高考生物总复习第6章从杂交育种到基因工程第12节杂交育种与诱变育种基因工程及其应用必修全国公开课一等

第6章从杂交育种到基因工程第1页考纲内容能力要求命题分析1.生物变异在育种上应用2.转基因食品安全ⅡⅠ1.近几年新课标卷以选择题形式考查了各育种技术在实际生产、生活中应用及相关原理。2.命题趋势：以与人类生产生活相关社会热点问题及科技新结果为背景，综合考查遗传定律、基因表示、变异、育种等问题。[考纲导读]第2页第1、2节杂交育种与诱变育种、基因工程及其应用第3页一、杂交育种与诱变育种1．杂交育种交配选择基因重组

(1)概念：将两个或多个品种优良性状经过_______集中在一起，再经过________和培育，取得新品种方法。(2)原理：______________。杂交自交F2

(3)方法：选择两个不一样性状亲本→__________，得F1→__________，得______→判别、选择需要类型。 (4)特点：只能利用已经有基因重组，育种过程迟缓。第4页基因突变育种进程

2．诱变育种 (1)概念：利用物理原因或化学原因来处理生物，使生物发生____________，从而取得优良变异类型育种方法。 (2)原理：基因突变。 (3)方法：选择生物→物理、化学方法诱变→选择→培育。 (4)特点：提升突变率、缩短______________、大幅度改良一些性状、盲目性大。第5页二、基因工程育种DNA重组定向地改造

1．概念：又叫作基因拼接技术或____________技术，即按照人们意愿，把一个生物某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一个生物细胞里，________________生物遗传性状。第6页别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体体外操作对象______操作水平DNA______水平基本过程剪切、拼接、导入、表示结果______改造生物遗传性状，取得人类需要基因产物基因分子定向

基因工程概念了解2.原理：不一样生物间______________。

基因重组第7页3．工具限制性核酸内切酶DNA连接酶(1)基因“剪刀”：__________________。(2)基因“针线”：________________。质粒

(3)运载体：________、噬菌体、动植物病毒等。 4．步骤：____________________→目标基因与运载体结合→将目标基因导入___________→目标基因______________。5．应用提取目标基因受体细胞检测与判定培育作物育种：如_________药品研制：如利用____________生产人类胰岛素环境保护：取得降解各种有害物质______抗虫棉大肠杆菌细菌第8页[判断正误]1．杂交育种一定需要较长时间。()2．袁隆平培育高产、抗逆性强杂交水稻是基因突变结果。()3．基因工程中需要用到工具酶有限制酶、DNA连接酶和质粒。()4．单倍体育种与杂交育种相比，能显著缩短育种年限。(

)5．限制性核酸内切酶、DNA连接酶及解旋酶都作用于磷酸二酯键。()答案：1.×2.×3.×4.√5.×第9页项目杂交育种诱变育种单倍体

育种多倍体 育种基因工程 育种育种原理基因重组基因突变染色体

变异染色体

变异基因重组惯用方法杂交→自交→选优→自交辐射诱变、激光诱变、作物空间技术育种等花药离体培养取得单倍体，再经秋水仙素或低温诱导处理秋水仙素处理萌发种子或幼苗转基因(DNA重组)技术将目基因引入生物体内，培育新品种考点一各种育种方法

[考点梳理](一)各种育种方法比较第10页项目杂交育种诱变育种单倍体

育种多倍体

育种基因工程

育种优点将不一样个体优良性状集中于一个个体上能够提升变异频率，加速育种进程，大幅度地改良一些性状能够显著缩短育种年限；子代均为纯合子器官巨大，提升产量和增加营养成分定向改变生物性状；克服远缘杂交不亲和障碍缺点时间长，需及时发觉优良品种有利变异少，需大量处理试验材料技术复杂且需与杂交育种配合发育延迟，坚固率低有可能引发生态危机举例矮秆抗锈

病小麦青霉素高产菌株、太空椒快速培育矮秆抗锈病小麦三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦产生人胰岛素大肠杆菌、抗虫棉（续表）第11页

(1)在全部育种方法中，杂交育种是最简便、常规方法，该方法能够培育含有优良性状且能稳定遗传新品种，预防后代发生性状分离，便于制种和推广。

(2)杂交育种不一定都需要连续自交，若选育显性优良纯种，则需要连续自交，直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要出现该性状即可。

(3)杂种优势是经过杂交取得种子，普通不是纯合子，杂种后代表现出各种优良性状，但只能用杂种一代，因为后代会发生性状分离，如杂交玉米制种。第12页(二)基因工程育种1．基因工程操作工具(1)基因“剪刀”——限制性核酸内切酶。①存在场所：主要存在于微生物细胞中。②特征：一个限制性核酸内切酶只能识别一个特定核苷酸序列，而且能够在特定切点上切割DNA分子。③作用结果：得到含有平性末端或黏性末端DNA片段。(2)基因“针线”——DNA连接酶。①作用对象：含有两个相同末端DNA片段。②作用位置：磷酸二酯键。③作用结果：形成重组DNA。第13页(3)惯用基因“运载体”——质粒。①本质：小型环状DNA分子。②作用a．作为运载工具，将目标基因运输到宿主细胞。b．用它在宿主细胞内对目标基因进行大量复制。③条件a．能在宿主细胞内稳定存在并大量复制。b．有多个限制酶切点。c．有标识基因。第14页2．基因工程基本操作步骤第15页[高考探究]考向1各种生物育种方法比较

[典例1]下列图表示是培育三倍体无子西瓜两种方法，若甲乙两图中二倍体西瓜植株基因型均为Aa，以下说法正确是()第16页A．按照染色体组数目划分，乙图中会出现4种染色体组数目不一样细胞B．乙图中取得三倍体西瓜植株中有两种基因型C．甲图a过程惯用试剂是秋水仙素D．甲图中取得三倍体西瓜中AAa个体占1/2

[解析]乙图中二倍体植株正常体细胞中有2个染色体组，处于有丝分裂后期体细胞中有4个染色体组，二倍体植株产生配子中有1个染色体组。四倍体植株内处于有丝分裂后期体细胞中含8个染色体组。三倍体植株正常体细胞中含3个染色体组，而处于有丝分裂后期细胞中含6个染色体组。第17页故按照染色体组数目划分共有6种细胞。乙图中四倍体植株基因型为AAaa，产生配子有三种：AA、Aa、aa，二倍体植株基因型为Aa，产生配子有A、a两种，故产生三倍体西瓜植株基因型有AAA、AAa、Aaa、aaa四种。甲图中a过程为植物细胞杂交过程，惯用试剂是聚乙二醇。因为二倍体植株基因型为Aa，其产生花粉有A和a两种，而且各占1/2，所以甲图中取得三倍体西瓜植株基因型有两种：AAa、Aaa，数目各占1/2。[答案]D第18页考向2基因工程育种

[典例2](年天津卷·节选)玉米自交系(遗传稳定育种材料)B含有高产、抗病等优良性质，但难以直接培育成转基因植株，为使其取得抗除草剂性状，需依次进行步骤Ⅰ、Ⅱ试验。 Ⅰ.取得抗除草剂转基因玉米自交系A，技术路线以下列图所示。第19页

(1)为预防酶切产物本身环化，构建表示载体需用2种限制酶，选择标准是______(单项选择)。 ①Ti质粒内，每种限制酶只有一个切割位点 ②G基因编码蛋白质序列中，每种限制酶只有一个切割位点 ③酶切后，G基因形成两个黏性末端序列不相同 ④酶切后，Ti质粒形成两个黏性末端序列相同A．①③B．①④C．②③D．②④

(2)下表是4种玉米自交系幼胚组织培养不一样阶段结果。据表可知，细胞脱分化时使用激素是__________，自交系______________幼胚最适合培养成愈伤组织作为转化受体。第20页自交系激素2,4-D(2.0mg/L)6-BA(0.5mg/L)IBA(2.0mg/L)甲991390乙858087丙888312丁168583

(3)农杆菌转化愈伤组织时，T－DNA携带插入其内片段转移到受体细胞。筛选转化愈伤组织，需使用含___________选择培养基。第21页

[解析](1)为预防酶切产物本身环化，构建表示载体需用2种限制酶，则质粒内每种限制酶只有一个切割位点，故①正确；含目基因DNA内每种限制酶也只有一个切割位点，目标基因内不能有限制酶切割位点，故②错误；为预防酶切产物本身环化，酶切后两个黏性末端序列应不一样，故③正确、④错误。故选A。(2)细胞脱分化形成愈伤组织，由表中结果可知，使用2,4-D时愈伤组织形成率最高。比较4个自交系，甲自交系中芽分化率比较低，丙自交系中根诱导率比较低，丁自交系中愈伤组织形成率比较低，乙自交系中愈伤组织形成率、芽分化率和根诱导率都相对较高，故最适合培养成愈伤组织作为转化受体。(3)试验目是取得抗除草剂转基因玉米自交系A，则筛选转化愈伤组织，需使用含除草剂选择培养基。[答案](1)A(2)2,4-D乙(3)除草剂第22页[考向预测]1．(年吉林四调)相关生物育种方法叙述，错误是()

A．经过基因工程方法可生产药品有干扰素、白细胞介素、溶血栓剂等 B．诱变育种能够提升突变率，在短时间内取得更多优良变异类型 C．取得无子西瓜和无子番茄方法和原理相同 D．杂交育种是将两个或多个品种优良性状经过交配集中在一起第23页

解析：干扰素、白细胞介素、溶血栓剂等都能够经过基因工程方法生产，A正确；诱变育种能够提升突变率，加紧育种进程，在短时间内取得更多优良变异类型，B正确；获得无子西瓜原理是染色体数目标变异，而取得无子番茄原理是生长素促进果实发育，C错误；杂交育种是将两个或多个品种优良性状经过交配集中在一起，原理是基因重组，D正确。答案：C第24页

2．(年内蒙古包头九中期中)下列图是利用野生猕猴桃种子(aa,2n＝58)为材料培育无籽猕猴桃新品种(AAA)过程，以下叙述错误是()

A．③和⑥都可用秋水仙素处理来实现 B．若④是自交，则产生AAAA概率为1/16 C．AA植株和AAAA植株是不一样物种 D．若⑤是杂交，产生AAA植株体细胞中染色体数目为87第25页

解析：③和⑥都可用秋水仙素处理来完成染色体数目加倍，A正确；植株AAaa减数分裂产生配子种类及比例为AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1，所以AAaa自交产生AAAA概率＝1/6×1/6＝1/36，B错误；二倍体AA与四倍体AAAA杂交产生

AAA为不育三倍体，所以AA植株和AAAA植株是不一样物种，C正确；该生物一个染色体组含有染色体58÷2＝29(条)，所以三倍体植株体细胞中染色体为29×3＝87(条)，D正确。答案：B第26页

3．下列图中，甲、乙表示两个水稻品种，A、a和B、b分别表示位于两对同源染色体上两对等位基因，①～⑤表示培育水稻新品种过程，则以下说法错误是()

A．①→②过程简便，原理是基因重组 B．④和⑤变异都发生于有丝分裂间期 C．③→④过程可显著缩短育种年限，③惯用方法是花药离体培养 D．③→④过程与⑤过程育种原理相同第27页

解析：分析题图，①→②过程为杂交育种过程，目标是获得AAbb个体，杂交育种操作简便，但培育周期长，依据原理是基因重组，A正确；④和⑤过程都是用秋水仙素处理，其发生染色体变异是因为秋水仙素抑制有丝分裂前期纺锤体形成而产生，B错误；③→④表示单倍体育种过程，其优点是显著缩短育种年限，其中③过程惯用方法是花药离体培养，C正确；单倍体育种与多倍体育种原理都是染色体数目变异，D正确。

答案：B第28页

4．要用基因型为AaBB植物培育出以下基因型品种：①AaBb，②AaBBC，③AAaaBBBB，④aB。则对应育种方法依次是()

A．诱变育种、转基因技术、植物体细胞杂交、花药离体培养 B．杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种 C．花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术 D．多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术第29页

解析：用基因型为AaBB植物培育出基因型为AaBb品种，可利用物理或化学方法处理材料，经过基因突变取得；要取得基因型为AaBBC品种，因为本物种没有C基因，所以必须经过转基因技术；要取得基因型为AAaaBBBB品种，可经过植物体细胞杂交或多倍体育种；要取得aB品种，可利用花药离体培养。答案：A第30页

5．研究人员将抗虫基因(SCK基因)导入水稻，筛选出SCK基因成功整合到染色体上抗虫植株(假定SCK基因都能正常表示)。一些抗虫植株体细胞含两个SCK基因，假设这两个基因在染色体上随机整合，出现如下列图所表示三种情况。以下相关说法正确是()第31页A．甲图个体自交，F1

中抗虫植株和非抗虫植株百分比为3∶1B．乙图个体与正常水稻进行杂交，子代中抗虫植株和非抗虫植株百分比为1∶1C．丙图个体减数分裂产生配子有1/2含SCK基因D．丙图个体自交，F1

中抗虫植株和非抗虫植株百分比为9∶1第32页

解析：图甲所表示基因型可看作AA，而非转基因水稻基因型可看作aa，图乙所表示基因型可看作Aa(因两个SCK基因都在一条染色体上)，图丙所表示基因型可看作AaBb(A，B任一基因都抗虫)，A错误。则甲图个体自交，F1中全部个体都抗虫；乙图个体(Aa)与正常水稻(aa)进行杂交，子代中抗虫植株和非抗虫植株百分比为1∶1，B正确；丙图个体减数分裂产生配子有3/4含SCK基因，C错误；丙图个体自交，F1

中抗虫植株和非抗虫植株百分比为15∶1，D错误。答案：B第33页6．(年浙江温州联考)以下育种过程描述中，错误是()

A．植物通常选择萌发种子或幼苗进行诱变育种 B．单倍体育种过程中秋水仙素作用于单倍体幼苗 C．杂交育种时应选择同物种个体进行杂交 D．西瓜四倍体植株接收二倍体植株花粉得到果实为三倍体无子西瓜第34页

解析：因为萌发种子或幼苗细胞进行有丝分裂，DNA分子进行复制，所以植物通常选择萌发种子或幼苗进行诱变育种，A正确；单倍体育种过程中秋水仙素作用于单倍体幼苗，抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体形成，B正确；因为不一样物种之间存在生殖隔离，所以杂交育种时应选择同物种个体进行杂交，C正确；将西瓜二倍体花粉传到四倍体植株雌花上，结出果实为四倍体有子西瓜，该西瓜种子种下去长出植株才结三倍体无子西瓜，D错误。答案：D第35页

7．在植物基因工程中，用农杆菌中Ti质粒作为运载体，把目标基因重组入Ti质粒上T－DNA片段中，再将重组T－DNA插入植物细胞染色体DNA中。

(1)科学家在进行上述基因操作时，要用同一个_________分别切割质粒和目标基因，质粒黏性末端与目标基因DNA片段黏性末端就可经过________________方式而黏合。 (2)将携带抗除草剂基因重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、筛选取得一株有抗除草剂特征转基因植株。经分析，该植株含有一个携带目标基因T－DNA片段，所以可以把它当成是杂合子。理论上，在该转基因植株自交F1中，仍含有抗除草剂特征植株占总数__________。第36页

(3)种植上述转基因油菜，它所携带目标基因能够经过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”。假如把目标基因导入叶绿体DNA中，就能够防止“基因污染”，原因是________________________________。

解析：(1)基因工程中要用同一个限制酶处理目标基因和运载体，产生相同末端，然后经过碱基互补配正确方式将目标基因与运载体连在一起，组成基因表示载体。(2)因该植株含有一个携带目标基因T－DNA片段，能够认为是杂合子，假设基因型为AO，则经过杂交产生后代中AA∶AO∶OO＝1∶2∶1，含有抗除草剂特征植株占总数3/4。(3)将目标基因导入叶绿体DNA中，则目标基因就与叶绿体中DNA结合在一起，随卵细胞遗传给后代，不会经过花粉传递给后代。第37页答案：(1)限制酶碱基互补配对(2)3/4 (3)叶绿体中基因只能伴随卵细胞遗传给后代，不能随花粉(精子)遗传给后代第38页考点二设计遗传育种试验

[考点梳理] 1．思绪分析 (1)惯用育种方式：杂交育种、单倍体育种、多倍体育种、诱变育种、基因工程育种和细胞工程育种。 (2)设计试验思绪：明确育种目标和要求→确定育种材料→分析育种材料生物学性质→选择育种方式方法→设计具体育种程序。 (3)普通育种程序：选择亲本→对亲本处理→从子代中选出符合要求类型→继续处理→继续选择。第39页2．育种普通操作步骤(1)杂交育种操作步骤①培育显性纯合子品种

动物：选择含有不一样优良性状亲本杂交，取得F1―→F1雌雄个体交配―→取得F2―→判别、选择需要类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离F2

个体。第40页)―→F1

――→F2―→选出表现型②培育隐性纯合子品种选取双亲(P)杂交(♀×⊗符合要求个体种植推广。 ③培育杂合子品种

在农业生产上，能够将杂种一代作为种子直接利用，如水稻、玉米等。其特点是利用杂种优势，品种高产、抗性强，但种子只能种一年。培育基本步骤以下：)―→F1(即为所需

选取符合要求纯种双亲(P)杂交(♀×品种)。第41页(2)单倍体育种基本步骤实例：用高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)小麦品种，培育矮秆抗病小麦过程，以下列图：第42页(3)多倍体育种基本步骤：实例：无子西瓜培育。第43页

(1)注意几个育种方法处理时间：①进行诱变育种时，处理时间是细胞分裂间期；②利用染色体变异育种时，在种子萌发或幼苗期处理。

(2)基因工程育种与诱变育种相比，其优势在于定向改造生物性状；与杂交育种相比，其优势在于克服远缘杂交不亲和障碍。单倍体育种与杂交育种相比，优势在于可显著缩短育种年限。

(3)多倍体育种能够采取秋水仙素等方法使其染色体数目加倍，也能够利用细胞融合技术，但细胞融合可在两个物种之间进行。第44页[高考探究]考向1育种方式选择[典例3](年安徽宿州一模)如图表示利用某种农作物品种①和②培育出⑥几个方法，据图分析错误是()第45页A．过程Ⅵ是用秋水仙素处理正在萌发种子B．培育品种⑥最简捷路径是Ⅰ→ⅤC．经过Ⅲ→Ⅵ过程育种原理是染色体变异D．经过Ⅱ→Ⅳ过程育种最不轻易到达目标

[解析]⑤ab为单倍体，没有种子，过程Ⅵ是用秋水仙素处理幼苗，A错误；Ⅰ→Ⅴ为杂交育种，培育品种⑥最简捷路径是杂交育种，B正确；Ⅲ→Ⅵ过程为单倍体育种，其育种原理是染色体变异，C正确；Ⅱ→Ⅳ过程为诱变育种，因为变异是不定向，最不轻易到达目标，D正确。[答案]A第46页考向2生物育种过程分析及应用

[典例4](年江苏南京检测)粮食问题是当今举世瞩目标迫切问题之一。改进农作物遗传性状、提升粮食产量是科学工作者不停努力目标，下列图是遗传育种一些路径。以下有关分析，错误是()第47页A．若要在较短时间内取得图示新品种小麦，可选图中E→F→G育种方法B．H→I、J→K都必须用到与G过程相同技术操作C．F1→F2育种原理是基因重组D．图中遗传育种路径，A→B所表示方法含有经典不定向性第48页

[解析]单倍体育种最大优点是能缩短育种年限，较短时间得到新品种纯合子，A正确；J→K包括多倍体育种，需要用秋水仙素诱导染色体数目加倍；H→I是植物体细胞杂交，不需要用秋水仙素诱导染色体数目加倍，B错误；F1→F2

是杂交育种，原理是基因重组，C正确；A→B是诱变育种，原理是基因突变，含有不定向性，D正确。[答案]B第49页依据育种流程图来区分育种方式(1)杂交育种：包括亲本杂交和子代自交。(2)诱变育种：包括诱变因子，产生子代中会出现新基因，但基因总数不变。(3)单倍体育种：惯用方法为花药离体培养，然后人工诱导染色体加倍，形成纯合子。(4)多倍体育种：用秋水仙素处理萌发种子或幼苗。(5)基因工程育种：与原有生物相比，出现了新基因。第50页

[考向预测] 8．(年山东潍坊调研)现有高秆不抗病(Bbcc)和矮秆抗病(bbCc)两种作物品种，为了到达长久培育高秆抗病(BbCc)杂交种目标，以下相关快速育种方案叙述中，正确是()

A．每年让高秆不抗病(Bbcc)和矮秆抗病(bbCc)杂交就能够到达目标 B．利用诱变育种技术能够到达快