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第6章从杂交育种到基因工程一、杂交育种与诱变育种一、杂交育种与诱变育种1.1.杂交育种杂交育种1 1含义含义:将两个或多个种类的优良性状经过将两个或多个种类的优良性状经过_集中在一同集中在一同,再经过选择和培育再经过选择和培育,获得新种类的方法。获得新种类的方法。2 2育种原理育种原理:_:_。3 3方法方法:杂交杂交_选种选种自交。自交。交配交配基因重组基因重组自交自交2.2.诱变育种诱变育种1 1含义含义:利用利用_来处置生物来处置生物,使生物发生使生物发生_。2 2育种原理育种原理:_:_。3.3.生物育种原理、方法、实例连线生物育种原理、方法、实例连线物理要素或化学要素物理要素或化学要素基因突变基因突变基因突变基因突变二、基因工程及其运用二、基因工程及其运用1.1.基因工程的概念基因工程的概念1 1别名别名:_:_或或_。2 2操作对象操作对象:_:_。3 3操作过程操作过程:把一种生物的把一种生物的_提取出来提取出来,加以修饰改造加以修饰改造,然后放到另一种生物的然后放到另一种生物的_里。里。4 4操作目的操作目的:_:_地改造生物的遗传性状。地改造生物的遗传性状。2.2.原理原理不同生物之间的不同生物之间的_。基因拼接技术基因拼接技术DNADNA重组技术重组技术基因基因某种基因某种基因细胞细胞定向定向基因重组基因重组3.3.基因操作的根本工具基因操作的根本工具 基因的基因的“剪刀：剪刀：_ 基因的基因的“针线：针线：_ 基因的基因的“运输工具：运输工具：_，常用，常用_、噬菌体、噬菌体、动植物病毒等动植物病毒等 4.4.基因操作的根本步骤基因操作的根本步骤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将目的基因导入将目的基因导入_目的基因的目的基因的_。限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶DNADNA衔接酶衔接酶运载体运载体质粒质粒受受体细胞体细胞检测与鉴定检测与鉴定5.5.基因工程的运用基因工程的运用1 1_,_,如抗虫棉。如抗虫棉。2 2_研制研制,如胰岛素等。如胰岛素等。3 3环境维护环境维护,如转基因细菌分解石油。如转基因细菌分解石油。6.6.转基因生物和转基因食品的平安性转基因生物和转基因食品的平安性对转基因生物和转基因食品的两种态度对转基因生物和转基因食品的两种态度:1 1转基因生物和转基因食品不平安转基因生物和转基因食品不平安,要要_;_;2 2转基因生物和转基因食品是平安的转基因生物和转基因食品是平安的,应该应该_。育种育种药物药物严厉控制严厉控制大范围推行大范围推行1.1.20202020江苏江苏T23BT23B诱变育种和杂交育种均可构成新基因。诱变育种和杂交育种均可构成新基因。【分析】诱变育种的原理是基因突变【分析】诱变育种的原理是基因突变,基因突变产生了新的基基因突变产生了新的基因因,故发明出变异新类型故发明出变异新类型;杂交育种的原理是基因重组杂交育种的原理是基因重组,没有产没有产生新的基因生新的基因,只是实现原有基因的重新组合。只是实现原有基因的重新组合。2.2.20202020上海上海T21CT21C花药离体培育技术也能培育获得抗锈高产小花药离体培育技术也能培育获得抗锈高产小麦新种类。麦新种类。【分析】花药离体培育只能得到单倍体植株【分析】花药离体培育只能得到单倍体植株,必需经过秋水仙必需经过秋水仙素处置使染色体数目加倍素处置使染色体数目加倍,才能够获得高产新种类。才能够获得高产新种类。3.3.20202020全国卷全国卷T5DT5D自然界中天然存在的噬菌体自行感染细自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后菌后,其其DNADNA整合到细菌整合到细菌DNADNA上属于基因工程。上属于基因工程。【分析】基因工程是在人为作用下进展的【分析】基因工程是在人为作用下进展的,噬菌体感染细菌无噬菌体感染细菌无人为要素人为要素,所以不属于基因工程。所以不属于基因工程。4.4.20202020浙江浙江T2AT2A可用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的可用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸核酸,进展构建抗除草剂的转基因烟草。进展构建抗除草剂的转基因烟草。【分析】限制性核酸内切酶可以用来切割获取抗除草剂基因片【分析】限制性核酸内切酶可以用来切割获取抗除草剂基因片段段,而不能切割烟草花叶病毒的核酸而不能切割烟草花叶病毒的核酸RNARNA。5.5.单倍体育种在一切育种方法中所用的年限最短。单倍体育种在一切育种方法中所用的年限最短。【分析】育种年限的长短取决于所需求的种类【分析】育种年限的长短取决于所需求的种类,假设需求隐性假设需求隐性纯合子纯合子,诱变育种所用年限短。诱变育种所用年限短。6.6.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个体上。一个个体上。【分析】杂交过程能产生基因重组【分析】杂交过程能产生基因重组,使优良的基因集中在一同。使优良的基因集中在一同。7.7.太空育种能按人的志愿定向产生优良性状。太空育种能按人的志愿定向产生优良性状。【分析】太空育种利用基因突变的原理。基因突变具有不定向【分析】太空育种利用基因突变的原理。基因突变具有不定向性性,产生的有害个体多于有利个体。产生的有害个体多于有利个体。8.8.在一切的基因工程步骤中都涉及碱基互补配对。在一切的基因工程步骤中都涉及碱基互补配对。【分析】将重组【分析】将重组DNADNA导入受体细胞中导入受体细胞中,这一步骤中没有涉及碱基这一步骤中没有涉及碱基互补配对。互补配对。考点考点 一一 五种育种方法的比较五种育种方法的比较 原理原理常用方式常用方式优点优点缺点缺点举例举例杂杂交交育育种种基因基因重组重组杂交杂交自交自交选种选种自交自交使不同个体使不同个体优良性状集中优良性状集中在一个个体上在一个个体上操作简便操作简便育种时间长育种时间长局限于亲缘局限于亲缘关系较近的个关系较近的个体体矮秆抗矮秆抗病小麦病小麦诱诱变变育育种种基因基因突变突变辐射、激光、辐射、激光、空间诱变等空间诱变等进步变异频率进步变异频率,加速育种进程加速育种进程,大幅度改进性大幅度改进性状状有很大盲目性有很大盲目性,有利变异少有利变异少,需需大量处理实验大量处理实验材料材料青霉素青霉素高产菌高产菌株株原理原理常用方式常用方式优点优点缺点缺点举例举例单单倍倍体体育育种种染色染色体变体变异异花药离体培花药离体培养养,用秋水仙用秋水仙素处理素处理明显缩短育明显缩短育种年限种年限子代均为纯子代均为纯合子合子技术复杂技术复杂,需与需与杂交育种配合杂交育种配合单倍体单倍体育种获育种获得矮秆得矮秆抗病小抗病小麦麦多多倍倍体体育育种种染色染色体变体变异异用秋水用秋水仙素处仙素处理萌发理萌发的种子的种子或幼苗或幼苗器官大器官大,进步营进步营养物质含量养物质含量只适用于植物只适用于植物,发育延迟发育延迟,结实结实率低率低三倍体三倍体无子西无子西瓜瓜基基因因工工程程育育种种基因基因重组重组将一种生物将一种生物的特定基因的特定基因转移到另一转移到另一种生物细胞种生物细胞中中打破物种界限打破物种界限,定向改造生物定向改造生物的遗传性状的遗传性状技术复杂技术复杂,生态生态平安问题较多平安问题较多转基因转基因抗虫棉抗虫棉的培育的培育【高考警示】【高考警示】不同育种方法需留意的问题不同育种方法需留意的问题1 1原核生物不能进展减数分裂原核生物不能进展减数分裂,所以不能运用杂交的方法进所以不能运用杂交的方法进展育种展育种,如细菌的育种普通采用的方法是诱变育种。如细菌的育种普通采用的方法是诱变育种。2 2杂交育种不一定需求延续自交。假设选育显性优良纯种杂交育种不一定需求延续自交。假设选育显性优良纯种,需求延续自交挑选需求延续自交挑选,直至性状不再发生分别直至性状不再发生分别;假设选育隐性优良假设选育隐性优良纯种纯种,那么只需出现该性状个体即可。那么只需出现该性状个体即可。3 3花药离体培育只是单倍体育种中的一个程序花药离体培育只是单倍体育种中的一个程序,要想得到可要想得到可育的种类育的种类,普通还需求用秋水仙素处置单倍体使染色体加倍。普通还需求用秋水仙素处置单倍体使染色体加倍。【典例【典例1 1】农科所经过如下育种过程培育出了高质量的糯小麦】农科所经过如下育种过程培育出了高质量的糯小麦,相关表达正确的选项是相关表达正确的选项是A.A.该育种过程中运用的遗传学原理是基因突变该育种过程中运用的遗传学原理是基因突变B.B.要获得要获得yyRR,byyRR,b过程需求进展延续自交来提高纯合率过程需求进展延续自交来提高纯合率C.aC.a、c c过程都需求运用秋水仙素过程都需求运用秋水仙素,都作用于萌生的种子都作用于萌生的种子D.aD.a过程能提高突变率过程能提高突变率,明显缩短育种年限明显缩短育种年限 【解析】选【解析】选B B。如以下图。如以下图,a,a为单倍体育种为单倍体育种,b,b为杂交育种为杂交育种,c,c为多为多倍体育种。杂交育种的原理是基因重组倍体育种。杂交育种的原理是基因重组,单倍体育种和多倍体单倍体育种和多倍体育种的原理是染色体变异。杂交育种过程中可以经过延续自交育种的原理是染色体变异。杂交育种过程中可以经过延续自交来提高纯合率。来提高纯合率。a a过程中秋水仙素作用于单倍体幼苗过程中秋水仙素作用于单倍体幼苗,c,c过程中过程中秋水仙素作用于萌生的种子或幼苗。秋水仙素作用于萌生的种子或幼苗。a a过程可以缩短育种年限过程可以缩短育种年限,但不能提高突变率。但不能提高突变率。【互动探求】【互动探求】1 1经过经过a a过程培育过程培育yyRR,yyRR,需求几年时间需求几年时间?提示提示:两年。两年。YYRRYYRR与与yyrryyrr杂交获得杂交获得YyRrYyRr一年一年;把把YyRrYyRr种子种下种子种下,产生花药产生花药,再进展花药离体培育得到单倍体幼苗再进展花药离体培育得到单倍体幼苗,进展秋水仙素进展秋水仙素处置得到处置得到yyRRyyRR个体个体,又需求一年。又需求一年。2 2yyRRyyRR与与YYyyRRrrYYyyRRrr杂交杂交,能否培育出高质量的糯小麦能否培育出高质量的糯小麦?提示提示:不能。其后代是不能。其后代是YyyRRr,YyyRRr,有三个染色体组有三个染色体组,联会紊乱联会紊乱,不能不能构成正常的配子。构成正常的配子。【变式训练】如图表示以某种作物中的和两个种类分别培【变式训练】如图表示以某种作物中的和两个种类分别培育出三个新种类的过程育出三个新种类的过程,相关表达正确的选项是相关表达正确的选项是A.A.用和培育成的过程中所采用的方法用和培育成的过程中所采用的方法和和分别称为杂分别称为杂交和测交交和测交B.B.用培育出常用的方法用培育出常用的方法是花药离体培育是花药离体培育C.C.培育出常用的是化学或物理的方法进展诱变处置培育出常用的是化学或物理的方法进展诱变处置D.D.图中培育出所根据的原理是基因突变和基因重组图中培育出所根据的原理是基因突变和基因重组【解析】选【解析】选B B。用和培育成的过程中所采用的方法。用和培育成的过程中所采用的方法和和分别称为杂交和自交。培育出常用的化学药剂是秋水仙分别称为杂交和自交。培育出常用的化学药剂是秋水仙素素,属于多倍体育种。图中培育出所根据的原理是基因重组属于多倍体育种。图中培育出所根据的原理是基因重组和染色体变异。和染色体变异。考点考点 二二 基因工程的操作工具及根本步骤基因工程的操作工具及根本步骤 1.1.基因工程操作工具基因工程操作工具1 1限制性核酸内切酶简称限制酶限制性核酸内切酶简称限制酶:分布分布:主要在微生物体内。主要在微生物体内。特性特性:一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定并在特定的切点上切割的切点上切割DNADNA分子。分子。实例实例:EcoR:EcoR限制酶能专注识别限制酶能专注识别GAATTCGAATTC序列序列,并在并在G G和和A A之间将之间将这段序列切开。这段序列切开。切割结果切割结果:产生两个带有黏性末端的产生两个带有黏性末端的DNADNA片段。片段。作用作用:基因工程中重要的切割工具基因工程中重要的切割工具,能将外来的能将外来的DNADNA切断切断,对本对本人的人的DNADNA无损害。无损害。2 2DNADNA衔接酶衔接酶:催化对象催化对象:两个具有一样黏性末端的两个具有一样黏性末端的DNADNA片段。片段。催化位置催化位置:脱氧核糖与磷酸之间的缺口。脱氧核糖与磷酸之间的缺口。催化结果催化结果:构成重组构成重组DNADNA。3 3常用的运载体常用的运载体质粒质粒:本质本质:小型环状小型环状DNADNA分子。分子。作用作用:a.a.作为运载工具作为运载工具,将目的基因运送到受体细胞中去将目的基因运送到受体细胞中去;b.b.用它在受体细胞内对目的基因进展大量复制。用它在受体细胞内对目的基因进展大量复制。条件条件:a.a.能在受体细胞内稳定保管并大量复制能在受体细胞内稳定保管并大量复制;b.b.有多个限制酶切点有多个限制酶切点;c.c.有标志基因。有标志基因。2.2.对基因工程步骤的五点阐明对基因工程步骤的五点阐明1 1限制酶和限制酶和DNADNA衔接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间的磷衔接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键酸二酯键,只是前者切开只是前者切开,后者衔接。后者衔接。2 2要想从要想从DNADNA上切下某个基因上切下某个基因,应切应切2 2个切口个切口,产生产生4 4个黏性末个黏性末端。端。3 3获取目的基因、切割运载体需求用同一种限制酶获取目的基因、切割运载体需求用同一种限制酶,目的是目的是产生一样的黏性末端。产生一样的黏性末端。4 4将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞,没有涉及碱基互补配对。没有涉及碱基互补配对。5 5动物普通用受精卵作为受体细胞动物普通用受精卵作为受体细胞;植物普通用体细胞作为植物普通用体细胞作为受体细胞受体细胞,再经过植物组织培育方式构成新个体再经过植物组织培育方式构成新个体;微生物常用不微生物常用不致病的大肠杆菌作为受体细胞。致病的大肠杆菌作为受体细胞。【拓展延伸】与【拓展延伸】与DNADNA有关酶的作用有关酶的作用1 1DNADNA酶酶:即即DNADNA水解酶水解酶,可以将可以将DNADNA水解成脱氧核苷酸。水解成脱氧核苷酸。2 2DNADNA聚合酶聚合酶:在在DNADNA复制的过程中复制的过程中,衔接单个游离的脱氧核衔接单个游离的脱氧核苷酸到苷酸到DNADNA片段上片段上,需求模板。需求模板。3 3DNADNA衔接酶衔接酶:衔接两个衔接两个DNADNA片段片段,构成磷酸二酯键构成磷酸二酯键,不需求模不需求模板。板。4 4解旋酶解旋酶:在在DNADNA复制时复制时,破坏氢键破坏氢键,使使DNADNA双链翻开。双链翻开。5 5限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶:破坏脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。破坏脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。【典例【典例2 2】如图是利用基因工程技术消费人胰岛素的操作过程】如图是利用基因工程技术消费人胰岛素的操作过程表示图表示图,请据图作答。请据图作答。1 1图中基因工程的根本过程可以概括为图中基因工程的根本过程可以概括为“四步曲四步曲:;。2 2能否利用人的皮肤细胞来完成过程能否利用人的皮肤细胞来完成过程?,为什么为什么?。3 3过程必需的酶是酶过程必需的酶是酶,过程必需的酶是酶。过程必需的酶是酶。4 4假设假设A A中共有中共有a a个碱基对个碱基对,其中鸟嘌呤有其中鸟嘌呤有b b个个,假设过假设过程延续进展程延续进展4 4次次,至少需提供胸腺嘧啶个。至少需提供胸腺嘧啶个。5 5在利用在利用A A、B B获得获得C C的过程中的过程中,常用切割常用切割A A和和B,B,使它们产生使它们产生,再参与再参与,才可构成才可构成C C。【解析】【解析】2 2图中过程是从细胞中获取相应的图中过程是从细胞中获取相应的mRNA,mRNA,由于基由于基因的选择性表达因的选择性表达,人的皮肤细胞中的胰岛素基因不转录人的皮肤细胞中的胰岛素基因不转录,不表达不表达,因此不能构成胰岛素因此不能构成胰岛素mRNAmRNA。3 3从从mRNADNAmRNADNA是逆转录的过程是逆转录的过程,需求逆转录酶。需求逆转录酶。DNADNA分子的分子的扩增需用解旋酶将双链扩增需用解旋酶将双链DNADNA解旋为单链。解旋为单链。4 4一个一个DNADNA分子中的鸟嘌呤分子中的鸟嘌呤b b个和胸腺嘧啶之和占碱基个和胸腺嘧啶之和占碱基总数总数2a2a个的一半个的一半,所以一个所以一个DNADNA分子片段中胸腺嘧啶数为分子片段中胸腺嘧啶数为a-ba-b个。延续复制个。延续复制4 4次次,共产生共产生DNADNA分子分子24=1624=16个个,由于复制方由于复制方式为半保管复制式为半保管复制,故需求提供的胸腺嘧啶数量为故需求提供的胸腺嘧啶数量为a-ba-b16-116-1=15=15a-ba-b。5 5构建基因表达载体时目的基因与运载体需用同一种限制构建基因表达载体时目的基因与运载体需用同一种限制酶切割酶切割,产生一样的黏性末端产生一样的黏性末端,才可以在才可以在DNADNA衔接酶的作用下衔衔接酶的作用下衔接构成基因表达载体。接构成基因表达载体。答案答案:1 1提取目的基因目的基因与运载体结合提取目的基因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将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定2 2不能皮肤细胞中的胰岛素基因未表达或未转录不能皮肤细胞中的胰岛素基因未表达或未转录,不不能构成胰岛素能构成胰岛素mRNAmRNA3 3逆转录解旋逆转录解旋4 41515a-ba-b5 5同一种限制性核酸内切酶一样的黏性末端同一种限制性核酸内切酶一样的黏性末端DNADNA衔接酶衔接酶【互动探求】【互动探求】1 1图中是什么过程图中是什么过程?提示提示:DNA:DNA分子扩增分子扩增,获得大量目的基因。获得大量目的基因。2 2图中从大肠杆菌获得的图中从大肠杆菌获得的B B构造构造,其作用是什么其作用是什么?提示提示:B:B是质粒是质粒,作为运载体作为运载体,其作用是与目的基因结合其作用是与目的基因结合,将目的将目的基因导入受体细胞。基因导入受体细胞。【变式训练】【变式训练】20212021郑州四校联考人们试图利用基因工程的郑州四校联考人们试图利用基因工程的方法方法,用乙种生物消费甲种生物的一种蛋白质。消费流程是用乙种生物消费甲种生物的一种蛋白质。消费流程是:甲甲种生物的蛋白质种生物的蛋白质 mRNA mRNA 目的基因目的基因 与质粒与质粒DNADNA重组重组 导入乙种生物的细胞中导入乙种生物的细胞中 获得甲种生物的蛋白质。以下获得甲种生物的蛋白质。以下说法正确的选项是说法正确的选项是A.A.过程需求的酶是逆转录酶过程需求的酶是逆转录酶,原料是原料是A A、U U、G G、C CB.B.过程要用限制酶切断质粒过程要用限制酶切断质粒DNA,DNA,再用再用DNADNA衔接酶将目的基因衔接酶将目的基因与质粒衔接在一同与质粒衔接在一同C.C.假设受体细胞是细菌假设受体细胞是细菌,可以选用枯草杆菌、炭疽杆菌等可以选用枯草杆菌、炭疽杆菌等D.D.过程中用的原料不含过程中用的原料不含A A、U U、G G、C C【解析】选【解析】选B B。过程是逆转录。过程是逆转录,利用逆转录酶合成利用逆转录酶合成DNADNA片段片段,需需求的原料是求的原料是A A、T T、G G、C;C;过程是目的基因与质粒过程是目的基因与质粒DNADNA重组重组,需需求限制酶切断质粒求限制酶切断质粒DNA,DNA,再用再用DNADNA衔接酶将目的基因与质粒衔接衔接酶将目的基因与质粒衔接在一同在一同;将重组质粒导入受体细胞时将重组质粒导入受体细胞时,假设受体细胞是细菌假设受体细胞是细菌,那那么不应该用致病菌么不应该用致病菌,而炭疽杆菌是致病菌而炭疽杆菌是致病菌;过程是基因的表达过程是基因的表达过程过程,涉及转录和翻译涉及转录和翻译,原料中含有原料中含有A A、U U、G G、C C四种碱基。四种碱基。【拓展延伸】【拓展延伸】正确了解基因重组与基因工程间的关系正确了解基因重组与基因工程间的关系 比较工程比较工程基因重组基因重组基因工程基因工程不不同同点点重组重组基因基因同一物种的不同同一物种的不同基因基因一般是不同物种间的不同基因一般是不同物种间的不同基因意义意义是生物变异的来是生物变异的来源之一源之一,对生物对生物进化有重要意义进化有重要意义使人类有可能按自己的意愿直使人类有可能按自己的意愿直接定向地改造生物的遗传性状接定向地改造生物的遗传性状,培育出新品种培育出新品种一样点一样点都实现了不同基因间的重新组合都实现了不同基因间的重新组合,都能使生物产生都能使生物产生变异变异合理选择育种的方法合理选择育种的方法【典例】某植物的基因型为【典例】某植物的基因型为AaBB,AaBB,经过不同的生物技术可以分经过不同的生物技术可以分别将它转变为以下基因型的植物别将它转变为以下基因型的植物:AABBAABBaBaBAaBBCAaBBCAAaaBBBBAAaaBBBB那么所用到的生物技术陈列正确的选项是那么所用到的生物技术陈列正确的选项是A.A.诱变育种、转基因技术、花药离体培育、细胞交融诱变育种、转基因技术、花药离体培育、细胞交融B.B.杂交育种、花药离体培育、转基因技术、多倍体育种杂交育种、花药离体培育、转基因技术、多倍体育种C.C.花药离体培育、诱变育种、多倍体育种、转基因技术花药离体培育、诱变育种、多倍体育种、转基因技术D.D.多倍体育种、花药离体培育、诱变育种、转基因技术多倍体育种、花药离体培育、诱变育种、转基因技术【解析】选【解析】选B B。由于某植物的基因型为。由于某植物的基因型为AaBB,AaBB,经过经过AaBBAaBB与与A_B_A_B_杂杂交交,那么可获得基因型为那么可获得基因型为AABBAABB的植物的植物;选取选取AaBBAaBB的花粉进展离体的花粉进展离体培育培育,那么可获得基因型为那么可获得基因型为aBaB的单倍体的单倍体;将外源基因将外源基因C C导入植物导入植物的某个细胞中的某个细胞中,经组织培育获得基因型为经组织培育获得基因型为AaBBCAaBBC的植物的植物;将植物将植物AaBBAaBB用秋水仙素处置用秋水仙素处置,那么获得基因型为那么获得基因型为AAaaBBBBAAaaBBBB的四倍体植的四倍体植物。物。【方法归纳】育种目的不同【方法归纳】育种目的不同,选择育种方法也不同选择育种方法也不同,详细分析如详细分析如下下:1 1将同一物种两亲本的性状集中到同终身物体上将同一物种两亲本的性状集中到同终身物体上,可利用杂可利用杂交育种交育种,这是最简便的育种方法。这是最简便的育种方法。2 2将两物种的优良性状集中在一同将两物种的优良性状集中在一同,可用基因工程可用基因工程,也可用也可用细胞杂交。细胞杂交。3 3假设要快速获得纯种假设要快速获得纯种,可用单倍体育种方法。可用单倍体育种方法。4 4假设要提高营养物质含量假设要提高营养物质含量,可用多倍体育种方法。可用多倍体育种方法。5 5假设要培育原物种没有的性状假设要培育原物种没有的性状,可用诱变育种和基因工程可用诱变育种和基因工程,其中基因工程是有目的地改良。其中基因工程是有目的地改良。6 6假设培育植物为营养繁衍假设培育植物为营养繁衍,如土豆、地瓜等如土豆、地瓜等,那么只需出那么只需出现所需性状即可现所需性状即可,不需求培育出纯种。不需求培育出纯种。【易错提示】【易错提示】1 1有些植物如小麦、水稻等有些植物如小麦、水稻等,杂交实验较难操杂交实验较难操作作,其最简便的方法是自交。其最简便的方法是自交。2 2单倍体育种包括两个过程单倍体育种包括两个过程:花药离体培育和秋水仙素处置。花药离体培育和秋水仙素处置。如只需花药离体培育那么得到单倍体如只需花药离体培育那么得到单倍体,植株弱小植株弱小,高度不育。高度不育。【变式训练】育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育【变式训练】育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种等。下面对这五种育种方式的种、多倍体育种、基因工程育种等。下面对这五种育种方式的说法正确的选项是说法正确的选项是A.A.涉及的原理有基因突变、基因重组、染色体变异涉及的原理有基因突变、基因重组、染色体变异B.B.都不能够产生定向的可遗传变异都不能够产生定向的可遗传变异C.C.都在细胞程度上进展操作都在细胞程度上进展操作D.D.都不能经过产生新基因此产生新性状都不能经过产生新基因此产生新性状【解析】选【解析】选A A。杂交育种利用的原理是基因重组。杂交育种利用的原理是基因重组,单倍体育种利单倍体育种利用的原理是染色体变异用的原理是染色体变异,诱变育种利用的原理是基因突变诱变育种利用的原理是基因突变,多倍多倍体育种利用的原理是染色体变异体育种利用的原理是染色体变异,基因工程育种利用的原理是基因工程育种利用的原理是基因重组。基因工程育种可产生定向的可遗传变异基因重组。基因工程育种可产生定向的可遗传变异;杂交育种、杂交育种、诱变育种、多倍体育种都是个体程度上的操作诱变育种、多倍体育种都是个体程度上的操作,而单倍体育种而单倍体育种的花药离体培育属细胞程度的操作的花药离体培育属细胞程度的操作,基因工程育种属分子程度基因工程育种属分子程度上的操作上的操作;诱变育种可以产生新基因诱变育种可以产生新基因,进而构成新性状。进而构成新性状。1.1.以下关于育种的表达中以下关于育种的表达中,正确的选项是正确的选项是A.A.培育无子西瓜的原理是生长素促进果实发育培育无子西瓜的原理是生长素促进果实发育B.B.培育八倍体小黑麦的原理是染色体变异培育八倍体小黑麦的原理是染色体变异C.C.青霉素高产菌株的选育原理和杂交育种一样青霉素高产菌株的选育原理和杂交育种一样D.D.培育无子番茄的原理是基因重组培育无子番茄的原理是基因重组【解析】选【解析】选B B。培育无子西瓜的原理是染色体变异。青霉素高。培育无子西瓜的原理是染色体变异。青霉素高产菌株的选育利用了基因突变的原理。无子番茄的获得利用了产菌株的选育利用了基因突变的原理。无子番茄的获得利用了生长素促进果实发育的原理。八倍体小黑麦的培育原理是染色生长素促进果实发育的原理。八倍体小黑麦的培育原理是染色体变异。体变异。2.2.如图是基因工程主要技术环节的一个根本步骤如图是基因工程主要技术环节的一个根本步骤,这一步骤需这一步骤需用到的工具是用到的工具是A.DNAA.DNA衔接酶和解旋酶衔接酶和解旋酶B.DNAB.DNA聚合酶和限制性核酸内切酶聚合酶和限制性核酸内切酶C.C.限制性核酸内切酶和限制性核酸内切酶和DNADNA衔接酶衔接酶D.DNAD.DNA聚合酶和聚合酶和RNARNA聚合酶聚合酶【解析】选【解析】选C C。如以下图是目的基因与运载体结合的过程。如以下图是目的基因与运载体结合的过程,需求需求用到的工具是限制性核酸内切酶和用到的工具是限制性核酸内切酶和DNADNA衔接酶。衔接酶。3.3.20212021台州模拟现有三个番茄种类台州模拟现有三个番茄种类,A,A种类的基因型为种类的基因型为aaBBDD,BaaBBDD,B种类的基因型为种类的基因型为AAbbDD,CAAbbDD,C种类的基因型为种类的基因型为AABBdd,AABBdd,三三种等位基因分别位于三对同源染色体上。假设要经过杂交育种获种等位基因分别位于三对同源染色体上。假设要经过杂交育种获得得aabbddaabbdd植株植株,且每年只繁衍一代且每年只繁衍一代,至少需求的时间为至少需求的时间为A.2A.2年年B.3B.3年年C.4C.4年年D.5D.5年年【解析】选【解析】选C C。aaBBDDaaBBDDAAbbDDAaBbDD 1AAbbDDAaBbDD 1年年,AaBbDD,AaBbDDAABBddAABBddAaBbDd 1AaBbDd 1年年,AaBbDd aabbdd 1,AaBbDd aabbdd 1年年,种植种植aabbddaabbdd种子种子1 1年得年得aabbddaabbdd植株植株,所以致少需求所以致少需求4 4年的时间。年的时间。4.4.用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。以下表达中用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。以下表达中不正确的选项是不正确的选项是A.A.常用一样的限制性核酸内切酶处置目的基因和质粒常用一样的限制性核酸内切酶处置目的基因和质粒B.DNAB.DNA衔接酶和衔接酶和RNARNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶C.C.可用含抗生素的培育基检测大肠杆菌中能否导入了重组质粒可用含抗生素的培育基检测大肠杆菌中能否导入了重组质粒D.D.导入大肠杆菌的目的基因不一定胜利表达导入大肠杆菌的目的基因不一定胜利表达【解析】选【解析】选B B。限制性核酸内切酶具有特异性。限制性核酸内切酶具有特异性,能识别特定的核能识别特定的核苷酸序列苷酸序列,并在特定的位点切割并在特定的位点切割,切割后留下两个黏性末端切割后留下两个黏性末端,目目的基因要衔接到质粒上的基因要衔接到质粒上,需求用一样的限制性核酸内切酶处置。需求用一样的限制性核酸内切酶处置。DNADNA衔接酶和限制性核酸内切酶用于构建重组质粒衔接酶和限制性核酸内切酶用于构建重组质粒,RNA,RNA聚合酶聚合酶的功能是衔接核糖核苷酸为的功能是衔接核糖核苷酸为RNA,RNA,不是重组质粒必需的工具酶。不是重组质粒必需的工具酶。目的基因的检测是利用质粒上的标志基因目的基因的检测是利用质粒上的标志基因,如质粒中含有抗青如质粒中含有抗青霉素基因霉素基因,那么将用该质粒作运载体的生物放在带有青霉素的那么将用该质粒作运载体的生物放在带有青霉素的培育基中培育培育基中培育,假设有抗性假设有抗性,那么阐明重组质粒导入胜利。目的那么阐明重组质粒导入胜利。目的基因导入受体细胞后基因导入受体细胞后,不一定能胜利表达不一定能胜利表达,有时还需对目的基因有时还需对目的基因进展修饰。进展修饰。5.5.以下关于转基因植物的表达以下关于转基因植物的表达,正确的选项是正确的选项是A.A.转入到油菜的抗除草剂基因转入到油菜的抗除草剂基因,能够经过花粉传入环境中能够经过花粉传入环境中B.B.转抗虫基因的植物转抗虫基因的植物,不会导致昆虫群体抗性基因频率添加不会导致昆虫群体抗性基因频率添加C.C.动物的生长激素基因转入植物后不能表达动物的生长激素基因转入植物后不能表达D.D.如转基因植物的外源基因来源于自然界如转基因植物的外源基因来源于自然界,那么不存在平安性那么不存在平安性问题问题【解析】选【解析】选A A。假设转入到油菜的抗除草剂基因存在于油菜的。假设转入到油菜的抗除草剂基因存在于油菜的染色体上染色体上,那么能够经过花粉传入环境中那么能够经过花粉传入环境中,由此判别由此判别A A项正确项正确;转转抗虫基因的植物抗虫基因的植物,对昆虫进展了定向选择对昆虫进展了定向选择,会导致昆虫群体抗性会导致昆虫群体抗性基因频率添加基因频率添加,由此判别由此判别B B项错误项错误;因生物体共用一套遗传密码因生物体共用一套遗传密码,动物的生长激素基因转入植物后可表达动物的生长激素基因转入植物后可表达,由此判别由此判别C C项错误项错误;如如转基因植物的外源基因来源于自然界转基因植物的外源基因来源于自然界,能够突破原有的基因构能够突破原有的基因构造造,或经过转基因植物散播或经过转基因植物散播,具有不确定性具有不确定性,存在一定的平安性存在一定的平安性问题问题,由此判别由此判别D D项错误。项错误。6.6.假设假设A A、b b代表玉米的优良基因代表玉米的优良基因,这两种基因是自在组合的。这两种基因是自在组合的。现有现有AABBAABB、aabbaabb两个种类两个种类,为培育出优良种类为培育出优良种类AAbb,AAbb,可采用的方可采用的方法如以下图。请据图回答以下问题法如以下图。请据图回答以下问题:1 1由种类由种类AABBAABB、aabbaabb经过过程培育出新种类的育种经过过程培育出新种类的育种方式称为方式称为,其原理是其原理是_。用此育种方式普通从才干开场选育用此育种方式普通从才干开场选育AAbbAAbb个体个体,是由于是由于 。2 2假设经过过程产生的子代总数为假设经过过程产生的子代总数为1 5521 552株株,那么其中基那么其中基因型为因型为AAbbAAbb的植株在实际上有株。基因型为的植株在实际上有株。基因型为AabbAabb的植的植株经过过程株经过过程,子代中子代中AAbbAAbb与与aabbaabb的数量比是。的数量比是。3 3过程常采用技术得到过程常采用技术得到AbAb个体。与过程个体。与过程的育种方法相比的育种方法相比,过程的优势是过程的优势是 。4 4过程的育种方式是过程的育种方式是,与过程比较与过程比较,过程的过程的明显优势是。明显优势是。【解析】此题以图解的方式调查识图、析图才干【解析】此题以图解的方式调查识图、析图才干,并且涉及相并且涉及相关计算。根据孟德尔自在组合定律关计算。根据孟德尔自在组合定律,F2,F2中基因型为中基因型为AAbbAAbb的植株的植株占占1/16,1/16,所以共所以共9797株。株。AabbAabb自交后代自交后代AAbbAAbb和和aabbaabb的数量比例为的数量比例为1111。过程是单倍体育种。过程是单倍体育种,包括了花药离体培育和秋水仙包括了花药离体培育和秋水仙素诱导染色体加倍两个步骤素诱导染色体加倍两个步骤,可以明显缩短育种年限。属于可以明显缩短育种年限。属于诱变育种诱变育种,过程与过程相比过程与过程相比,具有的明显优势是能定向地改具有的明显优势是能定向地改造生物的遗传性状。造生物的遗传性状。答案答案:1 1杂交育种基因重组杂交育种基因重组F2F2从从F2F2开场出现开场出现AAbbAAbb个体个体或从或从F2F2开场出现性状分别开场出现性状分别2 2979711113 3花药离体培育能明显缩短育种年限花药离体培育能明显缩短育种年限4 4诱变育种过程产生的变异是定向的或基因工程育诱变育种过程产生的变异是定向的或基因工程育种转入的基因是的种转入的基因是的,用基因工程手段产生的变异是定向的用基因工程手段产生的变异是定向的7.7.20212021海南高考无子西瓜是由二倍体海南高考无子西瓜是由二倍体2n=222n=22与同源与同源四倍体杂交后构成的三倍体。回答以下问题：四倍体杂交后构成的三倍体。回答以下问题：1 1杂交时选用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，杂交时选用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，取其花粉涂在四倍体植株的取其花粉涂在四倍体植株的_上，授粉后套袋。四倍体上，授粉后套袋。四倍体植株上产生的雌配子含有植株上产生的雌配子含有_条染色体，该雌配子与二倍条染色体，该雌配子与二倍体植株上产生的雄配子结合，构成含有体植株上产生的雄配子结合，构成含有_条染色体的合条染色体的合子。子。2 2上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产生无子果实，该果实无子的缘由是三倍体的细胞不能进展正常生无子果实，该果实无子的缘由是三倍体的细胞不能进展正常的的_分裂。分裂。3 3为了在短期内大量繁衍三倍体植株，实际上可以采用为了在短期内大量繁衍三倍体植株，实际上可以采用_的方法。的方法。【解析】【解析】1 1利用多倍体育种技术培育无子西瓜时，在二倍利用多倍体育种技术培育无子西瓜时，在二倍体体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处置得到四倍体植株，用其作母西瓜的幼苗期，用秋水仙素处置得到四倍体植株，用其作母本，用二倍体植株作父本，两者杂交，把得到的种子种下去本，用二倍体植株作父本，两者杂交，把得到的种子种下去会长出三倍体植株，由于三倍体植株在减数分裂时联会紊乱，会长出三倍体植株，由于三倍体植株在减数分裂时联会紊乱，无法构成正常配子，在其开花后用二倍体的花粉涂抹其雌蕊无法构成正常配子，在其开花后用二倍体的花粉涂抹其雌蕊或柱头，即可利用花粉产生的生长素刺激子房发育成果实，或柱头，即可利用花粉产生的生长素刺激子房发育成果实，由于没有受精，所以果实里没有种子，即为无子西瓜。四倍由于没有受精，所以果实里没有种子，即为无子西瓜。四倍体植株由二倍体植株经染色体加倍而来，体细胞中含有体植株由二倍体植株经染色体加倍而来，体细胞中含有22222=442=44条染色体，减数分裂产生的雌配子所含的染色体数目为条染色体，减数分裂产生的雌配子所含的染色体数目为体细胞的一半体细胞的一半 二倍体植株产生的雄配子含二倍体植株产生的雄配子含 条条染色体，两者结合构成含有染色体，两者结合构成含有3333条染色体的合子。条染色体的合子。2 2三倍体植株体细胞中的染色体含有三倍体植株体细胞中的染色体含有3 3个染色体组，减数分裂个染色体组，减数分裂时会发生联会紊乱，而无法构成正常的配子。时会发生联会紊乱，而无法构成正常的配子。3 3利用植物组织培育技术可以快速、大量繁衍三倍体植株。利用植物组织培育技术可以快速、大量繁衍三倍体植株。答案：答案：1 1雌蕊或柱头雌蕊或柱头 22 33 22 33 2 2减数减数3 3植物组织培育其他合理答案也可植物组织培育其他合理答案也可44(22)2，221128.8.20212021浙江高考玉米的抗病和不抗病基由于浙江高考玉米的抗病和不抗病基由于A A、a a、高秆和矮秆基由于高秆和矮秆基由于B B、b b是两对独立遗传的相对性状。现有是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子甲不抗病矮秆玉米种子甲,研讨人员欲培育抗病高秆玉米研讨人员欲培育抗病高秆玉米,进进展以下实验展以下实验:取适量的甲取适量的甲,用适宜剂量的用适宜剂量的射线照射后种植射线照射后种植,在后代中察看到在后代中察看到白化苗白化苗4 4株、抗病矮秆株、抗病矮秆1 1株乙和不抗病高秆株乙和不抗病高秆1 1株丙株丙,将乙将乙与丙杂交与丙杂交,F1,F1中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆。选取病矮秆。选取F1F1中抗病高秆植株上的花药进展离体培育获得幼中抗病高秆植株上的花药进展离体培育获得幼苗苗,经秋水仙素处置后选出纯合二倍体的抗病高秆植株丁。经秋水仙素处置后选出纯合二倍体的抗病高秆植株丁。另一实验阐明另一实验阐明,以甲和丁为亲本进展杂交以甲和丁为亲本进展杂交,子一代均为抗病高秆。子一代均为抗病高秆。请回答请回答:1 1对上述对上述1 1株白化苗的研讨发现株白化苗的研讨发现,控制其叶绿素合成的基因控制其叶绿素合成的基因缺失了一段缺失了一段DNA,DNA,因此该基因不能正常因此该基因不能正常,功能丧失功能丧失,无法合成叶绿素无法合成叶绿素,阐明该白化苗的变异具有阐明该白化苗的变异具有_的特点的特点,该变异类型属于。该变异类型属于。2 2上述培育抗病高秆玉米的实验运用了、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单倍体育种和杂交育种技术,其中杂交育种技术根据的原理是其中杂交育种技术根据的原理是。花药离体培育中。花药离体培育中,可经过诱导愈伤组织分化出芽、根获得可经过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植株再生植株,也可经过诱导分化成也可经过诱导分化成获得再生植株。获得再生植株。3 3从基因组成看从基因组成看,乙与丙植株杂交的乙与丙植株杂交的F1F1中抗病高秆植株能产中抗病高秆植株能产生种配子。生种配子。4 4请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到F1F1的过程。的过程。【解析】【解析】1 1从题意知白化苗是由于控制叶绿素合成的基因从题意知白化苗是由于控制叶绿素合成的基因缺失了一段缺失了一段DNA,DNA,不能表达出叶绿素不能表达出叶绿素;这样的变异对生物不利这样的变异对生物不利,所所以具有有害性的特点以具有有害性的特点;由于是基因缺失了一段由于是基因缺失了一段DNA,DNA,所以是基因所以是基因突变。突变。2 2题干中用到射线照射题干中用到射线照射,为诱变育种为诱变育种;杂交育种的原理为基杂交育种的原理为基因重组因重组;花药离体培育为单倍体育种的一部分花药离体培育为单倍体育种的一部分,属于植物组织培属于植物组织培育育,所以可经过诱导脱分化产生愈伤组织所以可经过诱导脱分化产生愈伤组织,再分化构成芽和根再分化构成芽和根,获得再生植株获得再生植株,也可以经过诱导构成大量胚状体获得再生植株。也可以经过诱导构成大量胚状体获得再生植株。3 3由题干甲和丁杂交由题干甲和丁杂交,子一代都为抗病高秆子一代都为抗病高秆,可知抗病和高可知抗病和高秆都为显性。由乙和丙杂交得到后代可知秆都为显性。由乙和丙杂交得到后代可知:抗病不抗病抗病不抗病抗病、不抗病抗病、不抗病,所以亲本抗病基因型为所以亲本抗病基因型为Aa,Aa,不抗不抗病基因型为病基因型为aa,aa,矮秆高秆矮秆高秆矮秆、高秆矮秆、高秆,所以亲本高秆基因型所以亲本高秆基因型为为Bb,Bb,矮秆基因型为矮秆基因型为bb,bb,即乙的基因型为即乙的基因型为AabbAabb、丙的基因型为、丙的基因型为aaBb,aaBb,所以所以F1F1中抗病高秆基因型为中抗病高秆基因型为AaBb,AaBb,可以产生可以产生4 4种配子。种配子。4 4乙的基因型为乙的基因型为AabbAabb、丙的基因型为、丙的基因型为aaBb,aaBb,所以所以F1F1中抗病高中抗病高秆基因型为秆基因型为AaBbAaBb。遗传图解表示乙和丙杂交得到。遗传图解表示乙和丙杂交得到F1F1为为:答案答案:1 1表达有害性基因突变表达有害性基因突变2 2诱变育种基因重组胚状体诱变育种基因重组胚状体3 34 44 4
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