高考生物总复习 第四单元 第三讲 从杂交育种到基因工程课件 新人教版必修2.ppt

第四单元细胞的生命历程 第三讲从杂交育种到基因工程 必修二 知识点一 杂交育种与诱变育种 不同优良性状 自交或杂交 自交或杂交 基因突变 改良作物品质 诱变育种 2 连线 杂交育种缘何从后代开始选种 提示 由于亲本杂交后 f1代往往表现一致 至f2代方可出现性状分离 故杂交育种往往从f2代开始选种 几种育种方法的比较 1 某生物的基因型为aabb 通过下列技术可以分别将它们转变为以下基因型的生物 aabb ab aabbc aaaabbbb 则下列排列正确的是 a 诱变育种 转基因技术 花药离体培养 细胞融合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 某生物的基因型为aabb 可通过杂交育种获得基因型为aabb的生物 通过单倍体育种可获得基因型为ab的生物 通过转基因技术可获得基因型为aabbc的生物 通过多倍体育种可获得基因型为aaaabbbb的生物 答案 b 2 2013 浏阳模拟 农科所通过如下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 c过程中秋水仙素作用于萌发的种子或幼苗 a过程能够缩短育种年限 但不能提高突变率 答案 b 知识点二 基因工程1 概念 又叫基因拼接技术或技术 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 地改造生物的遗传性状 2 原理 不同生物间的 dna重组 定向 基因重组 3 基本工具 1 基因的剪刀 2 基因的针线 3 基因的运载体 常用的有 噬菌体衍生物和动植物病毒等 限制性核酸内切酶 dna连接酶 质粒 4 操作步骤提取 目的基因与结合 将目的基因导入 目的基因的 目的基因 运载体 受体细胞 表达和检测 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 如等 2 药物研制 利用基因工程的方法 培养转基因生物 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 乙肝疫苗等 抗虫棉 干扰素 3 环境保护 如利用转基因细菌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 比较基因重组与基因工程 基因工程可使受体获得新的基因 表现出新的性状 该技术可看作是一种广义的基因重组 3 以下说法正确的是 a 所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列b 质粒是基因工程中唯一的运载体c 运载体必须具备的条件之一是 具有一个或多个限制酶切点 以便与外源基因连接d dna连接酶使黏性末端的碱基之间形成氢键 解析 每一种限制酶只能识别一种 或者一类 特定的核苷酸序列 不同的限制酶所识别的序列不同 质粒是常用的运载体 但不是唯一的 dna连接酶连接的是两个被限制酶切割的dna片段的切口 互补的碱基之间通过氢键连接 答案 c 4 2010 浙江高考 在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中 下列操作错误的是 a 用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸b 用dna连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体c 将重组dna分子导入烟草原生质体d 用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞 解析 限制性核酸内切酶切割的是dna 而烟草花叶病毒的遗传物质为rna 答案 a 2012 浙江高考 玉米的抗病和不抗病 基因为a a 高秆和矮秆 基因为b b 是两对独立遗传的相对性状 现有不抗病矮秆玉米种子 甲 研究人员欲培育抗病高秆玉米 进行以下实验 取适量的甲 用合适剂量的 射线照射后种植 在后代中观察到白化苗4株 抗病矮秆1株 乙 和不抗病高秆1株 丙 将乙与丙杂交 f1中出现抗病高秆 抗病矮秆 不抗病高秆和不抗病矮秆 选取f1中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗 经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株 丁 另一实验表明 以甲和丁为亲本进行杂交 子一代均为抗病高秆 请回答 1 对上述1株白化苗的研究发现 控制其叶绿素合成的基因缺失了一段dna 因此该基因不能正常 功能丧失 无法合成叶绿素 表明该白化苗的变异具有 的特点 该变异类型属于 2 上述培育抗病高秆玉米的实验运用了 单倍体育种和杂交育种技术 其中杂交育种技术依据的原理是 花药离体培养中 可通过诱导愈伤组织分化出芽 根获得再生植株 也可通过诱导分化成 获得再生植株 3 从基因组成看 乙与丙植株杂交的f1中抗病高秆植株能产生 种配子 4 请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到f1的过程 解析 1 由题意知 白化苗的出现是由于其控制叶绿素合成的基因缺失了一段dna 导致植株的叶绿素基因不能正常表达 不能合成叶绿素 使光合作用不能进行 所以这种变异属于有害变异 基因中缺失dna片段属于基因突变 2 在上述育种过程中 用合适剂量的 射线照射 导致植株的基因型发生改变 其育种方法为诱变育种 花药离体培养 用秋水仙素诱导染色体数目加倍 为单倍体育种 利用不同表现型的植株杂交得到多种优良性状组合到一起的类型 为杂交育种 其育种原理是基因重组 花药离体培养是植物组织培养技术的应用 这种技术手段的途径有二 一是通过愈伤组织分化出芽和根 形成再生植株 二是诱导分化成胚状体 再获得再生植株 3 乙为抗病矮秆 a bb 丙为不抗病高秆 aab 结合其杂交得到的f1有抗病高秆 a b 抗病矮秆 a bb 不抗病高秆 aab 不抗病矮秆 aabb 四种表现型 可确定乙 丙的基因型分别为aabb aabb 因此 f1中抗病高秆个体的基因型为aabb 该种个体能够产生ab ab ab和ab4种配子 4 根据乙 丙的基因型可以写出杂交产生子一代的过程 但应注意亲代 配子 基因型和表现型及其比例 答案 1 表达有害性基因突变 2 诱变育种基因重组胚状体 3 4 4 如图所示 1 基因工程育种可按照人们的意愿定向培育新品种且可突破生殖隔离 实现不同物种间的基因重组 2 杂种优势不同于杂交育种 杂种优势是杂交子一代所表现的优良性状 2010 浙江高考 在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中 下列操作错误的是a 用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸b 用dna连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体c 将重组dna分子导入烟草原生质体d 用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞 解析 限制性核酸内切酶切割的是dna 而烟草花叶病毒的遗传物质为rna 目的基因与载体的连接由dna连接酶催化连接 受体细胞为植物细胞 所以可以是烟草原生质体 目的基因为抗除草剂基因 所以筛选的时候应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞 答案 a 基因工程操作步骤图解 1 微生物常做受体细胞的原因是因其繁殖速度快 代谢旺盛 目的产物多 2 目的基因表达的标志 通过转录翻译合成出相应的蛋白质 3 只有第三步将目的基因导入受体细胞不涉及到碱基互补配对 1 生物育种方法的选择 1 若要培育隐性性状个体 则可用自交或杂交的方法 只要出现该性状即可稳定遗传 2 有些植物如小麦 水稻等 杂交实验较难操作 则最简便的方法是自交 3 若要快速获得纯种 则最好采用单倍体育种方法 4 若实验植物为营养繁殖类如马铃薯等 则只要出现所需性状即可 不需要培育出纯种 5 若要培育原先没有的性状 则可用诱变育种 2 几种育种方法分析 1 杂交育种是最简捷的方法 而单倍体育种是最快获得纯合子的方法 可缩短育种年限 2 让染色体加倍可以用秋水仙素等进行处理 也可采用细胞融合的方法 且细胞融合能在两个不同物种之间进行 3 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 下面为6种不同的育种方法 据图回答下列问题 1 图中a至d方向所示的途径表示 育种方式 这种方法属常规育种 一般从f2代开始选种 这是因为 a b c的途径表示 育种方式 这两种育种方式中后者的优越性主要表现在 2 b常用的方法为 3 e方法所用的原理是 所用的方法如 育种时所需处理的种子应是萌发的 而非休眠的 种子 原因是 4 上述育种过程中 哪两个过程所使用的方法相同 填写字母 具体使用的方法有 至少回答两个 其作用机理是 5 g过程原理是 h和i分别表示 和 过程 6 k l m育种方法的优越性表现在 7 上述a i过程中 哪些过程作用前后没有改变作用对象的基因型 填写字母 解析 方法1应为杂交育种 它的可操作性最强 但育种周期最长 方法2为单倍体育种 其最大优点为明显缩短育种周期 方法3为诱变育种 这种方法获得新品种的速度最快 但因有利变异往往不多 需大量处理实验材料 方法4为多倍体育种 它可获得性状改良的多倍体 方法5为转基因技术即基因工程育种 它可定向改造生物性状获得新品种 方法6为细胞工程育种 它可克服远缘杂交不亲和的障碍 培育生物新品种 答案 1 杂交从f2代开始发生性状分离单倍体明显缩短育种年限 2 花药离体培养 3 基因突变x射线 紫外线 激光 亚硝酸 硫酸二乙酯 秋水仙素 理化因素需各说出一项 种子萌发后进行细胞分裂 dna在复制过程中可能由于某种因素的影响发生基因突变 4 c f低温诱导和秋水仙素处理抑制纺锤体形成 导致染色体不能移向两极而加倍 5 基因重组脱分化再分化 6 克服了远缘杂交不亲和的障碍 大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围 7 h i 育种方法的归纳 1 2012 天津高考 芥酸会降低菜籽油的品质 油菜有两对独立遗传的等位基因 h和h g和g 控制菜籽的芥酸含量 下图是获得低芥酸油菜新品种 hhgg 的技术路线 已知油菜单个花药由花药壁 2n 及大量花粉 n 等组分组成 这些组分的细胞都具有全能性 据图分析 下列叙述错误的是a 两过程均需要植物激素来诱导细胞脱分化b 与 过程相比 过程可能会产生二倍体再生植株c 图中三种途径中 利用花粉培养筛选低芥酸植株 hhgg 的效率最高d f1减数分裂时 h基因所在染色体会与g基因所在染色体发生联会 解析 本题主要考查杂交育种 单倍体育种及减数分裂的特点等知识 通过杂交方法可将不同个体的优良性状的基因集中到同一个个体中 通过单倍体育种可大大缩短育种年限 分析题图可知 两过程均为细胞脱分化的过程 均需要植物激素来诱导 故a正确 由于花药由花药壁 2n 和大量花粉 n 等组分组成 由花药壁培养成的再生植株可能为二倍体 故b正确 利用花粉培养成的再生植株为单倍体 再用秋水仙素处理 使其染色体数目加倍 成为可育的纯合子 大大缩短了育种年限 故c正确 由于h基因所在的染色体与g基因所在的染色体不是一对同源染色体 因此 在减数分裂过程中 二者不会发生联会现象 故d错误 答案 d 2 2010 江苏高考 下列关于转基因植物的叙述 正确的是 a 转入到油菜的抗除草剂基因 可能通过花粉传入环境中b 转抗虫基因的植物 不会导致昆虫群体抗性基因频率增加c 动物的生长激素基因转入植物后不能表达d 如转基因植物的外源基因来源于自然界 则不存在安全性问题 解析 转基因的抗虫植物在长期栽培过程中 会导致以该植物为食物来源的昆虫的抗性基因频率增加 动物和植物共用一套遗传密码 因此转入植物体内的动物生长激素基因也可能进行表达 转基因植物的外源基因来源于自然界 也可能存在食物安全 生物安全和环境安全等安全性问题 答案 a 3 2012 海南高考 无子西瓜是由二倍体 2n 22 与同源四倍体杂交后形成的三倍体 回答下列问题 1 杂交时选用四倍体植株作母本 用二倍体植株作父本 取其花粉涂在四倍体植株的 上 授粉后套袋 四倍体植株上产生的雌配子含有 条染色体 该雌配子与二倍体植株上产生的雄配子结合 形成含有 条染色体的合子 2 上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株 该植株会产生无子果实 该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的 分裂 3 为了在短期内大量繁殖三倍体植株 理论上可以采用 的方法 解析 1 在三倍体无子西瓜培育过程中以四倍体植株为母本 授以二倍体植株花粉可获得三倍体西瓜种子 胚 四倍体植株上产生的雌配子含有22条染色体 二倍体产生的雄配子含11条染色体 则合子中含有三个染色体组 33条染色体 2 三倍体西瓜无子的原因是 三倍体的细胞含有三个染色体组 在减数分裂时 染色体联会紊乱 不能产生正常的生殖细胞 3 由于三倍体植株不能进行有性繁殖 故可采用组织培养等无性生殖方式繁殖 答案 1 雌蕊 或柱头 2233 2 减数 3 组织培养 4 2012 江苏高考 科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到普通小麦中 育成了抗叶锈病的小麦 育种过程见图 图中a b c d表示4个不同的染色体组 每组有7条染色体 c染色体组中含携带抗病基因的染色体 请回答下列问题 1 异源多倍体是由两种植物aabb与cc远缘杂交形成的后代 经 方法培育而成 还可用植物细胞工程中 方法进行培育 2 杂交后代 染色体组的组成为 进行减数分裂时形成 个四分体 体细胞中含有 条染色体 3 杂交后代 中c组的染色体减数分裂时易丢失 这是因为减数分裂时这些染色体 4 为使杂交后代 的抗病基因稳定遗传 常用射线照射花粉 使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上 这种变异称为 解析 此题考查多倍体及多倍体育种相关的知识 1 异源多倍体aabbcc是由两种植物aabb与cc远缘杂交产生的后代abc 再经过秋水仙素诱导染色体数目加倍形成 在生产中还可由aabb细胞与cc细胞通过诱导融合产生 2 亲本aabbcc和aabbdd杂交 杂交后代 的基因组成为aabbcd 杂交后代 体细胞中染色体数目为7 6 42条 该个体减数分裂时 由于c d组染色体无同源染色体配对 因此只形成7 2 14个四分体 3 c组染色体由于无同源染色体配对 故减数分裂时易丢失 4 射线照射有可能引起c组携带抗病基因的染色体片段裂断 而后又重接到普通小麦的a或b组染色体上 这种变异称为易位 属于染色体结构变异 答案 1 秋水仙素诱导染色体数目加倍植物体细胞杂交 2 aabbcd1442 3 无同源染色体配对 4 染色体结构变异 5 2010 安徽高考 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1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1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1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 草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染病毒传播给后代 导致产量降低 品质变差 运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗 草莓微型繁殖的基本过程如下 请回答 1 微型繁殖培育无病毒草莓苗时 一般选取 作为外植体 其依据是 2 在过程 中 常用的ms培养基主要成分包括大量元素 微量元素和 在配制好的培养基中 常常需要添加 有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织