高考生物一轮复习 第九单元 生物变异、育种和进化 第4讲 从杂交育种到基因工程课件.ppt

第4讲从杂交育种到基因工程 基础自测 知识清单 一 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 再经过选择和培育 获得新品种的方法 2 原理 基因重组 3 过程 选择具有不同优良性状的亲本 杂交 获得f1 f1自交 获得f2 鉴别 选择需要的类型 5 应用 根据需要培育理想类型 基础自测 知识清单 二 诱变育种1 概念 利用物理因素或化学因素来处理生物 使生物发生基因突变 从而获得优良变异类型的育种方法 2 原理 基因突变 3 过程 选择生物 诱发基因突变 选择理想类型 培育 5 缺点 诱发产生的突变 有利变异的个体往往不多 需处理大量材料 6 应用 培育具有新性状的品种 基础自测 知识清单 三 基因工程1 概念 基因工程又叫基因拼接技术或dna重组技术 通俗地说 就是按照人们的意愿 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 定向地改造生物的遗传性状 2 原理 不同物种间的基因重组 基础自测 知识清单 4 操作步骤提取目的基因 目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 5 应用 1 作物育种 利用基因工程的方法 获得高产 稳产和具有优良品质的农作物 培育出具有各种抗逆性的作物新品种 如抗虫棉等 2 药物研制 利用基因工程的方法 培育转基因生物 利用转基因生物生产出各种高质量 低成本的药品 如胰岛素 干扰素 乙肝疫苗等 基础自测 知识清单 1 下列有关诱变育种的叙述 正确的打 错误的打 1 人工诱变与自然突变相比 突变频率较高 2 诱变育种改变基因结构 创造前所未有的性状类型 3 人工诱变可按照人类的意愿定向改造生物 解析 突变是不定向的 因此突变不会按照人们的意愿进行 4 诱变育种很可能较快选育出新的优良品种 5 诱变育种产生的突变大多是有利的 基础自测 知识清单 2 下列有关育种方法的叙述 正确的打 错误的打 1 在杂交育种中 一般从f2开始选种 因为从f2开始发生性状分离 2 用杂交的方法进行育种 从f1自交后代中可筛选出符合人类需要的隐性优良品种 3 用二倍体的植株进行多倍体育种 所育的新品种和原品种杂交一定能产生可育后代 解析 二倍体的植株进行多倍体育种 若新品种是四倍体 与原品种杂交 子代是不可育的三倍体 4 基因工程育种的原理是基因重组 5 将编码毒蛋白的dna序列注射到棉花的受精卵中 可培育出转基因抗虫棉 解析 将编码毒蛋白的dna序列注射到棉花的受精卵中而没有将目的基因与运载体结合 这样的目的基因是不会被保留下来的 很容易被酶水解掉 基础自测 知识清单 3 2015 西安模拟 农科所通过如图所示的育种过程培育出了高品质的糯小麦 下列相关叙述中正确的是 b 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过程需要进行不断地自交来提高纯合率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 基础自测 知识清单 解析 从题图中分析可知 该育种过程中运用的遗传学原理是基因重组和染色体变异 a项错误 b过程为杂交育种 需要不断地进行自交 淘汰性状分离的个体 来提高纯合率 b项正确 a c过程都需要使用秋水仙素 但a过程 单倍体育种 中的单倍体高度不育 没有种子 秋水仙素只能作用于幼苗 c过程可作用于萌发的种子和幼苗 c项错误 a过程需要使用秋水仙素作用于幼苗 使染色体数目加倍 形成纯合体 自交后代不发生性状分离 从而明显缩短了育种年限 d项错误 基础自测 知识清单 基础自测 知识清单 1 诱变育种 1 诱变育种时 有害变异往往多于有利变异 2 诱变育种能产生前所未有的新基因 创造变异新类型 2 杂交育种 1 杂交育种能将多个优良性状集中到同一生物个体上 2 杂合子品种的种子只能种一年 需要年年制种 3 基因工程育种 1 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 2 dna连接酶的作用是使两个dna片段之间形成磷酸二酯键 3 基因工程育种能定向改造生物性状 考点二 考点一 考点一变异与育种1 五种育种方法的比较 考点二 考点一 考点二 考点一 考点二 考点一 考点二 考点一 考点二 考点一 2 育种过程 考点二 考点一 关于育种中的2点注意 1 育种中的 最简便 与 最快速 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 如将花粉培养成幼苗就已很难实现 2 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主要程序 不能简单认为花药离体培养就是单倍体育种 考点二 考点一 典例1 2015 浙江高考 某自花且闭花授粉植物 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 考点二 考点一 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 解题思路 本题考查自由组合定律及单倍体育种和杂交育种过程及原理 1 因该植物自花且闭花授粉 一般情况都是纯合子 2 采用诱变育种方法需处理大量种子 说明产生有利性状的个体较少 故突变具有稀有性和不定向性 3 由题意可知感病矮茎纯合体基因型是rrddee 抗病高茎纯合体基因型是rrddee 三对基因自由组合 杂交产生子一代的基因型为rrddee 可通过连续自交提高纯合度 即纯合化手段 直到性状不发生分离为止 得到稳定遗传的抗病矮茎品种 一般情况 基因数越多 育种过程需要的年限越长 若只考虑茎的高度 则亲本杂交所得f1的基因型全为ddee 自然状态因自花且闭花授粉 故f1自交产生子二代的表现型及比例是矮茎 d e 中茎 d ee dde 高茎 ddee 9 6 1 4 单倍体育种应先杂交 产生基因型为rrddee的个体 再利用其产生的花粉进行离体培养 诱导其染色体加倍 因此涉及原理是基因重组和染色体畸变 考点二 考点一 参考答案 1 纯 2 多方向性 稀有性 3 选择纯合化年限越长高茎 中茎 矮茎 1 6 9 4 基因重组和染色体畸变 考点二 考点一 1 2015 厦门质检 现有基因型为aabb和aabb的水稻品种 利用不同的育种方法可培育出不同的类型 相关叙述错误的是 a a 通过杂交育种获得aabb 原理是受精作用过程中发生基因重组b 通过单倍体育种获得aabb 原理是基因重组和染色体变异c 通过诱变育种获得aabb 原理是基因突变d 通过多倍体育种获得aaaabbbb 原理是染色体变异 解析 通过杂交育种获得aabb 原理是减数分裂形成配子的过程中发生基因重组 a项错误 单倍体育种过程中 需要用两亲本杂交获得f1 然后再进行花药离体培养和秋水仙素诱导处理 所以育种原理是基因重组和染色体变异 b项正确 人工诱变育种的原理是基因突变 c项正确 多倍体育种是用秋水仙素处理 使生物体内染色体数目加倍 原理是染色体变异 d项正确 考点二 考点一 2 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 b a 产生花粉的基因型有8种b 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 过程进行育种 考点二 考点一 解析 基因型为aabbccdd的植物 由于4对基因位于4对同源染色体上 故遵循自由组合定律 aabbccdd能产生2 2 1 2 8种配子 a项正确 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 b项错误 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a b ccd 占3 4 3 4 1 3 4 27 64 则重组类型占1 27 64 37 64 能稳定遗传的是纯合子 所占比例为1 2 1 2 1 1 2 1 8 c项正确 单倍体育种可明显地缩短育种年限 d项正确 考点二 考点一 3 2015 湖北部分高中联考 已知伞花山羊草是二倍体 二粒小麦是四倍体 普通小麦是六倍体 为了将伞花山羊草携带的抗叶锈病基因转入小麦 并且尽最大可能保证新品种具备普通小麦的优良性状 研究人员做了如图所示的操作 下列有关叙述正确的是 d a 杂种p能产生正常的可育的配子b 异源多倍体与普通小麦杂交产生的杂种q中一定含有抗叶锈病基因c 射线照射杂种r使抗叶锈病基因的染色体片段移接到小麦染色体上 属于基因重组d 两次与普通小麦杂交 可保证杂种r中含有较多普通小麦染色体 考点二 考点一 解析 由题意可知 杂种p是由二倍体山羊草和四倍体二粒小麦杂交形成的三倍体 减数分裂过程中联会紊乱 不能产生正常的可育的配子 a项错误 由于减数分裂过程中等位基因分离 故杂种q中不一定含有抗叶锈病基因 b项错误 杂种r中抗叶锈病基因所在染色体片段移接到小麦染色体上 属于染色体结构变异 c项错误 考点二 考点一 4 2015 安庆期末检测 甲 乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物 甲含有效成分a 乙含有效成分b 为培育同时含有a和b的新型药用植物 将基因型为aa的品种甲与bb的品种乙杂交后 经多代选育出如图所示的新品种丙 图中黑色部分是来自品种乙的染色体片段 品种甲没有此片段 下列相关叙述错误的是 c a 杂交选育过程中一定发生过染色体结构上的变异b 杂交选育过程中一定发生过基因的突变c 仅从丙的自交后代中不可能得到符合育种要求的纯种d 该育种过程应该利用了秋水仙素的作用 考点二 考点一 解析 由题图中黑色部分是来自品种乙的染色体片段可判断 在杂交选育过程中一定发生过染色体结构上的变异 a项正确 杂交选育选择的亲本基因型为aa和bb 而新品种丙基因型是aabb 即由aa变为aa 由bb变为bb 故该过程中一定发生过基因的突变 b项正确 丙自交时 若发生交叉互换 产生基因组成为ab的配子 则可通过单倍体育种方法得到基因型为aabb的符合要求的纯种 c项错误 在远缘杂交中 由aa和bb杂交得到的ab因无同源染色体 高度不育 所以必须用秋水仙素处理 使染色体加倍后才能继续进行育种进程 d项正确 考点二 考点一 5 2015 山西临汾一中 康杰中学等四校联考 野生猕猴桃是一种多年生富含维生素c的二倍体 2n 58 小野果 如图是某科研小组以大量的野生猕猴桃种子 aa 为实验材料培育抗虫猕猴桃无子新品种的过程 下列分析正确的是 c a 该培育过程中不可使用花药离体培养b 过程必须使用秋水仙素c 的体细胞中最多有6个染色体组d 过程得到的个体是四倍体 考点二 考点一 解析 据题图可知 aa变为aa 发生了基因突变 对应的育种方式为诱变育种 aa变成aaaa 表明染色体数目加倍 对应的育种方式是多倍体育种 过程 是将另一种生物的基因b导入个体中 属于基因工程育种 题图中由aa得到aaaa个体 过程 可利用单倍体育种获得 单倍体育种过程中运用到花药离体培养 a项错误 诱导染色体数目加倍通常使用的试剂是秋水仙素 除此方法外还可以用低温处理 b项错误 是aa植株和aaaa植株杂交的后代 为三倍体 其体细胞在有丝分裂后期染色体组数为6个 c项正确 过程得到的个体是三倍体 d项错误 考点二 考点一 考点二基因工程的操作工具及步骤1 基因工程的操作工具 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 产生两个带有黏性末端的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 考点二 考点一 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 作为运载工具 将目的基因运送到受体细胞中去 在受体细胞内对目的基因进行大量复制 条件 能在受体细胞内稳定保存并大量复制 有多个限制酶切点 有标记基因 考点二 考点一 2 有关基因工程操作步骤的几点说明 1 限制酶在第一步和第二步操作中都用到 且要求是同一种酶 目的是产生相同的黏性末端 第二步中两种工具酶都用到 2 质粒是最常用的运载体 除此之外 噬菌体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 将目的基因导入受体细胞 没有涉及碱基互补配对 4 目的基因表达的标志 通过翻译合成相应的蛋白质 考点二 考点一 典例2 2015 陕西五校联考 苏云金杆菌 bt 能产生具有杀虫能力的毒素蛋白 图甲是转bt毒素蛋白基因植物的重组dna形成过程示意图 图乙是毒素蛋白基因进入植物细胞后发生的两种生物大分子合成的过程 据图回答下列问题 考点二 考点一 1 将图甲 的dna用hind bamh 完全酶切后 反应管中有种dna片段 过程 需要用到酶 2 假设图甲中的质粒由原来bamh 识别位点的碱基序列变成了另一种限制酶bcl 的碱基序列 现用bcl 和hind 切割质粒 则该图甲中 的dna右侧还能选择bamh 进行切割 并能获得所需重组质粒吗 请说明理由 3 若上述假设成立 并成功形成重组质粒 则重组质粒 a 既能被bamh 切开 也能被hind 切开b 能被bamh 切开 但不能被hind 切开c 既不能被bamh 切开 也不能被hind 切开d 能被hind 切开 但不能被bamh 切开 4 图乙中 链是 不同组织细胞的相同dna进行过程 时启用的起始点 填 都相同 都不同 或 不完全相同 其原因是 考点二 考点一 解题思路 1 由于hind 和bamh 两种酶形成的末端不一样 且目的基因共含有三个此两种酶的酶切位点 所以被这两种限制酶切割之后所形成的片段有四种 2 bcl 与bamh 酶切割形成的黏性末端相同 所以同时用bcl 和hind 这两种限制酶切割能形成所需重组质粒 3 根据酶切位点和识别的碱基序列可知 重组质粒只能被hind 切开 但不能被bamh 切开 4 从题图乙可知 链是以dna一条链作为模板进行转录形成的mrna分子 不同组织细胞的相同dna在转录时 若是相同基因 则一般转录起点相同 若是不同的基因 则转录起点不同 参考答案 1 4dna连接 2 能 切割后露出的黏性末端相同 3 d 4 mrna不完全相同不同组织细胞中基因会进行选择性表达 考点二 考点一 思维拓展 辨析不同酶的作用 1 限制性核酸内切酶和dna连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键 不是氢键 只是一个切开 一个连接 2 dna酶即dna水解酶 是将dna水解的酶 dna聚合酶是在dna复制过程中 催化形成新dna分子的酶 作用将单个游离的脱氧核苷酸加到dna片段上 需要模板 考点二 考点一 1 2015 廊坊示范高中联考 基因工程是将目的基因通过一定过程 转入到受体细胞 经过受体细胞的分裂 使目的基因的遗传