高考生物总复习 第6章 从杂交育种到基因工程 第1节 杂交育种与诱变育种 第2节 基因工程及其应用课件 新人教版必修2.ppt

第6章 从杂交育种到基因工程 第1 2节 杂交育种与诱变育种 基因工程及其应用 一 杂交育种与诱变育种 1 杂交育种 交配 选择 基因重组 1 概念 将两个或多个品种的优良性状通过 集中在一起 再经过 和培育 获得新品种的方法 2 原理 杂交 自交 f2 3 方法 选择两个不同性状的亲本 得f1 得 鉴别 选择需要的类型 4 特点 只能利用已有基因的重组 育种过程缓慢 2 诱变育种 基因突变 育种进程 1 概念 利用物理因素或化学因素来处理生物 使生物发生 从而获得优良变异类型的育种方法 2 原理 基因突变 3 方法 选择生物 物理 化学方法诱变 选择 培育 4 特点 提高突变率 缩短 大幅度改良某些性状 盲目性大 dna重组 定向地改造 二 基因工程育种1 概念 又叫做基因拼接技术或 技术 即按照人们的意愿 把一种生物的某种基因提取出来 加以修饰改造 然后放到另一种生物的细胞里 生物的遗传性状 基因工程概念的理解 2 原理 不同生物间的 基因重组 基因 分子 定向 3 工具 限制性核酸内切酶 dna连接酶 1 基因的 剪刀 2 基因的 针线 3 运载体 噬菌体 动植物病毒等 质粒 4 步骤 目的基因与运载体结合 将目的基因导入 目的基因的 的培育 作物育种 如 5 应用药物研制 如利用 生产人类胰岛素 环境保护 获得降解多种有害物质的 提取目的基因 受体细胞 检测与鉴定 抗虫棉 大肠杆菌 细菌 判断正误 1 杂交育种一定需要较长的时间 2 袁隆平培育的高产 抗逆性强的杂交水稻是基因突变的 结果 3 基因工程中需要用到的工具酶有限制酶 dna连接酶 和质粒 4 单倍体育种与杂交育种相比 一定能缩短育种年限 5 限制性核酸内切酶 dna连接酶 解旋酶都作用于磷 酸二酯键 答案 1 2 3 4 5 考点一 各种育种方法 一 各种育种方法的比较 续表 1 在所有育种方法中 杂交育种是最简便 常规的方法 该方法可以培育具有优良性状且能稳定遗传的新品种 防止后代发生性状分离 便于制种和推广 2 杂交育种不一定都需要连续自交 若选育显性优良纯种 则需要连续自交 直至性状不再发生分离 若选育隐性优良纯种 则只要出现该性状即可 3 杂种优势是通过杂交获得种子 一般不是纯合子 杂种后代表现出多个优良性状 但只能用杂种一代 因为后代会发生性状分离 如杂交玉米的制种 二 基因工程育种 1 基因工程的操作工具 1 基因的 剪刀 限制性核酸内切酶 存在场所 主要存在于微生物细胞中 特性 一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷 酸序列 并且能够在特定的切点上切割dna分子 作用结果 得到具有平性末端或黏性末端的dna片段 2 基因的 针线 dna连接酶 作用对象 具有两个相同末端的dna片段 作用位置 磷酸二酯键 作用结果 形成重组dna 3 常用的基因 运载体 质粒 本质 小型的环状dna分子 作用 a 作为运载工具 将目的基因运送到宿主细胞 b 用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制 条件 a 能在宿主细胞内稳定存在并大量复制 b 有多个限制酶切点 c 有标记基因 2 基因工程的基本操作步骤 提取目的基因 用限制酶在生物中直接分离人工合成 目的基因与运载体结合 用同一种限制酶切割质粒和目的基因加入dna连接酶质粒和目的基因结合成重组dna分子 将目的基因导入受体细胞表达 受体细胞表现出特定的性状 如棉花抗虫性状的表现表达和检测检测 检测目的基因是否导入受体细胞 是否转录和翻译 是否使生物体表达出人们所期望的性状 高考探究 考向1 各种生物育种方法的比较 例1 下图表示的是培育三倍体无子西瓜的两种方法 若甲乙两图中二倍体西瓜植株的基因型均为aa 下列说法正确的是 a 按照染色体组数目划分 乙图中会出现4种染色体组 数目不同的细胞 b 乙图中获得的三倍体西瓜植株中有两种基因型c 甲图a过程常用的试剂是秋水仙素 d 甲图中获得的三倍体西瓜中aaa个体占1 2 解析 乙图中二倍体植株正常体细胞中有2个染色体组 处于有丝分裂后期的体细胞中有4个染色体组 二倍体植株产生的配子中有1个染色体组 四倍体植株内处于有丝分裂后期的体细胞中含8个染色体组 三倍体植株正常体细胞中含3个染色体组 而处于有丝分裂后期的细胞中含6个染色体组 故按照染色体组数目划分共有6种细胞 乙图中四倍体植株的基因型为aaaa 产生的配子有三种 aa aa aa 二倍体植株的基因型为aa 产生的配子有a a两种 故产生的三倍体西瓜植株的基因型有aaa aaa aaa aaa四种 甲图a过程为植物细胞杂交过程 常用的试剂是聚乙二醇 由于二倍体植株的基因型为aa 其产生的花粉有a和a两种 并且各占1 2 因此甲图中获得三倍体西瓜植株的基因型有两种 aaa aaa 数目各占1 2 答案 d 考向2 基因工程育种 例2 2015年四川卷 将苏云金杆菌bt蛋白的基因导入棉花细胞中 可获得抗棉铃虫的转基因棉 其过程如下图所示 注 农杆菌中ti质拉上只有t dna片段能转移到植物细胞中 1 过程 需用同种 酶对含bt基因的dna和ti质粒进行酶切 为将过程 获得的含重组质粒的农杆菌筛选出来 应使用 培养基 2 过程 中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养 旨在让 进入棉花细胞 除尽农杆菌后 还须转接到含卡那霉素的培养基上继续培养 目的是 3 若过程 仅获得大量的根 则应在培养基中增加 以获得芽 部分接种在无激素培养基上的芽也能长根 原因是 4 检验转基因棉的抗虫性状 常用方法是 种植转基因抗虫棉能减少 的使用 以减轻环境污染 解析 在植物组织培养中 当生长素用量与细胞分裂素用量的比值高时 有利于根的分化 比值低时 有利于芽的分化 比值适中时 有利于愈伤组织的形成 因此要获得芽 应该增加细胞分裂素的浓度 答案 1 限制性核酸内切 选择 2 t dna 筛选获得t dna片段的植物细胞 芽顶端合成的生长素向基部运输 促 3 细胞分裂素浓度进根的分化 4 投放棉铃虫 农药 考点练透 1 农科所通过如下图育种过程培育出了高品质的糯小麦 相关叙述正确的是 a 该育种过程中运用的遗传学原理是基因突变 b 要获得yyrr b过程需要进行不断的自交来提高纯合率c a c过程都需要使用秋水仙素 都作用于萌发的种子d a过程能提高突变率 明显缩短育种年限 解析 如图所示 a为单倍体育种 b为杂交育种 c为多倍体育种 杂交育种的原理是基因重组 单倍体育种和多倍体育种的原理是染色体变异 将yyrr通过连续自交可以得到yyrr 以提高纯合率 a过程中用秋水仙素作用于幼苗 a过程能够缩短育种年限 但不能提高突变率 答案 b 2 2016年凉山二诊 小麦育种专家育成的 小麦二体异附加系 能将长穗偃麦草的抗病 高产等基因转移到小麦中 普通小麦6n 42 记为42w 长穗偃麦草2n 14 记为14e 下面为普通小麦与长穗偃麦草杂交选育 小麦二体异附加系 示意图 导学号57130056 根据流程示意图判断下列叙述正确的是 a 普通小麦与长穗偃麦草为同一个物种 杂交产生的f1为四倍体b 过程可用低温抑制染色体着丝点分裂而导致染色体数目加倍c 乙中来自长穗偃麦草的染色体不能联会 产生8种染色体数目的配子d 丁自交产生的子代中 含有两条长穗偃麦草染色体的植株戊占1 2 解析 普通小麦与长穗偃麦草为两个物种 杂交产生的f1为异源四倍体 不可育 过程可用低温抑制纺锤体的形成而导致染色体数目加倍 着丝点能正常分裂 乙中来自长穗偃麦草的染色体不能联会 这7条染色体随机分配到配子中 所以配子中含长穗偃麦草的染色体数目是0 7 共8种染色体数目的配子 丁自交产生的子代中 含有两条长穗偃麦草染色体的植株戊占1 4 答案 c 3 下图中 甲 乙表示两个水稻品种 a a和b b分别表示位于两对同源染色体上的两对等位基因 表示培育 水稻新品种的过程 则下列说法错误的是 a 过程简便 原理是基因重组b 和 的变异都发生于有丝分裂间期c 过程可明显缩短育种年限 常用的方法是花药离体培养d 过程与 过程的育种原理相同 解析 分析题图 过程为杂交育种过程 目的是获得aabb个体 杂交育种操作简便 但培育周期长 依据的原理是基因重组 和 过程都是用秋水仙素处理 其发生的染色体变异是由于秋水仙素抑制有丝分裂前期纺锤体的形成而产生的 表示单倍体育种过程 其优点是明显缩短育种年限 其中 过程常用的方法是花药离体培养 单倍体育种与多倍体育种的原理都是染色体数目变异 答案 b 考点二 设计遗传育种的实验 1 思路分析 1 常用的育种方式 杂交育种 单倍体育种 多倍体育种 诱变育种 基因工程育种和细胞工程育种 2 设计实验的思路 明确育种目标和要求 确定育种材料 分析育种材料的生物学性质 选择育种的方式方法 设计具体的育种程序 3 一般的育种程序 选择亲本 对亲本处理 从子代中选出符合要求的类型 继续处理 继续选择 2 育种的一般操作步骤 1 杂交育种的操作步骤 培育显性纯合子品种 植物 选取双亲 p 杂交 f1 f2 选出表 现型符合要求的个体 f3 选出稳定遗传的个体 推广种植 动物 选择具有不同优良性状的亲本杂交 获得f1 f1雌雄个体交配 获得f2 鉴别 选择需要的类型与隐性类型测交 选择后代不发生性状分离的f2个体 培育隐性纯合子品种 选取双亲 p 杂交 选出表现型 符合要求的个体种植推广 培育杂合子品种 在农业生产上 可以将杂种一代作为种子直接利用 如水稻 玉米等 其特点是利用杂种优势 品种高产 抗性强 但种子只能种一年 培育基本步骤如下 f1 即为所 选取符合要求的纯种双亲 p 杂交需品种 2 单倍体育种的基本步骤 实例 用高秆抗病 ddtt 和矮秆不抗病 ddtt 小麦品种 培 育矮秆抗病小麦的过程 如下图 3 多倍体育种的基本步骤 1 注意几种育种方法的处理时间 进行诱变育种时 处理的时间是细胞分裂的间期 利用染色体变异育种时 在种子萌发或幼苗期处理 2 基因工程育种与诱变育种相比 其优势在于定向改造生物性状 与杂交育种相比 其优势在于克服远缘杂交不亲和的障碍 单倍体育种与杂交育种相比 优势在于可明显缩短育种年限 3 多倍体育种可以采用秋水仙素等方法使其加倍 也可以 是细胞融合 但细胞融合可在两个物种之间进行 高考探究 考向1 育种方式的选择 例1 2013年江苏卷 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 本题采用直选法 通过花粉粒组织培养获得的是单倍体 不能保持原植株的优良特性 故b错误 答案 b 考向2 生物育种过程的分析及应用 例2 2015年江苏南京检测 粮食问题是当今举世瞩目的迫切问题之一 改善农作物的遗传性状 提高粮食产量是科学工作者不断努力的目标 下图是遗传育种的一些途径 下列有关 分析 错误的是 a 若要在较短时间内获得图示新品种小麦 可选图中 e f g的育种方法 b h i j k都必须用到与g过程相同的技术操作c 由f1 f2的育种原理是基因重组 d 图中的遗传育种途径 a b所表示的方法具有典型的 不定向性 解析 单倍体育种最大的优点是能缩短育种年限 较短时间得到新品种纯合子 a正确 j k涉及多倍体育种 h i是植物体细胞杂交 不需要用秋水仙素诱导染色体数目加倍 b错误 f1 f2是杂交育种 原理是基因重组 c正确 a b是诱变育种 原理是基因突变 具有不定向性 d正确 答案 b 考点练透 4 2016年山东潍坊调研 现有高秆不抗病 bbcc 和矮秆抗病 bbcc 两作物品种 为了达到长期培育高秆抗病 bbcc 杂交 种的目的 下列有关快速育种方案的叙述中 正确的是 a 每年让高秆不抗病 bbcc 和矮秆抗病 bbcc 杂交就可以达到目的b 利用诱变育种技术可以达到快速育种的目的c 制备纯合的亲本对长期培育杂交种是必要的d 只要使用单倍体育种技术就能实现快速育种的目的 解析 为了达到长期培育高秆抗病 bbcc 杂交种的目的 就必须先培育出bbcc和bbcc的纯合子 利用单倍体育种或连续自交的方法可以获得上述纯合子 因此本题应选c 答案 c 5 如下图所示 科研小组用60co照射 诱变当代获得棕色 纤维颜色 新性状 诱变 代获得低酚 棉酚含量 新性状 已知棉花的纤维颜色由一对基因 a a 控制 棉酚含量由另一对基因 b b 控制 两对基因独立遗传 1 两个新性状中 棕色是 性状 低酚是 性状 2 诱变当代中 棕色 高酚棉花植株的基因型是 白色 高酚棉花植株的基因型是 3 棕色棉抗虫能力强 低酚棉产量高 为了获得抗虫 高产棉花新品种 研究人员将诱变 代中棕色 高酚植株自交 每株自交后代种植在一个单独的区域 从 的区域中得到纯合棕色 高酚植株 请你利用该纯合子作为一个亲本 再从诱变 代中选择另一个亲本 设计一方案 尽快选育出抗虫高产 棕色 低酚 的纯合棉花新品种 用遗传图解和必要的文字表示 答案 1 显性 隐性 2 aabbaabb 3 不发生性状分离或全为棕色棉或没有出现白色棉抗虫高产 棕色 低酚 纯合棉花新品种的选育过程 如下图所示 1 要用基因型为aabb的植物培育出以下基因型的品种 aabb aabbc aaaabbbb ab 则对应的育种方法 依次是 a 诱变育种 转基因技术 细胞融合 花药离体培养b 杂交育种 花药离体培养 转基因技术 多倍体育种c 花药离体培养 诱变育种 多倍体育种 转基因技术d 多倍体育种 花药离体培养 诱变育种 转基因技术 解析 用基因型为aabb的植物培育出aabb品种 可利用物理或化学方法处理材料 通过基因突变获得 要获得aabbc的品种 由于本物种没有c基因 所以必须通过转基因技术 要获得aaaabbbb的品种 可通过细胞融合 要获得ab的品种 可利用花药离体培养 答案 a 2 研究人员将抗虫基因 sck基因 导入水稻 筛选出sck基因成功整合到染色体上的抗虫植株 假定sck基因都能正常表达 某些抗虫植株体细胞含两个sck基因 假设这两个基因在染色体上随机整合 出现如下图所示的三种情况 下列相 关说法正确的是 导学号57130057 a 甲图个体自交 f1中抗虫植株和非抗虫植株的比例为3 1b 乙图个体与正常水稻进行杂交 子代中抗虫植株和非抗虫植株的比例为1 1 c 丙图个体减数分裂产生的配子有1 2含sck基因d 丙图个体自交 f1中抗虫植株和非抗虫植株的比例为 9 1 解析 图甲所示基因型可看作aa 而非转基因水稻基因型可看作aa 图乙所示基因型可看作aa 因两个sck基因都在一条染色体上 图丙所示基因型可看作aabb a b任一基因都抗虫 则甲图个体自交 f1中所有的个体都抗虫 乙图个体 aa 与正常水稻 aa 进行杂交 子代中抗虫植株和非抗虫植株的比例为1 1 丙图个体减数分裂产生的配子有3 4含sck基因 丙图个体自交 f1中抗虫植株和非抗虫植株的比例为15 1 答案 b 3 利用杂交育种方法 培育具有两个优良性状的新品种 下列相关说法错误的有 材料的选择 所选的原始材料是人们在生产中多年栽培过的 分别具有我们所期望的个别性状 能稳定遗传的品种 一般是纯合子 杂交一次所得f1是杂合子 不管在性状上是 否完全符合要求 一般情况下 都不能直接用于扩大栽培 让f1自交 得f2 性状的重新组合一般是在f2中出现 选出在性状上符合要求的品种 这些品种中有纯合子 也有杂合子 把初步选出的品种进行隔离自交 根据f3是否出现性状分离 可以确定被隔离的亲本是否是纯合子 a 0项 b 1项 c 2项 d 3项 解析 杂交育种所需要的材料必须具有能稳定遗传的优良性状 而且亲本一般是纯合子 故 正确 f1是杂合子 其后代易发生性状分离 一般不能直接用于扩大栽培