9育种教案(2课时).doc

第十八讲 育种课时安排：2课时教学目标：1.简述杂交育种的概念和基因工程的基本原理。2. 举例说明杂交育种方法的优点和不足、说出诱变育种在生产中的应用、说出基因工程在农业、医药等领域的应用。3.讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。4.关注转基因生物和转基因食品的安全性。本讲重点：1遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用2基因工程的基本原理。3基因工程的安全性问题。本讲难点：1杂交育种和诱变育种的优点和局限性。2基因工程的基本原理。3基因工程的安全性问题。考点点拨：第一课时一、相关知识（一）基本概念杂交育种、基因重组；诱变育种、物力因素、化学因素、基因突变。（二）知识网络概念：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，在经过选择和培育获得新品种的方法原理：基因重组过程：优点和不足：事例：杂交水稻小麦等；中国荷斯坦牛等在农业中它是改良作物品质提高农作物单位面积产应用： 量的常规方法它也用于家禽家畜的育种杂交育种概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变原理：基因突变过程：方法：物理因素或化学因素优点和不足：事例：黑农五号、高产青霉素菌株等在农业上的应用应用：在微生物上的应用诱变育种（三）疑难解析1杂交育种杂交育种是指让同一物种不同品种的个体之间相交，或亲缘关系比较近的不同物种的个体之间相交。杂交育种依据原理是基因重组。通过杂交能够把分散在不同品种中的优良性状集中到一个新的品种上。所以在各种育种方法中，杂交是一种最基本的育种方法，对于亲缘关系比较远的、具有杂交不亲和性的两物种之间，可以利用细胞融合技术（即细胞杂交技术）来克服远缘杂交的不亲和性，特各种优良性状组合到一个个体上。在杂交育种上，对于个别的优良性状的培养，往往要筛选到纯合体，让其能够稳定遗传，才能达到育种的要求。在生产上，高产不是由一个基因或几个基因控制的，这是一个非常复杂的机制，纯合体并不占优势，杂合体却占有很大的优势称为杂交优势。如杂交水稻、杂交玉米等的产量比普通的优良品种都要高。但杂交品种只能种植一代，第二代开始出现性状分离而减产，这是它的缺点。2诱变育种诱变育种的原理是基因突变。即利用物理因素或化学因素，诱导生物产生基因突变，提高基因突变的频率。基因突变是不定向的，而且一般是有害的，但只要它发生突变，总能够找到有利的变异类型。青霉素高产菌株的获得是诱变育种取得重大成就的一个典型实例。3单倍体育种单倍体育种的原理是染色体变异。单倍体育种一般只用于植物的育种过程中，动物一般不采用单倍体育种方法的。单倍体育种的第一步是杂交，通过杂交才能把不同品种的优良性状集中到F1代植物体上，然后利用F1代个体产生的花粉，进行离体培养，诱导出单倍体幼苗，再利用秋水仙素诱导其染色体数目加倍而得到纯合体的一种育种方法。这种育种方法的优点是明显缩短育种年限，原因是纯合体自交后代不发生性状分离。4多倍体育种多倍体育种依据的原理是染色体变异，是在植物育种过程常用的一种育种方法，在动物的育种过程中一般不采用。诱导多倍体的方法最常用的是利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。秋水仙素能抑制有丝分裂时纺缍丝的形成，染色体不能移动，使得已经加倍的染色体无法平均分配，细胞也无法分裂。当秋水仙素的作用解除后，细胞又恢复正常的生长，然后再复制分裂，就能得到染色体数目加倍的细胞。如八倍体小黑麦的获得和无籽西瓜的培育成功都是多倍体育种取得的成就。三 考点例析（06年江苏卷）20世纪50年代，科学家受达尔文进化思想的启发，广泛开展了人工动、植物育种研究，通过人工创造变异选育优良的新品种。这一过程人们形象地称为“人工进化”。(1)某农民在水稻田中发现一矮秆植株，将这株水稻连续种植几代，仍保持矮秆。这种变异主要发生在细胞分裂的_期。(2)我国科学家通过航天搭载种子或块茎进行蔬菜作物的育种，用空间辐射等因素创造变异，这种变异类型可能属于_、_。与诱变育种方法相比，DNA重组技术最大的特点是_。(3)若以某植物抗病高秆品种与感病矮秆品种杂交，选育抗病矮秆品种。其依据的遗传学原理是_。假设该植物具有3对同源染色体，用杂种一代花药离体培养获得单倍体，其单倍体细胞中的染色体(遗传物质)完全来自父本的概率为_。(4)“人工进化”和自然界生物进化样，它们的实质都是_。解析本题是生物变异的综合考查，通过一个题干，将生物变异的内容和生物进化的内容综合在一起，综合考察了基因突变发生的时间、生物变异的类型、基因工程的特点等知识。参考答案：减数第一次间 （2）基因突变 染色体变异 定向改造生物性状 （3）基因重组 1/8 （4）基因频率的改变考点点拨：第二课时一、相关知识（一）基本概念基因工程、基因拼接技术、DNA重组技术；基因剪刀、限制性核酸内切酶、限制酶、黏性末端；基因的针线、DNA连接酶；基因的运载体、质粒；基因工程的操作步骤；转基因生物、转基因食品的安全性。概念： 基因的“剪刀”限制性核酸内切酶（简基因工程最 称限制酶）基本的工具 基因的“针线”DNA连接酶基因的云载体质粒等（二）知识网络基因工程的原理提取目的基因目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞目的基因的表达和检测基因工程的操作步骤基因工程与作物育种基因工程与药物研制基因工程的应用转基因生物和转基因食品的安全性（三）疑难解析1运载体运载体是基因的运输工具，在基因操作过程中它作为运载工具，将目的基因送到宿主细胞中去，目前，基因工程经常使用的运载体主要有两类：一类是细菌的质粒，它是细菌核DNA以外的小型环状DNA（一般有1200kb，kb为千碱基对），有的细菌有多个；另一类是噬菌体和某些病毒的DNA。一般来说，天然运载体往往不能满足人类的所有要求，因为人们根据不同的目的和需要，对某些天然的运载体进行人工改建。PBR322是人工改造的大肠杆菌质粒，它可以独立复制，也可以整合到细菌DNA中，随着染色体DNA的复制而复制；含有5种内切酶的单一切点；携带有抗四环素和抗氨苄青霉素的基因。同学们在学习中，需要注意的是不要把质粒与运载体等同。2基因工程育种原理 将某些生物的基因转移到其他物种中去，改造生物的遗传物质，使其性状发生改变，朝着人类所需要的方向发展。方法 用一定方法获得目的基因或片段把该基因通过运载体整合到宿主细胞中使外源基因在宿主细胞中复制，进行生物合成，以获得所需要的具有一定功能的蛋白质及多肽产物。评价 此方法可预见性强，但所需技术水平较高。三 考点例析 (05年江苏卷).能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是 A单倍体育种B杂交育种C基因工程育种D多倍体育种解析 本题是对基因工程育种优点的考查，可以定向改变生物的性状，在育种过程中能够体现其他生物性状的育种方法就是基因工程育种和细胞工程育种， 答案：C四 自我检测1.杂交育种中，杂交后代的性状一出现就能稳定遗传的是（ ）A.优良性状 B.隐性性状 C.显性性状 D.相对性状2.杂交育种是植物育种的常规方法，其选育新品种的一般方法是（ ）A.根据杂种优势原理，从子一代中即可选出 B.从子三代中选出，因为子三代才出现纯合体C.既可从子二代中选出，也可从子三代中选出D.只能从子四代中选出能稳定遗传的新品种3.在农作物育种上，采用的方法有：诱变育种、杂交育种、多倍体育种、单倍体育种，它们的理论根据依次为（ ）基因突变基因重组染色体变异A. B. C. D.4.用激光或亚硝酸处理萌发的种子或幼苗能诱导基因突变，激光或亚硝酸起作用的时间是有丝分裂的（ ）A.分裂间期 B.分裂期的中期 C.分裂期的后期 D.各个时期5.我国科学家对“神舟”四号飞船专为西部大开发而搭载的红杉树种苗进行了研究比较，发现这些种苗具有抗旱、抗寒和速生性能，试分析红杉树种苗所发生的变化和下列哪项相似（ ）A.用X射线照射青霉菌使青霉菌的繁殖能力增强B.用一定浓度的生长素处理番茄雌蕊获得无子番茄C.用一定浓度的秋水仙素处理，获得八倍体小黑麦D.人工栽培，选出矮杆抗锈病的小麦品种6.下列各项中适宜用诱变育种的是（ ）A.培育从未出现过的新品种B.获得无子果实 C.培育综合多个品种优良性状的新品种D.定向改变生物性状7.萝卜和甘蓝杂交，得到的种子一般是不育的，但偶然发现有个别种子种下去后能产生可育的后代。出现这种现象的原因是（ ）A.基因自由组合 B.基因突变 C.染色体结构变异 D.染色体加倍8现代农业育种专家采用诱变育种的方法改良某些农作物的原有性状其原因是( ) A提高了后代的出苗率 B产生的突变全部是有利的C.提高了后代的稳定性 D能提高突变率以供育种选择9.下列变异与诱变育种原理相同的是( )。A.外祖父色盲，母亲正常，儿子色盲B杂种红果番茄的后代出现黄果番茄C纯种红眼果蝇的后代出现白眼性状D用花粉直接培育的玉米植株变得弱小10.不属于目的基因与运载体结合过程的是（ ）A用一定的限制酶切割质粒露出黏性末端B用同种限制酶切断目的基因露出黏性末端C将切下的目的基因的片段插入到质粒切口处D将重组DNA导入受体细胞中进行扩增11不属于基因工程方法生产的药物是（ ）A干扰素B.白细胞介素 C.青霉素 D.乙肝疫苗12实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别DNA分子中的GAATTC顺序，切点在G和A之间，这是应用了酶的（ ） A高效性 B.专一性 C多样性 D.催化活性受外界条件影响13基因工程的操作步骤：使目的基因与运载体相结合，将目的基因导入受体细胞，检测目的基因的表达是否符合特定性状要求，提取目的基因，正确的操作顺序是（ ） A B. C D 14上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指（ ） A.提供基因的动物 B.基因组中增加外源基因的动物C.能产生白蛋白的动物 D.能表达基因信息的动物15有关基因工程的叙述正确的是 （ ）A.限制性内切酶只在获得目的基因时才用B.重组质粒的形成在细胞内完成C.质粒都可作运载体D.蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料16.科学家发现栽种含有抗除草剂基因的农作物后，会使附近的与其亲缘关系较近的野生植物也获得抗除草剂基因。下列说法错误的是（ ）A.野生植物通过自然杂交获得抗除草剂基因B.野生植物发生了基因突变C.基因工程会导致基因污染 D.转基因生物可能会危害生物的多样性 17.“向日葵豆”指（ ）A.向日葵嫁接到菜豆上的产物 B.菜豆嫁接到向日葵上的产物C.向日葵和菜豆杂交的产物 D.菜豆基因转移到向日葵中的产物18.两种来源不同的DNA分子重组需（ ）A.用两种限制酶分别切割 B.用同一种限制酶切割C.两者配对后直接连接 D.只用连接酶连接19为了培育节水高产品种，科学家将大麦中与抗旱节水有关的基因导入小麦，得到转基因小麦，其水分利用率提高了20%。这项技术的遗传学原理是（ ）A.基因突变 B.基因重组 C.基因复制 D.基因分离20.将人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的DNA分子中，可使烟草获得抗病毒的能力，形成转基因产品。试分析回答：（1）烟草转基因产品的获得属于 （ ）A.基因工程B.细胞工程 C.微生物工程 D.酶工程（2）人的抗病毒干扰素基因之所以能接到植物体中去，原因是：_。（3）烟草具有抗病毒能力，说明烟草体内产生_， 产生的过程包括 和 。（4）不同生物间基因移植成功，说明生物共用一套_，从进化的角度看，这些生物具有_ 。（5）烟草DNA分子被“嫁接”上或“切割”掉某个基因，实际并不影响遗传信息的表达功能。这说明_ 。（6）该工程应用于实践，将给农业、医药等诸多领域带来革命，目前已取得了许多成就，请你列举你所知道的或你所设想应用该工程的三个具体实例： _ ，_ ，_ 。（7）有人认为，转基因新产品也是一把双刃剑，犹如水能载舟也能覆舟，甚至可能带来灾难性的后果，你是否支持这一观点？如果支持，请你举出一个可能出现的灾难性后果的实例_ 。21农业上使用化肥可大大提高作物的产量，但持续使用化肥不仅会导致环境污染和土壤板结，而且还会使作物根系周围的根际微生物大量减少，从而阻碍土地资源的可持续利用。因此，通过生物固氮提高作物产量已成为一个重要课题。围绕该课题，请你谈一谈你的基本想法，并设计出相应的基本方案（简要说出基本步骤即可）22自1983年诞生了第一株转基因植物以来，转基因植物迅速发展，通过转基因技术已培育了很多高产、优质、抗病毒、抗虫害等特性的作物新品种，并以转基因生物为原料加工生产出了某些转基因仪器。转基因仪器的开发利用缓解了世界食品短缺的危机，提高了食品的品质，甚至可以生产出有特定疗效的转基因食品。但同时，这一技术也给人们带来了忧患，美国发现杂志把“生物技术灾难”列入“21世纪威胁人类的20大危害”之一。试根据以上材料回答问题：转基因技术涉及到生命科学中的哪些研究领域及原理? 概述基因工程的优点。试从自然及人文的角度来评述转基因技术可能带给人类的忧患。转基因可以在任意生物间完成吗？试举例 。转基因生物来自无性生殖吗？是否打破了生殖隔离？23.1928年，英国微生物学家弗来明发现了青霉素，直到1943年青霉素产量只有20单位/毫升。后来，科学家用X射线、紫外线照射青霉菌，结果大部分青霉菌死亡了，其中极少数菌株不但生存下来，而且产量提高了几十倍。请回答下列问题：（1）用X射线、紫外线照射青霉菌时，大部分菌体死亡的原因是什么？（2）极少数的青霉菌的青霉素产量提高了几十倍，原因是什么？（3）利用各种射线来改变生物遗传特性的方法称为什么？说出它的优点和缺点。24.现有三个番茄品种，A品种的基因型为AABBdd,B品种的基因型为AAbbDD,C品种的基因型为aaBBDD。三对等位基因分别位于三对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形三对相对性状。请回答：（1）如何运用杂交育种方法利用以上三个品种获得基因型为 aabbdd 的植株？（用文字简要描述获得过程即可）（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为 aabbdd 的植株最少需要几年？（3）如果要缩短获得 aabbdd 植株的时间，可采用什么方法？（写出方法的名称即可）25.番茄是自花受粉植物，已知红果（R）对黄果（r）为显性，正常果形（F）对多棱果（f）为显性。以上两对基因分别位于非同源染色体上。现有红色多棱果品种、黄色正常果形品种和黄色多棱果品种（三个品种均为纯合体），育种家期望获得红色正常果形的新品种，为此进行杂交。试回答下列问题：（1）应选用以上哪两个品种作为杂交亲本？（2）上述两亲本杂交产生的F1 代具有何种基因型和表现型？（3）在F2代中表现红色正常果形植株出现的比例有多大？F2代中能稳定遗传的红色正常果形植株出现的比例有多大？（4）若使F2中的红色多棱果与黄色多棱果杂交，则后代中纯合体为多少？26.自1987年7月，我国首次将大麦、青椒、萝卜等纯系种子放入卫星中搭载飞船，到2003年10月16日，国酒茅台原料高粱、小麦及部分台湾地区的种子搭载“神舟”五号在太空周游了24小时后，返回地球，现已经有上百种被子植物的种子遨游太空。返回地面的种子，经过反复试验，抗病番茄、大型青椒、优质棉花、高产小麦等新品种相继诞生。请回答：（1）太空育种的育种方法是什么？原理是什么？原因是什么？（2）与杂交育种相比，优点是什么？（3）试想让干种子在太空周游24小时后能否发生上述原理？为什么？应选什么期的种子遨游太空？参考答案1.B。杂交后代出现的隐性纯合体一经出现就能稳定遗传。2.C。杂交育种从F2代才出现性状分离。3.A。4.A。基因突变的时间是分裂间期。5.A。这些种苗是基因突变来的。6.A。基因突变能培育出从未出现过的新品种。7.D。萝卜和甘蓝杂交后代无同源染色体，不可育，染色体数目加倍后即可育。8.D 。9.C。纯种红眼果蝇的后代出现白眼性状是基因突变。10.D。11.C。青霉素是突变菌株青霉菌产生的。12.B。记住酶的特性。13.C。14.B。转基因动物必须含有外源基因。15.D。限制性内切酶在切割目的基因、质粒时都能用到。16.B。理解基因污染的含义。17.D。 18.B。用同一种限制酶切割才能露出相同的黏性末端。19.B。20.（1）A（2）人和植物基因结构组成相同 （3）抗病毒干扰素 转录 翻译（4）遗传密码，共同的原始祖先（5）基因是遗传物质结构和功能的基本单位（6）将抗病毒基因嫁接到水稻中，将人的胰岛素基因嫁接到大肠杆菌体内，将固氮基因嫁接到玉米体内。（7）用于改良作物的抗不良环境的基因引入杂草，就将难以控制杂草。21.基本想法一：将固氮基因通过基因工程的方法转移到农作物体内，让作物具有固氮能力。基本方案一：从固氮微生物细胞中提取出固氮基因；将固氮基因与细菌质粒结合；将固氮基因导入作物的细胞中；（使用无氮培养基）检测固氮基因是否进入作物细胞内并进行了表达；将能够固氮的作物细胞培育成植株。基本想法二：将固氮基因通过基因工程的方法转移到根际微生物体内，让根际微生物具有固氮能力，以提高土壤的含氮量。基本方案二：从固氮微生物细胞中提取出固氮基因；将固氮基因与细菌质粒结合；将固氮基因导入根际微生物体内；（使用无氮培养基）检测固氮基因是否进入根际微生物体内并进行了表达；将具有固氮能力的根际微生物撒到土壤中。22.(1)基因工程(或遗传工程) 中心法则(基因控制蛋白质合成)。（2）基因工程可以实现在不同种生物之间的转移，迅速培育出前所未有的生物新品