高考生物一轮复习课件：必修2 第6章 从杂交育种到基因工程 第1、2节杂交育种与诱变育种基因工程及其应用

欢迎进入生物课堂 考纲下载1 生物变异在育种上的应用 2 转基因食品的安全问题 第六章从杂交育种到基因工程 热点提示1 杂交育种 诱变育种 多倍体育种 基因工程育种等各种育种方式的原理 过程 优缺点的分类与比较 2 基因工程的简单应用 转基因生物与转基因食品的安全问题 第1 2节杂交育种与诱变育种基因工程及其应用 答案 选择 培育 基因重组 杂交 F1自交 获得F2 长 答案 基因突变 基因突变诱发基因突变选择理想类型突变频率 议一议 杂交育种与杂交优势是一回事吗 答案 不是 杂交育种是在杂交后代众多类型中选留符合育种基因标的个体进一步培育 直至获得稳定遗传的具有优良性状的新品种 纯合子 杂种优势主要是利用杂种F1的优良性状 并不要求遗传上的稳定 看一看 诱变育种与杂交育种相比 最大的区别是什么 答案 二者最大的区别在于诱变育种能创造出新基因 答案 基因拼接技术定向遗传性状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 想一想 1 DNA连接酶和DNA聚合酶有何不同 2 运载体和细胞的膜上的载体相同吗 答案 1 DNA连接酶是修复愈合DNA片段间单链上的缺口 使之形成磷酸二酯键 DNA聚合酶是DNA分子复制时 按模板链的要求 逐个把脱氧核苷酸连接起来 形成DNA的子链 2 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 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 答案 目的基因运载体受体细胞检测与表达 答案 抗虫棉干扰素 思一思 怎样确认目的基因已被导入受体细胞 答案 若受体细胞表现出运载体 标记基因 所控制的性状 说明目的基因已被导入受体细胞 太空育种简介 中国地图版 太空育种主要是利用返回式卫星和高空气球所能达到的空间环境 通过强辐射 微重力和高真空等条件诱发植物种子的基因发生变异的作物育种技术 经过太空遨游的农作物种子返回地面后再种植 不仅植物明显增高增粗 果型大 而且品质也得到提高 我国从1987年开始太空育种 相继培育出了抗病番茄 大型青椒 优质棉花和高产小麦等优质品种 太空育种有什么特点 提示 太空的特殊条件能够引起农作物种子发生基因突变 它的特点是变异频率高 幅度大 是一条诱变育种的良好途径 1 杂种优势不同于杂交育种 杂种优势是杂交子一代所表现的优良性状 2 在所有育种方法中 最简捷 常规的育种方法 杂交育种 3 根据不同育种需求选择不同的育种方法 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 特别提醒 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 4 杂交育种选育的时间是从F2代开始 原因是从F2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 1 能够使植物表达动物蛋白的育种方法是 A 单倍体育种B 杂交育种C 基因工程育种D 多倍体育种解析 基因工程育种是指将目的基因导入受体细胞并使其表达的技术手段 能克服远缘杂交不亲和的障碍 从而使动物基因在植物细胞的中表达 植物基因在动物细胞的中表达 答案 C 2 两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB 这两对基因按自由组合定律遗传 要培育出基因型为aabb的新品种 最简捷的方法是 A 人工诱变育种B 细胞的工程育种C 单倍体育种D 杂交育种解析 用单倍体育种快速但不简便 因为单倍体育种需要一定的设备和条件 人工诱变处理量大且变异具有不定向性 杂交育种应是最简捷的 首先让亲本杂交 得到F1 然后让F1自交 即可得到新品种 细胞工程育种无法得到aabb的个体 答案 D 一 操作工具1 基因的 剪刀 限制性核酸内切酶 简称限制酶 1 分布 主要在微生物体内 2 特性 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 并在特定的切点上切割DNA分子 3 实例 EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列 并在G和A之间将这段序列切开 4 切割结果 产生两个带有黏性末端的DNA片段 5 作用 基因工程中重要的切割工具 在微生物体内能将外来的DNA切断 对自己的DNA无损害 2 基因的 针线 DNA连接酶 1 催化对象 两个具有相同黏性末端的DNA片段 2 催化位置 脱氧核糖与磷酸之间的缺口 3 催化结果 形成重组DNA 3 常用的运载体 质粒 1 本质 小型环状DNA分子 二 操作步骤 微生物常被用做受体细胞的原因是其具有繁殖快 代谢快 目的产物多的特点 动物受体细胞一般选用受精卵 植物受体细胞可以是体细胞 但需与植物组织培养技术相结合 特别提醒 三 对概念的理解 3 在已知某小片段基因碱基序列的情况下 获得该基因的最佳方法是 A 用mRNA为模板逆转录合成DNAB 以4种脱氧核苷酸为原料人工合成C 将供体DNA片段转入受体细胞中 再进一步筛选D 由蛋白质的氨基酸序列推测mRNA 解析 人工合成目的基因有两种方法 一是通过mRNA 单链DNA 双链DNA 二是根据蛋白质氨基酸序列 mRNA序列 推测出结构基因的核苷酸序列 通过化学方法人工合成 在已知基因碱基序列的情况下 合成目的基因的最佳方法就是以4种脱氧核苷酸为原料 进行化学合成 第二种方法 答案 B 4 下列有关基因工程技术的叙述正确的是 A 重组DNA技术所用的工具酶是限制酶 连接酶和运载体B 所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C 选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快D 只要目的基因进入受体细胞就能实现表达 解析 基因操作的工具酶是限制酶 连接酶 运载体是基因的运载工具 不是工具酶 每种限制酶都只能识别特定的核苷酸序列 而并非同一种核苷酸序列 目的基因进入受体细胞后 受体细胞表现出特定的性状 才能说明目的基因完成了表达 选择受体细胞的重要条件就是能够快速繁殖 答案 C 例1 2008 天津高考 为获得纯合高蔓抗病番茄植株 采用了下图所示的方法 图中两对相对性状独立遗传 据图分析 不正确的是 A 过程 的自交代数越多 纯合高蔓抗病植株的比例越高B 过程 可以取任一植株的适宜花药作材料C 过程 包括脱分化和再分化两个过程D 图中筛选过程不改变抗病基因频率 思路点拨 本题考查杂交育种 单倍体育种 植物组织培养及相关筛选问题 自主解答 答案 D规律总结 1 诱变育种与杂交育种相比 前者能产生前所未有的新基因 创造变异新类型 后者不能产生新基因 只是实现原有基因的重新组合 2 在所有育种方法中 最简捷 常规的育种方法 杂交育种 将 两个植株杂交 得到 将 再做进一步处理 如图所示 下列分析错误的是 A 由 到 过程一定发生了等位基因分离 非同源染色体上非等位基因自由组合B 由 到 的育种过程中 遵循的主要原理是染色体变异C 若 的基因型为AaBbdd 则 植株中能稳定遗传的个体占总数的1 4D 由 到 过程可能发生突变和重组 为生物进化提供原材料 解析 由 到 过程属于诱变育种 其原理是射线使种子中基因发生突变 从中选育优良品种 并不一定发生等位基因的分离和非同源染色体上非等位基因的自由组合 答案 A 例2 2010 宿迁模拟 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基因分别位于两对同源染色体上 实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验 请分析回答 1 A组育种方式是 依据的原理是 其不足之处是 F2矮秆抗病植株中能稳定遗传的占 2 A B C三组方法中 最不容易获得矮秆抗病小麦新品种的方法是 组 原因是 3 通过矮秆抗病 获得矮秆抗病小麦新品种的方法是使用 获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传的占 4 如果上述植物是二倍体油菜 将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入油菜细胞的 经培养 筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株 经分析 该植株含有一个携带目的基因的T DNA片段 因此可以把它看作是杂合子 理论上 在该转基因植株自筛选F1代中 仍具有抗除草剂特性的植株占总数的 原因是 思路点拨 1 由题意可知 A组是杂交育种 B组是单倍体育种 C组是诱变育种 杂交育种的原理是基因重组 在F2中矮秆抗病植株占F2的比例为3 16 其中1 16的个体为纯合子 2 16的个体为杂合子 因此F2矮秆抗病植株中能稳定遗传的个体占1 3 2 诱变育种的原理是基因突变 突变具有不定向性和低频性 因此诱变育种最不容易获得矮秆抗病小麦 3 B组矮秆抗病 是单倍体植株 须经秋水仙素或低温处理后才能发育成二倍体正常植株 4 将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入油菜细胞的 携带目的基因的T DNA片段便整合到油菜细胞的的某一条染色体上 获得一株有抗除草剂特性的转基因植株杂合子 即某条染色体上携带有目的基因的T DNA片段 相对应的同源染色体上不存在T DNA片段 在减数分裂后 产生的雌雄配子各有1 2含抗除草剂基因 受精时 雌雄配子随机结合 产生的个体中3 4含有T DNA片段 1 4的个体中不含有T DNA片段 答案 1 杂交育种基因重组周期长 可选择亲本范围有限1 3 2 C基因突变发生的频率极低且具有不定向性 3 秋水仙素 或低温 诱导染色体数目加倍100 4 3 4雌雄配子各有1 2含抗除草剂基因 受精时 雌雄配子随机结合 例3 如图表示利用基因工程培育抗虫棉过程的示意图 请据图回答下列有关问题 1 科学家在进行图中 操作时 要用 分别切割运载体和目的基因 运载体的黏性末端与目的基DNA片段的黏性末端就可通过 而结合 2 基因工程的理论基础是 法则 可用公式 图解 表示为 3 是导入目的基因的受体细胞 经培养 筛选获得一株有抗虫特性的转基因植株 经分析 该植株细胞的中含有一个携带目的基因的DNA片段 因此可以把它看做是杂合子 理论上 在该转基因植株自筛选产生的F1中 仍具有抗虫特性的植株占总数的 将上述抗虫棉植株的后代种子种植下去后 后代往往有很多植株不再具有抗虫特性 原因是 要想获得纯合子 常采用的方法是 4 下列是几种搭配的密码子 据此推断图中合成的多肽 其前三个搭配的种类 按前后顺序排列 是 甲硫氨酸 AUG 甘氨酸 GGA 丝氨酸 UCU 酪氨酸 UAC 精氨酸 AGA 丙氨酸 GCU 本题以抗虫棉的培育为载体 考查了基因工程的相关知识 解答本题可从以下角度突破 自主解答 思路点拨 只有用同一种限制酶才能使目的基因与运载体顺利结合 因为产生了相同的黏性末端 再通过碱基互补配对原则而结合 中心法则也可以指导目的基因的表达 杂合子自交后代性状分离比为1 3 需连续自交才能产生大量符合要求的纯合子 答案 1 同一种限制酶碱基互补配对原则 2 中心 3 3 4发生性状分离连续自筛选 4 甲硫氨酸 丙氨酸 丝氨酸 1 过程的完成需几种酶参与 2 目的基因导入成功的标志是什么 提示 1 需要限制酶 DNA连接酶两种 2 标记基因或目的基因的成功表达 不同育种目的的杂交育种的基本步骤1 培育杂合子品种在农业生产上 可以将杂种子一代作为种子直接利用 如水稻 玉米等 2 特点 高产 优质 抗性强 但种子只能用一年 需年年制种 2 培育纯合子品种 1 培育隐性纯合子品种的基本步骤选出表现型符合要求的个体种植推广 2 培育双显性纯合子或单显性纯合子品种的基本步骤 3 特点 操作简单 但需要的时间较长 特别提示 杂交育种只能利用已有基因重新组合 按需选择 并不产生新的基因 进行杂交育种的个体一定是进行有性生殖的个体 只进行无性生殖的个体无法通过杂交育种培育新品种 例 现有三个番茄品种 基因型分别为AABBdd AAbbDD aaBBDD 三对等位基因分别位于三对同源染色体上 并且分别控制叶形 花色和果形三对相对性状 如何运用杂交育种的方法利用以上三个品种的种子获得基因型为aabbdd的植株 要写出详细的方法和步骤 思路点拨 在写实验过程时 要注意其合理性和科学性 并注意准确表述相互授粉 根据植株的叶形选出基因型为aa的个体 根据花色选出基因型为bb的个体 根据果实的形状选择出基因型为dd的个体 自主解答 答案 1 将AABBdd和AAbbDD的种子种下 当植株长大后 让其相互授粉 进行杂交 得到F1 AABbDd 的种子 第一年 2 将F1与aaBBDD的种子种下 当植株长大后 让其相互授粉 进行杂交 可以得到F2 AaB B b D D d 的种子 第二年 3 将F2的种子种下 当植株长大后 让其相互授粉 进行自交 得到许多种类的种子 第三年 4 将第三年得到的种子全部种下 长出植株后 根据叶形选出基因型为aa的个体 淘汰其他个体 当长到开花时 根据花色选择出基因型为bb的个体 淘汰其他个体 并让其自花授粉 长成果实后 根据果实的形状选择出基因型为dd的个体 淘汰其他个体 知识拓展 在应用杂交育种方法时 要注意选择最佳的杂交组合 尽量提高目的性状个体出现的几率 注意基因重组是在减数分裂产生配子时起作用 而不是指配子的重新组合 不同物种间的DNA重组技术也属于基因重组的范围 点击此处进入作业手册 点击此处进入随堂双基演练 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全