高考生物一轮总复习 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、基因工程及其应用课件 必修2.ppt

第6章 从杂交育种到基因工程 考纲导读 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 基因突变 育种进程 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 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 二 基因工程育种 dna重组 定向地改造 1 概念 又叫作基因拼接技术或 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 分子 定向 基因工程概念的理解2 原理 不同生物间的 基因重组 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 质粒 3 运载体 噬菌体 动植物病毒等 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 5 应用 提取目的基因 受体细胞 检测与鉴定 的培育 作物育种 如 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 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 能明显缩短育种年限 5 限制性核酸内切酶 dna连接酶及解旋酶都作用于磷 酸二酯键 答案 1 2 3 4 5 考点一 各种育种方法 考点梳理 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 杂种后代表现出多种优良性状 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 高考探究 考向1 各种生物育种方法的比较 典例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 甲图中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 典例2 2017年天津卷 节选 玉米自交系 遗传稳定的育种材料 b具有高产 抗病等优良性质 但难以直接培育成转基因植株 为使其获得抗除草剂性状 需依次进行步骤 试验 获得抗除草剂转基因玉米自交系a 技术路线如下图所示 1 为防止酶切产物自身环化 构建表达载体需用2种限制酶 选择的原则是 单选 ti质粒内 每种限制酶只有一个切割位点 g基因编码蛋白质的序列中 每种限制酶只有一个切割位点 酶切后 g基因形成的两个黏性末端序列不相同 酶切后 ti质粒形成的两个黏性末端序列相同 a b c d 2 下表是4种玉米自交系幼胚组织培养不同阶段的结果 据表可知 细胞脱分化时使用的激素是 自交系 的幼胚最适合培养成愈伤组织作为转化受体 3 农杆菌转化愈伤组织时 t dna携带插入其内的片段转移到受体细胞 筛选转化的愈伤组织 需使用含 的选择培养基 解析 1 为防止酶切产物自身环化 构建表达载体需用2种限制酶 则质粒内每种限制酶只有一个切割位点 故 正确 含目的基因的dna内每种限制酶也只有一个切割位点 目的基因内不能有限制酶切割位点 故 错误 为防止酶切产物自身环化 酶切后的两个黏性末端序列应不同 故 正确 错误 故选a 2 细胞脱分化形成愈伤组织 由表中结果可知 使用2 4 d时愈伤组织形成率最高 比较4个自交系 甲自交系中芽的分化率比较低 丙自交系中根的诱导率比较低 丁自交系中愈伤组织的形成率比较低 乙自交系中愈伤组织形成率 芽的分化率和根的诱导率都相对较高 故最适合培养成愈伤组织作为转化受体 3 试验的目的是获得抗除草剂转基因玉米自交系a 则筛选转化的愈伤组织 需使用含除草剂的选择培养基 答案 1 a 2 2 4 d乙 3 除草剂 考向预测 1 2017年吉林四调 有关生物育种方法的叙述 错误的是 a 通过基因工程方法可生产的药物有干扰素 白细胞介素 溶血栓剂等b 诱变育种可以提高突变率 在短时间内获得更多的优良变异类型c 获得无子西瓜和无子番茄的方法和原理相同d 杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起 解析 干扰素 白细胞介素 溶血栓剂等都可以通过基因工程的方法生产 a正确 诱变育种可以提高突变率 加快育种的进程 在短时间内获得更多的优良变异类型 b正确 获得无子西瓜的原理是染色体数目的变异 而获得无子番茄的原理是生长素促进果实发育 c错误 杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起 原理是基因重组 d正确 答案 c 2 2017年内蒙古包头九中期中 下图是利用野生猕猴桃种子 aa 2n 58 为材料培育无籽猕猴桃新品种 aaa 的过程 下列 叙述错误的是 a 和 都可用秋水仙素处理来实现b 若 是自交 则产生aaaa的概率为1 16c aa植株和aaaa植株是不同的物种d 若 是杂交 产生的aaa植株的体细胞中染色体数目为87 解析 和 都可用秋水仙素处理来完成染色体数目加倍 a正确 植株aaaa减数分裂产生的配子种类及比例为aa aa aa 1 4 1 所以aaaa自交产生aaaa的概率 1 6 1 6 1 36 b错误 二倍体aa与四倍体aaaa杂交产生的aaa为不育的三倍体 因此aa植株和aaaa植株是不同的物种 c正确 该生物一个染色体组含有染色体58 2 29 条 所以三倍体植株体细胞中染色体为29 3 87 条 d正确 答案 b 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 a正确 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 b错误 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 c正确 单倍体育种与多倍体育种的原理都是染色体数目变异 d正确 答案 b 4 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 植物体细胞杂交 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的植物培育出基因型为aabb的品种 可利用物理或化学方法处理材料 通过基因突变获得 要获得基因型为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 要获得基因型为aaaabbbb的品种 可通过植物体细胞杂交或多倍体育种 要获得ab的品种 可利用花药离体培养 答案 a 5 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 a 甲图个体自交 f1中抗虫植株和非抗虫植株的比例为 3 1 b 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 a错误 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 b正确 丙图个体减数分裂产生的配子有3 4含sck基因 c错误 丙图个体自交 f1中抗虫植株和非抗虫植株的比例为15 1 d错误 答案 b 6 2017年浙江温州联考 下列育种过程的描述中 错误的 是 a 植物通常选择萌发的种子或幼苗进行诱变育种b 单倍体育种过程中秋水仙素作用于单倍体幼苗c 杂交育种时应选择同物种的个体进行杂交d 西瓜的四倍体植株接受二倍体植株花粉得到的果实为三倍体无子西瓜 解析 由于萌发的种子或幼苗的细胞进行有丝分裂 dna分子进行复制 所以植物通常选择萌发的种子或幼苗进行诱变育种 a正确 单倍体育种过程中秋水仙素作用于单倍体幼苗 抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成 b正确 由于不同物种之间存在生殖隔离 所以杂交育种时应选择同物种的个体进行杂交 c正确 将西瓜二倍体花粉传到四倍体植株雌花上 结出的果实为四倍体有子西瓜 该西瓜的种子种下去长出的植株才结三倍体无子西瓜 d错误 答案 d 7 在植物基因工程中 用农杆菌中的ti质粒作为运载体 把目的基因重组入ti质粒上的t dna片段中 再将重组的t dna插入植物细胞的染色体dna中 1 科学家在进行上述基因操作时 要用同一种 分别切割质粒和目的基因 质粒的黏性末端与目的基因dna片段的黏性末端就可通过 方式而黏合 2 将携带抗除草剂基因的重组ti质粒导入二倍体油菜细胞 经培养 筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株 经分析 该植株含有一个携带目的基因的t dna片段 因此可以把它当成是杂合子 理论上 在该转基因植株自交f1中 仍具有抗除草剂特性的植株占总数的 3 种植上述转基因油菜 它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种 造成 基因污染 如果把目的基因导入叶绿体dna中 就可以避免 基因污染 原因是 解析 1 基因工程中要用同一种限制酶处理目的基因和运载体 产生相同的末端 然后通过碱基互补配对的方式将目的基因与运载体连在一起 构成基因表达载体 2 因该植株含有一个携带目的基因的t dna片段 可以认为是杂合子 假设基因型为ao 则通过杂交产生的后代中aa ao oo 1 2 1 具有抗除草剂特性的植株占总数的3 4 3 将目的基因导入叶绿体dna中 则目的基因就与叶绿体中的dna结合在一起 随卵细胞遗传给后代 不会通过花粉传递给后代 答案 1 限制酶 碱基互补配对 2 3 4 3 叶绿体中的基因只能随着卵细胞遗传给后代 不能随花粉 精子 遗传给后代 考点二 设计遗传育种的实验 考点梳理 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 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 f1 f2 选出表现型 培育隐性纯合子品种 选取双亲 p 杂交 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 即为所需 选取符合要求的纯种双亲 p 杂交 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 实例 无子西瓜的培育 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染色体数目加倍 也可以利用细胞融合技术 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 典例3 2017年安徽宿州一模 如图表示利用某种农作物 品种 和 培育出 的几种方法 据图分析错误的是 a 过程 是用秋水仙素处理正在萌发的种子b 培育品种 的最简捷的途径是 c 通过 过程育种的原理是染色体变异d 通过 过程育种最不容易达到目的 解析 ab为单倍体 没有种子 过程 是用秋水仙素处理幼苗 a错误 为杂交育种 培育品种 的最简捷的途径是杂交育种 b正确 过程为单倍体育种 其育种的原理是染色体变异 c正确 过程为诱变育种 由于变异是不定向的 最不容易达到目的 d正确 答案 a 考向2 生物育种过程的分析及应用 典例4 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 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 需要用秋水仙素诱导染色体数目加倍 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 根据育种流程图来辨别育种方式 1 杂交育种 涉及亲本的杂交和子代的自交 2 诱变育种 涉及诱变因子 产生的子代中会出现新的基 因 但基因的总数不变 3 单倍体育种 常用方法为花药离体培养 然后人工诱导 染色体加倍 形成纯合子 4 多倍体育种 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 5 基因工程育种 与原有生物相比 出现了新的基因 考向预测 8 2016年山东潍坊调研 现有高秆不抗病 bbcc 和矮秆抗病 bbcc 两种作物品种 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