高考生物一轮复习 第6章 从杂交育种到基因工程课件 新人教版必修2.ppt

第6章从杂交育种到基因工程 考点一杂交育种与诱变育种 核心知识通关 1 杂交育种 1 概念 将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起 再经过 获得新品种的方法 选择和培育 2 原理 3 过程 选择具有不同优良性状的亲本 获得f1 f1 获得f2 鉴别 选择需要的类型 优良品种 基因重组 杂交 自交 4 特点 优点 操作简便 缺点 局限于亲缘关系较近的个体 5 应用 培育性状重组型优良品种 使多个品种的优良性状集中在一 个个体上 育种年限长 2 诱变育种 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 3 过程 选择生物 诱发 选择理想类型 培育 基因突变 基因突变 基因突变 4 特点 优点 可以提高 在较短时间内获得更多的优良变异类型 大幅度地改良某些性状 缺点 具有盲目性 有利变异少 需大量处理材料 5 应用 培育具有新性状的品种 突变频率 3 生物育种原理 方法 实例 连线 特别提醒 不同育种方法需注意的问题 1 诱变育种 多用于植物和微生物 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 2 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 则只要出现该性状个体即可 深化探究 下图甲 乙表示水稻两个品种 a a和b b表示分别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 请思考 1 图中 育种方式为 2 的育种原理分别是 3 图中最简便及最难以达到育种目标的育种途径分别是 杂交育种 基因突变 染色体变异 典题技法归纳 2015 浙江高考 某自花且闭花受粉植物 抗病性和茎的高度是独立遗传的性状 抗病和感病由基因r和r控制 抗病为显性 茎的高度由两对独立遗传的基因 d d e e 控制 同时含有d和e表现为矮茎 只含有d或e表现为中茎 其他表现为高茎 现有感病矮茎和抗病高茎两品种的纯合种子 欲培育纯合的抗病矮茎品种 请回答 1 自然状态下该植物一般都是 合子 2 若采用诱变育种 在 射线处理时 需要处理大量种子 其原因是基因突变具有 和有害性这三个特点 3 若采用杂交育种 可通过将上述两个亲本杂交 在f2等分离世代中 抗病矮茎个体 再经连续自交等 手段 最后得到稳定遗传的抗病矮茎品种 据此推测 一般情况下 控制性状的基因数越多 其育种过程所需的 若只考虑茎的高度 亲本杂交所得的f1在自然状态下繁殖 则理论上 f2的表现型及其比例为 4 若采用单倍体育种 该过程涉及的原理有 请用遗传图解表示其过程 说明 选育结果只需写出所选育品种的基因型 表现型及其比例 解题指南 1 关键信息 同时含d e表现为矮茎 只含有d或e表现为中茎 其他为高茎 2 隐含信息 矮茎的基因型为d e 中茎的基因型为dde d ee 高茎的基因型为ddee 解析 本题考查基因的自由组合定律 基因突变的特征以及育种的方法 1 该植物为自花且闭花受粉植物 一般情况下其植株大多为纯合子 2 诱变育种时用 射线处理利用的原理是基因突变 由于基因突变具有多方向性 稀有性以及有害性三个特点 故需要处理大量种子 以获得所需品种 3 如采用杂交育种的方式 将上述两个亲本杂交 即rrddee rrddee f1 rrddee 在f1自交所得的f2中选出抗病矮茎个体 r d e 再通过连续自交及逐代淘汰的手段 最终获得能稳定遗传的抗病矮茎品种 rrddee 一般情况下 控制性状的基因数越多 需进行多次的自交和筛选操作才能得到所需的纯合品种 若只考虑茎的高度 f1 ddee 在自然状态下繁殖即自交后 f2中表现型及比例为9矮茎 9d e 6中茎 3d ee 3dde 1高茎 1ddee 4 若采用单倍体育种的方式获得所需品种 首先需要将花药进行离体培养 得到单倍体 然后使用秋水仙素对其进行处理使其染色体数目加倍 该过程涉及的原理有基因重组和染色体变异 答案 1 纯 2 多方向性 稀有性 3 选择纯合化年限越长矮茎 中茎 高茎 9 6 1 4 基因重组和染色体变异遗传图解如下 母题变式 1 感病矮茎和抗病高茎两品种的纯合子杂交 只考虑茎的高度 f2中表现型为矮茎的个体符合生产要求的所占比例为 2 若采用诱变育种 则选择 纯合子为诱变材料可以在较短时间内获得所需类型 1 9 感病矮茎 方法规律 生物育种方法的选择技巧 1 集中不同亲本的优良性状 一般情况下 选择杂交育种 这也是最简捷的方法 如果需要缩短育种年限 快速育种 则选择单倍体育种 2 如果需要培育果实较大或植株较大或营养物质含量较高的新物种 则选择多倍体育种 3 如果需要提高变异频率 改良 改造 或 直接改变 现有性状 获得当前不存在的基因或性状 则选择诱变育种 4 如果需要定向改变现有性状 则选择基因工程育种 5 如果培育的植物的生殖方式为营养繁殖 如马铃薯 则不需要培育成纯种 只要出现该性状即可 高考模拟精练 1 2014 江苏高考 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 解题指南 解答本题的关键 1 明确一般选用酵母菌进行糖化 而酵母菌为真核生物 含有染色体 2 明确基因突变具有不定向性 解析 选d 本题考查基因突变的特点和诱变育种过程 图示育种过程为诱变育种 由于筛选出的菌株未做酶活性检测 该过程获得的高产菌株不一定符合生产的要求 a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类特定要求的菌株 c正确 由于基因突变的不定向性 每轮诱变相关基因的突变率不会明显提高 故d错误 延伸探究 上题在高产糖化酶菌株定向筛选的过程中能否说明基因突变是定向的 试解释原因 提示 不能 定向选择符合人类特定要求的菌株 关键在于 人类定向选择 而非基因突变具有定向性 2 2016 抚州模拟 如图所示 科研小组用60co照射棉花种子 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 高酚的棉花植株基因型是 白色 高酚的棉花植株基因型是 3 棕色棉抗虫能力强 低酚棉产量高 为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 请你利用该纯合体作为一个亲本 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 解析 1 诱变当代棕色 高酚个体自交 后代出现棕色和白色性状 说明棕色为显性性状 诱变当代白色 高酚个体自交 后代出现低酚和高酚性状 说明低酚为隐性性状 2 从诱变当代个体自交后代的表现型即可判断出棕色 高酚的棉花植株基因型为aabb 白色 高酚的棉花植株基因型为aabb 3 依题意可知 要尽快获得纯合的棕色 低酚植株 aabb 结合 已知纯合体aabb 只要从诱变 代中选取白色 低酚 aabb 个体 并利用单倍体育种的方法即可 在书写遗传图解时 需要标明表现型 基因型 同时注明必要的文字 如花药离体培养 秋水仙素处理等 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 易错提醒 本题 3 中遗传图解书写时 容易选择ab配子进行培养 或是选择基因型为ab的单倍体进行秋水仙素处理 错因在于没有注意配子不能表现相关性状 而单倍体植株弱小 高度不育 此时也不能进行选择 应在秋水仙素处理后才能进行选择 加固训练 1 作物育种技术是遗传学研究的重要内容之一 关于作物育种的叙述正确的是 a 培育高产 抗逆性强的杂交水稻属于诱变育种b 改良缺乏某种抗病性的水稻品种常采用单倍体育种 c 培育无子西瓜过程中可用一定浓度的秋水仙素处理二倍体幼苗d 把两个小麦品种的优良性状结合在一起 常采用植物体细胞杂交技术 解析 选c 培育高产 抗逆性强的杂交水稻常采用的方法是杂交育种 改良缺乏某种抗病性的水稻品种常采用的方法是基因工程育种 把两个小麦品种的优良性状结合在一起常采用的方法是杂交育种 2 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 选b 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 其优点是能明显缩短育种年限 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 3 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 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 中无法获得c 解析 选c 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 a b和c的培育均可采用诱变育种方法 故正确 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 故错误 4 2015 济南模拟 彩色小麦是采用 化学诱变 物理诱变 和 远缘杂交 三结合的育种方法培育而成的 因其富含多种微量元素 种皮上呈现出不同的色彩 而被称为彩色小麦 下列有关叙述错误的是 a 三结合育种方法的原理是基因突变 基因重组和染色体变异b 由于亲本间的遗传物质相差较大 通过 远缘杂交 产生的变异可能较大c 彩色小麦所含的微量元素最可能是通过主动运输的方式吸收的d 彩色小麦和普通小麦之间不存在生殖隔离 可进行杂交 解析 选a 化学诱变 和 物理诱变 说明涉及诱变育种 远缘杂交 说明涉及杂交育种 因此三结合的育种方法涉及的原理有基因突变和基因重组 不涉及染色体变异 由于亲缘关系较远的两个品种的遗传物质相差较大 所以基因重组产生的变异会更大 根据题干信息可知 彩色小麦有富集微量元素的能力 说明彩色小麦吸收微量元素时是逆浓度梯度进行 的 因此吸收方式为主动运输 彩色小麦只是一个新品种不是新物种 因此彩色小麦和普通小麦属于同一物种 它们之间不存在生殖隔离 可进行杂交 考点二基因工程及其应用 核心知识通关 1 基因工程的概念 基因拼接 dna重组 dna分子 分子 定向 2 工具 1 剪刀与针线 如图 a 基因的 剪刀 b 基因的 针线 2 基因的 运输工具 常用 噬菌体 动植物病毒等 限制性核酸内切酶 dna连接酶 运载体 质粒 3 基本步骤 目的基因 运载体 受体细胞 检测与鉴定 4 基因工程的应用 抗逆性 转基因抗虫棉 农药 大肠杆菌 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 转基因细菌 特别提醒 1 dna连接酶和dna聚合酶的作用对象不同 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 高考模拟精练 1 2013 全国卷 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 解题指南 解答本题应注意 基因工程 和 诱变育种 的区别 二者虽然都涉及 基因 但前者是把外源基因导入另一种生物的细胞内 而后者指自身基因内部碱基对的增添 缺失或替换 解析 选c 本题考查基因工程和育种等知识 单倍体育种的原理是染色体变异 获得的基因型纯合新品种未涉及基因工程 a错误 杂交育种的原理是基因重组 也未涉及基因工程 b错误 抗病基因是外源基因 属于目的基因 其导入玉米细胞的过程属于基因工程 c正确 诱变育种的原理是基因突变 其改变的是自身基因 而不是外源基因 d错误 2 2016 新余模拟 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 延伸探究 写出 过程碱基互补配对原则 提示 碱基互补配对原则 u a a t c g g c 3 2016 衡水模拟 现有甲 乙两种植物 均为二倍体纯合子 其中甲种植物的光合作用能力高于乙种植物 但乙种植物很适宜在盐碱地种植 相关性状均由核基因控制 若要利用甲 乙两种植物培育出高产 耐盐碱的植株 最佳的方案是 a 利用植物体细胞杂交技术获得目的植株b 将乙种植物的耐盐碱基因导入甲种植物的卵细胞中 然后进行离体培养c 使两种植物有性杂交获得f1 再利用单倍体育种技术获得目的植株d 诱导两种植物的花粉融合 并直接培育成幼苗 解题指南 1 明确甲 乙两种植物属于不同的物种 二者之间存在生殖隔离 2 明确单倍体育种过程包括杂交 花药离体培养 秋水仙素处理三个过程 解析 选a 单倍体植株弱小 高度不育 而b选项中将 卵细胞 离体培养 只能获得单倍体植株 错误 由于生殖隔离的存在 两种植物很难通过有性杂交获得f1 故c选项错误 d选项中由 花粉融合 后直接培育成的幼苗中不含同源染色体 后代不可育 错误 方法技巧 五种常考的育种方法 加固训练 1 人的基因可以转入细菌中 并在细菌中得到表达 有关解释错误的是 a 二者的遗传物质均为dnab 二者在合成蛋白质时共用一套遗传密码c 可以将人的基因直接转入细菌细胞中d 二者的dna均具有双螺旋结构 解析 选c 人的基因应与运载体结合后 才能转入细菌细胞 否则会在细菌细胞中被降解 2 科学家在某种农杆菌中找到了抗枯萎病的基因 并以质粒为运