优化探究（新课标）高考生物一轮复习 6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 观考情考纲考频 1 生物变异在育种上的应用 3年12考 2 转基因食品的安全 3年4考 一 杂交育种1 概念 将两个或多个品种的优良性状通过集中在一起 再经过获得新品种的方法 2 原理 方法和范围 原理 方法 目的 培育动植物优良品种 范围 的生物 交配 选择和培育 基因重组 杂交 有性生殖 3 过程 1 植物 选择具有不同优良性状的亲本 获得f1 f1自交 获得f2 需要的类型 自交至不发生性状分离为止 2 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个体 4 优点 操作简便 可以把多个品种的集中在一起 5 缺点 获得新品种周期长 杂交后代会出现现象 育种过程缓慢 6 应用 根据需要培育理想类型 如改良作物品质 提高单位面积产量 也可用于家畜 家禽的育种 鉴别 选择 杂交 f2 优良性状 性状分离 二 诱变育种1 概念 利用物理或化学因素来处理生物 使生物发生 从而获得优良类型的方法 2 原理 基因突变 变异 基因突变 亚硝酸 4 过程 选择生物 诱发 选择理想类型 培育 5 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 6 缺点 有利变异个体往往不多 需处理大量材料 盲目性大 7 应用 培育具有的类型 主要应用于农作物育种和微生物育种 基因突变 突变频率 改良某些性状 新性状 三 基因工程1 概念 又叫或 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 地改造生物的遗传性状 操作水平为dna分子水平 2 原理 不同物种间的 基因拼接技术 dna重组技术 定向 基因重组 3 操作工具 1 基因的 剪刀 特性 一种限制酶只能识别一种序列 切割 作用 将外来的dna切断 用切取目的基因和运载体 2 基因的 针线 把脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的dna骨架上的缺口 缝合 起来 即连接 形成 限制性核酸内切酶 特定的核苷酸 并在特定的切点上 相同的限制酶 dna连接酶 磷酸和脱氧核糖 磷酸二酯键 3 基因的运载体 特点 有基因 有多个切点 能在受体细胞中稳定保存并大量复制 举例 常用的有 噬菌体 动植物病毒等 标记 限制酶 质粒 4 步骤 提取 目的基因与结合 将目的基因受体细胞 目的基因的 5 重组成功的标志 获得产物 目的基因 运载体 导入 检测与鉴定 目的基因 四 基因工程的应用1 作物育种 利用的方法 获得高产 稳产和具有 的农作物 培育出具有各种的作物新品种 如抗虫棉 2 药物研制 利用基因工程 培育转基因生物 利用转基因生物生产出各种 的药品 如胰岛素 干扰素和乙肝疫苗等 3 环境保护 利用转基因细菌降解的化合物 分解泄漏石油 处理工业废水等 基因工程 优良品质 抗逆性 高质量 低成本 有毒有害 1 判断下列有关生物育种叙述的正误 1 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 2013年高考大纲全国卷 2 抗病植株连续自交若干代 纯合抗病植株的比例逐代降低 2013年高考四川卷 3 用花粉离体培养获得的抗病植株 其细胞仍具有全能性 2013年高考四川卷 4 诱变育种和杂交育种均可形成新基因 5 花药离体培养技术也能培育获得抗锈高产小麦新品种 6 单倍体育种在所有育种方法中所用的年限最短 7 杂交育种第一步杂交的目的是将两个亲本的优良性状集中到一个个体上 8 太空育种能按人的意愿定向产生优良性状 9 采用诱变育种可改良缺乏某种抗病性的水稻品种 2 判断下列有关基因工程育种叙述的正误 1 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 2013年高考大纲全国卷 2 用转基因技术将外源抗旱基因导入高产晚熟品种获得高产抗旱品种 2013年高考江苏卷改编 3 没有限制酶就无法使用质粒运载体 2013年高考上海卷 1 几种育种方法比较 变异与育种 2 针对不同目的的杂交育种程序 1 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使用 如水稻 玉米等 其特点是可以利用 获得的品种高产 抗性强 但种子只能种一年 培育的基本步骤如下 选取符合要求的纯种双亲杂交 f1 即为所需品种 杂种优势 3 针对不同育种目标的育种方案 1 对于下图所示育种方法的说法不正确的是 a 方向所示的途径依据的原理是基因重组b 过程所示的育种方法依据的原理是染色体变异c 过程都要用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗d 过程一般发生在生殖细胞中才具有遗传性解析 方向所示的途径表示杂交育种 原理是基因重组 过程所示的育种方法为多倍体育种 多倍体育种和单倍体育种的原理都是染色体变异 过程中最常使用的药剂是秋水仙素 但是 过程不能处理种子 只能处理幼苗 过程是基因突变 实质是dna分子结构发生改变 基因突变可发生在生物个体发育的各个时期 但是 一般发生在生殖细胞中才具有遗传性 答案 c 1 在a组的 处育种工作者应采用的方法是 2 b组a代表的个体叫做 b组的育种方法与a组的育种方法比较 最大优点是 经过 处理后的个体基因型按理论计算共有 种 3 若 是转录的模板链 则 代表的氨基酸是 4 e组中丙个体的性状多数与 相似 5 d组的辐射引起组成生物基因的脱氧核苷酸的 发生了改变 从而改变了 1 基因工程的操作工具 1 限制性核酸内切酶 特点 一种限制酶只能识别一种 并在 切割dna分子 存在 主要存在于微生物中 结果 产生黏性末端 碱基互补配对 基因工程 特定的核苷酸序列 特定的切点 2 dna连接酶 连接的部位 磷酸二酯键 梯子的扶手 而不是氢键 梯子的踏板 结果 两个相同的黏性末端相连 3 运载体 条件 a 能在宿主细胞内并大量 b 有多个 以便与外源基因连接 c 有标记基因 以便 常用的运载体 稳定保存 复制 限制酶切点 筛选 dna 2 基因重组与基因工程的异同 3 2015年南京四校调研 下列关于培育生物新品种的叙述 不正确的是 a 培育三倍体转基因植物可以防止基因污染b 基因工程育种的原理是基因突变c 单倍体育种的优点是明显缩短育种年限d 多倍体育种得到的新品种结实率较低解析 三倍体植物不能繁殖后代 因此培育三倍体转基因植物可以防止基因污染 基因工程育种的原理是基因重组 单倍体育种的优点是明显缩短育种年限 多倍体育种得到的新品种果实大 但结实率较低 答案 b 4 下列关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容 正确的组合是 解析 供体是提供目的基因的生物 受体是接受目的基因的生物 剪刀是限制酶 针线是dna连接酶 常用的运载体是质粒 答案 c 例1 已知小麦中高秆对矮秆 抗倒伏 为显性 抗病对不抗病为显性 以纯合高秆抗病小麦和纯合矮秆不抗病小麦为亲本 培育抗病抗倒伏小麦 相关说法不正确的是 a 单倍体育种利用了花粉细胞具有全能性及秋水仙素能抑制纺锤体的形成等原理b 杂交育种过程需要不断筛选 自交 直到矮秆抗病个体的后代不发生性状分离c 利用射线 亚硝酸盐等处理矮秆不抗病小麦种子可实现人工诱变 但成功率低d 育种过程中的筛选实质上是通过自然选择实现种群中抗病基因频率的定向提高 育种方式分析 解析 单倍体育种首先要通过花药离体培养得到单倍体幼苗 其原理是细胞的全能性 再使用秋水仙素使染色体数目加倍 作用的机理是前期抑制纺锤体的形成 a正确 杂交育种过程需要通过多次自交筛选才能得到稳定遗传的个体 b正确 基因突变的频率较低且具有不定向性 c正确 育种过程中的筛选是通过人工选择完成的 d错误 答案 d 例2 如图表示六倍体小麦 42条染色体 的两个纯种品系的部分染色体及基因组成 表示染色体 a为矮秆基因 b为抗矮黄病基因 e为抗条斑病基因 均为显性 乙品系由普通小麦与近缘六倍体偃麦草杂交后 经多代选育而来 图中黑色部分是来自偃麦草的染色体片段 让甲和乙杂交 产生的f1自交 下列有关叙述不正确的是 多倍体育种 a 普通小麦与近缘偃麦草杂交获得的个体为六倍体b 在培育乙品系过程中 由于基因重组导致了染色体 上基因e和a的组合c 若减数分裂中 甲与 乙不能正常配对 f1形成的配子中最少含有20条染色体d 若减数分裂中 甲与 乙正常配对 f2中约1 2的个体表现为矮秆 抗条斑病 解析 普通小麦和近缘偃麦草都是六倍体 杂交后代也属于六倍体 由题干信息可知 含有e的黑色部分是来自偃麦草的染色体片段 属于染色体结构变异 若 甲与 乙不能正常配对 在减数第一次分裂时 甲与 乙可能分开 也可能不分开 最后形成的配子中可能含 甲 可能含 乙 可能都含 可能都不含 因此配子中最少含有20条染色体 若减数分裂中 甲与 乙正常配对 f1产生ab aeb两种类型的配子 随机组合后同时含有a和e的个体占总数的1 2 答案 b 例3 小麦是自花传粉植物 在种植白色籽粒小麦的田间偶然发现有一株小麦所结籽粒为红色 研究表明红色籽粒小麦是由种皮中的色素所引起的 第二年将该小麦的800多颗红色籽粒播种后 有600多株发育成熟 其中有160多株结白色籽粒 其余仍结红色籽粒 回答题中基因型时用a表示显性基因 a表示隐性基因 1 最初产生结红色籽粒植株的原因很可能是由于 红色籽粒中胚的基因型是 育种过程分析 2 若采用单倍体育种的方法 以尽快获得稳定遗传的红色籽粒小麦品种 具体步骤是 将最初得到的红色籽粒播种后 最好培养至 填 传粉前 或 传粉后 取 进行离体培养 待得到 时 用秋水仙素处理使其 后 培养至成熟 得到的植株基因型为 待 时 选 籽粒留种 此育种方式的实质是 解析 从题中可知小麦是自花传粉植物 种植白色籽粒小麦的田间只偶然发现一株小麦所结籽粒为红色 说明该小麦田间的小麦植株均为纯合子 这株结红色籽粒的小麦植株发生了显性突变 即由a基因突变为a基因 该结红色籽粒的小麦植株的基因型为aa 种子中胚的基因型有aa aa aa 由于籽粒的颜色是由种皮中的色素所引起的 因而籽粒均为红色 进行单倍体育种时 应在传粉前取其花药进行离体培养获得单倍体幼苗 再用秋水仙素诱导幼苗使其染色体数加倍 由于花粉有a a两种类型 因而经单倍体育种后获得的纯合子植株的基因型为aa或aa 答案 1 基因突变aa aa aa 2 传粉前花药 单倍体幼苗染色体加倍aa或aa 籽粒成熟 结种子 结果实 红色 染色体数目变异 微讲座二十三育种方式的相关问题1 育种的相关问题 1 要获得本物种没有的性状可通过诱变和基因工程 其中基因工程是有目的的改良 2 杂交育种是最简捷的育种方法 而单倍体育种是最快获得纯合子的方法 可缩短育种年限 3 染色体加倍可以采用秋水仙素等方法使其加倍 也可以采用细胞融合 但细胞融合可在两个不同物种之间进行 4 原核生物不能进行减数分裂 所以不能运用杂交育种 细菌的育种一般采用诱变育种 5 动物杂交育种中 纯合子的获得不用通过逐代自交 可改为测交 6 杂交育种与杂种优势不同 杂交育种是在杂交后代众多类型中选择符合育种目标的个体进一步培育 直至获得稳定遗传的具有优良性状的新品种 杂种优势主要是利用杂种f1的优良性状 并不要求遗传上的稳定 2 单倍体育种与多倍体育种的比较 3 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 4 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 5 可遗传 可育三倍体无子西瓜 骡子 二倍体的单倍体等均表现 不育 但它们均属于可遗传变异 其遗传物质已发生变化 若将其体细胞培养为个体 则可保持其变异性状 这与仅由环境引起的不可遗传的变异有着本质区别 如无子番茄的 无子 原因是植株未受粉 生长素促进了果实发育 这种 无子 性状是不可以保留到子代的 将无子番茄进行组织培养时 若能正常受粉 则可结 有子果实 1 2015年浙江五校联考 如图所示是育种专家利用染色体部分缺失原理 对棉花品种的培育过程 下列相关叙述正确的是 a 图中涉及的变异只有染色体结构的变异b 粉红棉m的出现是染色体缺失的结果c 白色棉n自交后代会发生性状分离 不能稳定遗传d 深红棉s与白色棉n杂交 产生深红棉的概率为1 4 解析 太空育种涉及基因突变 粉红棉m的产生过程中有染色体结构变异 白色棉n的产生是基因重组的结果 a项错误 从粉红棉m及深红棉s的染色体及基因组成可以看出 粉红棉m的出现是染色体缺失的结果 b项正确 白色棉n相当于纯合子 自交后代不会发生性状分离 能稳定遗传 c项错误 深红棉s与白色棉n杂交 产生深红棉的概率为0 d项错误 答案 b 2 2012年高考江苏卷 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的相关知识 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的 在生产中还可由aabb细胞与cc细胞通过诱导融合培育产生 2 亲本aabbcc和aabbdd杂交 杂交后代 的染色体组的组成为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断裂 而后又重接到普通小麦的染色体上 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 3 2015年广州调研 在大面积种植只含一种抗虫基因的转基因甘蓝 2n 18 以后 调查发现 小菜蛾种群对该种甘蓝产生的毒蛋白具有更强的抗性 为此研究人员培育了体细胞含有两种外源抗虫基因 分别用a和b表示 的转基因甘蓝 这两种基因在染色体上的整合位点存在如图所示的情况 细胞中只有2个抗虫基因 请回答下列问题 不考虑染色体的交叉互换 1 检测a基因和b基因在细胞中是否得到转录可采用 技术 2 请根据现代生物进化理论解释小菜蛾种群抗性增强的原因 3 甘蓝是雌雄同株植物 体细胞含两种抗虫基因的甘蓝表现为强抗虫 含一种抗虫基因的甘蓝表现为弱抗虫 没有抗虫基因的甘蓝不抗虫 普通甘蓝 体细胞含两个抗虫基因的转基因甘蓝与普通甘蓝杂交 若f1中表现为强抗虫的植株所占比例为25 则该转基因甘蓝的两个抗虫基因的整合位点属于上图 类型 可选取上图 类型的转基因甘