第1、2节 杂交育种与诱变育种基因工程及应用

1、 2014 2014高三生物高三生物 第一轮复习第一轮复习 必必 修修 2 2 【考纲展示考纲展示】 1生物变异在育种上的应用生物变异在育种上的应用() 2转基因食品的安全性问题转基因食品的安全性问题() 第第 1 1 眼眼 直击直击2014高考高考 【热点考向热点考向】 1诱变育种、杂交育种等育种方法的原理、应用诱变育种、杂交育种等育种方法的原理、应用 2基因工程在育种中的应用基因工程在育种中的应用 第第 1 1 眼眼 直击直击2014高考高考 打牢打牢 基础知识基础知识 3过程：过程：选择具有不同优良性状的亲本通过选择具有不同优良性状的亲本通过获得获得F1， F1连续连续或杂交，从中筛选获

2、得需要的类型。或杂交，从中筛选获得需要的类型。 知识点知识点1：杂交育种：杂交育种 1概念：概念：将两个或多个品种的将两个或多个品种的通过交配集中在通过交配集中在 一起，再经过一起，再经过，获得新品种的方法。，获得新品种的方法。 2原理：原理：。 优良性状优良性状 选择和培育选择和培育 基因重组基因重组 杂交杂交 自交自交 知识点知识点2：诱变育种：诱变育种 1概念：概念：利用物理因素或化学因素处理生物，使生物利用物理因素或化学因素处理生物，使生物 发生发生，从而获得优良变异类型的育种方法。，从而获得优良变异类型的育种方法。 2原理：原理：。 3特点：特点：可以可以，在较短时间内获得更多，在较

3、短时间内获得更多 的的 优良变异类型。优良变异类型。 基因突变基因突变 基因突变基因突变 提高突变率提高突变率 一、概念：一、概念：又叫基因拼接技术或又叫基因拼接技术或，是按照人，是按照人 们的意愿，把一种生物的们的意愿，把一种生物的提取出来，加以修饰改提取出来，加以修饰改 造，然后放到另一种生物的细胞里，造，然后放到另一种生物的细胞里，地改造生物的遗地改造生物的遗 传性状。传性状。 DNA重组技术重组技术 某种基因某种基因 定向定向 知识点知识点3：基因工程：基因工程 二、二、 基因工程的基本工具基因工程的基本工具 1. 限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶(限制酶限制酶) (1)来源：主要从来

4、源：主要从 生物中分离纯化而来。生物中分离纯化而来。 (2)作用：识别特定的作用：识别特定的 并切开相应两个并切开相应两个 核苷酸之间的核苷酸之间的 。 (3)结果：产生结果：产生 或平末端。或平末端。 原核原核 核苷酸序列核苷酸序列 磷酸二酯键磷酸二酯键 黏性末端黏性末端 2.2.DNADNA连接酶连接酶 大肠杆菌大肠杆菌 黏性末端和平末端黏性末端和平末端 3.3.载体载体 常用载常用载 体体质粒质粒 双链环状双链环状DNA分子分子 限制酶限制酶 标记基因标记基因 其他载体：其他载体：噬菌体衍生物、噬菌体衍生物、 等。等。动植物病毒动植物病毒 (1) 载体的作用：载体的作用： 作为运载工具，

5、将作为运载工具，将 转移到宿主细胞内。转移到宿主细胞内。 利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量 。 (2)载体的种类：载体的种类： 目的基因目的基因 复制复制 三、基因工程的操作程序三、基因工程的操作程序 基因文库基因文库 PCRPCR技术技术 农杆菌转化法农杆菌转化法 花粉管通道法花粉管通道法 显微注射显微注射 启动子启动子 标记基因标记基因 DNADNA分子杂交分子杂交 分子杂交分子杂交 抗原抗体杂交抗原抗体杂交 个体生物学水平个体生物学水平 整合整合 核心考点核心考点 基基 因因 重重 组组 杂交杂交 自交自交 筛选筛选 自交自交 使分散使分散 在同一

6、在同一 物种不物种不 同品种同品种 中的多中的多 个优良个优良 性状集性状集 中于同中于同 一个体一个体 上，即上，即 “集优集优” 育种时间一育种时间一 般比较长般比较长 局限于同种局限于同种 或亲缘关系较或亲缘关系较 近的个体近的个体 需及时发现需及时发现 优良品种优良品种 年年制种年年制种 用纯种高秆用纯种高秆 抗病小麦与抗病小麦与 矮秆不抗病矮秆不抗病 小麦培育矮小麦培育矮 秆抗病小麦秆抗病小麦 杂交水稻、杂交水稻、 杂交玉米等杂交玉米等 (杂种优势杂种优势) 培育杂合子培育杂合子 品种：一般品种：一般 是选取纯合是选取纯合 双亲双亲 子子 一代一代 杂交杂交 1. 基基 因因 突突

7、变变 诱诱 变变 因因 素素 处处 理理 后后 筛筛 选选 提高变异频提高变异频 率，加快育率，加快育 种进程，大种进程，大 幅度改良某幅度改良某 些性状些性状 盲目性大，盲目性大， 有利变异少，有利变异少， 工作量大，工作量大， 需要大量的需要大量的 供试材料供试材料 高高 产产 青青 霉霉 菌菌 2. 染染 色色 体体 变变 异异 杂交杂交 F1 花药离体培养花药离体培养 秋水仙素加倍秋水仙素加倍 幼苗幼苗 选育选育 明显缩短明显缩短 育种年限，育种年限， 子代均为子代均为 纯合子，纯合子， 加速育种加速育种 进程进程 技技 术术 复复 杂杂 用纯种高用纯种高 秆抗病小秆抗病小 麦与矮秆麦

8、与矮秆 不抗病小不抗病小 麦快速培麦快速培 育矮秆抗育矮秆抗 病小麦病小麦 3. 染色染色 体数体数 目变目变 异异 用一定浓度的秋用一定浓度的秋 水仙素处理萌发水仙素处理萌发 的种子或幼苗的种子或幼苗 操作简操作简 单，能单，能 较快获较快获 得所需得所需 品种品种 所获品种发育所获品种发育 延迟，结实率延迟，结实率 低，一般只适低，一般只适 用于植物用于植物 三倍体无三倍体无 子西瓜、子西瓜、 八倍体小八倍体小 黑麦黑麦 异异 源源 基基 因因 重重 组组 提取目的基因提取目的基因 目的基因与运载目的基因与运载 体结合体结合将目的将目的 基因导入受体细基因导入受体细 胞胞目的基因的目的基因

9、的 检测与鉴定检测与鉴定筛筛 选获得优良个体选获得优良个体 目的性目的性 强，育种强，育种 周期短；周期短； 克服了克服了 远缘杂交远缘杂交 不亲和的不亲和的 障碍障碍 技术复杂，技术复杂， 安全性问安全性问 题多，有题多，有 可能引起可能引起 生态危机生态危机 转基因转基因 “向日向日 葵豆葵豆”、 转基因转基因 抗虫棉抗虫棉 4. 5. 细细 胞胞 的的 全全 能能 性性 （1）植物：）植物： 去细胞壁去细胞壁细细 胞融合胞融合组织组织 培养培养 （2）动物克）动物克 隆：核移植隆：核移植 胚胎移植胚胎移植 能克服远缘杂交的能克服远缘杂交的 不亲和性，有目的不亲和性，有目的 地培育优良品种

10、。地培育优良品种。 动物体细胞克隆，动物体细胞克隆， 可用于保存濒危物可用于保存濒危物 种、保持优良品种、种、保持优良品种、 挽救濒危动物、利挽救濒危动物、利 用克隆动物相同的用克隆动物相同的 基因背景进行生物基因背景进行生物 医学研究等。医学研究等。 技术复杂，难度技术复杂，难度 大；它将对生物大；它将对生物 多样性提出挑战，多样性提出挑战， 有性繁殖是形成有性繁殖是形成 生物多样性的重生物多样性的重 要基础，而要基础，而“克克 隆动物隆动物”则会导则会导 致生物品系减少，致生物品系减少， 个体生存能力下个体生存能力下 降。降。 培育培育 “白白 菜菜-甘甘 蓝蓝” 克隆克隆 羊等羊等 6.

11、 基因工程育种可按照人们的意愿定向培育新品种，且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。可突破生殖隔离，实现不同物种间的基因重组。 问题：问题：在上述六种育种方法中，在上述六种育种方法中， 1 1、哪些用到了植物组织培养技术？、哪些用到了植物组织培养技术？ 2 2、哪些育种方法需要使用秋水仙素或低温处理？、哪些育种方法需要使用秋水仙素或低温处理？ 单倍体育种、基因工程、植物体细胞杂交单倍体育种、基因工程、植物体细胞杂交 单倍体育种、多倍体育种单倍体育种、多倍体育种 3 3、哪些育种方法能打破物种界限？、哪些育种方法能打破物种界限？ 基因工程、植

12、物体细胞杂交基因工程、植物体细胞杂交 4 4、能产生新基因的育种方法？、能产生新基因的育种方法？ 诱变育种诱变育种 6 6、动物一般可用的育种方法？、动物一般可用的育种方法？ 植物一般可用的育种方法？植物一般可用的育种方法？ 微生物一般可用的育种方法？微生物一般可用的育种方法？ 杂交育种、诱变育种、基因工程育种杂交育种、诱变育种、基因工程育种 杂交育种、诱变育种、基因工程育种、单倍体育种、杂交育种、诱变育种、基因工程育种、单倍体育种、 多倍体育种、植物体细胞杂交多倍体育种、植物体细胞杂交( (植物细胞工程育种）植物细胞工程育种） 诱变育种、基因工程育种诱变育种、基因工程育种 5 5、能产生新物

13、种的育种方法？、能产生新物种的育种方法？ 多倍体育种、植物体细胞杂交多倍体育种、植物体细胞杂交 1.如图是植物育种方式的简要概括图，请据图回答：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表示的育种方法称为_，这种育种方式的，这种育种方式的 目的目的_； 同上述育种方式比较，同上述育种方式比较，育种方式的优越性主要育种方式的优越性主要 表现在表现在_。 杂交育种杂交育种 将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起 明显缩短育种年限明显缩短育种年限 (2)方法所运用的原理是方法所运用的原理是_。过程。过程常用常用 _处理萌发

14、的种子或幼苗。处理萌发的种子或幼苗。 (3)过程过程使用的生物技术是使用的生物技术是_，该育种方式的最，该育种方式的最 大优点是大优点是_。 基因突变基因突变 秋水仙素秋水仙素(或低温或低温) 转基因技术转基因技术 按照人们的意愿直接定向改变生物性状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、目的性强、育种周期短、 克服远缘杂交不亲和的障碍克服远缘杂交不亲和的障碍) 2. (2013广州高三联考广州高三联考)下列关于育种的叙述正确的是下列关于育种的叙述正确的是 A用杂交的方法进行育种，从用杂交的方法进行育种，从F1自交后代中可筛选出符合自交后代中可筛选出符合 人类需要的隐性优良品

15、种人类需要的隐性优良品种 B用辐射的方法进行诱变育种，诱变后的植株一定比诱变用辐射的方法进行诱变育种，诱变后的植株一定比诱变 前的具备更多优良性状前的具备更多优良性状 C用基因型为用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，所育的新品的植株进行单倍体育种，所育的新品 种自交后代约有种自交后代约有1/4为纯合体为纯合体 D用二倍体的植株进行多倍体育种，所育的新品种和原品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种杂交一定能产生可育后代 A答案：答案： 3(双选双选)(2013梅州高三质检梅州高三质检)下列有关育种方法的叙述中，下列有关育种方法的叙述中， 正确的是正确的

16、是(双选双选) A多倍体育种需在获得单倍体植株的基础上进行多倍体育种需在获得单倍体植株的基础上进行 B单倍体育种可采用花药单倍体育种可采用花药(花粉花粉)离体培养的方法进行离体培养的方法进行 C杂交育种的亲本双方可以是具有相对性状的杂合子杂交育种的亲本双方可以是具有相对性状的杂合子 D诱变育种可以获得目的基因发生定向变异的新类型诱变育种可以获得目的基因发生定向变异的新类型 BC答案：答案： 4下图为利用纯合高秆下图为利用纯合高秆(D)抗病抗病(E)小麦和纯合矮秆小麦和纯合矮秆(d)染病染病 (e)小麦快速培育纯合优良矮秆抗病小麦小麦快速培育纯合优良矮秆抗病小麦(ddEE)品种的示意图，品种的示

17、意图， 下列有关此图的叙述错误的是下列有关此图的叙述错误的是 A过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一 起起 B过程中发生了非同源染色体的自由组合过程中发生了非同源染色体的自由组合 C过程依据的主要生物学原理是细胞增殖过程依据的主要生物学原理是细胞增殖 D过程中一般要用到一定浓度的秋水仙素溶液过程中一般要用到一定浓度的秋水仙素溶液 (花药花药) (单倍体单倍体) C答案：答案： 5现有甲、乙两物种的植株现有甲、乙两物种的植株(均为二倍体纯种均为二倍体纯种)，其中甲种植株，其中甲种植株 的光合作用能力高于乙种植株，但乙种植株很适宜在寒冷的

18、条件的光合作用能力高于乙种植株，但乙种植株很适宜在寒冷的条件 下种植。若想培育出高产、耐寒的植株，有多种生物技术手段可下种植。若想培育出高产、耐寒的植株，有多种生物技术手段可 以利用。下列所采用的技术手段中可能不可行的是以利用。下列所采用的技术手段中可能不可行的是 A先杂交得到的先杂交得到的F1，再利用单倍体育种技术获得纯种的目标，再利用单倍体育种技术获得纯种的目标 植株植株 B将乙种植株耐寒基因导入到甲种植株的根尖细胞中，通过将乙种植株耐寒基因导入到甲种植株的根尖细胞中，通过 组织培养可培育出目标植株组织培养可培育出目标植株 C利用人工诱变的方法处理乙种植株以获得满足要求的目标利用人工诱变的

19、方法处理乙种植株以获得满足要求的目标 植株植株 D诱导两种植株的愈伤组织细胞融合并培育成幼苗诱导两种植株的愈伤组织细胞融合并培育成幼苗 A答案：答案： 6(2012天津高考天津高考)芥酸会降低菜籽油的品质。油菜有两对独立芥酸会降低菜籽油的品质。油菜有两对独立 遗传的等位基因遗传的等位基因(H和和h，G和和g)控制菜籽的芥酸含量，下图是获得控制菜籽的芥酸含量，下图是获得 低芥酸油菜新品种低芥酸油菜新品种(HHGG)的技术路线。已知油菜单个花药由花药的技术路线。已知油菜单个花药由花药 壁壁(2n)及大量花粉及大量花粉(n)等组分组成，这些组分的细胞都具有全能性。等组分组成，这些组分的细胞都具有全能

20、性。 愈伤愈伤 组织组织 中芥酸中芥酸 (HHgg) 中芥酸中芥酸 (hhGG) F1 (HhGg) 花药花药 愈伤愈伤 组织组织 再生再生 植株植株 染色体加倍染色体加倍 筛选筛选 低芥酸低芥酸 (HHGG) 自交、筛选自交、筛选 花粉花粉 再生再生 植株植株 染色体加倍、筛选染色体加倍、筛选 据图分析，下列叙述错误的是据图分析，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两过程均需要植物激素来诱导细胞脱分化 B与与过程相比，过程相比，过程可能会产生二倍体再生植株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图中三种途径中，利用花粉培养筛选低芥酸植株

21、(HHGG) 的效率最高的效率最高 DF1减数分裂时，减数分裂时，H基因所在染色体会与基因所在染色体会与G基因所在染色体基因所在染色体 发生联会发生联会 愈伤愈伤 组织组织 中芥酸中芥酸 (HHgg) 中芥酸中芥酸 (hhGG) F1 (HhGg) 花药花药 愈伤愈伤 组织组织 再生再生 植株植株 染色体加倍染色体加倍 筛选筛选 低芥酸低芥酸 (HHGG) 自交、筛选自交、筛选 花粉花粉 再生再生 植株植株 染色体加倍、筛选染色体加倍、筛选 D答案：答案： 一、操作工具一、操作工具 1 1限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶 当限制性核酸内切酶在它识别序列的中轴线两侧将当限制性核酸内切酶在它识别序

22、列的中轴线两侧将DNADNA的的 两条链分别切开时，产生的是黏性末端，如下图所示：两条链分别切开时，产生的是黏性末端，如下图所示： 当限制性核酸内切酶在它识别序列的中轴线处切开时，当限制性核酸内切酶在它识别序列的中轴线处切开时， 产生的则是平末端，如下图所示：产生的则是平末端，如下图所示： (2)(2)切割后产生末端的种类切割后产生末端的种类黏性末端和平末端。黏性末端和平末端。 GAA TTCGAA TTC CTT AAG CTT AAG 中轴中轴 线线 EcoR (在在G与与A之间切割之间切割) G AATTCG AATTC CTTAA G CTTAA G 粘性末端粘性末端 CCC GGGC

23、CC GGG GGG CCC GGG CCC 中轴中轴 线线 Sma (在在G与与C之间切割之间切割) CCC GGGCCC GGG GGG CCC GGG CCC 平末端平末端 2.2.限制酶与限制酶与DNADNA连接酶的关系连接酶的关系 3 3载体具备的条件载体具备的条件 条件条件适应性适应性 稳定并能复制稳定并能复制目的基因稳定存在且数量可扩大目的基因稳定存在且数量可扩大 有一个至多个限制性核有一个至多个限制性核 酸内切酶切割位点酸内切酶切割位点 可携带多个或多种外源基因可携带多个或多种外源基因 具有特殊的标记基因具有特殊的标记基因便于重组便于重组DNADNA的鉴定和选择的鉴定和选择 联

24、前系后联前系后 限制酶、限制酶、DNA连接酶、连接酶、DNA聚合酶的作用位点聚合酶的作用位点 (1)限制酶、限制酶、DNA连接酶、连接酶、DNA聚合酶都作用于磷酸二聚合酶都作用于磷酸二 酯键。酯键。 (2)切割质粒需使用限制酶切割质粒需使用限制酶1次，切割目的基因则需要使次，切割目的基因则需要使 用相同的限制酶用相同的限制酶2次。因为质粒是环状次。因为质粒是环状DNA，而目的基因在，而目的基因在 DNA分子链上。分子链上。 (3)DNA连接酶连接片段，聚合酶连接单个脱氧核苷酸。连接酶连接片段，聚合酶连接单个脱氧核苷酸。 1.1.获取目的基因获取目的基因 (2)(2)人工化学合成：适用于分子较小

25、的基因。人工化学合成：适用于分子较小的基因。 二、操作步骤二、操作步骤 2 2基因表达载体的构建基因表达载体的构建基因工程的核心基因工程的核心 (1) (1)目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可 以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。 基因表达载基因表达载 体的组成体的组成 （2 2） 目的基因目的基因 启动子：为启动子：为RNA聚合酶识别和结聚合酶识别和结 合部位，驱动转录合部位，驱动转录mRNA 终止子：使转录终止的特殊结构的终止子：使转录终止的特殊结构的 DNA片段片段 标记

26、基因：为鉴定受体细胞是否含标记基因：为鉴定受体细胞是否含 有目的基因有目的基因 (3)(3)构建过程：构建过程： 3 3将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞 生物种类生物种类植物细胞植物细胞动物细胞动物细胞微生物细胞微生物细胞 常用方法常用方法农杆菌转化法农杆菌转化法显微注射技术显微注射技术感受态细胞法感受态细胞法 受体细胞受体细胞体细胞体细胞受精卵受精卵原核细胞原核细胞 转化转化 过程过程 将目的基因插入将目的基因插入 到到TiTi质粒的质粒的T T DNADNA上上农杆菌农杆菌 导入植物细胞导入植物细胞 整合到受体细整合到受体细 胞的染色体胞的染色体DNADNA 上上表达表达 将含

27、有目的基将含有目的基 因的表达载体因的表达载体 提纯提纯取卵取卵( (受受 精卵精卵) )显微注显微注 射射受精卵发受精卵发 育育获得具有获得具有 新性状的动物新性状的动物 CaCa2 2 处理细胞 处理细胞 感受态细胞感受态细胞 重组表达载重组表达载 体与感受态细体与感受态细 胞混合胞混合感受感受 态细胞吸收态细胞吸收 DNADNA分子分子 4.4.目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定 1.1.五种五种DNADNA相关酶的比较相关酶的比较 DNA分子分子磷酸二酯键磷酸二酯键 黏性末端或黏性末端或 平末端平末端 DNA片段片段磷酸二酯键磷酸二酯键 重组重组DNA分子分子 脱氧核苷酸脱氧核苷

28、酸磷酸二酯键磷酸二酯键 子代子代DNA DNA分子分子 碱基对间的氢键碱基对间的氢键 形成脱氧核形成脱氧核 苷酸单链苷酸单链 DNA分子分子磷酸二酯键磷酸二酯键 游离的脱氧游离的脱氧 核苷酸核苷酸 2. 蛋白质工程与基因工程的比较蛋白质工程与基因工程的比较 预期蛋白质功能预期蛋白质功能设计预期的蛋白设计预期的蛋白 质结构质结构推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列 找到相对应的脱氧核苷酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列 获取目的基因获取目的基因构建基因表达构建基因表达 载体载体将目的基因导入受体细将目的基因导入受体细 胞胞目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定 定向改造或生产人类所需的蛋白质

29、定向改造或生产人类所需的蛋白质 定向改造生物的遗传特性，定向改造生物的遗传特性， 以获得人类所需的生物类型以获得人类所需的生物类型 或生物产品或生物产品 可生产自然界没有的蛋白质可生产自然界没有的蛋白质只能生产自然界已有的蛋白质只能生产自然界已有的蛋白质 蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程 基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造 1.1.下图是基因工程中利用下图是基因工程中利用pBR322pBR322质粒质粒( (AmpAmpr r表示氨苄青霉素表示氨

30、苄青霉素 抗性基因，抗性基因，TetTetr r表示四环素抗性基因表示四环素抗性基因) )与抗病基因构建重组质与抗病基因构建重组质 粒的示意图，该质粒上的粒的示意图，该质粒上的PstPst、SmaSma、EcoEcoRR、ApaApa等等 四种限制性核酸内切酶的识别序列及切割位点见下表。结合四种限制性核酸内切酶的识别序列及切割位点见下表。结合 图表分析，下列叙述错误的是图表分析，下列叙述错误的是 A ApBR322pBR322质粒、抗病基因和重组质粒的基本组成单位质粒、抗病基因和重组质粒的基本组成单位 都是脱氧核苷酸都是脱氧核苷酸 B B形成重组质粒时，应选用限制性核酸内切酶形成重组质粒时，应

31、选用限制性核酸内切酶PstPst和和 EcoEcoRR对含抗病基因的对含抗病基因的DNADNA、质粒进行切割、质粒进行切割 C C一个质粒被限制性核酸内切酶一个质粒被限制性核酸内切酶EcoEcoRR、PstPst、 SmaSma同时切割后可得到同时切割后可得到3 3个个DNADNA片段和片段和6 6个黏性末端个黏性末端 D D将受体细胞置于含有四环素的培养基上培养，可筛将受体细胞置于含有四环素的培养基上培养，可筛 选出已导入抗病基因的受体细胞选出已导入抗病基因的受体细胞 C C答案：答案： 2.2.重组酵母乙肝疫苗是一种乙肝表面抗原重组酵母乙肝疫苗是一种乙肝表面抗原(HbsAg)(HbsAg)

32、亚单位疫亚单位疫 苗，它是采用现代生物技术将乙肝病毒表达表面抗原的基因苗，它是采用现代生物技术将乙肝病毒表达表面抗原的基因 进行质粒构建，导入啤酒酵母菌中，通过培养这种重组酵母进行质粒构建，导入啤酒酵母菌中，通过培养这种重组酵母 菌来表达乙肝表面抗原亚单位。科学家利用基因工程生产乙菌来表达乙肝表面抗原亚单位。科学家利用基因工程生产乙 肝疫苗的过程如图所示，请回答下列问题：肝疫苗的过程如图所示，请回答下列问题： (1) (1)自自19791979年对乙型肝炎病毒基因组的年对乙型肝炎病毒基因组的DNADNA测序完成后，测序完成后， 得知病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白的氨基酸序列。因此在得知病毒的核心

33、蛋白和表面抗原蛋白的氨基酸序列。因此在 过程中可通过过程中可通过_ _ 获取获取HbsAgHbsAg基因。基因。 (2) (2)在在过程中需要用到的工具酶有过程中需要用到的工具酶有_ 。 重组重组DNADNA分子中除了具有分子中除了具有HbsAgHbsAg基因和标记基因外，还应包括基因和标记基因外，还应包括 _和和_。 (3) (3)列举酵母菌作为基因工程的受体细胞的一个优点：列举酵母菌作为基因工程的受体细胞的一个优点： _ 。重组。重组DNADNA导入酵母菌前，导入酵母菌前， 用用_处理酵母菌，使之成为感受态细胞，有利于完成处理酵母菌，使之成为感受态细胞，有利于完成 转化过程。转化过程。 (

34、4) (4)检测重组酵母菌中的检测重组酵母菌中的HbsAgHbsAg基因是否表达乙肝表面抗基因是否表达乙肝表面抗 原亚单位的方法是原亚单位的方法是_ 技术。技术。 化学方法直接人工合成化学方法直接人工合成 限制性核酸内切酶和限制性核酸内切酶和DNADNA连接酶连接酶 启动子启动子终止子终止子 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等 CaCa2 2 抗原抗原抗体杂交抗体杂交 三、基因工程的应用三、基因工程的应用 运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、 抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有抗性好的农作物及

35、畜、禽新品种，还可以培养出具有 特殊用途的动、植物。特殊用途的动、植物。 生长快、耐不良环境、肉生长快、耐不良环境、肉 质好的转基因鱼质好的转基因鱼( (中国中国) ) 乳汁中含有人生长激素乳汁中含有人生长激素 的转基因牛的转基因牛( (阿根廷阿根廷) ) 1 1、基因工程与作物育种、基因工程与作物育种 转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒 转鱼抗寒基转鱼抗寒基 因的番茄因的番茄 转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯不会引起过敏的转基因大豆不会引起过敏的转基因大豆 转基因龙胆花色奇异转基因龙胆花色奇异 转基因蓝猪耳改变花色转基因蓝猪耳改变花色转基因牵牛花改变了花色转

36、基因牵牛花改变了花色 A：紫外光照射下的转：紫外光照射下的转 绿色荧光蛋白的绿色荧光蛋白的 Eustoma (Lisianthus) 花。花。 B：转没有绿色荧光：转没有绿色荧光 蛋白的空质粒的花，蛋白的空质粒的花， 会发光的转基因鱼会发光的转基因鱼 导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠 导入人基因具特殊用途的猪和小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠 超级超级 动物动物 特殊特殊 动物动物 图为图为20012001年年1212月底出月底出 生的生的5 5只可爱的转基因只可爱的转基因 克隆小猪。据培育者克隆小猪。据培育者 英国英国PPLPPL医疗公司称，医疗公司称，

37、 这些转基因小猪将为这些转基因小猪将为 研究和研究和“生产生产”适用适用 于人体移植手术使用于人体移植手术使用 的动物器官提供巨大的动物器官提供巨大 的帮助。的帮助。 首只转基因猴诞生，人类未来忧喜参半首只转基因猴诞生，人类未来忧喜参半 2 2、 2002 2002年，中国转基因棉花达到年，中国转基因棉花达到150150万公顷，万公顷， 已经占到棉花产量的已经占到棉花产量的1 13.3. 我国大豆食用油近七成是我国大豆食用油近七成是“转基因转基因”产品产品 与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育 种的优点有哪些？种的优点有哪些？ 目的性强、克服远源杂交不亲

38、和性、育种周期短目的性强、克服远源杂交不亲和性、育种周期短 2 2、基因工程与药物研制、基因工程与药物研制 我国生产的部分基因我国生产的部分基因 工程疫苗和药物工程疫苗和药物 1 1、微生物基因工程、微生物基因工程： 即把目的基因导入大肠杆即把目的基因导入大肠杆 菌等菌中，通过微生物表达目的基因的产物。菌等菌中，通过微生物表达目的基因的产物。 2 2、细胞基因工程、细胞基因工程： 即用哺乳动物细胞株表达目即用哺乳动物细胞株表达目 的产物的产物 3 3、转基因动物、转基因动物： 即将目的基因直接导入鼠、兔、即将目的基因直接导入鼠、兔、 羊和猪体内，使目的基因在哺乳动物体内表达，羊和猪体内，使目的

39、基因在哺乳动物体内表达， 从儿获得目的产物从儿获得目的产物 治疗糖尿病治疗糖尿病 治疗生长缺陷症治疗生长缺陷症 治疗烫伤、胃溃疡治疗烫伤、胃溃疡 治疗某些癌症治疗某些癌症 治疗癌症或病毒感染治疗癌症或病毒感染 预防病毒性肝炎预防病毒性肝炎 治疗心血管病（心脏病）治疗心血管病（心脏病） 胰岛素是治疗糖尿病的特效胰岛素是治疗糖尿病的特效 药，长期以来只能依靠从猪、牛药，长期以来只能依靠从猪、牛 等动物的胰腺中提取，等动物的胰腺中提取，100Kg100Kg胰腺胰腺 只能提取只能提取4-5g4-5g的胰岛素，其产量的胰岛素，其产量 之低和价格之高可想而知。之低和价格之高可想而知。 将合成的胰岛素基因将

40、合成的胰岛素基因 导入大肠杆菌，每导入大肠杆菌，每2000L2000L 培养液就能产生培养液就能产生100g100g胰岛胰岛 素！大规模工业化生产不素！大规模工业化生产不 但解决了这种比黄金还贵但解决了这种比黄金还贵 的药品产量问题，还使其的药品产量问题，还使其 价格降低了价格降低了30%-50%!30%-50%! 干扰素治疗病毒感染简直干扰素治疗病毒感染简直 是是“万能灵药万能灵药”！过去从人血！过去从人血 中提取，中提取，300L300L血才提取血才提取1mg1mg！ 其其“珍贵珍贵”程度自不用多说。程度自不用多说。 人造血液、白细胞人造血液、白细胞 介素、乙肝疫苗等通过介素、乙肝疫苗等通

41、过 基因工程实现工业化生基因工程实现工业化生 产，均为解除人类的病产，均为解除人类的病 苦，提高人类的健康水苦，提高人类的健康水 平发挥了重大的作用。平发挥了重大的作用。 人造血液及其生产人造血液及其生产 3 3、基因工程与环境保护、基因工程与环境保护 环境监测：环境监测： 基因工程做成的基因工程做成的DNADNA探针能够十分灵敏地检探针能够十分灵敏地检 测环境中的病毒、细菌等污染。测环境中的病毒、细菌等污染。 1t1t水中只有水中只有1010个病毒也能被个病毒也能被DNADNA探针检测出来探针检测出来 利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分能十分 灵敏地反映环境污染的

42、情况，却不易因环境污灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污 染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。 环境污染治理：环境污染治理： 基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和分解多种能吞食和分解多种 污染环境的物质。污染环境的物质。 通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因 工程培育成功的工程培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种烃却能分解石油中的多种烃 类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解 DDTDDT等毒害物质等毒害

43、物质。 2006 2006年年3 3月月1414日日绿色和平组织发布消息绿色和平组织发布消息, ,称称 亨氏营养米粉含有转亨氏营养米粉含有转BtBt基因抗虫水稻成分。基因抗虫水稻成分。 那么转基因食品到底安全吗？什么样的转基因那么转基因食品到底安全吗？什么样的转基因 食品才能上市？如何面对市场上的转基因食品呢？食品才能上市？如何面对市场上的转基因食品呢？ 转基因在农作物应用方面的优点转基因在农作物应用方面的优点 1.1.解决粮食短缺问题。解决粮食短缺问题。 2.2.减少农药使用，避免环境污染。减少农药使用，避免环境污染。 3.3.节省生产成本，降低食物售价。节省生产成本，降低食物售价。 4.4

44、.增加食物营养，提高附加价值。增加食物营养，提高附加价值。 5.5.增加食物种类，提升食物品质。增加食物种类，提升食物品质。 6.6.促进生产效率，带动相关产业促进生产效率，带动相关产业。 转基因食品的危害转基因食品的危害 1 1. .转基因作物本身可能演变为农田杂草转基因作物本身可能演变为农田杂草 由于导入新的外源基因，转基因作物获得或增强了生存竞争由于导入新的外源基因，转基因作物获得或增强了生存竞争 和繁殖能力，使其在生长势、越冬性、耐受性、种子产量等方面，和繁殖能力，使其在生长势、越冬性、耐受性、种子产量等方面， 都强于亲本或野生种。若被推广种植都强于亲本或野生种。若被推广种植,这些转基

45、因作物释放到自这些转基因作物释放到自 然环境中的机会特别大然环境中的机会特别大,因其又具有野生植物没有的各种抗性因其又具有野生植物没有的各种抗性,将将 会迅速地成为新的优势种群会迅速地成为新的优势种群,进而可能演变成农田杂草。例如，进而可能演变成农田杂草。例如， 加拿大商业化种植具有抗除草剂及自播种特性的转基因油菜，仅加拿大商业化种植具有抗除草剂及自播种特性的转基因油菜，仅 几年后几年后,其农田便发现了对多种除草剂（包括草甘膦、固杀草和其农田便发现了对多种除草剂（包括草甘膦、固杀草和 保幼酮等）具有耐抗性的杂草化油菜植株。据专家预言，这种杂保幼酮等）具有耐抗性的杂草化油菜植株。据专家预言，这种

46、杂 草化的转基因油菜，将成为加拿大草原地区危害最为严重的野草。草化的转基因油菜，将成为加拿大草原地区危害最为严重的野草。 2 2. .通过基因漂流影响其他物种通过基因漂流影响其他物种 在自然条件下在自然条件下,栽培作物种内，栽培作物与其近缘野生种间栽培作物种内，栽培作物与其近缘野生种间,栽培作物和栽培作物和 杂草之间都有可能发生基因漂流。例如，引起广泛关注的墨西哥玉米污染事杂草之间都有可能发生基因漂流。例如，引起广泛关注的墨西哥玉米污染事 件，即在墨西哥偏远山区的野生玉米受到了转基因玉米件，即在墨西哥偏远山区的野生玉米受到了转基因玉米DNA片断的污染，且片断的污染，且 污染比率高达污染比率高达

47、35。转基因作物中的一些抗除草剂、杀虫剂和病毒的抗性基转基因作物中的一些抗除草剂、杀虫剂和病毒的抗性基 因就有可能通过花粉杂交等途径向其同种或近缘野生种转移因就有可能通过花粉杂交等途径向其同种或近缘野生种转移,使其获得转基因使其获得转基因 生物体的抗逆特性，对其他作物构成严重威胁的生物体的抗逆特性，对其他作物构成严重威胁的“超级杂草超级杂草”。而自然界生物。而自然界生物 间的协同进化或生物与非生物抑制因子间的对抗最终会出现适应或淘汰的结间的协同进化或生物与非生物抑制因子间的对抗最终会出现适应或淘汰的结 果。转基因抗虫作物的长期、大规模种植可能使目标害虫或非目标害虫对毒果。转基因抗虫作物的长期、

48、大规模种植可能使目标害虫或非目标害虫对毒 素蛋白的适应在群体水平上产生抗性，有可能产生侵染力、致病力更强的素蛋白的适应在群体水平上产生抗性，有可能产生侵染力、致病力更强的 “超级害虫超级害虫”，造成更大的危害。研究表明，转，造成更大的危害。研究表明，转Bt基因抗虫棉对第一、第二代基因抗虫棉对第一、第二代 棉铃虫有很好的抵抗作用，但第三代、第四代棉铃虫已对该转基因棉产生了棉铃虫有很好的抵抗作用，但第三代、第四代棉铃虫已对该转基因棉产生了 抗性。抗性。 转基因食品的危害转基因食品的危害 3 3. .对生物多样性的威胁对生物多样性的威胁 转基因作物作为外来品种进入自然生态系统，往往具有较强转基因作物

49、作为外来品种进入自然生态系统，往往具有较强 的的“选择优势选择优势”, ,可能会影响植物基因库的遗传结构，淘汰原来栖可能会影响植物基因库的遗传结构，淘汰原来栖 息地上的物种及其它遗传资源息地上的物种及其它遗传资源,致使物种呈单一化趋势，造成生物致使物种呈单一化趋势，造成生物 数量剧减数量剧减, 甚至会使原有物种灭绝，导致生物多样性的丧失。墨甚至会使原有物种灭绝，导致生物多样性的丧失。墨 西哥玉米事件的发生，已经严重威胁到世界玉米起源中心地区的西哥玉米事件的发生，已经严重威胁到世界玉米起源中心地区的 玉米生物多样性资源，玷污了墨西哥玉米生物多样性资源，玷污了墨西哥“玉米妈妈的圣洁玉米妈妈的圣洁”

50、。 抗虫作物的抗虫基因不仅直接作用于目标害虫，对非目标害虫也抗虫作物的抗虫基因不仅直接作用于目标害虫，对非目标害虫也 可能直接或间接地产生伤害，进而对生物多样性产生影响。可能直接或间接地产生伤害，进而对生物多样性产生影响。 转基因食品的危害转基因食品的危害 4 4. .转基因食品可能产生过敏反应转基因食品可能产生过敏反应 在自然条件下存在许多过敏源。转基因作物通常插入特定的在自然条件下存在许多过敏源。转基因作物通常插入特定的 基因片断以表达特定的蛋白基因片断以表达特定的蛋白,而所表达蛋白若是已知过敏源而所表达蛋白若是已知过敏源,则有则有 可能引起过敏人群的不良反应。例如，为增加大豆含硫氨基酸的

51、可能引起过敏人群的不良反应。例如，为增加大豆含硫氨基酸的 含量含量,研究人员将巴西坚果中的研究人员将巴西坚果中的2S清蛋白基因转入大豆中清蛋白基因转入大豆中,而而2S清清 蛋白具有过敏性蛋白具有过敏性,导致原本没有过敏性的大豆对某些人群产生过敏导致原本没有过敏性的大豆对某些人群产生过敏 反应反应,最终该转基因大豆被禁止商品化生产。即便表达蛋白为非已最终该转基因大豆被禁止商品化生产。即便表达蛋白为非已 知过敏源知过敏源,但只要是在转基因作物的食用部分表达但只要是在转基因作物的食用部分表达,则也需对其进则也需对其进 行评估。目前，对转基因食品的过敏性检测主要是依据行评估。目前，对转基因食品的过敏性

52、检测主要是依据1996年国年国 际食品生物技术委员会等制订出的一套对改良食品的分析方法。际食品生物技术委员会等制订出的一套对改良食品的分析方法。 转基因食品的危害转基因食品的危害 5 5. .抗生素标记基因可能使人和动物产生抗药性抗生素标记基因可能使人和动物产生抗药性 抗生素抗性基因是目前转基因植物食品中常用的标记基因，抗生素抗性基因是目前转基因植物食品中常用的标记基因， 与插入的目的基因一起转入目标作物中与插入的目的基因一起转入目标作物中,用于帮助在植物遗传转用于帮助在植物遗传转 化筛选和鉴定转化的细胞、组织和再生植株。标记基因本身并无化筛选和鉴定转化的细胞、组织和再生植株。标记基因本身并无

53、 安全性问题安全性问题,有争议的一个问题是其在基因水平上有发生转移的有争议的一个问题是其在基因水平上有发生转移的 可能性，如抗生素标记基因有可能转移到肠道微生物上皮细胞中可能性，如抗生素标记基因有可能转移到肠道微生物上皮细胞中, 从而降低抗生素在临床治疗中的有效性。虽然目前的研究表明，从而降低抗生素在临床治疗中的有效性。虽然目前的研究表明， 这种可能性很小，但在评估潜在健康问题时这种可能性很小，但在评估潜在健康问题时,仍应考虑人体和动仍应考虑人体和动 物抗生素的使用以及肠道微生物对抗生素的抗性物抗生素的使用以及肠道微生物对抗生素的抗性 转基因食品的危害转基因食品的危害 6 6. .转转基因基因

54、食品可能具有毒性食品可能具有毒性 一些研究学者认为一些研究学者认为,对于基因的人工提炼和添加对于基因的人工提炼和添加,可能在达到某些人们达到可能在达到某些人们达到 的效果的同时的效果的同时,也增加和积聚了食物中原有的微量毒素，此外，抗虫作物残留的也增加和积聚了食物中原有的微量毒素，此外，抗虫作物残留的 毒素和蛋白酶活性抑制剂可能对人畜健康有害，因为含有抗虫作物残留的毒素毒素和蛋白酶活性抑制剂可能对人畜健康有害，因为含有抗虫作物残留的毒素 和蛋白酶活性抑制剂的叶片、果实、种子等和蛋白酶活性抑制剂的叶片、果实、种子等,既然能使咬食其叶片的昆虫的消化既然能使咬食其叶片的昆虫的消化 系统功能受到损害系

55、统功能受到损害,就有对人畜产生类似伤害的可能性。关于转基因食品的就有对人畜产生类似伤害的可能性。关于转基因食品的 毒性问题毒性问题,主要是通过一些相关的动物实验来检验。主要是通过一些相关的动物实验来检验。1998年，苏格兰年，苏格兰Rowett研研 究院的究院的Putsai博士用转雪莲花凝集素基因（博士用转雪莲花凝集素基因（ GNAGNA） 的马铃薯饲喂大鼠的马铃薯饲喂大鼠,引起大引起大 鼠器官生长异常、体重减轻、免疫系统遭到破坏，这一结果在当时引起轰动，鼠器官生长异常、体重减轻、免疫系统遭到破坏，这一结果在当时引起轰动， 虽然后来英国皇家学会专门组织了评审虽然后来英国皇家学会专门组织了评审,

56、指出这项实验有指出这项实验有6条缺陷，但还是由此条缺陷，但还是由此 激发了公众对转基因食品安全性的质疑激发了公众对转基因食品安全性的质疑 转基因食品的危害转基因食品的危害 为了快速培育抗某种除草剂的水稻，育种工为了快速培育抗某种除草剂的水稻，育种工 作者综合应用了多种育种方法，过程如下。请回答问题。作者综合应用了多种育种方法，过程如下。请回答问题。 (1)从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体 培养，诱导成培养，诱导成_幼苗。幼苗。 (2)用用射线照射上述幼苗，目的是射线照射上述幼苗，目的是_；然后用该除；然后用该除 草剂喷洒其幼叶，结果大

57、部分叶片变黄，仅有个别幼叶的草剂喷洒其幼叶，结果大部分叶片变黄，仅有个别幼叶的 小片组织保持绿色，表明这部分组织具有小片组织保持绿色，表明这部分组织具有_。 命题设计命题设计 单倍体单倍体 诱发基因突变诱发基因突变 抗该除草剂的能力抗该除草剂的能力 (3)取该部分绿色组织再进行组织培养，诱导植株再生后，用取该部分绿色组织再进行组织培养，诱导植株再生后，用 秋水仙素处理幼苗，使染色体秋水仙素处理幼苗，使染色体_，获得纯合，获得纯合 _，移栽到大田后，在苗期喷洒该除草剂鉴定其，移栽到大田后，在苗期喷洒该除草剂鉴定其 抗性。抗性。 (4)对抗性的遗传基础做进一步研究，可以选用抗性植株与对抗性的遗传基

58、础做进一步研究，可以选用抗性植株与 _杂交，如果杂交，如果_，表明抗性是隐性性状。，表明抗性是隐性性状。F1自自 交，若交，若F2的性状分离比为的性状分离比为15(敏感敏感) 1(抗性抗性)，初步推测，初步推测 _。 加倍加倍 二倍体二倍体 (纯合纯合)敏感型植株敏感型植株 F1都是敏感型都是敏感型 该抗性植株中有两个基因发生了突变该抗性植株中有两个基因发生了突变 普通小麦中有高秆抗病普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病和矮秆易感病 (ttrr)两个品种，控制两对性状的基因分别位于两对同源染两个品种，控制两对性状的基因分别位于两对同源染 色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验

59、：色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验： 命题设计命题设计 请分析回答：请分析回答： (1)A组由组由F1获得获得F2的方法是的方法是_，F2矮秆抗病植株不能稳定遗传的占矮秆抗病植株不能稳定遗传的占_。 (2)、三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育配子的是三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育配子的是_类。类。 (3)A、B、C三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦品种的是三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦品种的是_组，组， 原因是原因是_。 自交自交 2/3 C 基因突变频率低且不定向基因突变频率低且不定向 (4)通过矮秆抗病通过矮秆抗病获得矮秆抗病小麦新品种的方法是获得矮秆抗病小麦新

60、品种的方法是 _。获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传。获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传 的占的占_。 (5)在一块高秆在一块高秆(纯合体纯合体)小麦田中，发现了一株矮秆小小麦田中，发现了一株矮秆小 麦。请设计实验方案探究该矮秆性状出现的可能原因麦。请设计实验方案探究该矮秆性状出现的可能原因(简简 要写出所用方法、结果和结论要写出所用方法、结果和结论)。 秋水仙素秋水仙素(或低温或低温)诱导染色体加倍诱导染色体加倍 100% (5)答案：答案：将矮秆小麦与高秆小麦杂交，如果子一代为高秆，将矮秆小麦与高秆小麦杂交，如果子一代为高秆， 子二代高秆子二代高秆 矮秆矮秆3 1(或出现性状分离或出现性状分离)，