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基础课时案23 从杂交育种到基因工程,2016备考最新考纲 1生物变异在育种上的应用()。2.转基因食品的安全()。,一、生物变异原理在育种实践中的应用 1杂交育种与诱变育种,基因重组,基因突变,具有相对性状,F1自交，获得F2,基因突变,3判断正误 (1)太空育种能按人的意愿定向产生优良性状 ( ) (2)诱变育种的优点之一是需大量处理实验材料 ( ) (3)诱变育种时突变的个体中有害个体多于有利个体 ( ),(4)杂交育种和诱变育种都能产生前所未有的新基因，创造变异新类型 ( ) (5)杂合子品种的种子只能种一年，需要年年制种 ( ) (6)采用诱变育种可改良缺乏某种抗病性的水稻品种 ( ) (7)诱变育种和杂交育种均可形成新的基因 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7),深度思考 下图甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，表示培育水稻新品种的过程，请思考,(1)图中哪种途径为单倍体育种？ (2)图中哪一标号处需用秋水仙素处理？应如何处理？ (3)、的育种原理分别是？ (4)图中最简便及最难以达到育种目标的育种途径分别是？,提示 (1)图中过程表示单倍体育种。 (2)图示处需用秋水仙素处理单倍体幼苗，从而获得纯合子，处需用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，以诱导染色体加倍。 (3)的育种原理为基因突变，的原理为染色体变异。 (4)图中最简便的育种途径为过程所示的杂交育种，但育种周期较长；最难以达到育种目标的途径为诱变育种。,二、基因工程及其应用 1概念 基因工程又叫基因拼接技术或 技术，即按照人们的意愿，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， 生物的遗传性状。,DNA重组,修饰改造,定向改造,2基因操作的基本工具连一连,运载体,受体细胞,表达与检测,育种,药物研制,环境保护,5判断下列有关基因工程的叙述 (1)没有限制酶就无法使用质粒运载体。 (2013上海卷，58F)( ) (2)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。 (2013江苏卷，15A)( ) (3)重组质粒中每个限制酶识别位点至少插入一个目的基因。 (2011浙江卷，6C)( ),(4)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。 (2010全国卷，5D)( ) (5)可用限制酶切割烟草花叶病毒的核酸，进行构建抗除草剂的转基因烟草。 (2010浙江卷，2A)( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5),5种常考的育种方法,深度思考 (1)倘若所提供育种材料中不具备育种目标要求的特性，可采用何种方法使其具备该特性？ (2)可否采用诱变育种的方法让植物细胞表达出动物蛋白？,提示 (1)倘若所提供的育种材料中不具备育种目标所要求的特性，则可采用“诱变育种”或“基因工程”使相应目标“无中生有”，从而实现育种目标。 (2)让植物细胞表达出动物蛋白，必须通过“基因工程”技术实现“外源基因”的表达，诱变育种只能产生原基因的等位基因，不能产生“外源基因”，故不能达到该预期目标。,考点一 杂交育种与诱变育种 典例引领 【典例1】 (2013江苏高考)现有小麦种质资源包括：高产、感病；低产、抗病；高产、晚熟等品种。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求，育种专家要培育3类品种：a.高产、抗病；b.高产、早熟；c.高产、抗旱。下述育种方法可行的是(多选) ( ),A利用、品种间杂交筛选获得a B对品种进行染色体加倍处理筛选获得b Ca、b和c的培育均可采用诱变育种方法 D用转基因技术将外源抗旱基因导入中获得c 解析 利用、品种间杂交不能筛选出抗病品种；多倍体植株具有发育延迟的特点；对品种进行染色体加倍处理不能使其表现早熟特性；a、b、c品种的优良性状均可通过基因突变获得；可利用转基因技术，将外源抗旱基因导入中从而获得高产、抗旱品种。 答案 CD,【典例2】 (安徽高考)如图所示，科研小组用60Co照射棉花种子，诱变当代获得棕色(纤维颜色)新性状，诱变代获得低酚(棉酚含量)新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因(A、a)控制，棉酚含量由另一对基因(B、b)控制，两对基因独立遗传。,(1)两个新性状中，棕色是_性状，低酚是_性状。 (2)诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是_，白色、高酚的棉花植株基因型是_。 (3)棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区域，从_的区域中得到纯合棕色、高酚植株。请你利用该纯合体作为一个亲本，再从诱变代中选择另一个亲本，设计一方案，尽快选育出抗虫高产(棕色、低酚)的纯合棉花新品种(用遗传图解和必要的文字表示)。,解析 (1)诱变当代棕色、高酚个体自交，后代出现棕色和白色性状，说明棕色为显性性状；诱变当代白色、高酚个体自交，后代出现低酚和高酚性状，说明低酚为隐性性状。(2)从诱变当代个体自交后代的表现型即可判断出棕色、高酚的棉花植株的基因型为AaBB，白色、高酚的棉花植株的基因型为aaBb。(3)依题意，要尽快获得纯合的棕色、低酚植株(AAbb)，结合已知纯合体AABB，只要从诱变1代中选取白色、低酚(aabb)个体，并利用单倍体育种的方法即可。在书写遗传图解时，需要标明表现型、基因型，同时注明必要的文字，如花药离体培养、秋水仙素处理等。,答案 (1)显性 隐性 (2)AaBB aaBb (3)不发生性状分离(或全为棕色棉，或没有出现白色棉),巧辨杂交育种的选育目标与育种程序的类型 1杂交育种的选育目标可分三类隐性纯合子、显性纯合子(包括AABB或AAbb)及杂合子。 2杂交育种不一定需要连续自交，若选育显性优良纯种，则需要连续自交筛选直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要在子二代出现该性状个体即可，若选育杂合子，则只要得到杂种即可(需年年制种或采用无性繁殖方法繁殖)。,跟进题组 1彩色小麦是采用“化学诱变”“物理诱变”和“远缘杂交”三结合的育种方法培育而成的。因其富含多种微量元素，种皮上呈现出不同的色彩，而被称为彩色小麦。下列有关叙述错误的是 ( ),A三结合育种方法的原理是：基因突变、基因重组和染色体变异 B由于亲本间的遗传物质相差较大，通过“远缘杂交”产生的变异可能较大 C彩色小麦所含的微量元素最可能是通过主动运输的方式吸收的 D彩色小麦和普通小麦之间不存在生殖隔离，可进行杂交,解析 解答本题的关键是掌握不同育种方法的原理。“化学诱变”和“物理诱变”说明涉及诱变育种，“远缘杂交”说明涉及杂交育种，因此三结合的育种方法涉及的原理有：基因突变和基因重组，不涉及染色体变异。由于亲缘关系较远的两个品种的遗传物质相差较大，所以基因重组产生的变异会更大。根据题干信息可知，彩色小麦有富集微量元素的能力，说明彩色小麦吸收微量元素时是逆浓度梯度进行的，因此吸收方式为主动运输。彩色小麦只是一个新品种不是新物种，因此彩色小麦和普通小麦属于同一物种，它们之间不存在生殖隔离，可进行杂交。 答案 A,2下图为某农科所培育高品质小麦的过程，其中代表具体操作过程。,(1)具有操作的育种方法是_，依据的原理是_。 (2)具有操作的育种方法的是_，依据的原理是_。 (3)操作是_，其目的是_。 操作常用的方法有_，原理是_。 (4)操作表示杂交，其目的是将两个纯合亲本的_通过杂交集中在一起，再经过选择和培育获得新品种。,解析 从图可知，表示杂交，表示减数分裂，表示连续自交，表示花药离体培养，表示用秋水仙素处理或低温处理单倍体幼苗。操作的育种方法是单倍体育种，依据的原理是染色体变异。操作的育种方法是杂交育种，依据原理是基因重组。连续自交可以提高纯合体的比例。原理是低温或秋水仙素在细胞分裂前期抑制纺锤体的形成，导致染色体数目加倍。杂交目的是将纯合亲本的优良性状或基因通过杂交集中在一起。,答案 (1)单倍体育种 染色体数目变异 (2)杂交育种 基因重组 (3)连续自交 提高纯合子的比例(选出符合要求的个体) 低温诱导或秋水仙素处理 低温或秋水仙素抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而使细胞内的染色体数目加倍 (4)优良性状(基因),考点二 基因工程及其应用 典例引领 【典例1】 (2013全国卷)下列实践活动包含基因工程技术的是 ( ) A水稻F1花药经培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种 B抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦 C将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株 D用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆,解析 A项所述为单倍体育种，B项所述为杂交育种，D项所述为诱变育种，都没有涉及基因工程技术；C项所述育种方法涉及组织培养技术和基因工程技术。 答案 C,【典例2】 (浙江高考)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是 ( ) A每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒 B每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点 C每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada D每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子,解析 大肠杆菌成功表达出腺苷酸脱氨酶，说明这些大肠杆菌都至少含有一个重组质粒，A项正确；作为载体的条件为至少含有一个或多个酶切位点，所以作为载体的质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别位点，B项正确；作为基因表达载体应包括目的基因、启动子、终止子、标记基因四部分，但并不是每个酶切位点都至少插入一个ada，C项错误；由于这些目的基因成功表达，所以每个ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子，D项正确。 答案 C,思维发散 ada在人体内、在大肠杆菌细胞内，均可控制合成相同的表达产物，表明何种道理？ 提示 ada基因在不同生物细胞中均可控制同类蛋白质产物的合成，一方面表明“基因是遗传物质的结构、功能单位，另一方面表明，不同生物可共用一套遗传密码子”。,与基因工程有关的8点提示 (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)质粒是最常用的运载体，不要把质粒等同于运载体，除此之外，噬菌体的衍生物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。,(3)要想从DNA上切下某个基因(保证基因的完整性)，应切2个切口，产生4个黏性末端。 (4)第一步和第二步需要限制酶，且要求用同种酶，目的是产生相同的黏性末端。 (5)构建基因表达载体是基因工程的核心步骤，是成功的关键。 (6)对基因操作是否成功不但要在分子水平上鉴定还要在个体水平上鉴定，如抗虫棉不仅能产生毒蛋白，而且必须“抗虫”。 (7)目的基因指要表达的基因，标记基因指运载体上用于鉴定、筛选的基因。 (8)目的基因表达的标志：通过转录、翻译产生相应的蛋白质(可用抗原抗体杂交法确认是否产生相应蛋白质)。,跟进题组 1玫瑰有5 000多年的人工栽培历史，迄今已培育出2 500多个品种。玫瑰没有生成蓝色翠雀花素所需的黄酮类化合物3,5氢氧化酶基因，因此蓝玫瑰被认为是不可能培育成功的。但日本科研人员将蓝色三叶草中的蓝色素基因植入普通玫瑰而成功培育出了蓝玫瑰，这株玫瑰的花瓣中所含的色素为蓝色。下列有关叙述正确的是 ( ),A蓝色翠雀花素分布于蓝玫瑰花瓣细胞的液泡和叶绿体中 B培育蓝玫瑰用到的工具酶是限制性内切酶和DNA连接酶 C蓝色素基因在所有玫瑰细胞中都能控制合成蓝色翠雀花素 D蓝玫瑰的培育成功意味着人类创造了一个新的物种,解析 解答本题的关键是注意“工具酶”而不是“工具”。除绿色外，其余颜色的色素几乎都存在于液泡中，因此蓝色翠雀花素分布于蓝玫瑰花瓣细胞的液泡中；日本科研人员将蓝色三叶草中的蓝色素基因植入普通玫瑰而成功培育出了蓝玫瑰，此方法为基因工程育种，用到的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶；由于基因的选择性表达，蓝色素基因在玫瑰花瓣细胞中能控制合成蓝色翠雀花素，而在其他细胞中没有表达；蓝玫瑰仅仅是普通玫瑰中转入了一个外源基因，与其他的玫瑰未产生生殖隔离，没有产生新的物种。 答案 B,2下列不属于利用基因工程技术制取的药物是 ( ) A从大肠杆菌体内制取白细胞介素 B从酵母菌体内获得干扰素 C从青霉菌体内获取青霉素 D从大肠杆菌体内获取胰岛素,解析 本题考查基因工程的应用，熟记基因工程在工业、农业等方面的应用是解题的前提。运用基因工程技术可以使外源基因在受体细胞中表达来生产基因产品，A、B、D均为外源基因的表达，而青霉菌产生青霉素是正常基因的正常表达，故青霉素不属于基因工程药品。 答案 C,
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