(金版方案)2019高考生物二轮练习“学案”资料：第24讲生物的变异与育种技术

返回学案24生物的变异与育种技术1.杂交育种（1）含义：将

的优良性状通过交配集中在一起，再经过

，获得新品种的方法。（2）育种原理：

。（3）方法：杂交→

→选种→自交。2.诱变育种（1）含义：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生

。（2）育种原理：

。3.基因工程的概念：基因工程又叫

或DNA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，

，然后放到另一种生物的细胞里，

生物的遗传性状。定向地改造两个或多个品种选择和培育基因重组自交基因突变基因突变基因拼接技术加以修饰改造4.基因工程操作的基本工具（1）基因的“剪刀”：指

，简称限制酶。①分布：主要在

。②特性：一种限制酶只能识别一种特定的

，并在特定的切点切割DNA分子。（2）基因的“针线”：指

，连接磷酸和脱氧核糖形成

。（3）基因的“运输工具”：即

。实例：

、噬菌体、动植物病毒。5.基因工程操作的步骤提取目的基因→

与运载体结合→将目的基因导入受体细胞→

。目的基因的检测与鉴定限制性核酸内切酶微生物体内核苷酸序列DNA连接酶磷酸二酯键运载体质粒目的基因6.思维判断（1）诱变育种时突变的个体中有害个体多于有利个体（）（2）杂交育种与诱变育种都能产生前所未有的新基因，创造变异新类型（）（3）杂合子品种的种子只能种一年，需要年年制种（）（4）基因工程定向改造生物性状，能够定向地引起基因突变（）（5）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亲本上（）（6）太空育种能按照人们的意愿定向产生优良性状（）（7）杂交育种的范围只能在有性生殖的植物中（）√√√××××考点1几种遗传育种的方法比较＊考点精讲＊方法原理常用方法优点缺点代表实例杂交育种基因重组杂交操作简单，目标性强育种年限长矮秆抗病小麦诱变育种基因突变辐射诱变、激光诱变等提高突变率，加速育种进程有利变异少，需处理实验材料多青霉素高产菌株多倍体育种染色体变异秋水仙素处理萌发的种子或幼苗器官大，营养物质多发育迟缓、结实率低，在动物中无法开展无子西瓜、八倍体小黑麦方法原理常用方法优点缺点代表实例单倍体育种染色体变异花药离体培养后，再用秋水仙素处理明显缩短育种年限技术复杂，需要与杂交育种配合“京花一号”小麦基因工程育种基因重组将一种生物特定的基因转移到另一种生物细胞中定向改造生物的遗传性状有可能引发生态危机转基因抗虫棉说明：（1）诱变育种与杂交育种相比，前者能产生前所未有的新基因，创造变异新类型；后者不能产生新基因，只是实现原有基因的重新组合。（2）在所有育种方法中，最简捷、常规的育种方法是杂交育种。（3）根据不同育种需求选择不同的育种方法①将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可利用杂交育种，亦可利用单倍体育种。②要求快速育种，则运用单倍体育种。③要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可利用诱变育种和杂交育种相结合的方法。④要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用多倍体育种。（4）杂交育种选育的时间是F2，原因是从F2开始发生性状分离；选育后是否连续自交取决于所选优良性状是显性还是隐性。（5）杂交育种是通过杂交培育具有优良性状且能稳定遗传（纯合子）的新品种；而杂种优势则是通过杂交获得种子，杂种后代表现出多个优良性状，但只能用杂种一代，因为后代会发生性状分离。（6）诱变育种尽管能提高突变率，但处理材料时仍然是未突变的个体远远多于突变的个体；突变的不定向性和一般有害的特性决定了突变个体中有害仍多于有利，只是与自然突变相比较，二者都增多。＊典例剖析＊【例1】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（H和h，G和g）控制菜籽的芥酸含量。如图是获得低芥酸油菜新品种（HHGG）的技术路线，已知油菜单个花药由花药壁（2n）及大量花粉（n）等组分组成，这些组分的细胞都具有全能性。据图分析，下列叙述错误的是（）A.①、②两过程均需要植物激素来诱导细胞分化B.与④过程相比，③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油菜新品种（HHGG）的效率最高D.F1减数分裂时，H基因所在染色体会与G基因所在染色体发生联会解析：减数分裂时，发生联会的染色体是同源染色体，即H基因所在的染色体与h基因所在的染色体、G基因所在的染色体与g基因所在的染色体可以发生联会，D项错误。答案：D【易错点拨】不同的育种方法所依据的原理不同，其适用条件及用途也会有差别，应认真审题，明确试题要求，结合各种育种方法的特点及适用条件进行合理的选择与利用，否则，易出现以下两种类型的错误。（1）忽视育种要求而出错：如“最简便”、“最准确”、“时间最短”、“产生新基因、新性状或新的性状组合”等。（2）对不同育种方法的优缺点及其适用条件不清楚而出错。如诱变育种可能产生新基因、新性状，但不能定向改变生物性状，也有可能失去优良的性状；基因工程育种、细胞工程育种可定向改变生物的遗传物质组成；单倍体育种可明显缩短育种年限。＊对应训练＊1.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，育种过程如图所示。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远源杂交形成的后代，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①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②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③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：（1）A、B、C、D表示4个不同的染色体组，植物AABB产生AB的配子，植物CC产生含C的配子，结合后形成ABC受精卵并发育为相应的种子，用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，形成可育的后代AABBCC；还可以利用植物体细胞杂交技术获得AABBCC的个体。（2）AABBCC产生的配子为ABC，AABBDD产生的配子为ABD，配子结合形成AABBCD的受精卵，减数分裂过程中同源染色体两两配对形成四分体，C染色体组和D染色体组中无同源染色体，不能形成四分体，两个A染色体组可形成7个四分体，两个B染色体组可形成7个四分体，共计14个四分体。由于①中有6个染色体组，每个染色体组7条染色体，共42条。（3）杂交后代②，减数分裂过程中C组染色体无同源染色体配对而丢失。（4）射线可能会导致C染色体断裂，断裂的部分如果含有抗病基因，抗病基因可通过易位的方式转移到另一条非同源染色体上，这种变异为染色体结构变异。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）染色体结构变异考点2基因工程＊考点精讲＊1.基因工程操作的工具（1）限制性核酸内切酶——基因的“剪刀”①存在场所：主要存在于原核生物细胞中。②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。③作用结果：得到平末端或黏性末端。（2）DNA连接酶——基因的“针线”①作用：连接限制性核酸内切酶切开的断口。E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体作用只连接黏性末端连接黏性末端、平末端分类不同点②常用的种类及来源（3）运载体——基因的运输工具作为运载体必须具备以下条件：①能够在宿主细胞内复制并稳定地保存。②含有多个限制酶酶切位点，以便和外源基因相连。③含有标记基因，以便于筛选。2.基因工程与基因重组之间的关系比较项目基因重组基因工程不同点重组方式同一物种的不同基因不同物种间的不同基因繁殖方式有性生殖无性生殖变异大小小大意义是生物变异的来源之一，对生物进化有重要意义使人类有可能按照自己的意愿直接定向地改造生物，培育出新品种相同点都实现了不同基因间的重新组合，都能使生物产生变异说明：容易混淆的DNA连接酶和DNA聚合酶（1）DNA连接酶：在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。（2）DNA聚合酶：可将单个的脱氧核苷酸加到已有的脱氧核苷酸序列上，形成磷酸二酯键。（3）相同点：这两种酶都是蛋白质，可以形成两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。＊典例剖析＊【例2】DNA连接酶的重要功能是（）A.DNA复制时母链与子链之间形成氢键B.将两条DNA片段的黏性末端之间的缝隙连接起来C.使黏性末端的碱基之间形成氢键D.A、B、C都不正确解析：DNA连接酶的作用只是恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，不能催化氢键的形成，也不能使已有的DNA片段与单个核苷酸之间形成磷酸二酯键。B【技巧点拨】解题时应深刻理解各种工具酶的功能内涵。限制性核酸内切酶是基因工程中所用的重要切割工具，可以特异性地识别核苷酸序列，并在特定部位进行切割，有错位切和平切两种方式，错位切产生黏性末端，平切产生平末端。DNA连接酶可以在两个来源不同的DNA片段之间重新形成磷酸二酯键，将两个DNA双链上的两个缺口同时连接起来，不需要模板。DNA聚合酶在ＤＮＡ复制过程中起作用，即以一条ＤＮＡ链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键连接成一条与模板链互补的DNA链，也就是说，DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的羟基上，形成磷酸二酯键。＊对应训练＊2.为实现目的基因与载体结合，以便在大肠杆菌中大量表达相应的蛋白质，研究人员进行了如图所示的操作。请分析回答下列问题：（1）将

同时用BamHI切割并混合，加入

进行连接，再与大肠杆菌感受态细胞混合，最后，将混合物接种在含有

的平板培养基上。（2）切割后的载体用碱性磷酸酶处理，除去末端的5′磷酸，可防止载体自我连接，目的基因片段不用碱性磷酸酶处理，仍然能与用碱性磷酸酶处理过的载体连接。在5组平板培养基上接种了不同操作的大肠杆菌感受态细胞，如下表所示。组别平板培养基上接种的大肠杆菌感受态细胞结果（菌落数）1未进行操作（只接种大肠杆菌感受态细胞）02导入未切割的载体>10003导入切割并连接的载体4354导入切割后用碱性磷酸酶处理并连接的载体255导入切割后用碱性磷酸酶处理，并与目的基因连接的载体34①第1组实验目的是确认

是否符合实验要求。②第2组平板培养基菌落数目最大，说明大肠杆菌感受态细胞能够

。③第3组实验用来检验

酶是否具有活性。第4组实验用来检验

酶是否具有活性。④实验中用碱性磷酸酶处理载体可以降低仅有载体的菌落数，增加携带

的菌落比例。答案：（1）含目的基因的DNA与载体（或质粒）DNA连接酶氨苄青霉素（2）①大肠杆菌感受态细胞和平板培养基②摄取载体（或“质粒”或“外源DNA”）③DNA连接酶和限制碱性磷酸④重组质粒（或重组DNA）解析：（1）将含目的基因的DNA与载体（或质粒）同时用BamHI切割，会露出黏性末端，再加入DNA连接酶进行连接，会形成重组质粒，再将重组质粒与大肠杆菌感受态细胞混合，最后，将混合物接种在含有氨苄青霉素的平板培养基上，会筛选出含重组质粒的大肠杆菌。（2）本问主要考查学生提取信息的能力。1.诱变育种有很多突出优点，也存在一些缺点，下列分析正确的是（）①结实率低，发育迟缓②提高变异频率，因而可加快育种进程③大幅度改良某些性状④茎秆粗壮，果实种子大，营养物质含量高⑤有利个体不多，需要大量处理实验材料A.①④B.②③⑤C.①④⑤D.①②④解析：考查诱变育种的特点。B2.下列有关作物育种的叙述，正确的是（）①在杂交育种中，F1自交后代可筛选出符合人类需要的优良品种②单倍体育种可以明显缩短育种的年限③人工诱导单倍体染色体数目加倍常用的方法是用秋水仙素处理萌发的种子④诱变育种可以定向地把多个品种的优良性状集中在一起，获得新的品种A.①②B.③④C.①④D.②④解析：单倍体一般是不育的，因此没有种子，故③错误；诱变育种的原理是基因突变，基因突变是不定向的，故④错误。A3.某农科所通过如图所示的两种育种方法培育成了高品质的糯小麦。下列有关叙述正确的是（）A.该育种过程中运用的遗传学原理是基因重组和染色体变异B.b过程需要通过杂交来提高纯合率C.a过程需要使用秋水仙素，只作用于萌发的种子D.a过程提高了突变率，从而明显缩短了育种年限解析：图示为杂交育种和单倍体育种。A4.现有三个番茄品种，甲品种的基因型为AaBBdd，乙品种的基因型为AaBbDd，丙品种的基因型为aaBBDD，三对等位基因分别位于三对同源染色体上，分别控制叶形、花色和果形三对相对性状，下列说法正确的是（）A.甲、乙两个品种