 个体 和个体 染色体数目相同 都是24条 2 各种育种方式特点 2014 柳州模拟 小麦高秆 a 对矮秆 a 为显性 抗病 b 对易感病 b 为显性 如图表示培育矮秆抗病品种的几种途径 下列相关说法正确的是 a 过程 的原理是基因突变 最大的优点是育种周期短b 过程 使用的试剂是秋水仙素 在有丝分裂间期发挥作用c 过程 为单倍体育种 可明显缩短育种年限d 过程 产生的子代中纯合子所占比例是2 3 解题指南 解答本题的关键是 1 明确各种育种方式的原理和特点 2 明确秋水仙素抑制纺锤体形成 纺锤体在有丝分裂前期形成 解析 选d a项中 过程 为诱变育种 最大的优点是可提高突变率 在较短的时间内获得更多的优良变异类型 b项中 秋水仙素作用于有丝分裂前期 c项中 过程 结合起来称为单倍体育种 d项中 过程产生的基因型为aab 的个体中含有1 3aabb和2 3aabb 自交后代纯合子所占的比例为1 3 1 2 3 1 2 2 3 互动探究 上题 过程是什么育种过程 该过程对母本做什么处理 提示 杂交育种 杂交育种时 需要对母本在花粉成熟之前做去掉雄蕊的处理 解题金手指 根据不同目的正确选择育种方式 1 集中不同亲本的优良性状 选择杂交育种 过程简介 选择具有不同优良性状的个体作为亲本 经过杂交 自交过程 在f2中选择 如果选取显性个体 还需要连续自交 2 集中优良性状 又缩短育种年限 选择单倍体育种 过程简介 选择具有不同优良性状的个体作为亲本 经过杂交获得f1 取f1的花药进行离体培养 形成单倍体幼苗 再用秋水仙素处理 3 获得较大果实或大型植株或提高营养物质含量 选择多倍体育种 过程简介 用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗 使染色体数目加倍而形成多倍体 4 提高突变率 改良 或 改造 或直接改变现有性状 获得当前不存在的性状 选择诱变育种 过程简介 用物理或者化学的方法来处理萌发的种子 幼苗或者微生物 5 实现定向改变现有性状 选择基因工程育种 过程简介 把目的基因导入受体细胞内 如果是动物育种 需要导入受精卵 如果是植物育种 需要导入体细胞 再经过植物组织培养即可 加固训练 1 下列有关育种的说法中 正确的是 a 杂交育种所依据的主要遗传学原理是基因突变b 生产上通常采用多倍体育种的方法来获得无子番茄c 诱变育种可以快速获得具有新基因的纯合子d 植物体细胞杂交育种可以克服远缘杂交不亲和的障碍 解析 选d 杂交育种依据的遗传学原理是基因重组 故a错误 生产上主要利用一定浓度的生长素或生长素类似物处理未受粉的雌蕊柱头来获得无子番茄 故b错误 诱变育种的原理是基因突变 即使得到具有新基因的个体 其基因纯合的可能性也很低 所以诱变育种不能快速获得具有新基因的纯合子 故c错误 2 下列技术中不能获得抗锈病高产小麦新品种的是 a 诱变育种b 细胞融合c 花药离体培养d 转基因技术 解析 选c 本题考查各种育种技术的特点 花药离体培养获得的是单倍体 单倍体高度不育 不是新品种 考点二基因工程的操作工具及操作程序1 基因工程操作工具 1 限制性核酸内切酶 简称限制酶 分布 主要在微生物体内 特性 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 并在特定的切点上切割dna分子 实例 ecor 限制酶能专一识别gaattc序列 并在g和a之间将这段序列切开 切割结果 产生两个dna片段 作用 基因工程中重要的切割工具 能将外来的dna切断 对自己的dna无损害 2 dna连接酶 催化对象 两个具有相同黏性末端的dna片段 催化位置 脱氧核糖与磷酸之间的缺口 催化结果 形成重组dna 3 常用的运载体 质粒 本质 小型环状dna分子 作用 a 作为运载工具 将目的基因运送到受体细胞中去 b 在受体细胞内对目的基因进行大量复制 条件 a 能在受体细胞内稳定保存并大量复制 b 有多个限制酶切点 供外源基因插入 c 有标记基因 供重组dna的鉴定和选择 2 基因工程操作程序 思维拓展 酶与磷酸二酯键 1 形成磷酸二酯键的酶 dna连接酶 dna聚合酶 rna聚合酶 逆转录酶 2 断裂磷酸二酯键的酶 限制性核酸内切酶 限制酶 dna酶 rna酶 3 解旋酶作用于氢键 不作用于磷酸二酯键 通关题组 1 限制酶 2014 温州模拟 某环状dna分子共含2000个碱基 其中腺嘌呤占30 用限制性核酸内切酶bamh 识别序列为g gatcc 完全切割该dna分子后产生2个片段 则下列有关叙述中 正确的是 a 一个该dna分子含有2个bamh 的识别序列b 该dna分子被bamh 切割后 产生的末端是平末端c 限制性核酸内切酶bamh 对该dna分子有4个切点 产生4个末端d 一个该dna分子经bamh 完全切割后产生的核酸片段 共含有8个游离的磷酸基团 解题指南 解答本题时需要明确 1 切点和末端数量关系 1个切点对应2个末端 2 每个dna片段含有游离的磷酸基团数目是2个 解析 选a a项中 环状dna分子被bamh 切割形成2个片段 说明该dna分子有2个bamh 切点 b项中 该dna分子被bamh 切割后 产生的末端是黏性末端 c项中 限制性核酸内切酶bamh 对该dna分子有2个切点 产生4个末端 d项中 一个该dna分子经bamh 完全切割后产生2个片段 每个dna片段含有2个游离的磷酸基团 共含有4个游离的磷酸基团 互动探究 如果上题中 环状dna分子 改为 线状dna分子 且所含bamh 识别序列数不变 则在该限制酶的切割下 产生的dna片段数目是多少 一个该dna分子连续复制2次 第二次复制时需要胞嘧啶脱氧核苷酸多少个 提示 产生3个dna片段 需要800个胞嘧啶脱氧核苷酸 2 基因工程过程 人们试图利用基因工程的方法 用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质 生产流程是 甲种生物的蛋白质 mrna 目的基因 与质粒dna重组 导入乙种生物的细胞中 获得甲种生物的蛋白质 下列说法正确的是 a 过程需要的酶是逆转录酶 原料是a u g cb 过程要用限制酶切断质粒dna 再用dna连接酶将目的基因与质粒连接在一起c 如果受体细胞是细菌 可以选用枯草杆菌 炭疽杆菌等d 过程中用的原料不含a u g c 解题指南 解答本题的突破口 1 过程是由mrna获得目的基因的过程 属于逆转录 2 过程是转录和翻译过程 解析 选b 过程是逆转录 利用逆转录酶合成dna片段 需要的原料是a t g c 过程是目的基因与质粒dna重组 需要限制酶切断质粒dna 再用dna连接酶将目的基因与质粒连接在一起 将重组质粒导入受体细胞时 如果受体细胞是细菌 则不应该用致病菌 而炭疽杆菌是致病菌 过程是基因的表达过程 涉及转录和翻译 原料中含有a u g c四种碱基 互动探究 写出 过程碱基互补配对原则 过程中需要限制酶分别切割质粒和目的基因 对限制酶有什么要求 提示 过程碱基互补配对原则 u a a t c g g c 过程一般用同一种限制酶分别切割质粒和目的基因 解题金手指 动植物基因工程受体细胞选择方法 1 植物基因工程 受体细胞一般是体细胞 原因是植物体细胞具有全能性 导入重组dna的植物体细胞经过植物组织培养能形成个体 2 动物基因工程 受体细胞是受精卵 原因是分化的动物体细胞全能性受到限制 动物体细胞经过细胞培养不能形成个体 加固训练 1 科学家将一段控制某药物蛋白合成的基因转移到白色来亨鸡胚胎细胞的dna中 发育后的雌鸡就能产出含该药物蛋白的鸡蛋 在每一只鸡蛋的蛋清中都含有大量的药物蛋白 而且这些鸡蛋孵出的鸡 仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋 据此分析下列叙述不正确的是 a 这些鸡是基因工程的产物b 这种变异属于可遗传的变异c 该过程产生了新的基因d 该种变异属于定向变异 解析 选c 将外源dna 基因 转移到另一种生物体内 属于基因工程的范畴 原理是基因重组 这种变异是可遗传的 定向的 基因工程是基因的转移 没有产生新的基因 只有基因突变才会产生新基因 2 下列关于基因工程的叙述 错误的是 a 目的基因和受体细胞均可来自动植物或微生物b 限制性核酸内切酶和dna连接酶是两类常用的工具酶c 人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原有生物活性d 运载体上的抗性基因有利于筛选含重组dna的细胞 解析 选c 因原核生物无内质网 高尔基体 不能对蛋白质进行加工和修饰 人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原没有生物活性 1 2014 珠海模拟 在农作物的育种上 采用的方法有 杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种 它们的原理依次是 基因突变 基因互换 基因重组 染色体变异a b c d 解析 选a 杂交育种的原理是基因重组 诱变育种的原理是基因突变 多倍体育种和单倍体育种的原理都是染色体变异 2 2014 宁德模拟 现有甲 乙两种植株 均为二倍体纯种 并且甲 乙属于两个物种 其中甲种植株的光合作用能力高于乙种植株 但乙种植株很适宜在盐碱地种植 要利用甲 乙两种植株各自的优势 培育出高产 耐盐的植株 有多种生物技术手段可以利用 下列所采用的技术手段中不可行的是 a 利用植物细胞融合技术 可获得满足要求的四倍体杂种目的植株b 将乙种植株耐盐基因导入甲种植株的受精卵中 可培育出目的植株c 两种植株杂交后 得到的f1取其花粉 进行花药离体培养获得目的植株d 诱导两种植株的花粉融合并培育成幼苗 幼苗用秋水仙素处理 可培育出目的植株 解析 选c 甲 乙为不同物种 不同物种间存在生殖隔离 不能杂交或杂交产生的后代不育 所以c项不可行 a d两项均利用了植物细胞杂交技术 细胞杂交技术可以克服植物体远缘杂交不亲和障碍 因此是可行的 b项是利用的基因工程技术 基因工程技术就是人为地让目的基因在受体细胞中表达 因此也是可行的 3 2013 江苏高考 某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子 为尽快推广种植 可应用多种技术获得大量优质苗 下列技术中不能选用的是 a 利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗b 采用花粉粒组织培养获得单倍体苗c 采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上d 采用幼叶 茎尖等部位的组织进行组织培养 解析 选b 本题考查个体克隆 无性生殖 a项中 利用茎段扦插诱导生根技术不存在基因重组 可以保存该种珍稀花卉的优良性状 故正确 b项中 花粉粒是减数分裂产生的 经过组织培养形成的单倍体往往比较弱小且高度不育 不能保存该种珍稀花卉的优良性状 故错误 c项中 幼芽嫁接属于无性生殖 可以保存该种珍稀花卉的优良性状 故正确 d项中 采用幼叶 茎尖等部位的组织进行组织培养 属于无性生殖 可以保存该种珍稀花卉的优良性状 故正确 易错提醒 无性生殖生物可行的育种方式上题中兰花很难获得种子 常进行无性生殖 进行无性生殖的生物 可行的育种方式有诱变育种 基因工程育种 多倍体育种 不可行的育种方式有杂交育种和单倍体育种 4 2013 江苏高考改编 现有小麦种质资源包括 高产 感病 低产 抗病 高产 晚熟等品种 为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求 育种专家要培育3类品种 a 高产 抗病 b 高产 早熟 c 高产 抗旱 下述育种方法可行的是 a 利用 品种间杂交筛选获得ab 对品种 进行染色体加倍处理筛选获得bc 采用诱变育种方法一定可以获得a b和cd 用转基因技术将外源抗旱基因导入 中获得c 解题指南 解答本题需要注意以下两点 1 明确杂交育种要求双方必须具有相应的优良性状 2 中无早熟基因和抗旱基因 早熟基因和抗旱基因来自其他生物或突变产生 多倍体育种不能产生新的基因 解析 选d 本题考查育种的相关知识 a项中 不具有抗病基因 二者杂交不能获得a 故错误 b项中 是高产 晚熟品种 染色体加倍之后 不能获得早熟性状 故错误 c项中 诱变育种具有不定向性 能获得大量变异性状 但不一定具有a b和c三者的性状 故错误 d项中 转基因技术可以定向改变生物的性状 将外源抗旱基因导入 中能获得c 故正确 5 2014 遂宁模拟 将二倍体西瓜幼苗 基因型aa 用适宜浓度秋水仙素处理后得到四倍体西瓜 则 a 该四倍体自交后代会发生性状分离b 该四倍体西瓜不能产生种子c 该四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交 不能产生后代d 这种变异是可遗传的 但不能用显微镜观察到 解析 选a 将二倍体西瓜幼苗 基因型aa 用适宜浓度秋水仙素处理后得到四倍体西瓜 基因型为aaaa 自交后代会发生性状分离 a正确 该四倍体能产生正常的配子 可以产生种子 b错误 该四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交 产生的子代为三倍体西瓜 三倍体西瓜染色体联会紊乱不能产生正常配子 不能产生后代 c错误 这种变异属于染色体变异 是可遗传的 能用显微镜观察到 d错误 6 2014 十堰模拟 下图所示为某种二倍体农作物不同的育种方法 据图判断下列有关叙述正确的是 a 通过 途径培育新品种的过程中 e幼苗和f植株的染色体数目相同b 若a b两品种的基因型分别是aabbdd aabbdd 则d植株中不能稳定遗传的个体占总数的3 4c 过程中也可用秋水仙素处理e萌发的种子来获得f植株d 过程中使用的花药可以从a b c三个品种植株上采集 解析 选b a项中 过程为单倍体育种过程 主要包括花药离体培养获得单倍体幼苗和用秋水仙素处理幼苗获得正常植株 因此经过 过程形成的f植株的染色体数目是e幼苗的2倍 故a错误 b项中 a b两品种的基因型分别是aabbdd aabbdd 可得c的基因型为aabbdd 其后代中不能稳定遗传的比例为1 1 2 1 2 1 3 4 故b正确 c项中 e幼苗是由二倍体植株的花药发育成的 是高度不育的 不能形成种子 故c错误 d项中 过程中使用的花药只有从c植株上采集才能获得新品种 故d错误 加固训练 将 两个植株杂交 得到 将 再作进一步处理 如下图所示 下列分析错误的是 a 由 到 过程一定发生了等位基因分离 非同源染色体上非等位基因自由组合b 由 的育种过程中 遵循的主要原理是染色体变异c 若 的基因型为aabbdd 则 植株中能稳定遗传的个体占总数的1 4d 由 到 过程可能发生突变和重组 突变和重组为生物进化提供原材料 解析 选a a项中 由 到 是利用基因突变的原理进行的诱变育种 在这个过程中只进行有丝分裂 没有进行减数分裂 也就没有发生等位基因的分离和非同源染色体上非等位基因的自由组合 b项中 由 进行的是多倍体育种 遵循的主要原理是染色体数目变异 c项中 若 的基因型为aabbdd 则 植株中能稳定遗传的个体的基因型为aabbdd aabbdd aabbdd aabbdd 占总数的1 4 d项中 由 到 的过程是幼苗的生长发育和花药离体培养 发生了减数分裂 减数分裂过程中可能发生突变和重组 7 2013 浙江高考 在玉米中 控制某种除草剂抗性 简称抗性 t 与除草剂敏感 简称非抗 t 非糯性 g 与糯性 g 的基因分别位于两对同源染色体上 有人以纯合的非抗非糯性玉米 甲 为材料 经过ems诱变处理获得抗性非糯性个体 乙 甲的花粉经ems诱变处理并培养等 获得可育的非抗糯性个体 丙 请回答 1 获得丙的过程中 运用了诱变育种和育种技术 2 若要培育抗性糯性的新品种 采用乙与丙杂交 f1只出现抗性非糯性和非抗非糯性的个体 从f1中选择表现型为的个体