杂交育种与诱变育种基因工程

,基础自主回扣,高频考点突破,命题热点聚集,实验专项探究,知能达标演练,课下定时作业,工具,栏目导引,必修2 第6章 从杂交育种到基因工程,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第1、2节杂交育种与诱变育种,基因工程及其应用,判断下列说法是否正确：,1人工诱变育种的优点可以提高突变率，加速育种工作的进程(,),2人工诱变所引起的基因突变或染色体的变异都是有利的(,),3基因工程育种中所用的工具酶有3种(,),4杂交育种一定需要时间长(,),5基因工程育种与杂交育种的原理相同(,),一、杂交育种,1概念：将两个或多个品种的优良性状集中在一起，进而获得新品种的方法。,2原理：,。,3方法：杂交。,4目的：培育动植物优良品种。,5特点：只能利用已有的基因重组，不能创造,；育种过程,。,基因重组,新基因,缓慢,1.在杂交育种中，如果新品种是杂合子，如玉米、水稻应注意什么？如果新品种是纯合子，如小麦应该注意什么？,提示：,在杂交育种中，如果新品种是杂合子，每年都要育种。如果新品种是纯合子，要通过多代自交淘汰杂合子，直到不出现性状分离为止。,二、诱变育种,1概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生,，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。,基因突变,基因突变,理想类型,4优点,(1)可以提高,，在较短时间内获得更多的优良变异类型。,(2)大幅度地改良某些性状。,5缺点：诱发产生的突变，,的个体往往不多，需处理大量材料。,突变频率,有利,诱变育种与杂交育种的最大的区别是诱变育种能创造出新基因。,三、基因工程及其应用,1概念,又叫,技术或,技术。按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以,，然后放到另一种生物的细胞里，,地改造生物的遗传性状。,2原理：不同生物间的,。,基因拼接,DNA重组,修饰改造,定向,基因重组,限制性核酸,DNA连接酶,质粒,目的,运载体,受体,表达,检测,2.运载体和细胞膜上的载体相同吗？,提示：,不同：,运载体是将外源基因导入受体细胞的专门运输工具，常用的运载体有质粒、动植物病毒、噬菌体等。,细胞膜上的载体是位于细胞膜上的载体蛋白质，与控制物质进出细胞有关系。,名称,原理,方法,优点,缺点,应用,杂交育种,基因重组,杂交,自交,筛选出符合要求的表现型，通过自交至不发生性状分离为止培育杂合子品种：一般是选取纯合双亲,子一代,使分散在同一物种或不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上，即,“,集优,”,育种时间长,局限于同一种或亲缘关系较近的个体,年年制种,用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦,杂交水稻、玉米,名称,原理,方法,优点,缺点,应用,诱变育种,基因突变,物理：紫外线、射线、微重力、激光等处理、再筛选,化学：秋水仙素、硫酸二乙酯处理，再筛选,提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些性状,有利变异少，工作量大，需要大量的供试材料,高产青霉菌、,“,黑农五号,”,大豆品种等的培育,名称,原理,方法,优点,缺点,应用,单倍体育种,染色体变异,先将花药离体培养，培养出单倍体植株,将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子,明显缩短育种年限，加快育种进程,技术,复杂,用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦,多倍体育种,染色体变异,用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,植物茎秆粗壮，叶片果实种子均大，营养物质含量提高,技术复杂，发育延迟，结实率低，一般只适用于植物,三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦、四倍体水稻,名称,原理,方法,优点,缺点,应用,转基因育种,基因重组,提取目的基因,装入运载体,导入受体细胞,目的基因的检测与表达,筛选出符合要求的新品种,目的性强；育种周期短；克服了远缘杂交不亲和的障碍,技术复杂，安全性问题多,转基因,“,向日葵豆,”,；转基因抗虫棉,育种方法的分析：,(1)杂交育种是最简捷的方法，而单倍体育种是最快获得的纯合子的方法，可缩短育种年限。,(2)染色体加倍可以是以秋水仙素等方法使其加倍，也可以是细胞融合，且细胞融合可在两个不同物种之间进行。,(3)原核生物不能进行减数分裂，所以不能运用杂交的方法进行育种，如细菌的育种一般采用诱变育种。,1下图表示以某种作物中的,和,两个品种分别培育出,三个新品种的过程，相关叙述正确的是(),A用,和,培育成,的过程中所采用的方法,和,分别称为杂交和测交,B用,培育出,常用的方法,是花药离体培养,C,培育出,常用的是化学或物理的方法进行诱变处理,D图中培育出,所依据的原理是基因突变和基因重组,解析：,用,和,培育成,的过程中所采用的方法,和,分别称为杂交和自交。,培育出,常用的化学药剂是秋水仙素，属于多倍体育种。图中培育出,所依据的原理是基因重组和染色体变异。,答案：,B,2(2012咸阳模拟)用纯种的高秆(DD)抗锈病(TT)小麦与矮秆(dd)易染锈病(tt)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下，有关叙述正确的是(),A此育种方法可以获得具有新性状的植株,B符合生产要求的品种基因型为dT,C通过过程,处理后，得到的植物是可育的，而且能稳定遗传,D如果F,1,自交，那么F,2,矮秆抗锈病的植株中能稳定遗传的占1/16,答案：,C,1限制性核酸内切酶基因的,“,剪刀,”,(1)存在场所：主要是存在于微生物细胞中。,(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。,2DNA连接酶基因的,“,针线,”,作用：连接限制性核酸内切酶切开的断口。,3运载体基因的运输工具,作为运载体必须具备的条件：,(1)能够在宿主细胞内复制并稳定地保存；,(2)含有多个限制酶切点，以便和外源基因相连；,(3)含有标记基因，以便于筛选。,1限制性内切酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。,2动物一般用受精卵作为受体细胞，植物一般用去掉细胞壁的体细胞作为受体细胞，可用组织培养的方式形成新个体。,3基因工程可按照人们的意愿定向培育新品种，且可突破生殖隔离，实现不同物种间的基因重组。,3(2012北京模拟)下列关于基因工程的叙述，错误的是(),A目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物,B限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶,C人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性,D运载体上的抗性基因利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因表达,答案：,D,育种方法的选择,(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。,(5)杂交育种选育的时间是从F,2,代开始，原因是从F,2,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。,(2012浏阳模拟)农科所通过如图育种过程培育出了高品质的糯小麦，相关叙述正确的是(),A该育种过程中运用的遗传学原理是基因突变,B要获得yyRR，b过程需要进行不断的自交来提高纯合率,Ca、c过程都需要使用秋水仙素，都作用于萌发的种子,Da过程能提高突变率，明显缩短育种年限,解析：,如图所示，a为单倍体育种，b为杂交育种，c为多倍体育种。杂交育种的原理是基因重组，单倍体育种和多倍体育种的原理是染色体变异。将YyRr通过连续自交可以得到yyRR，以提高纯合率。c过程中秋水仙素作用于萌发的种子或幼苗，a过程能够缩短育种年限，但不能提高突变率。,答案：,B,1.a、c过程中用秋水仙素处理的目的是什么？,2如图由亲本到yyRR过程与诱变育种相比，本质区别是什么？,提示：,1.a过程用秋水仙素处理的目的是使单倍体的染色体加倍而恢复育性，c过程用秋水仙素处理的目的是为了得到多倍体。,2由亲本到yyRR过程表示单倍体育种或杂交育种，遗传物质没有改变，只是出现了新的基因型；诱变育种过程遗传物质发生了改变，出现了新的基因。,理清基因工程中的酶,(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)要想从DNA上切下某个基因，应切2个切口，产生4个黏性末端。,(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；但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，两者作用的化学键相同，都是磷酸二酯键。,(2012潍坊期末)下列关于限制酶和DNA连接酶的理解，正确的是(),A其化学本质都是蛋白质,BDNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键,C它们不能被反复使用,D在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶,解析：,选项,正误,判断理由,A,限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质,B,DNA连接酶连接的是两个DNA片段间相邻两个碱基间的磷酸二酯键,C,酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用,D,DNA聚合酶是在细胞内DNA分子复制时发挥作用的，不能替代DNA连接酶,答案：,A,DNA连接酶和限制酶分别作用于图中的(),A,B,C,D,解析：,两种酶都作用于核苷酸之间形成的磷酸二酯键，而非氢键等其他化学键。,答案：,B,杂交育种实验,1培育杂合子品种杂种优势的利用,在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接利用，如水稻、玉米等。,(1)基本步骤：选取双亲P(,、,),杂交,F,1,。,(2)特点：高产、优质、抗性强，但种子只能种一年。,2培育纯合子品种,(1)培育隐性纯合子品种的基本步骤,选取双亲P(,、,),杂交,F,1,自交,F,2,选出表现型符合要求的个体种植推广。,(2)培育双显纯合子或一隐一显杂合子品种的基本步骤,选取双亲P(,、,),杂交,F,1,自交,F,2,选出表现型符合要求的个体自交,F,3,选出稳定遗传的个体推广种植。,(3)特点：操作简单，但需要的时间较长。,1(2012安徽蚌埠二模)用高秆抗锈病(DDTT)和矮秆不抗锈病(ddtt)的二倍体水稻品种进行育种时，方法一是杂交得到F,1,，F,1,再自交得到F,2,，然后选育所需类型；方法二是用F,1,的花药进行离体培养，再用秋水仙素处理幼苗得到相应植株。下列叙述正确的是(),A方法一所得F,2,中重组类型、纯合子各占3/8、1/4,B方法二所得植株中纯合子、可用于生产的类型比例分别为1/2、1/4,C方法一和方法二依据的主要原理分别是基因重组和染色体结构变异,D方法二的最终目的是获得单倍体植株，秋水仙素可提高基因突变频率,解析：,考查学生对基因的自由组合定律的应用。由题目信息联想到基因的自由组合定律和单倍体育种的知识，两个亲本的基因型是DDTT和ddtt，为双显性和双隐性纯合子，可知其子二代中重组类型、纯合子各占3/8、1/4是正确的。单倍体育种所得子代均为纯合子，B错；单倍体育种依据的主要原理是染色体数目的变异，C错；单倍体育种的最终目的是获得符合生产要求的纯合植株，D错；故选A。,答案：,A,2普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种，控制两对相对性状的等位基因分别位于两对同源染色体上。实验小组常试用不同的方法进行了实验。实验过程如下：,据图回答下列问题：,(1)图中A至D方向所示的途径表示_育种方式，这种方法属常规育种，一般从F,2,开始选种，这是因为_ _。A,B,C的途径表示_育种方式，这两种育种方式中后者的优越性主要表现在_ _。,(2)B常用的方法为_。,(3)E方法所用的原理是_，所用的方法如_、_。,育种时所需处理的种子应是萌动的(而非休眠的)种子，原因是_ _。,(4)C、F过程最常用的药剂是_，其作用的原理是_ _。,(5)由G到H过程中涉及