必修二 第八单元 第三讲 作物育种与重组DNA技术.ppt

一、杂交育种和诱变育种,两个或多个品种的优良,性状,物理因素或化学因素,基,因突变,具有不同优良性状,F1连续自交,分裂,基因突变,改良作物品质,农作物和微生物,二、重组DNA技术1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、噬菌体和等。,限制性核酸内切酶,DNA连接酶,质粒,动植物病毒,2操作步骤(1)分离目的基因、选择基因工程载体。(2)体外重组DNA。(3)导入目的基因。(4)筛选、培养受体细胞。(5)目的基因表达。3应用基因工程主要在、药物研制和等方面取得了重大成就。,作物育种,环境保护,1DNA连接酶的主要功能是()A连接DNA复制时母链与子链之间形成的氢键B连接黏性末端碱基之间形成的氢键C将两条DNA末端之间的缝隙连接起来D将碱基、脱氧核糖、磷酸之间的键连接起来,解析：DNA连接酶的作用是催化连接DNA双链外侧磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，它与碱基之间的氢键无关。,答案：C,2(多选)下列实例与所用的原理中，正确的是()A无子番茄多倍体育种B无子西瓜单倍体育种C青霉素高产菌株基因突变D克隆羊“多利”的培育细胞工程,解析：无子番茄是人为涂抹生长素获得的；无子西瓜是多倍体育种。,答案：CD,3(2011长春调研)已知水稻的抗病(R)对感病(r)为显性，有芒(B)对无芒(b)为显性。现有抗病有芒和感病无芒两个品种，要想选育出抗病无芒的新品种，生产中一般选用的育种方法是()A诱变育种B多倍体育种C基因工程育种D杂交育种,解析：杂交育种能集两个亲本的不同优良性状于一身。,答案：D,4下图表示一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是(),AX是能合成胰岛素的细菌细胞B质粒具有标记基因和限制酶切割位点C目的基因与运载体的重组只需要DNA连接酶D该细菌的性状被定向改造,.,解析：根据图示，重组质粒导入的是细菌细胞，所以X是能合成胰岛素的细菌细胞。质粒作为运载体需要有限制酶切割位点以便转运目的基因，同时具有标记基因以便检测目的基因是否导入受体细胞内。目的基因与运载体的重组需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。基因工程的特点是能够定向改造生物性状。,答案：C,5为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法。图中两对相对性状独立遗传，高蔓(A)、感病(B)是显性性状。据图分析回答：,(1)过程表示的育种方式是_，F1自交获得的F2中，高蔓抗病植株中纯合体占_。,(2)过程表示的育种方式是_，可以取任一植株的适宜花药作培养材料，培养得到的单倍体基因型有_种；用秋水仙素处理，使染色体数目加倍，获得的二倍体植株的基因型分别是_。(3)过程表示的育种方式是_，叶肉细胞培育成转基因植株的过程体现了细胞的_性。(4)过程表示的育种方式是_，该育种方法的优点是_。,解析：过程表示的育种方法是杂交育种，F2中高蔓抗病植株的基因型为A_bb，则其中纯合体占1/3。过程表示的是单倍体育种，过程是先花药离体培养得到单倍体幼苗，再用秋水仙素处理，使染色体数目加倍，获得纯合体。F1的基因型为AaBb，所以单倍体育种得到的纯合二倍体基因型有4种。过程为基因工程育种。过程为诱变育种，其优点是可以提高突变率，在短时间内获得更多的变异类型。,答案：(1)杂交育种1/3(2)单倍体育种4AAbb、aabb、AABB、aaBB(3)基因工程育种全能(4)诱变育种可以提高突变率，在短时间内获得更多的变异类型,示例1(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、高酚的棉花植株的基因型是_，白色、高酚的棉花植株的基因型是_。(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)。,解析(1)由诱变当代自交，诱变1代发生性状分离可确定棕色为显性性状，低酚是隐性性状。(2)由诱变当代棕色、高酚自交结果，颜色发生性状分离，高酚稳定遗传，可确定棕色高酚植株的基因型为AaBB，同理可确定白色高酚植株的基因型为aaBb。(3)诱变1代中棕色高酚植株有纯合AABB和杂合的AaBB，自交不发生性状分离的为纯合体AABB。要培育棕色低酚的纯合植株AAbb，需用AABB植株与诱变1代的白色低酚aabb植株杂交，因要求尽快选育则需用可明显缩短育种年限的单倍体育种方法育种。,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),表现为棕色、低酚(AAbb)性状的植株即为所要选育的新品种,不同需求的育种方法选择与分析(1)育种的目的育种的根本目的是培育具有优良性状(抗逆性好、生活力强、产量高、品质优良)的新品种，以便更好地为人类服务。从基因组成上看，目标基因型可能是纯合体，可防止后代发生性状分离，便于制种和推广；也有可能是杂合体，即利用杂种优势的原理，如杂交水稻的培育、玉米的制种等。,(2)不同需求的育种方法若要培育隐性性状个体，则可用自交或杂交，只要出现该性状即可。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。若要快速获得纯种，则用单倍体育种方法。若实验植物为营养繁殖类如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。,若要培育原先没有的性状，则可用诱变育种。提高营养物质含量可运用多倍体育种。将两个亲本的不同优良性状集中在一起，可利用杂交育种。若要定向地改造生物性状，则可用基因工程育种。在实际育种过程中，并非单一地运用某种育种方式，而是根据需要选择多种育种方式综合运用。,1如图为水稻的几种不同育种方法示意图，据图回答：,(1)B常用的方法是_，C、F过程常用的药剂是_。(2)打破物种界限的育种方法是_(用图中的字母表示)，该方法所运用的原理是_。(3)假设你想培育一个稳定遗传的水稻品种，它的性状都是由隐性基因控制的，其最简单的育种方法是_(用图中的字母表示)；如果都是由显性基因控制的，为缩短育种时间常采用的方法是_(用图中的字母表示)。,(4)现有三种水稻品种，的基因型为aaBBDD，的基因型为AAbbDD，的基因型为AABBdd，三种等位基因分别位于三对同源染色体上。如果每年只繁殖一代，若要获得aabbdd植株，至少需要_年的时间。,解析：单倍体育种要先进行花药离体培养获得单倍体，然后再用秋水仙素处理获得纯合子。要培育的水稻品种，若性状都是由隐性基因控制的，简单的育种方法是杂交育种，若性状都是由显性基因控制的，快速育种常用的方法是单倍体育种。比较三个品种与新品种的基因型，可以发现新品种中含三个品种的基因各1对，如果要想缩短获得aabbdd植株的时间，可适当采用单倍体育种：第一年可以先让与(或)杂交得到杂交一代AaBbDD(或AaBBDd)，第二年再用杂交一代与(或)杂交，得到杂交二代AaBbDd,等，第三年种植杂交二代种子，待种子长成植株开花后，先用花药离体培养得到单倍体幼苗(基因型有ABD、ABd、AbD、Abd、aBD、aBd、abD、abd)，然后再用秋水仙素处理基因型为abd的幼苗，当年就能够获得aabbdd的植株。,答案：(1)花药离体培养秋水仙素(2)E基因重组(3)A、DA、B、C(4)3,示例2通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质，下图表示了这一技术的基本过程，在该过程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是GGATCC，请回答：,(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是_。人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中需要的酶是_。(2)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，原因是_。(3)将人体蛋白质基因导入羊体内并成功地表达，使羊产生新的性状。这种变异属于_，这里“成功地表达”的含义是_。(4)你认为此类羊产生的奶安全可靠吗？理由是什么？,解析本题主要考查基因工程的一般步骤、操作工具、应用以及转基因技术的安全性等知识。(1)基因工程的基本操作中用到的工具酶是限制性核酸内切酶、DNA连接酶。(2)不同生物的DNA分子的化学组成和空间结构相同，即都具有相同的物质基础和结构基础。(3)人体蛋白质基因导入羊体内并成功地表达，使羊产生新的性状，这是将一种基因导入另一种生物，变异类型属于基因重组，目的基因成功表达的含义是人体蛋白质基因在羊体细胞内通过转录、翻译两个过程控制合成人体蛋白质。(4)为开放性的题目，但要注意回答的理由要与观点相对应。,答案(1)限制性核酸内切酶DNA连接酶(2)人和羊DNA分子的空间结构、化学组成相同；有互补的碱基序列(答出其中一点即可)(3)基因重组人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质(4)安全，因为目的基因导入受体细胞后没有改变，控制合成的人体蛋白质成分没有改变。(或不安全，因为目的基因导入受体细胞后，可能由于羊细胞中某些成分的影响，合成的蛋白质成分可能发生一定的改变。),1限制性内切酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间形成的磷酸二酯键。2限制性内切酶在提取目的基因、目的基因与运载体结合两步骤中都用到，且要求是同一种酶，目的是产生相同的黏性末端。3动物一般用受精卵作为受体细胞，植物一般用去掉细胞壁的体细胞作为受体细胞，可用组织培养的方式形成新个体。4基因工程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(2011烟台质检)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：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接DDNA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，即断开的磷酸二酯键，而不是碱基之间的氢键。,答案：C,3用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质，下列叙述不正确的是()A常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒B可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒CDNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶D导入大肠杆菌中的目的基因不一定能成功表达,.,解析：构建重组质粒(重组DNA分子)必需的工具酶是DNA连接酶和限制性内切酶，RNA聚合酶的作用是催化合成RNA。,答案：C,示例如图是植物育种方式的简要概括图，请据图回答：,(1)表示的育种方法称为_，这种育种方式的目的是_；同上述育种方式比较，育种方式的优越性主要表现在_。(2)方法所运用的原理是_。过程常用_处理萌发的种子或幼苗。(3)过程使用的生物技术是_，该育种方式的最大优点是_。,解析(1)图中是杂交育种，其目的是将两个或多个优良性状通过杂交集中在一起，依据的原理是基因重组。图中是单倍体育种，其最大的优点是明显缩短了育种年限。(2)图中是诱变育种，依据的原理是基因突变。是多倍体育种，常用秋水仙素(低温)处理萌发的种子或幼苗。(3)过程是基因工程育种，其优点是能定向改造生物的性状，克服远缘杂交不亲和的障碍。,答案(1)杂交育种将两个或多个品种的优良性状通过杂交集中在一起明显缩短育种年限(2)基因突变秋水仙素(或低温)(3)转基因技术按照人们的意愿直接定向改变生物性状(目的性强、育种周期短、克服远缘杂交不亲和的障碍),各种育种方式的比较,1(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,2(2008江苏高考)下列关于育种的叙述中，错误的是(多选)()A用物理因素诱变处理可提高突变率B诱变育种和杂交育种均可形成新的基因C三倍体植物不能由受精卵发育而来D诱变获得的突变体多数表现出优良性状,解析：利用人工诱发基因突变的方法可以提高基因突变率；杂交育种的原理是基因重组，基因重组的结果不能产生新的基因，能够形成新的基因型，诱变育种依据的原理是基因突变，基因突变能够产生新的基因，基因突变是不定向的；当四倍体植物与二倍体植物杂交就能形成含三个染色体组的受精卵，由这样的受精卵发育成的个体就是三倍体。,答案：BCD,3(2008天津高考)为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法：,图中两对相对性状独立遗传。据图分析，不正确的是(),.,A过程的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高B过程可以取任一植株的适宜花药作培养材料C过程包括脱分化和再分化两个过程D图中筛选过程不改变抗病基因频率,解析：过程的自交代数越多，杂合高蔓抗病的比例越来越低，纯合高蔓抗病的比例越来越高。过程可以任取F1植株的适宜花药进行离体培养。过程由高度分化的叶肉细胞培养成为转基因植株，必须经过脱分化和再分化两个过程。图中人为保留抗病植株，筛选掉感病植株，会提高抗病基因频率。,答案：D,4(2009海南高考)填空回答下列问题：(1)水稻杂交育种是通过品种间杂交，创造新变异类型而选育新品种的方法。其特点是将两个纯合亲本的_通过杂交集中在一