生物一轮复习从杂交育种到基因工程

1、从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程依据育种原理，结合前面所学知识，想一想依据育种原理，结合前面所学知识，想一想主要的育种方法有哪些？主要的育种方法有哪些？想一想想一想育种：利用可遗传变异的原理，培育生物新育种：利用可遗传变异的原理，培育生物新品种的过程。品种的过程。突破一：育种方法名名称称原原理理方法方法优点优点缺点缺点杂交育种杂交育种基因重组基因重组杂交自交筛选出杂交自交筛选出符合要求的表现符合要求的表现型，通过自交至型，通过自交至不发生性状分离不发生性状分离为止为止使不同品种使不同品种中的多个优中的多个优良性状集中良性状集中于同一个体于同一个体上，即上，即“集集优优”（1 1）育种年

2、）育种年限长限长（2 2）局限于）局限于同种或同种或 亲缘亲缘关系较近的个关系较近的个 体体名名称称原原理理方法方法优点优点缺点缺点单倍体育种单倍体育种染色体变异染色体变异（1 1）先将花药离体培养，培）先将花药离体培养，培育出单倍体植株育出单倍体植株（2 2）将）将单倍体植株幼苗单倍体植株幼苗经一经一定浓度的定浓度的秋水仙素秋水仙素处理获得纯处理获得纯合子合子明显缩短明显缩短育种年限育种年限，加速育种加速育种进程进程技术复技术复杂一般杂一般只适用只适用于植物于植物花药离体培养花药离体培养培育方法培育方法: :1.1.单倍体育种方法：单倍体育种方法：花药花药离体离体组织组织培养培养单倍体植株单

3、倍体植株 人工诱导人工诱导染色体加倍染色体加倍正常植株正常植株( (纯合体纯合体) )优点：优点： 1.1.可以可以缩短育种年限缩短育种年限 2.2.后代基因都是纯合后代基因都是纯合的，不会发生性状分离的，不会发生性状分离过程过程: :YRYRyRyRYrYryr yr黄色圆粒黄色圆粒（YyRrYyRr）花药花药（配子）（配子）单倍体植株单倍体植株正常正常二倍体二倍体（纯合体）（纯合体）YYRYYRR RyyRRyyRRYYrrYYrryyrryyrr黄圆黄圆绿圆绿圆黄皱黄皱绿皱绿皱秋秋 水水 仙仙 素素 处处 理理 幼幼 苗苗YRYRyRyRYrYryr yr离离 体体 培培 养养1、用纯种

4、的高杆（、用纯种的高杆（D）、抗锈病（）、抗锈病（T）小麦）小麦 与矮秆易染锈病的小麦培育矮秆抗锈病小麦与矮秆易染锈病的小麦培育矮秆抗锈病小麦 品种的方法如下：品种的方法如下： A B高杆抗锈高杆抗锈 矮杆染锈矮杆染锈 F1 dT配子配子 C 幼苗幼苗 D 符合要求的品种符合要求的品种（1）过程）过程A叫做叫做 。（2）F1的基因型是的基因型是 。（3）过程）过程B叫做叫做 。（4）过程）过程C叫做叫做 。（5）过程）过程D叫做叫做 。（6）这种育种方法叫做）这种育种方法叫做 育种与常规的杂育种与常规的杂 交育种相比，明显的缩短了育种交育种相比，明显的缩短了育种 。杂交杂交 DdTt减数分裂减

5、数分裂花药离体培养花药离体培养秋水仙素秋水仙素单倍体单倍体年限年限名名称称原原理理方法方法优点优点缺点缺点诱变育种诱变育种基因突变基因突变（1 1）物理：紫外线、）物理：紫外线、射线、射线、射线、微射线、微重力、激光等处理、重力、激光等处理、再筛选再筛选（2 2）化学：硫酸二乙）化学：硫酸二乙脂处理，再筛选脂处理，再筛选提高变异提高变异频率，加频率，加快育种进快育种进程，程，大幅大幅度改良某度改良某些性状些性状有利变异少，有利变异少，工作量大，工作量大，需要处理大需要处理大量的供实验量的供实验材料材料, ,具有具有盲目性盲目性名名称称原原理理方法方法优点优点缺点缺点 多倍体育种多倍体育种 染色

6、体变异染色体变异用一定浓度的用一定浓度的秋秋水仙素水仙素处理处理萌发萌发的种子或幼苗的种子或幼苗植物茎杆粗壮，植物茎杆粗壮，叶片、果实、叶片、果实、种子都比较大，种子都比较大，营养物质含量营养物质含量提高提高技术复杂，技术复杂，发育迟缓，发育迟缓，结实率低，结实率低，一般只适用一般只适用于植物于植物目前最常用最有效的方法：目前最常用最有效的方法：用用秋水仙素秋水仙素处理萌发的处理萌发的种子或幼苗种子或幼苗 原理：原理：秋水仙素能秋水仙素能抑制纺锤体形成，使染色体数目加倍抑制纺锤体形成，使染色体数目加倍过程：过程：种子、幼苗种子、幼苗秋水仙素处理秋水仙素处理染色体复制加染色体复制加倍，但不分离倍

7、，但不分离多倍体多倍体2.2.多倍体育种：多倍体育种： 三倍体西瓜的雌蕊授三倍体西瓜的雌蕊授以二倍体西瓜的花粉后以二倍体西瓜的花粉后子房能发育成西瓜。子房能发育成西瓜。举例：举例：用秋水仙素处理二倍用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗得到四倍体体西瓜幼苗得到四倍体西瓜；西瓜；用二倍体西瓜与四倍用二倍体西瓜与四倍体西瓜杂交，得到三倍体西瓜杂交，得到三倍体的西瓜种子；体的西瓜种子；三倍体西瓜联会紊三倍体西瓜联会紊乱，不能产生正常的乱，不能产生正常的配子；配子；1.1.西瓜幼苗的芽尖是西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛有丝分裂旺盛的地方，的地方，用秋水仙素处理有用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂利于抑制细胞有丝

8、分裂时形成纺锤体，时形成纺锤体，从而形成四倍体西瓜植株。从而形成四倍体西瓜植株。2.2.杂交可以获得三倍体植株。多倍体杂交可以获得三倍体植株。多倍体产生的途径为：产生的途径为：秋水仙素处理萌发的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。种子或幼苗。3.3.三倍体西瓜联会紊乱，不能产生正常的配子三倍体西瓜联会紊乱，不能产生正常的配子, ,因此，不能形成种子。但并不是绝对一颗种因此，不能形成种子。但并不是绝对一颗种子都没有，其原因是子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞。可能形成正常的卵细胞。4.4.有其他的方法可以替代。方法一，有其他的方法可以替代。方法一，进行无性进

9、行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获取繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的组培苗，再进行移栽。大量的组培苗，再进行移栽。多倍体育种多倍体育种单倍体育种单倍体育种原理原理染色体变异染色体变异染色体变异染色体变异常用常用方法方法优点优点缺点缺点单倍体育种与多倍体育种的区别单倍体育种与多倍体育种的区别人工诱导染色体加倍人工诱导染色体加倍花药离体培养后，人花药离体培养后，人工诱导染色体加倍工诱导染色体加倍器官大，营养多器官大，营养多明显缩短育种年限；明显缩短育种年限；后代基因都是纯合的后代基因都是纯合的结实率低；适用于植物，结实率低；适用于植物，在动物方面难以开展在动物方面难以开展技术复

10、杂一些，须技术复杂一些，须与杂交育种配合与杂交育种配合名名称称原原理理方法方法优点优点缺点缺点 基因工程育种基因工程育种 基因重组基因重组提取目的基因提取目的基因目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合目的基因导入受体细胞目的基因导入受体细胞目的基因的检测与表达目的基因的检测与表达筛选出符合要求的新品筛选出符合要求的新品种种目的性强目的性强, , 可可定向改造生物；定向改造生物；育种周期短育种周期短; ;克克服远缘杂交不服远缘杂交不亲和的障碍亲和的障碍技术复技术复杂，安杂，安全性问全性问题多题多 原原 理：理：操作水平：操作水平：结结 果：果：基因重组基因重组DNADNA分子水平分子水平定向地

11、定向地改造生物的遗传性改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品状，获得人类所需要的品种。种。 基因工程基因工程(gene engineering)(gene engineering)优点：优点：目的性强目的性强, , 可定向改造生物；育种可定向改造生物；育种周期短周期短; ;克服远缘杂交不亲和的障碍克服远缘杂交不亲和的障碍3 3、基因工程及其应用、基因工程及其应用1.1.基因工程的概念基因工程的概念基因工程又叫基因工程又叫_或或DNADNA重组技术，即按照人重组技术，即按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，_，然后放到另一种生物的细胞里，然后放到另

12、一种生物的细胞里，_生物的遗传性状。生物的遗传性状。2.2.基因操作的基本工具基因操作的基本工具(1)(1)基因的基因的“剪刀剪刀”：指：指_，简称限制酶。，简称限制酶。分布：主要在分布：主要在_。特性：一种限制酶只能识别一种特定的特性：一种限制酶只能识别一种特定的_，并在特定的切点上切割并在特定的切点上切割DNADNA分子。分子。基因拼接技术基因拼接技术加以修饰改造加以修饰改造定向地改造定向地改造限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶微生物体内微生物体内核苷酸序列核苷酸序列(2)(2)基因的基因的“针线针线”：指：指_，连接磷酸，连接磷酸和脱氧核糖形成和脱氧核糖形成_。(3)(3)基因的基因的“运

13、输工具运输工具”：即：即_。实例：实例：_、噬菌体、动植物病毒。、噬菌体、动植物病毒。3.3.基因操作的基本步骤基因操作的基本步骤提取目的基因提取目的基因_与运载体结合与运载体结合将目将目的基因导入的基因导入_目的基因的目的基因的_。 DNA连接酶磷酸二酯键运载体质粒目的基因受体细胞检测与鉴定【思维判断思维判断】1.1.诱变育种时突变的个体中有害个体多于有利个诱变育种时突变的个体中有害个体多于有利个体。体。( )( )【分析分析】基因突变具有不定向性，产生的有害个基因突变具有不定向性，产生的有害个体多于有利个体。体多于有利个体。2.2.杂交育种和诱变育种都能产生前所未有的新基杂交育种和诱变育种

14、都能产生前所未有的新基因，创造变异新类型。因，创造变异新类型。( )( )【分析分析】诱变育种的原理是基因突变，基因突变诱变育种的原理是基因突变，基因突变产生了新的基因，故创造出变异新类型；杂交育产生了新的基因，故创造出变异新类型；杂交育种的原理是基因重组，没有产生新的基因，只是种的原理是基因重组，没有产生新的基因，只是实现原有基因的重新组合。实现原有基因的重新组合。3.3.杂合子品种的种子只能种一年，需要年年制杂合子品种的种子只能种一年，需要年年制种。种。( )( )【分析分析】杂合子品种种植一代，子代发生性状杂合子品种种植一代，子代发生性状分离，需要年年制种。分离，需要年年制种。4.4.基

15、因工程定向改造生物性状，能够定向地引基因工程定向改造生物性状，能够定向地引起基因突变起基因突变( )( )【分析分析】基因工程能够定向改造生物性状，这基因工程能够定向改造生物性状，这属于基因重组，不属于基因突变。属于基因重组，不属于基因突变。 考点一考点一 比较几种遗传育比较几种遗传育种种 1比较下表中的遗传育种比较下表中的遗传育种 基因基因重组重组 杂交杂交 简单简单 强强 长长 基因基因突变突变 辐射诱变辐射诱变 激光诱变激光诱变 突变率突变率 少少 大大量量染色体染色体变异变异 种子或种子或幼苗幼苗 简单简单 较短较短 染色体染色体变异变异 秋水秋水 仙素仙素 育种年限育种年限 基因基因

16、重组重组 定向定向 1.1.在所有育种方法中，在所有育种方法中，最简捷、常规的育种方法最简捷、常规的育种方法 。将两亲本的两个不同优良性状集中于同将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可利用一生物体上，可利用 ， 亦可利用亦可利用2.2.要求要求快速育种快速育种，则运用，则运用3.3.要求大幅度改良某一品种，使之要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状出现前所未有的性状，可利，可利用的方法是用的方法是4.4.要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用小结小结: :单倍体育种单倍体育种诱变育种诱变育种多倍体育种多倍体育种 杂交育种杂交育种单

17、倍体育种单倍体育种杂交育种杂交育种5 5、要将不同物种的性状组合到一起，又要克服远缘杂交不亲和、要将不同物种的性状组合到一起，又要克服远缘杂交不亲和 的障碍，可采用的障碍，可采用 基因工程育种基因工程育种育种注意事项: 1.1.请注意每一种育种方法中所使用请注意每一种育种方法中所使用原理原理. .药品或试剂。药品或试剂。 2.2.同一种育种方式应用于不同的生物也会同一种育种方式应用于不同的生物也会有不尽相同的育种过程。有不尽相同的育种过程。 3.3.从基因组成上看，从基因组成上看，育种目标基因型育种目标基因型可能可能是：是： 纯合体纯合体，便于制种、留种和推广；，便于制种、留种和推广； 杂交种

18、杂交种，充分利用杂种优势（需年年制，充分利用杂种优势（需年年制种）。种）。 试一试：动物的杂交育种方法试一试：动物的杂交育种方法长毛折耳猫长毛折耳猫短毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫长毛立耳猫长毛立耳长毛立耳 短毛折耳短毛折耳BBEEbbee长毛立耳长毛立耳 BbEe长毛立耳长毛立耳 BbEe长立长立 长折长折 短立短立 短折短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee长折长折 短折短折长折长折 长折长折 短折短折杂交杂交F1间间交配交配选优选优测交测交长折长折 短折短折练习练习 :请写出下面各项培育方法：请写出下面各项培育方法：（1 1）通过花药离体培养再用秋水仙素加倍得到烟草新品种的方

19、法）通过花药离体培养再用秋水仙素加倍得到烟草新品种的方法是是 。（2 2）用）用6060Co Co 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，所用方法是所用方法是 。（3 3）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是是 。（4 4）将青椒的种子搭载人造卫星，在太空中飞行数周后返回地面，）将青椒的种子搭载人造卫星，在太空中飞行数周后返回地面，获得了果大、肉厚和维生素含量高的青椒新品种，这种育种原理属获得了果大、肉厚和维生素含量高的青椒新品种，这种育种原理属于于 。（5 5）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个

20、小麦品种，）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种，培育出抗倒伏、抗锈病的品种，所用方法是培育出抗倒伏、抗锈病的品种，所用方法是 。（6 6）用秋水仙素或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，获得成熟期）用秋水仙素或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，获得成熟期早、蛋白质含量高的品系，这种方法是早、蛋白质含量高的品系，这种方法是 。单倍体育种单倍体育种 诱变育种诱变育种 多倍体育种多倍体育种 基因突变基因突变杂交育种杂交育种 诱变育种诱变育种例例1：番茄是一种营养丰富、经济价值很高的果蔬，深受人们：番茄是一种营养丰富、经济价值很高的果蔬，深受人们的喜爱。现有的喜爱。现有2个番茄品种，个番茄品种，

21、A为抗病黄果肉品种为抗病黄果肉品种,基因型为基因型为ssrr，B为易感病红果肉品种为易感病红果肉品种,基因型为基因型为SSRR，2对等位基因分对等位基因分别位于别位于2对同源染色体上。思考：对同源染色体上。思考： （1 1）利用以上）利用以上2 2个品种获得基因型为个品种获得基因型为ssRRssRR的植株的植株最常用最常用的方的方法是什么？如果从播种到获得种子为一年，获得基因型为法是什么？如果从播种到获得种子为一年，获得基因型为ssRRssRR的植株最少需要多少年？用的植株最少需要多少年？用遗传图解遗传图解表示其育种过程。表示其育种过程。P抗病、黄果肉抗病、黄果肉 ssrr易感病、红果肉易感病

22、、红果肉 SSRRF1易感病、红果肉易感病、红果肉 SsRr 第第1年年F29S_R_3S_rr3ssR_ 1ssrr第第2年年 ssRR抗病、红果肉抗病、红果肉抗红抗红连续自交F3F6第第36年年问题问题1：番茄是一种营养丰富、经济价值很高的果蔬，深受：番茄是一种营养丰富、经济价值很高的果蔬，深受人们的喜爱。现有人们的喜爱。现有2个番茄品种，个番茄品种，A为抗病黄果肉品种为抗病黄果肉品种,基因型基因型为为ssrr，B为易感病红果肉品种为易感病红果肉品种,基因型为基因型为SSRR，2对等位基因对等位基因分别位于分别位于2对同源染色体上。思考：对同源染色体上。思考： (2)(2)如果要如果要缩短

23、育种时间缩短育种时间, ,可采用什么办法可采用什么办法? ?简述其过程。简述其过程。（1 1）如何运用杂交育种方法利用以上）如何运用杂交育种方法利用以上2 2个品种获得基因型为个品种获得基因型为ssRRssRR的植株？如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型的植株？如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为为ssRRssRR的植株最少需要多少年？用的植株最少需要多少年？用遗传图解遗传图解表示其过程。表示其过程。P抗病、黄果肉抗病、黄果肉 ssrr易感病、红果肉易感病、红果肉 SSRRF1易感病、红果肉易感病、红果肉 SsRr 单倍体单倍体 SR Sr sR srSSrrssRRssrr纯合子纯

24、合子SSRR抗病、抗病、红果肉红果肉第第1年年第第2年年第第1年年第第2年年染色体加倍染色体加倍花药花药离体离体培养培养F23ssR_ssRR抗病、红果肉抗病、红果肉抗红抗红连续自交连续自交（3）、）、番茄营养丰富但不耐储藏。(即番茄本身不具有决定耐储藏性状的基因)我们可以用什么方法使番茄具有耐储藏的性状呢? 诱变育种诱变育种方法：诱变育种（比如通过神州号宇宙飞船搭载种子进入太空。）方法：诱变育种（比如通过神州号宇宙飞船搭载种子进入太空。）（1）飞船搭载的种子应当选择刚萌发的种子，而非休眠的种子的原因是什么）飞船搭载的种子应当选择刚萌发的种子，而非休眠的种子的原因是什么? （2）这些番茄返回地

25、面后，是否均可产生耐储藏变异？为什么？）这些番茄返回地面后，是否均可产生耐储藏变异？为什么？ 种子萌发后进入细胞分裂，种子萌发后进入细胞分裂，DNA在复制过程中容易受到外界因素的影响在复制过程中容易受到外界因素的影响 而发生基因突变而发生基因突变不一定。不一定。 变异是不定向的变异是不定向的 （3）将植物经太空返回地面后种植，发现该植物不耐储藏的性状（假设为隐）将植物经太空返回地面后种植，发现该植物不耐储藏的性状（假设为隐性性状）突变为耐储藏性状（假设为显性性状）。性性状）突变为耐储藏性状（假设为显性性状）。表现为耐储藏性状的种子能否大面积推广？说明理由。表现为耐储藏性状的种子能否大面积推广？

26、说明理由。 简要叙述获得该显性耐储藏优良品种的步骤简要叙述获得该显性耐储藏优良品种的步骤 不能。因为显性杂合体的杂交后代会发生性状分离。不能。因为显性杂合体的杂交后代会发生性状分离。 方案一：方案一：a、 种植后对花粉进行离体培养，得单倍体；种植后对花粉进行离体培养，得单倍体；b、单倍体幼苗用秋、单倍体幼苗用秋水仙素处理，获得纯合体；水仙素处理，获得纯合体；c、从纯合体中选取显性性状即为优良品种。、从纯合体中选取显性性状即为优良品种。方案二：方案二：a a、 将变异后的显性个体自交培养；将变异后的显性个体自交培养；b b、选择后代中的显性个、选择后代中的显性个体连续自交；体连续自交；c c、选

27、择不再发生性状分离的显性个体的种子作优良品种、选择不再发生性状分离的显性个体的种子作优良品种（4）、假设在某种植物体内有一种耐贮藏基因，能使植株长期贮藏。你能运用什么育种方法，简要说明过程？ 方法：运用基因工程育种方法：运用基因工程育种 提取耐贮藏基因提取耐贮藏基因 耐贮藏基因与运载体结合耐贮藏基因与运载体结合 重组重组DNADNA分子导入番茄体细胞分子导入番茄体细胞 筛选出含有耐贮藏基因的番茄体细胞筛选出含有耐贮藏基因的番茄体细胞 组组 织织 培培 养养 选择所需植株选择所需植株 例例 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 A用杂交的方法进行育种，从用杂交的

28、方法进行育种，从F F1 1自交后代中可筛选出自交后代中可筛选出符合人类需要的隐性优良品种符合人类需要的隐性优良品种 B B用辐射的方法进行诱变育种，诱变后的植株一定比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诱变前的具备更多优良性状 C C用基因型为用基因型为DdTtDdTt的植株进行单倍体育种，所育的新的植株进行单倍体育种，所育的新品种自交后代约有品种自交后代约有1/41/4为纯合体为纯合体 D D用二倍体的植株进行多倍体育种，所育的新品种和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原品种杂交一定能产生可育后代 要将基因型为要将基因型为AaBBAaBB的植物，培育出以下基因型的品种：的植物，培育出以下基因型的品种：AaBbAaBb；AaBBCAaBBC；AAaaBBBBAAaaBBBB；aBaB。则对应的育种方法依次是