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第23讲 从杂交育种到基因工程,第七单元 生物变异、育种和进化,考纲考频 1生物变异在育种上的应用 (3年13考) 2.转基因食品的安全 (3年2考),第七单元 生物变异、育种和进化,一、杂交育种和诱变育种 1杂交育种 (1)概念：将两个或多个品种的_通过交配集中在一起，再经过选择和培育，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F1_鉴别、选择需要的类型。,优良性状,基因重组,杂交,F1自交,获得F2,(4)优点：可以把多个品种的优良性状集中在一起； 缺点：获得新品种的周期_。 (5)应用：根据需要培育理想类型。 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_培育。,长,基因突变,基因突变,诱发基因突变,选择理想类型,突变频率,改良,有利,思考：诱变育种与杂交育种相比，最大的区别是什么？ 提示：二者最大的区别在于诱变育种能创造出新基因。,二、基因工程 1概念：基因工程又叫基因拼接技术或_。通俗地说，就是按照人们的意愿，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，_地改造生物的遗传性状。 2原理：不同生物间的_。,DNA重组技术,定向,基因重组,限制性核酸内切酶,DNA连接酶,质粒,噬菌体,动植物病毒,4操作步骤 提取_目的基因与_结合将目的基因导入_目的基因的_,目的基因,运载体,受体细胞,检测与鉴定,5应用 (1)作物育种：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_等。 (2)药物研制：利用基因工程的方法，培育转基因生物，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、_、乙肝疫苗等。 解惑 (1)DNA连接酶和DNA聚合酶都可形成磷酸二酯键. (2)操作工具有三种，但工具酶只有两种限制酶和DNA连接酶，另一种工具运载体的化学本质为DNA。,抗虫棉,干扰素,1无籽西瓜的培育、高产青霉素菌株的产生、杂交育种所依据的原理分别是( ) 基因突变 基因分离 基因重组 染色体变异 A B C D 解析：无籽西瓜的培育利用了染色体变异的原理，属于多倍体育种。高产青霉素菌株的产生属于人工诱变育种，原理是基因突变。杂交育种的原理是基因重组。,D,2有一种塑料在乳酸菌的作用下能迅速分解为无毒物质，可以降解，不至于对环境造成严重的“白色污染”。培育专门“吃”这种塑料的细菌能手的方法是( ) A杂交育种 B诱变育种 C单倍体育种 D多倍体育种 解析:细菌的生殖方式是无性生殖,其他三个选项都是不行的。诱变育种是在特殊条件下，对生物进行处理，使之发生基因突变。,B,3以基因型为RRYY和rryy的二倍体植株为亲本，欲培育出基因型为RRrrYYyy的植株，下列方法可行的是( ) F1不断自交 以秋水仙素处理F1 利用F1的花粉进行离体培养 运用植物体细胞杂交技术培育 A或 B或 C或 D或 解析：以基因型为RRYY和rryy的二倍体植株为亲本，培育出基因型为RRrrYYyy的四倍体植株，染色体组的数目成倍增加,可用秋水仙素处理F1或用植物体细胞杂交技术处理。而用F1的花粉进行离体培养，会使染色体组的数目成倍减少。,D,4基因工程是将目的基因通过一定过程，转入到受体细胞，经过受体细胞的分裂，使目的基因的遗传信息扩大，再进行表达，从而培养成工程生物或生产基因产品的技术。你认为支持基因工程技术的理论有( ) 遗传密码的通用性 不同基因可独立表达 不同基因表达互相影响 DNA作为遗传物质能够严格地自我复制 A B C D 解析：转基因之所以在不同种生物间可以进行，是因为遗传密码的通用性，不同基因表达的独立性，DNA自我复制的严格性。,A,考点一 以变异为基础，考查生物育种,考点二 利用图解法突破基因工程的操作工具及基本步骤,考 点 一 以变异为基础，考查生物育种,基因突变,染色体变异,自交,自交,杂交,花药离体,加倍,萌发,目的基因,单倍体幼苗,育种年限,纯合子,定向改变,远缘杂交不亲和的障碍,延迟,低,深度思考 1欲利用aaBB和AAbb的亲代个体选育出双隐性状的优良植株个体如何培育？大约需几年？ _ 2杂交育种和杂种优势含义相同吗？ _ 3下列哪些过程属于单倍体育种？需经几年完成？每一年完成哪些过程？ _,提示：1.两亲本个体杂交,只要在F2中出现该性状即可。3年。 2不同。两者都是将两个品种中的优良性状集中到一个亲本上，但杂交育种培育成能稳定遗传的纯合子，杂种优势主要是利用杂种F1的优良性状，并不要求遗传学上的稳定。 3；2年；第一年完成过程，第二年完成过程。 4染色体数目不存在差异，遗传物质存在差异。,1芥酸会降低菜籽油的品质。油菜有两对独立遗传的等位基因(H和h，G和g)控制菜籽的芥酸含量,如图是获得低芥酸油菜新品种(HHGG)的技术路线。已知油菜单个花药由花药壁(2n)及大量花粉(n)等组分组成,这些组分的细胞都具有全能性。 据图分析，下列叙述错误的是( ) A、两过程均需要植物激素来诱导细胞脱分化 B与过程相比，过程可能会产生二倍体再生植株,D,C图中三种途径中，利用花粉培养筛选低芥酸植株(HHGG)的效率最高 DF1减数分裂时，H基因所在染色体会与G基因所在染色体发生联会 解析：分析题图可知,、两过程均为细胞脱分化的过程，均需要植物激素来诱导，故A正确；由于花药由花药壁(2n)和大量花粉(n)等组分组成，由花药壁培养成的再生植株可能为二倍体，故B正确；利用花粉培养成的再生植株为单倍体，再用秋水仙素处理，使其染色体数目加倍，成为可育的纯合子，大大缩短了育种年限，故C正确；由于H基因所在的染色体与G基因所在的染色体不是一对同源染色体，因此,在减数分裂过程中,二者不会发生联会现象，故D错误。,C,A过程育种方法运用的原理是基因突变，最大优点是能提高突变率，在短时间内获得更多的变异类型 B过程使用的试剂是秋水仙素，它可作用于正在分裂的细胞，抑制纺锤体的形成 C过程育种方法运用的原理是基因重组，基因型aaB_的类型经后，子代中aaBB所占比例是5/6 D过程应用了单倍体育种的方法，最大的优点是明显缩短育种年限 解析：是诱变育种。是杂交育种,原理是基因重组,基因型aaB_的类型中aaBB占1/3，aaBb占2/3，经过自交后，子代中aaBB所占比例是1/2，故C项错误。,方法技巧 生物育种方法的选择 (1)集中不同亲本的优良性状杂交育种 选择具有不同优良性状的个体作为亲本，经过杂交自交过程，在F2中选择，如果选取显性个体，还需要连续自交。 (2)集中优良性状，又缩短育种年限单倍体育种 选择具有不同优良性状的个体作为亲本，经过杂交获得F1，取F1的花药进行离体培养，形成单倍体幼苗，再用秋水仙素或低温处理。,(3)获得较大果实或大型植株或提高营养物质含量多倍体育种 用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗，使染色体加倍而形成多倍体。 (4)提高变异频率，“改良”或“改造”或直接改变现有性状，获得当前不存在的基因或性状诱变育种。 (5)实现定向改变现有性状基因工程育种。,考点二 利用图解法突破基因工程的操作工具及基本步骤,基因工程操作步骤图解 1用_酶完成过程。 2用_酶完成过程。 3产物为_。,同一种限制,DNA连接,目的基因合成的蛋白质,深度思考 1要想从DNA上切下某个基因，应有几个切口，产生几个黏性末端？ _ 2运载体与细胞膜上的载体在本质上有何不同？ _ 3获取目的基因和切割运载体需要用同一种限制酶，目的是什么？ _ 提示：1. 2。4。 2运载体为DNA，细胞膜上的载体为蛋白质。 3产生相同的黏性末端。,3下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图作答。 (1)图中基因工程的基本过程可以概括为“四步曲”：_；_；_；_。,提取目的基因,构建基因表达载体,将目的基因导入受体细胞,目的基因的检测与鉴定,(2)能否利用人的皮肤细胞来完成过程？_,为什么? _。 (3)过程必需的酶是_酶，过程必需的酶是_酶。 (4)若A中共有a个碱基对，其中鸟嘌呤有b个，则过程连续进行4次，至少需提供胸腺嘧啶_个。 (5)在利用A、B获得C的过程中,常用_切割A和B，使它们产生_，再加入_才可形成C。,不能,皮肤细胞中的胰岛素基因未表达(或未转录)，不能形成胰岛素mRNA,逆转录,解旋,15(ab),同一种限制性核酸内切酶,相同的黏性末端,DNA连接酶,解析：(2)图中过程是从细胞中获取相应的mRNA，由于基因的选择性表达，人的皮肤细胞中的胰岛素基因不转录，不表达，因此不能形成胰岛素mRNA。(3)从mRNADNA是逆转录的过程，需要逆转录酶。DNA分子的扩增需用解旋酶将双链DNA解旋为单链。(4)一个DNA分子中的鸟嘌呤(b个)和胸腺嘧啶之和占碱基总数(2a个)的一半，所以一个DNA分子片段中胸腺嘧啶数为(ab)个。连续复制4次，共产生DNA分子2416个，由于复制方式为半保留复制，故需要提供的胸腺嘧啶数量为(ab)(161)15(ab)。(5)目的基因与运载体需用同一种限制酶切割，产生相同的黏性末端，才可以在DNA连接酶的作用下连接形成基因表达载体。,归纳提炼 酶与磷酸二酯键 (1)形成磷酸二酯键的酶：DNA连接酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶、逆转录酶。 (2)断裂磷酸二酯键的酶：限制性核酸内切酶(限制酶)、DNA酶、RNA酶。 (3)解旋酶作用于氢键，不作用于磷酸二酯键。,易错点1 混淆“最简便”与“最快速” 点拨 “最简便”着重于技术含量应为“易操作”，如杂交育种，虽然年限长，但农民自己可简单操作，但“最快速”则未必简便如单倍体育种可明显缩短育种年限，但其技术含量却较高，单就花粉培养成幼苗已很难实现。,易错点2 混淆无籽西瓜培育过程中父本与母本的选择与处理 点拨 (1)无籽西瓜的培育过程中，两次传粉的目的：第一次传粉是为了杂交得到三倍体种子，第二次传粉是为了刺激子房发育成果实。(2)如果以二倍体西瓜为母本，四倍体西瓜为父本，也能得到三倍体种子，但这种三倍体种子结的西瓜，因珠被发育成厚硬的种皮，故达不到“无籽”的目的。(3)用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗使之成为四倍体时，处理的对象应是“幼苗或萌发的种子”。因为萌发的种子和幼苗具有分生能力，细胞进行有丝分裂，秋水仙素处理后可达到使产生的新细胞染色体数目加倍的目的。,易错点3 对基因工程中一些观点、说法辨析不清 点拨 (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)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。(3)质粒是最常用的运载体，不要把质粒同运载体等同，除此之外，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。(4)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。,1判断下列有关生物育种的叙述 (1)诱变育种和杂交育种均可形成新基因。( ) (2)若用AAbb和aaBB的植株培育出AABB的植株至少需用3年的时间。( ) (3)(2009上海卷T21C)花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种。( ) 2判断下列有关基因工程的叙述 (1)在所有的基因工程步骤中都涉及碱基互补配对。( ) (2)(2013上海卷T58F)没有限制酶就无法使用质粒运载体。 ( ),(3)(2013江苏卷T15A)我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度。( ) (4)(2011浙江卷T6C改编)重组质粒中每个限制酶识别位点至少插入一个目的基因。( ) (5)(2010全国卷T5D)自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上属于基因工程。( ),
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