高考生物一轮复习 第七单元 生物的变异、育种和进化 第23讲 从杂交育种到基因工程课件.ppt

第23讲从杂交育种到基因工程 1 单倍体育种与杂交育种的关系 考点一生物育种原理及应用 2 育种方案的选取原则 清错破疑 生物育种中的两个易混点 1 混淆 最简便 与 最快 最简便 着重于技术含量应为 易操作 如杂交育种 虽然年限长 但农民自己可简单操作 但 最快速 则未必简便 如单倍体育种可明显缩短育种年限 但其技术含量却较高 单就花粉培养成幼苗已很难实现 2 不能正确掌握单倍体育种的过程 单倍体育种主要包括杂交 花药离体培养 秋水仙素处理和筛选四个过程 不能简单认为花药离体培养就是单倍体育种的全部 角度一生物育种方法选择1 2014 江苏卷 下图是高产糖化酶菌株的育种过程 有关叙述错误的是 a 通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株b x射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异c 上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程d 每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高 解析 图示育种过程为诱变育种 由于基因突变是不定向的 该过程获得的高产菌株不一定符合生产的要求 故a项正确 x射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异 b正确 上图筛选高产菌株的过程是定向选择符合人特定要求菌株的过程 c正确 相同的射线每轮诱变相关基因的突变率不会明显提高 故d项错误 答案 d 2 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 a b和c的培育均可采用诱变育种方法d 用转基因技术将外源抗旱基因导入 中获得c 解析 欲获得高产 抗病品种 应利用 和 进行品种间杂交筛选 欲获得高产 早熟品种 则应对 进行诱变育种 诱变育种可以产生新基因 因此a b c都可以通过诱变育种获得 基因工程可定向改变生物性状 要获得高产 抗旱品种 可通过基因工程技术将外源抗旱基因导入 中来实现 答案 c 角度二生物育种过程分析及应用3 2016 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 解析 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 答案 b 4 假设a b为玉米的优良基因 现有aabb aabb两个品种 控制两对相对性状的基因位于两对同源染色体上 实验小组用不同方法进行了实验 见下图 下列说法不正确的是 a 过程 育种方法运用的原理是基因突变 最大优点是能提高突变率 在短时间内获得更多的优良变异类型b 过程 使用的试剂是秋水仙素 它可作用于正在分裂的细胞 抑制纺锤体的形成c 过程 育种方法运用的原理是基因重组 基因型aab 的类型经 后 子代中aabb所占比例是5 6d 过程 应用了单倍体育种的方法 最大的优点是明显缩短育种年限 解析 图中过程 是诱变育种 过程 是杂交育种 原理是基因重组 基因型aab 的类型中aabb占1 3 aabb占2 3 经过自交后 子代中aabb所占比例是1 2 答案 c 1 基因工程操作工具 1 限制性核酸内切酶 简称限制酶 考点二基因工程及其应用 2 dna连接酶 3 常用的运载体 质粒 2 对基因工程步骤的五点说明 1 限制酶和dna连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键 只是前者切开 后者连接 2 要想从dna上切下某个基因 应切2个切口 产生4个黏性末端 3 获取目的基因和切割运载体需要用同一种限制酶 目的是产生相同的黏性末端 4 将目的基因导入受体细胞 没有涉及碱基互补配对 5 动物一般用受精卵作为受体细胞 植物一般用体细胞或受精卵作为受体细胞 再通过植物组织培养方式形成新个体 微生物常用不致病的大肠杆菌作为受体细胞 清错破疑 与基因工程有关的几点提示 1 dna连接酶和dna聚合酶的比较 dna连接酶 作用于两个dna片段 dna聚合酶 将单个的脱氧核苷酸连接起来 形成dna单链 相同点 这两种酶都是蛋白质 都可以形成两个脱氧核苷酸之间的化学键 2 运载体 质粒 质粒是最常用的运载体 除此之外 噬菌体的衍生物和动植物病毒也可作为运载体 运载体的化学本质为dna 其基本单位为脱氧核苷酸 3 构建基因表达载体是基因工程的核心步骤 是成功的关键 4 对基因操作是否成功不但要在分子水平上鉴定还要在个体水平上鉴定 如抗虫棉不仅能产生毒蛋白 而且必须 抗虫 目的基因表达的标志 通过转录 翻译产生相应的蛋白质 可用抗原 抗体杂交法确认是否产生相应蛋白质 5 目的基因指要表达的基因 标记基因指运载体上用于鉴定 筛选的基因 角度一基因工程的原理5 2015 重庆卷改编 下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述 正确的是 a 运载体的化学本质是蛋白质 其基本单位为氨基酸b 表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原 起 点c 借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来d 启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用 解析 运载体的化学本质是dna 其基本单位为脱氧核苷酸 a项错误 复制原点是基因表达载体复制的起点 而胰岛素基因表达的起点位于启动子 b项错误 借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来 c项正确 启动子与rna聚合酶结合 启动转录过程 终止密码子则参与终止翻译过程 d项错误 答案 c 6 2014 天津卷改编 为达到相应目的 必须通过分子检测的是 a 携带链霉素抗性基因受体菌的筛选b 产生抗人白细胞介素 8抗体的杂交瘤细胞的筛选c 转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定d 猫叫综合征的诊断 解析 可通过将受体菌接种在含链霉素的培养基中筛选携带链霉素抗性基因的受体菌 a错误 抗人白细胞介素的杂交瘤细胞应通过抗原抗体杂交技术筛选产生 b正确 在棉花田中人工放入害虫可检验转基因抗虫棉的抗虫效果 c错误 可利用显微镜检测猫叫综合征 d错误 答案 b 角度二基因工程的应用7 下列实践活动包含基因工程技术的是 a 水稻f1花药经培养和染色体加倍 获得基因型纯合新品种b 抗虫小麦与矮秆小麦杂交 通过基因重组获得抗虫矮秆小麦c 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d 用射线照射大豆使其基因结构发生改变 获得种子性状发生变异的大豆 解析 a项所述为单倍体育种 b项所述为杂交育种 d项所述为诱变育种 都没有涉及基因工程技术 c项所述育种方法涉及组织培养技术和基因工程技术 答案 c 8 2015 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 1 过程 需用同种限制性核酸内切酶 限制酶 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 应使用选择培养基 2 过程 中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养 旨在让重组质粒中的t dna片段进入棉花细胞 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 目的是筛选出含目的基因的受体细胞 3 若过程 仅获得大量的根 则应在培养基中增加细胞分裂素以获得芽 部分接种在无激素培养基上的芽 也能长根 原因是部分细胞也能产生生长素 促进生根 4 检验转基因棉的抗虫性状 常用方法是直接接种害虫 观察其生存情况 种植转基因抗虫棉能减少农药的使用 以减轻环境污染 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 3 细胞分裂素浓度芽顶端合成的生长素向基部运输 促进根的分化 4 投放棉铃虫农药 育种方案的选择和设计 育种方法的选择要根据育种要求 材料特点 技术水平和经济因素 进行综合考虑和科学决策 1 最简捷 最常规的育种方法是杂交育种 进行杂交育种的个体一定是进行有性生殖的个体 只进行无性生殖的个体无法通过杂交育种培育新品种 2 一般作物育种 要将两个亲本的不同优良性状集中于同一生物体 可选用杂交育种和单倍体育种相结合的方法 3 要大幅度改良某一品种 使之产生从来没有的性状 可选用诱变育种 如太空育种 和杂交育种相结合的方法 4 要提高品种产量 提高其营养物质含量 可选用多倍体育种 5 要快速发育 可选用单倍体育种 6 若要将特殊性状组合到一起 还需克服不同物种的生殖隔离 可考虑基因工程育种 如抗虫棉的培育 典例透析 下图为水稻的几种不同育种方法示意图 据图回答 1 b过程常用的方法是 可能用到秋水仙素的过程有 用图中字母表示 2 可以打破物种界限的育种方法是 用图中的字母表示 该方法所运用的原理是 3 假设要培育一个稳定遗传的水稻品种 它的性状都是由隐性基因控制的 其最简单的育种方法是 用图中的字母表示 如果都是由显性基因控制的 为缩短育种时间常采用的方法是 用图中的字母表示 4 现有三个水稻品种 的基因型为aabbdd 的基因型为aabbdd 的基因型为aabbdd 这三对等位基因分别位于三对同源染色体上 现通过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 审题指导 信息 由亲本 f1 f2 fn 新品种 即逐代淘汰不需要的性状个体 最终选择出稳定遗传的新品种 信息 由亲本 f1 单倍体幼苗 纯合子 新品种 即通过对单倍体的处理和选择直接得到新品种 信息 由种子或幼苗 具有外源基因的种子或幼苗 新品种 即将外源基因导入种子或幼苗的细胞中 通过培养得到新品种信息 由种子或幼苗 染色体组加倍的种子或幼苗 新品种 即通过对种子和幼苗的处理得到多倍体 选择后得到新品种 信息 新品种基因型为aabbdd 即都是隐性基因 解析 1 图中a b c为单倍体育种 其中b为花药离体培养 秋水仙素具有抑制纺锤体的形成 使染色体数目加倍的作用 因此 从单倍体幼苗到纯合子 即能正常生长发育的植株 及从种子或幼苗到多倍体的过程 都需要秋水仙素 2 打破育种界限属于基因工程育种的特点 其原理是基因重组 3 生物一旦表现出隐性性状 即为纯合体 因此 通过杂交育种直接从子代中选出具有该性状的个体即可 明显缩短育种时间的方法是单倍体育种 4 首先 把abc基因中 的两个组合到一起 如 与 杂交得f1 aabbdd 然后 把另一个组合进来 如f1与 杂交得到f2 aabbdd 最后 f2自交得到基因型为aabbdd的植株 答案 1 花药离体培养c f 2 e基因重组 3 a da b c 4 与 杂交得到杂交一代 杂交一代与 杂交得到杂交二代 杂交二代自交得到基因型为aabbdd的植株 1 2014 安徽卷 香味性状是优质水稻品种的重要特性之一 1 香稻品种甲的香味性状受隐性基因 a 控制 其香味性状的表现是因为 导致香味物质积累 2 水稻香味性状与抗病性状独立遗传 抗病 b 对感病 b 为显性 为选育抗病香稻新品种 进行了一系列杂交实验 其中 无香味感病与无香味抗病植株杂交的 统计结果如下图所示 则两个亲代的基因型是 上述杂交的子代自交 后代群体中能稳定遗传的有香味抗病植株所占比例为 3 用纯合无香味植株作母本与香稻品种甲进行杂交 在f1中偶尔发现某一植株具有香味性状 请对此现象给出两种合理的解释 4 单倍体育种可缩短育种年限 离体培养的花粉经脱分化形成 最终发育成单倍体植株 这表明花粉具有发育成完整植株所需的 若要获得二倍体植株 应在 时期用秋水仙素进行诱导处理 解析 1 依题意 a基因存在则无香味物质 可能是由于a基因控制合成的酶促进了香味物质的分解 而基因a纯合时 参与香味物质的酶缺失 从而使香味积累 2 依杂交结果 抗病 感病 1 1 无香味 有香味 3 1 可推知亲本的基因型为aabb和aabb 从而可知f1的基因型及比例为1 8aabb 1 8aabb 1 4aabb 1 4aabb 1 8aabb 1 8aabb 其中只有1 4aabb 1 8aabb自交后代才能获得稳定遗传的有香味抗病植株 aabb 其所占比例为1 4 1 4 1 4 1 8 1 1 4 3 64 3 正常情况下aa与aa杂交 f1的基因型为aa 是无香味的 f1中出现一株有香味的植株 原因可能是某一雌配子形成时发生了基因突变 即a变成a 也可能是雌配子形成时a基因缺失 子代中只含有a基因 4 离体花药经脱分化形成愈伤组织 最终形成单倍体植株 表明花粉具有发育成完整植株所需的全套遗传信息 秋水仙素作用于萌发的种子或幼苗 答案 1 a基因纯合 参与香味物质代谢的某种酶缺失 2 aabb aabb3 64 3 某一雌配子形成时 a基因突变为a基因某一雌配子形成时 含a基因的染色体片段缺失 4 愈伤组织全部遗传信息幼苗 2 下图为某