2017高考生物总复习 第7单元 第23讲 从杂交育种到基因工程学案

1、第23讲从杂交育种到基因工程1.生物变异在育种中的应用() 2。转基因食品的安全性(一)一、杂交育种和突变育种1.杂交育种与诱变育种的比较杂交育种诱变育种原则基因重组基因突变过程选择具有相关性状的亲本，通过杂交获得F1，获得F1自交，获得F2，筛选获得所需类型利用射线或化合物等物理和化学因素在分裂细胞中诱导基因突变，并选择所需的类型2.生物育种的原理、方法和实例对频繁检查的饲养方法的巧妙记忆二、基因工程及其应用1.概念基因工程又称为基因拼接技术或DNA重组技术，即根据人们的意愿，将一个生物体的某个基因提取、修饰和转化，然后放入另一个生物体的细胞中，定向转化该生物体的遗传性状。2.基因操作的基本

2、工具3.基因操作的基本步骤获得目的基因将目的基因与载体结合将目的基因导入受体细胞表达并检测目的基因。4.基因工程的应用1.杂交育种的两个特点：它能把许多优良性状集中在同一生物个体上；这需要很长时间。2.诱变育种的方法和特点(1)两种诱变方法：物理诱变和化学诱变。(2)两个特点：多害少利；它可以产生新的基因，创造新的生物类型。3.基因工程的三个工具(1)限制性内切酶：它能识别和切割特定的核苷酸序列。(2)脱氧核糖核酸连接酶：在两个脱氧核糖核酸片段之间连接脱氧核糖和磷酸。(3)载体：外源基因被送到受体细胞。常用的载体包括质粒、噬菌体和动植物病毒。测试方法一检验基于变异的生物育种1.五种育种方法的比

3、较项目原则普通方法优势不足之处例如杂交育种基因重组(1)纯种繁育：杂交自交选种自交杂交育种：杂交杂交(1)将不同个体的优秀品质集中在一个个体身上操作简单繁殖时间较长(2)限于遗传关系密切的个体矮秆抗病小麦诱变育种基因突变辐射、激光、空间诱变等提高突变频率，加快育种进程，大幅度提高性状盲目性大，不利变异少，需要处理大量实验材料青霉素高产菌株的单倍体育种染色体紊乱花药在体外培养并用秋水仙碱处理显著缩短育种周期所有后代都是纯合的这项技术很复杂，需要与杂交育种相协调单倍体抗矮病小麦多倍体的选育染色体紊乱用秋水仙碱处理发芽的种子或幼苗器官大，营养成分提高仅适用于发育迟缓、结实率低的植物三倍体无籽西瓜基因

4、工程育种基因重组将一种生物的特定基因转移到另一种生物的细胞中打破物种界限，定向转化生物体的遗传特征技术复杂，存在许多生态安全问题转基因抗虫棉的培育2.单倍体育种与杂交育种的关系3.不同目的的杂交育种过程(1)培育杂合子品种在农业生产中，第一代杂种可以直接用作种子，如水稻和玉米。其特点是可以利用杂种优势，获得的品种产量高、抗性强，但种子只能种植一年。培养的基本步骤如下：选择纯种亲本杂交()F1(即所需品种)。(2)培育隐性纯合品种选择杂交亲本()F1F2选择表型符合要求的个体进行种植和推广。(3)培育显性纯合品种选择亲本进行杂交()F1F2选择表型符合F3要求的个体，选择遗传稳定的个体进行推广种

5、植。透视1以基本判断或图形分析的形式检查繁殖原理和图形分析1.(2016北京朝阳仿真)测试分析：选择b. (1)过程是组织培养，细胞分裂时可能发生DNA复制，也可能发生基因突变。a是正确的；植物B是由花粉细胞体外培养的幼苗。秋水仙碱处理后，染色体加倍形成，是纯合的，B是错的；由配子直接发育而来的个体是单倍体，C是正确的；实验过程表明，体细胞和生殖细胞都具有全能性，D是正确的。2.(原则判断)(2016吉林长春模拟)以下关于人工培育农作物新品种的说法不正确()A.突变育种不能定向改变群体的基因频率B.杂交育种的主要遗传原理是基因重组C.杂交育种可以快速有效地培育出具有新性状的作物新品种D.基因工

6、程是定向转化的新品种，人工选择育种是定向选择的新品种分析：选择c。诱变育种的原则是基因突变，它是非定向的，A是正确的；杂交育种的主要遗传原理是基因重组，B是正确的；单倍体育种可以快速有效地培育出具有新性状的作物新品种，而c是错误的；基因工程属于新品种的定向转化，选育的关键在于人工选择。两者都属于新品种定向选择，D是正确的。透视2以案例分析的形式考察育种计划的选择3.现有小麦种子资源包括：产量高，易病；低产和抗病；高产晚熟品种。为了满足不同地区和不同环境条件的栽培需要，育种专家应培育三种类型的品种：a .高产抗病；高产量和早熟；高产抗旱。以下育种方法是可行的()A.通过品种和的杂交筛选获得ab

7、.对品种进行染色体加倍处理和筛选，得到b诱变育种方法不能用于栽培中国对虾d .将外源抗旱基因导入，通过转基因技术获得C分析：选择d。为了获得A，应在和品种之间进行交叉筛选，A是错误的；染色体加倍后，结实率下降。如果你想得到B，你应该对进行诱变育种处理，但是B错了。突变育种可以产生新的基因，所以甲、乙、丙都可以通过突变育种获得，而丙是错误的；基因工程可以定向转化生物体的性状，外源抗旱基因可以通过转基因技术导入，获得正确的C和d4.下图是几种不同水稻育种方法的示意图，根据这些方法回答了以下问题：(1)工艺b的常用方法是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(

8、图中用字母表示)。(2)突破物种界限的繁殖方法是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(3)要培育一个遗传稳定的水稻品种，所选性状受隐性基因控制，最简单的育种方法是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(图中用字母表示)；如果选择的性状都受显性基因控制，为了缩短育种周期，常用

9、的方法是_ _ _ _ _ _ _ _(图中用字母表示)。(4)水稻品种有三个：基因型为AAbbDD，基因型为AABBdd，基因型为aaBBDD，三对等位基因位于三对同源染色体上。现在，用杂交育种的方法获得了aabbdd基因型的植株，并简要描述了获得过程。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

10、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。分析：在图中，过程A代表杂交，过程D代表自交，过程B代表离体花药培养，过程C和F代表用秋水仙碱使染色体数目加倍，过程E代表基因工程。基因工程可以在不同的生物之间进行，这项技术的原理是基因重组。如果选择的性状都是隐性性状，最简单的方法是杂交育种，因为隐性性状是纯合的，可以稳定遗传，即AD过程；如果所有选择的性状都是显性性状，可以明显缩短育种周期的育种方法是单倍体育种，即ABC过程。三个水稻品种的基因型都是“双显性一隐性”组合。通过

11、杂交育种培育aabbdd基因型的品种，可选择任意两个品种作为亲本杂交获得F1，然后F1与其余品种杂交获得F2，F1自交获得aabbdd基因型的种子，由aabbdd基因型的种子培育的植株满足要求。答：(1)花药离体培养(2)基因重组(3)甲甲乙丙(4)通过与杂交获得F1，通过F1与杂交获得F2，获得基因型为aabbdd的种子，该种子可生长成基因型为aabbdd的植株(合理)测试方法2采用图解法突破遗传工程的操作工具和基本步骤基因工程的图形化操作步骤1.限制性内切酶和脱氧核糖核酸连接酶的作用位点是脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，但前者被切断，后者被连接。2.要从基因中切割出一个基因，需要做两个切口来产

12、生四个粘性末端。3.获得目标基因和切割载体需要相同的限制性酶，以便产生相同的粘性末端。4.目标基因被引入受体细胞，这不涉及碱基互补配对。5.动物通常使用受精卵作为受体细胞；植物通常使用体细胞作为受体细胞，然后通过植物组织培养形成新的个体；非致病性大肠杆菌经常被用作微生物的受体细胞。透视1以基本判断的形式检查基因工程的基本知识1.(模式图)(2016年北京朝阳质检)以下为质粒示意图，其中ori为复制必需序列，ampr为氨苄青霉素抗性基因，Tet为四环素抗性基因，箭头表示限制性内切酶的限制性位点。为了获得含有能在四环素培养基上生长但不能在氨苄青霉素培养基上生长的重组质粒的细胞，合适的限制性位点应该

13、是()分析：选择c. Ori是复制的必要序列，不能有限制性位点；为了获得含有能在四环素培养基上生长但不能在氨苄青霉素培养基上生长的重组质粒的细胞，限制性内切酶的限制性位点应该在氨苄青霉素抗性基因上，这样可以破坏氨苄青霉素抗性基因，使其对青霉素不产生抗性，也不能破坏四环素抗性基因。c是正确的。2.(原则判断类)以下关于基因工程载体的陈述是正确的()A.质粒是最常用的载体，它以一种独立于假核的方式存在于细菌中B.质粒作为载体的原因之一是它是圆形的，便于切割后与目的基因连接C.载体中的标记基因可以促进目标基因的表达当受体细胞是大肠杆菌时，可以使用各种噬菌体作为载体，例如噬菌体和T2噬菌体分析：选择A

14、。质粒是最常用的载体，它以一种独立于假核的方式存在于细菌中，A是正确的；质粒可以用作载体，因为它可以在大量的受体细胞中增殖，含有一个或多个限制性内切酶切点来连接外源基因，具有一些用于筛选的标记基因，而b是错误的；载体中的标记基因只便于筛选，不能促进目的基因的表达，c错了；当受体细胞是大肠杆菌时，不是所有种类的噬菌体都可以用作载体。噬菌体是温和的，T2噬菌体是致命的。当载体进入受体细胞时，它需要大量的复制，同时，它需要携带靶基因在受体中表达。d错误。透视2考察了遗传工程技术在材料分析中的应用3.(图形信息)(2016安徽江南十校联考)由限制性酶A切割的致病基因B及其正常基因B的特定序列如图1所示

15、(bp代表碱基对)，根据该序列可以进行基因诊断；图2显示了该疾病在一个家庭中的遗传谱系。以下分析不正确()A.图2中 1的基因型为bb，其致病基因来自双亲B.图2中 2基因的诊断中有142bp、99bp和43bp三个片段C.图1中限制性酶A的结果可以反映酶的特异性D.DNA分子杂交技术也可以用于家庭成员的遗传诊断分析：选择a。根据图2，只能判断遗传病是隐性的，但不能判断致病基因是位于常染色体还是性染色体上。如果是性别遗传，致病基因来自它的母亲，所以a是错的。无论是常染色体隐性遗传还是X染色体隐性遗传，I 2都必须有致病基因B，因此经过限制性内切酶处理后可以得到142bp、99bp和43bp的三

16、个片段，B是正确的。在图1中，限制性酶a只能识别和切割b，而不能识别和切割b，这表明限制性酶是特异性的，c是正确的。除了图1中的限制性酶A治疗，遗传疾病也可以通过DNA分子杂交来诊断，并且D是正确的。4.(原理判断课)以下实践活动包括基因工程技术()A.培养水稻F1花药并使染色体加倍，以获得具有纯合基因型的新品种b .将抗虫小麦与矮生小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮生小麦c .将含有抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，通过组织培养获得抗病植株d .用射线照射大豆，改变大豆的基因结构，得到种子性状可变的大豆分析：选择丙。甲项为单倍体育种，采用植物组织培养技术；第二项是传统杂交育种；抗病植物的培育采

17、用基因工程技术和植物组织培养技术；d项是突变育种。误解弥补缺点易出错点1混淆了“最容易”和“最快”【指点】“最简单”强调技术内容应“易于操作”，如杂交育种。虽然时间很长，农民可以简单地操作，但“最快”不一定简单。单倍体育种可以明显缩短育种年限，但其技术含量相对较高，仅靠花粉培养难以实现。易错点2混淆了无籽西瓜栽培中雌雄亲本的选择和处理【说明】(1)无籽西瓜栽培过程中，两次授粉的目的：第一次授粉是通过杂交获得三倍体种子，第二次授粉是刺激子房发育和结果。(2)如果以二倍体西瓜为母本，以四倍体西瓜为父本，也可以获得三倍体种子，但带有这种三倍体种子的西瓜不能达到“无种子”的目的，因为珠被发育成厚而硬的种皮。(3)用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗成为四倍体时，处理对象应为“幼苗或发芽种子”。由于萌发的种子和幼苗具有分生能力，细胞经历有丝分裂，秋水仙碱处理可以使新细胞的染色体数目加倍。容易出错的第三点是不清楚基因工程中的一些观点和陈述(1)限制性内切酶和脱氧核糖核酸连接酶的作用位点是脱氧核苷酸之间形成的磷酸二酯键(