第23讲 杂交育种到基因工程(共48张PPT).ppt

1、第23讲杂交育种到基因工程,返回目录,返回目录,1生物变异在育种上的应用() 2转基因食品的安全(),考纲要求,第23讲杂交育种到基因工程, 知 识 梳 理 一、杂交育种与诱变育种 1杂交育种 (1)概念：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过_和_，获得新品种的方法。 (2)原理：_。 (3)过程：选择具有不同优良性状的亲本_，获得F1F1_获得F2鉴别、选择需要的类型，优良品种。 (4)优点：可以把多个品种的优良性状集中在一起。 (5)应用：培育性状重组型优良品种。,返回目录,选择,培育,基因重组,杂交,自交或杂交,2诱变育种 (1)概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使

2、生物发生_，从而获得优良变异类型的育种方法。 (2)原理：_。 (3)过程：选择生物诱发基因突变选择_培育。 (4)优点：a.可以提高_，在较短时间内获得更多的优良变异类型。b.大幅度地改良某些性状。 (5)应用：培育具有新性状的品种。,返回目录,基因突变,基因突变,理想类型,突变频率,第23讲杂交育种到基因工程,导思：早在一万年前，古人就开始驯化野生动物，栽培植物，你知道他们是怎样培育优良品种的吗？这种方法有哪些不足之处呢？(请翻阅教材必修2 P98“杂交育种”),返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,二、基因工程 1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

3、物的某种基因提取出来，_，然后放到另一种生物的细胞里，_改造生物的遗传性状。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,基因拼接技术,加以修饰改造,定向地,2基因工程的操作工具 (1)基因的“剪刀”：_。 分布：主要在_。 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DNA分子。 (2)基因的“针线”：_。用于连接_交替连接构成的DNA骨架上的缺口。 (3)基因的“运输工具”：运载体。常用的有质粒、_。 质粒是能够自主复制的_，存在于_、_等生物细胞中。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,限制性核酸内切酶,微生物体内,核苷酸序列,DNA连接酶,脱氧核糖和磷酸,噬菌体和动植物病毒,

4、小型环状DNA分子,细菌,酵母菌,3基本步骤：提取目的基因_将目的基因导入受体细胞_。 4基因工程的应用 (1)_育种：利用基因工程的方法，获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种，如抗虫棉等。 (2)_研制：利用基因工程的方法，培养转基因生物，利用转基因生物生产出各种高质量、低成本的药品，如胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等。 (3)_保护：如利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,目的基因与运载体结合,目的基因的检测与鉴定,作物,药物,环境, 网 络 构 建 ,返回目录,第23讲杂

5、交育种到基因工程, 基 础 自 测 判断正误，对的打“”，错的打“”。 12012课标全国卷 限制酶必须具有的特点是特异性地识别和切割DNA。() 解析 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点切割。 22012浙江卷 用射线照射后种植，就能获得符合人类需要的新性状。() 解析 用射线照射可提高突变率，产生新的基因、新的性状，但由于突变是不定向的，所以不一定能获得符合人类需要的新性状。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,32011北京卷 利用DNA聚合酶将目的基因与质粒连接后导入受体细胞。() 解析 将目的基因与质粒进行连接的工具酶是DNA连接酶。 42010江苏卷 如转基因

6、植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题。() 解析 转基因植物存在一定的安全性，外源基因来源于自然界的也不例外。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,5大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，应采用杂交育种。() 解析 杂交育种只是将原有基因进行重新组合，不能大幅度改良某一品种，更不能产生前所未有的性状，所以不能仅采用杂交育种，而应该是杂交育种与诱变育种相结合。 6基因工程与诱变育种都不能定向改变生物的遗传性状。() 解析 基因工程最大的优点是能够定向改变生物的遗传性状，而基因突变具有不定向性。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,考点一几种常见育种方式的比较,返回目录,第23

7、讲杂交育种到基因工程,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,拓展：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。 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。 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远远多于突变的个体，有害的个体多于有利的个体，只是与自然突变相比较，二者都有所增加。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,例12012浙江

8、卷 玉米的抗病和不抗病(基因为A、a)、高秆和矮秆(基因为B、b)是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子(甲)，研究人员欲培育抗病高秆玉米，进行以下实验： 取适量的甲，用合适剂量的射线照射后种植，在后代中观察到白化苗4株、抗病矮秆1株(乙)和不抗病高秆1株(丙)。将乙与丙杂交，F1中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆。选取F1中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗，经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株(丁)。 另一实验表明，以甲和丁为亲本进行杂交，子一代均为抗病高秆。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,请回答： (1)对上述1株白化苗的研究发现，控制其叶绿

9、素合成的基因缺失了一段DNA，因此该基因不能正常_，功能丧失，无法合成叶绿素，表明该白化苗的变异具有_的特点，该变异类型属于_。 (2)上述培育抗病高秆玉米的实验运用了_、单倍体育种和杂交育种技术，其中杂交育种技术依据的原理是_。 (3)从基因组成看，乙与丙植株杂交的F1中抗病高秆植株能产生_种配子。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,(4)请在方框内用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到F1的过程。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,答案(1)表达有害性基因突变 (2)诱变育种基因重组 (3)4(4)如图,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,解析 本题考查遗传和变异，综合考查学生理解、分

10、析、推理和应用能力。由于是该基因缺失了一段DNA，导致最终相应表达产物不能合成，说明表达(转录和翻译)不能正常进行，发生在基因内部的变异属于基因突变。此变异对该生物来说不利于其生存，所以是有害突变(基因突变大多是有害的)。用射线照射说明用了诱变育种，杂交育种的原理是基因重组。乙和丙得到的抗病高秆植株基因组成是AaBb，经过减数分裂得到的配子基因组成有：AB、Ab、aB、ab四种。遗传图解见答案。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,点评 根据育种目的选择合适的育种方式 若要培育隐性性状个体，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，其最简便的方法是自交。若

11、要快速获得纯种，可用单倍体育种方法。若要提高营养物质含量，可用多倍体育种方法。若要培育原先没有的性状，可用诱变育种。若培育植物为营养繁殖，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。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,探究：如果要用最简便的方法获得纯合的抗病矮秆玉米种子，你怎样设计育种实验？最短需要几年？ 最简便的方法是杂交育种法，第一年用乙为亲本进行自交；第二年将获得种子单独隔离种植，并选择抗病矮秆植株进行自交；第三年将每株自交所得种子再进行单独隔离种植，全部表现为抗病矮秆的个体即为纯合抗病矮秆，所得种子即为符合需要的种子。最短需要三年。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工

12、程,变式题12013江淮联考 通过宇宙飞船搭载生物材料进行生命科学研究，不仅有助于揭示生命的本质，而且可以培育一些新品种。请依据所学知识回答相关问题。 (1)在飞船搭载的下列生物材料中，你认为一般不能用于育种研究的是() A小白鼠精液 B棉花试管苗 C萌发的纯合高秆水稻种子 D根尖分生区 (2)请简述做出上述判断的理由：_ _。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,(3)如图7-23-1表示在地面上培育棉花新品种的几种方法，其中与太空育种原理相同的是_。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,图7-23-1,(4)在上图中，处理方法相同的是_。过程与过程相比，优点在于_ _。 (5)科学家培

13、育出了抗旱的陆地棉新品种，而海岛棉从来没有出现过抗旱类型，有人打算也培养出抗旱的海岛棉品种，但是用海岛棉与抗旱的陆地棉进行了多次杂交，始终得不到子代，原因是_ _。 要想培养出抗旱的海岛棉品种，你认为可以采取下列哪种育种方法() A杂交育种 B单倍体育种 C多倍体育种 D基因工程育种,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,(6)将(1)中飞船搭载的水稻种子种植、培养，发现有个别矮秆植株出现，若此变异性状是基因突变的结果，请利用杂交实验鉴定该突变体是显性突变(dD)还是隐性突变(Dd)。 实验步骤：_。 结果预测及结论：如果F1全为高秆，则可判断突变体为_突变； 如果F1出现性状分离，或者F1全

14、为矮秆，则可判断突变体为_突变。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,答案(1)A (2)精子不能再分裂，一般不会发生基因突变 (3) (4)和能明显地缩短育种年限 (5)陆地棉和海岛棉是两个物种， 存在生殖隔离D (6)让突变体矮秆植株与原始植株杂变隐性显性 解析 (1)小鼠精子不能发育成一个完整个体，且精子不再进行分裂，太空辐射诱变不能产生新的性状，不能用来做育种研究，B、C、D项进行有丝分裂通过适当的操作可以得到具有新性状的个体。(3)是杂交，是自交，、是单倍体育种，是诱变育种，是多倍体育种，太空,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,育种的原理是基因突变，与方法相同。(4)单倍体育种

15、和多倍体育种都要用秋水仙素进行染色体加倍处理。单倍体育种与杂交育种相比，明显的区别是缩短育种年限。 (5)两个物种之间存在生殖隔离，相互杂交不能产生可育后代。可以用基因工程定向改造生物的性状。(6)根据杂交后代的表现型可以判断亲本的基因型，进而判断此突变是显性突变还是隐性突变。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,变式题2下列关于育种方法和原理的叙述，正确的是() A杂交水稻和无子西瓜的育种原理相同 B花药离体培养所获得的新个体即为纯合体 C基因工程育种是在细胞水平上进行的操作 D诱变育种和基因工程都可以大幅度改良生物的遗传性状,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,答案D 解析 杂交水稻育

16、种原理是基因重组，无子西瓜是多倍体，其育种原理是染色体数目变异；花药离体培养得到的是单倍体，其需要进一步低温或秋水仙素溶液处理，使其染色体加倍，获得纯合体；基因工程育种是在分子(DNA分子)水平上进行的操作；诱变育种可以产生前所未有的新基因，基因工程是将外源基因导入受体细胞，二者都可以大幅度改良生物的遗传性状，不过前者是不定向的，而后者是定向的。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,考点二有关基因工程中的几个问题归纳 (1)限制性核酸内切酶和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(不是氢键)，只是一个切开，一个连接。 (2)限制性核酸内切酶在第一步和第二步操作中都用到，且要

17、求同一种酶，目的是产生相同的黏性末端；第二步中两种工具酶都用到。 (3)DNA酶即DNA水解酶，是将DNA水解的酶；DNA聚合酶是在DNA复制过程中，催化形成新DNA分子的酶，是将单个游离的脱氧核苷酸加到DNA片段上，需要模板；DNA连接酶是将两个DNA片段的两个缺口同时连接，不需要模板，DNA聚合酶和DNA连接酶作用的化学键相同，都是磷酸二酯键。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,(4)质粒是最常用的运载体，不要把质粒同运载体等同，除质粒之外，噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。运载体的化学本质为DNA，其基本单位为脱氧核苷酸。 (5)原核生物(如含抗虫基因的苏云金芽孢杆菌)可为真核生物(

18、如棉花)提供目的基因。 (6)基因工程可按照人们的意愿定向培育新品种，且可打破生殖隔离，实现不同物种间的基因重组。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,例2下列有关基因工程技术的叙述中，正确的是() A只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达 B所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 C将目的基因导入受体细胞的过程中要进行碱基互补配对行为 D基因工程是人工进行基因切割、重组、转移和表达的技术，是在分子水平上对生物遗传做人为干预,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,答案D 解析 目的基因进入受体细胞不一定能表达，还需要进一步进行检测，A项错误；一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并

19、在特定的切点进行切割，B项错误；将目的基因导入受体细胞的过程中不发生碱基互补配对，C项错误；基因工程是指按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造了生物的遗传性状，所以是一种在分子水平上对生物遗传进行人为干预的技术。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,点评 比较基因重组和基因工程,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,变式题1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常用相同的限制性核酸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

20、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 答案C 解析 构建重组质粒(重组DNA分子)必需的工具酶是DNA连接酶和限制性核酸内切酶，RNA聚合酶的作用是催化合成RNA。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,变式题22013安徽联考 下列叙述正确的是() A用于大田生产的优良品种不一定是纯合子 B培育无子西瓜是利用单倍体育种原理 C人工诱变只产生优良性状 D进化就意味着产生新物种,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,答案A 解析 大田生产的优良品种(如玉米、棉花等)有许多是杂合子而不是纯合子，A项正确；无子西瓜是多倍体育种，B项错误；人工诱变的原理是基因突变，而基因突变是不定

21、向的，C项错误；进化的实质是种群基因频率的改变，生物进化了，但不一定产生新的物种，D项错误。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,备选理由 此题考查几种育种方法的应用，通过此题加深学生对不同育种方法的理解。 1棉花的纤维有白色的，也有紫色的；植株有因高酚而抗虫的，也有低酚不抗虫的，控制这两对性状的基因分别位于不同的同源染色体上，彩色棉作为一种具有天然颜色的特殊棉花，它不需要染色就可制成各种原色棉布，低酚棉是一种特殊类型的棉花品种，具有棉纤维酚含量低，对人体皮肤无负影响的优点，但低酚棉由于酚含量低，使得棉花的抗虫能力普遍下降。现有白色低酚不抗虫棉及紫色高酚抗虫棉的两种纯合品种，欲培育出紫色低酚抗虫棉品种。某育种机构设计的育种方案如图所示，请回答该方案中的相关问题：,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,(1)从理论上讲，F2群体中的基因型、表现型及其中的纯种依次为_种。截止F2的这一阶段在育种工作上经常采用，它依据的遗传原理是_。,返回目录,第23讲杂交育种到基因工程,(2)要制备出所需要的转基因细胞，作为其中的受体细胞应从表现型为_的棉株上获得，而作为所用的目的基因，一般应先在细胞外形成_再导入受体细胞，通过_技术将受体细胞培养成植株。 (3)用此方案培育的这种品种不一定是纯合体，若要快速获得紫色低酚抗虫棉的纯合体