高考生物一輪復(fù)習(xí)課件：必修2 第6章 從雜交育種到基因工程 第1、2節(jié) 雜交育種與誘變育種基因工程及其應(yīng)用課件 新人教版必修3

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1、 考 綱 下 載 1.生物變異在育種上的應(yīng)用 2.轉(zhuǎn)基因食品的安全問題 第六章從雜交育種到基因工程 熱 點(diǎn) 提 示 1.雜交育種、誘變育種、多倍體育種、基因工程育種等各種育種方式的原理、過程、優(yōu)缺點(diǎn)的分類與比較。 2.基因工程的簡(jiǎn)單應(yīng)用，轉(zhuǎn)基因生物與轉(zhuǎn)基因食品的安全問題。 第1、2節(jié) 雜交育種與誘變育種基因工程及其應(yīng)用 答案:選擇 培育 基因重組 雜交 F1自交 獲得F2 長(zhǎng) 答案:基因突變 基因突變 誘發(fā)基因突變選擇理想類型 突變頻率 議一議：雜交育種與雜交優(yōu)勢(shì)是一回事嗎？答案：不是；雜交育種是在雜交后代眾多類型中選留符合育種基因標(biāo)的個(gè)體進(jìn)一步培育，直至獲得穩(wěn)定遺傳的具有優(yōu)良性狀的新品種(純

2、合子)。雜種優(yōu)勢(shì)主要是利用雜種F1的優(yōu)良性狀，并不要求遺傳上的穩(wěn)定。 看一看：誘變育種與雜交育種相比，最大的區(qū)別是什么？ 答案：二者最大的區(qū)別在于誘變育種能創(chuàng)造出新基因。 答案: 基因拼接技術(shù) 定向 遺傳性狀 基因重組 限制性核酸內(nèi)切酶 DNA連接酶 質(zhì)粒 噬菌體 動(dòng)植物病毒 想一想：(1)DNA連接酶和DNA聚合酶有何不同？(2)運(yùn)載體和細(xì)胞的膜上的載體相同嗎？答案：(1)DNA連接酶是修復(fù)愈合DNA片段間單鏈上的缺口，使之形成磷酸二酯鍵。DNA聚合酶是DNA分子復(fù)制時(shí)，按模板鏈的要求，逐個(gè)把脫氧核苷酸連接起來，形成DNA的子鏈。(2)不同；運(yùn)載體是將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞的專門運(yùn)輸工具，常用

3、的運(yùn)載體有質(zhì)粒、動(dòng)植物病毒、噬菌體等。載體是位于細(xì)胞膜上的載體蛋白質(zhì)，與控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞有關(guān)系。 答案:目的基因運(yùn)載體受體細(xì)胞 檢測(cè)與表達(dá) 答案:抗蟲棉干擾素 思一思：怎樣確認(rèn)目的基因已被導(dǎo)入受體細(xì)胞?答案：若受體細(xì)胞表現(xiàn)出運(yùn)載體“標(biāo)記基因”所控制的性狀，說明目的基因已被導(dǎo)入受體細(xì)胞。 太空育種簡(jiǎn)介(中國(guó)地圖版)太空育種主要是利用返回式衛(wèi)星和高空氣球所能達(dá)到的空間環(huán)境，通過強(qiáng)輻射、微重力和高真空等條件誘發(fā)植物種子的基因發(fā)生變異的作物育種技術(shù)。經(jīng)過太空遨游的農(nóng)作物種子返回地面后再種植，不僅植物明顯增高增粗，果型大，而且品質(zhì)也得到提高。我國(guó)從1987年開始太空育種，相繼培育出了抗病番茄、大型青椒、

4、優(yōu)質(zhì)棉花和高產(chǎn)小麥等優(yōu)質(zhì)品種。 太空育種有什么特點(diǎn)？【提示】 太空的特殊條件能夠引起農(nóng)作物種子發(fā)生基因突變，它的特點(diǎn)是變異頻率高、幅度大，是一條誘變育種的良好途徑。1. 雜種優(yōu)勢(shì)不同于雜交育種，雜種優(yōu)勢(shì)是雜交子一代所 表現(xiàn)的優(yōu)良性狀。2在所有育種方法中，最簡(jiǎn)捷、常規(guī)的育種方法雜交育 種。3根據(jù)不同育種需求選擇不同的育種方法(1)將兩親本的兩個(gè)不同優(yōu)良性狀集中于同一生物體上，可利用雜交育種，亦可利用單倍體育種。特別提醒特別提醒：(2)要求快速育種，則運(yùn)用單倍體育種。(3)要求大幅度改良某一品種，使之出現(xiàn)前所未有的性狀，可利用誘變育種和雜交育種相結(jié)合的方法。(4)要求提高品種產(chǎn)量，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量

5、，可運(yùn)用多倍體育種。4雜交育種選育的時(shí)間是從F2代開始，原因是從F2開始發(fā)生性狀分離；選育后是否連續(xù)自交取決于所選優(yōu)良性狀是顯性還是隱性。 1能夠使植物表達(dá)動(dòng)物蛋白的育種方法是() A單倍體育種 B雜交育種 C基因工程育種 D多倍體育種 解析：基因工程育種是指將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞并使其表達(dá)的技術(shù)手段。能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，從而使動(dòng)物基因在植物細(xì)胞的中表達(dá)(植物基因在動(dòng)物細(xì)胞的中表達(dá))。 答案：C2兩個(gè)親本的基因型分別為AAbb和aaBB，這兩對(duì)基因按自由組合定律遺傳。要培育出基因型為aabb的新品種，最簡(jiǎn)捷的方法是()A人工誘變育種 B細(xì)胞的工程育種C單倍體育種 D雜交育種解析：用單倍

6、體育種快速但不簡(jiǎn)便，因?yàn)閱伪扼w育種需要一定的設(shè)備和條件；人工誘變處理量大且變異具有不定向性；雜交育種應(yīng)是最簡(jiǎn)捷的，首先讓親本雜交，得到F1，然后讓F1自交，即可得到新品種；細(xì)胞工程育種無法得到aabb的個(gè)體。答案：D一、操作工具1基因的“剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶(簡(jiǎn)稱限制酶)(1)分布：主要在微生物體內(nèi)。(2)特性：一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。(3)實(shí)例：EcoRI限制酶能專一識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間將這段序列切開。(4)切割結(jié)果：產(chǎn)生兩個(gè)帶有黏性末端的DNA片段。(5)作用：基因工程中重要的切割工具。在微生物體內(nèi)能將外來的DNA切斷，對(duì)自

7、己的DNA無損害。 2基因的“針線”DNA連接酶(1)催化對(duì)象：兩個(gè)具有相同黏性末端的DNA片段。(2)催化位置：脫氧核糖與磷酸之間的缺口。(3)催化結(jié)果：形成重組DNA。3常用的運(yùn)載體質(zhì)粒(1)本質(zhì)：小型環(huán)狀DNA分子 二、操作步驟微生物常被用做受體細(xì)胞的原因是其具有繁殖快、代謝快、目的產(chǎn)物多的特點(diǎn)。動(dòng)物受體細(xì)胞一般選用受精卵，植物受體細(xì)胞可以是體細(xì)胞，但需與植物組織培養(yǎng)技術(shù)相結(jié)合。特別提醒特別提醒： 三、對(duì)概念的理解基因工程的別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對(duì)象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切、拼接、導(dǎo)入、表達(dá)結(jié)果定向改造生物的遺傳性狀，獲得人類需要的基因產(chǎn)物3在

8、已知某小片段基因堿基序列的情況下，獲得該基因的最佳方法是()A用mRNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成DNAB以4種脫氧核苷酸為原料人工合成C將供體DNA片段轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞中，再進(jìn)一步篩選D由蛋白質(zhì)的氨基酸序列推測(cè)mRNA解析：人工合成目的基因有兩種方法：一是通過mRNA單鏈DNA雙鏈DNA；二是根據(jù)蛋白質(zhì)氨基酸序列mRNA序列推測(cè)出結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列通過化學(xué)方法人工合成；在已知基因堿基序列的情況下，合成目的基因的最佳方法就是以4種脫氧核苷酸為原料，進(jìn)行化學(xué)合成(第二種方法)。答案：B 4下列有關(guān)基因工程技術(shù)的敘述正確的是() A重組DNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶和運(yùn)載體 B所有的限制酶都只能識(shí)別同

9、一種特定的核苷酸序列 C選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞是因?yàn)榧?xì)菌繁殖快 D只要目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞就能實(shí)現(xiàn)表達(dá)解析：基因操作的工具酶是限制酶、連接酶，運(yùn)載體是基因的運(yùn)載工具，不是工具酶；每種限制酶都只能識(shí)別特定的核苷酸序列，而并非同一種核苷酸序列；目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后，受體細(xì)胞表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達(dá)；選擇受體細(xì)胞的重要條件就是能夠快速繁殖。答案：C【例1】 (2008天津高考)為獲得純合高蔓抗病番茄植株，采用了下圖所示的方法：圖中兩對(duì)相對(duì)性狀獨(dú)立遺傳。據(jù)圖分析，不正確的是()A過程的自交代數(shù)越多，純合高蔓抗病植株的比例越高B過程可以取任一植株的適宜花藥作材料C過程包括脫

10、分化和再分化兩個(gè)過程D圖中篩選過程不改變抗病基因頻率思路點(diǎn)撥： 本題考查雜交育種、單倍體育種、植物組織培養(yǎng)及相關(guān)篩選問題。自主解答：_答案：D規(guī)律總結(jié)：(1)誘變育種與雜交育種相比，前者能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型；后者不能產(chǎn)生新基因，只是實(shí)現(xiàn)原有基因的重新組合。(2)在所有育種方法中，最簡(jiǎn)捷、常規(guī)的育種方法雜交育種。 將、兩個(gè)植株雜交，得到，將再做進(jìn)一步處理，如圖所示。下列分析錯(cuò)誤的是()A由到過程一定發(fā)生了等位基因分離、非同源染色體上非等位基因自由組合B由到的育種過程中，遵循的主要原理是染色體變異C若的基因型為AaBbdd，則植株中能穩(wěn)定遺傳的個(gè)體 占總數(shù)的1/4D由到過程可能發(fā)

11、生突變和重組，為生物進(jìn)化提供原材料解析：由到過程屬于誘變育種，其原理是射線使種子中基因發(fā)生突變，從中選育優(yōu)良品種，并不一定發(fā)生等位基因的分離和非同源染色體上非等位基因的自由組合。答案：A【例2】 (2010宿遷模擬)普通小麥中有高稈抗病(TTRR)和矮稈易感病(ttrr)兩個(gè)品種，控制兩對(duì)相對(duì)性狀的基因分別位于兩對(duì)同源染色體上。實(shí)驗(yàn)小組利用不同的方法進(jìn)行了如下三組實(shí)驗(yàn)：請(qǐng)分析回答：(1)A組育種方式是_，依據(jù)的原理是_，其不足之處是_。F2矮稈抗病植株中能穩(wěn)定遺傳的占_。(2)A、B、C三組方法中，最不容易獲得矮稈抗病小麥新品種的方法是_組，原因是_。(3)通過矮稈抗病獲得矮稈抗病小麥新品種的

12、方法是使用_。獲得的矮稈抗病植株中能穩(wěn)定遺傳的占_。(4)如果上述植物是二倍體油菜，將攜帶抗除草劑基因的重組Ti質(zhì)粒導(dǎo)入油菜細(xì)胞的，經(jīng)培養(yǎng)、篩選獲得一株有抗除草劑特性的轉(zhuǎn)基因植株。經(jīng)分析，該植株含有一個(gè)攜帶目的基因的TDNA片段，因此可以把它看作是雜合子，理論上，在該轉(zhuǎn)基因植株自篩選F1代中，仍具有抗除草劑特性的植株占總數(shù)的_，原因是。思路點(diǎn)撥：(1)由題意可知，A組是雜交育種，B組是單倍體育種，C組是誘變育種，雜交育種的原理是基因重組。在F2中矮稈抗病植株占F2的比例為3/16，其中1/16的個(gè)體為純合子，2/16的個(gè)體為雜合子，因此F2矮稈抗病植株中能穩(wěn)定遺傳的個(gè)體占1/3。(2)誘變育種

13、的原理是基因突變，突變具有不定向性和低頻性，因此誘變育種最不容易獲得矮稈抗病小麥。(3)B組矮稈抗病是單倍體植株，須經(jīng)秋水仙素或低溫處理后才能發(fā)育成二倍體正常植株。(4)將攜帶抗除草劑基因的重組Ti質(zhì)粒導(dǎo)入油菜細(xì)胞的，攜帶目的基因的TDNA片段便整合到油菜細(xì)胞的的某一條染色體上，獲得一株有抗除草劑特性的轉(zhuǎn)基因植株雜合子，即某條染色體上攜帶有目的基因的TDNA片段，相對(duì)應(yīng)的同源染色體上不存在TDNA片段，在減數(shù)分裂后，產(chǎn)生的雌雄配子各有1/2含抗除草劑基因，受精時(shí)，雌雄配子隨機(jī)結(jié)合，產(chǎn)生的個(gè)體中3/4含有TDNA片段，1/4的個(gè)體中不含有TDNA片段。答案：(1)雜交育種基因重組周期長(zhǎng)，可選擇親

14、本范圍有限1/3(2)C基因突變發(fā)生的頻率極低且具有不定向性(3)秋水仙素(或低溫)誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍100%(4)3/4雌雄配子各有1/2含抗除草劑基因；受精時(shí)，雌雄配子隨機(jī)結(jié)合【例3】 如圖表示利用基因工程培育抗蟲棉過程的示意圖。請(qǐng)據(jù)圖回答下列有關(guān)問題：(1)科學(xué)家在進(jìn)行圖中操作時(shí)，要用_分別切割運(yùn)載體和目的基因，運(yùn)載體的黏性末端與目的基DNA片段的黏性末端就可通過_而結(jié)合。(2)基因工程的理論基礎(chǔ)是_法則，可用公式(圖解)表示為_。(3)是導(dǎo)入目的基因的受體細(xì)胞，經(jīng)培養(yǎng)、篩選獲得一株有抗蟲特性的轉(zhuǎn)基因植株。經(jīng)分析，該植株細(xì)胞的中含有一個(gè)攜帶目的基因的DNA片段，因此可以把它看做是雜合子。

15、理論上，在該轉(zhuǎn)基因植株自篩選產(chǎn)生的F1中，仍具有抗蟲特性的植株占總數(shù)的_。將上述抗蟲棉植株的后代種子種植下去后，后代往往有很多植株不再具有抗蟲特性，原因是_。要想獲得純合子，常采用的方法是_。(4)下列是幾種搭配的密碼子，據(jù)此推斷圖中合成的多肽，其前三個(gè)搭配的種類(按前后順序排列)是_。甲硫氨酸(AUG)、甘氨酸(GGA)、絲氨酸(UCU)、酪氨酸(UAC)、精氨酸(AGA)、丙氨酸(GCU)本題以抗蟲棉的培育為載體，考查了基因工程的相關(guān)知識(shí)，解答本題可從以下角度突破：自主解答：_思路點(diǎn)撥：只有用同一種限制酶才能使目的基因與運(yùn)載體順利結(jié)合，因?yàn)楫a(chǎn)生了相同的黏性末端，再通過堿基互補(bǔ)配對(duì)原則而結(jié)合

16、。中心法則也可以指導(dǎo)目的基因的表達(dá)。雜合子自交后代性狀分離比為1 3，需連續(xù)自交才能產(chǎn)生大量符合要求的純合子。答案：(1)同一種限制酶堿基互補(bǔ)配對(duì)原則(2)中心(3)3/4發(fā)生性狀分離連續(xù)自篩選(4)甲硫氨酸、丙氨酸、絲氨酸(1)過程的完成需幾種酶參與？(2)目的基因?qū)氤晒Φ臉?biāo)志是什么？提示：(1)需要限制酶、DNA連接酶兩種。(2)標(biāo)記基因或目的基因的成功表達(dá)。 不同育種目的的雜交育種的基本步驟 1培育雜合子品種在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，可以將雜種子一代作為種子直接利用，如水稻、玉米等。 (2)特點(diǎn)：高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗性強(qiáng)，但種子只能用一年，需年年制種。2培育純合子品種(1)培育隱性純合子品種的基本步驟選

17、出表現(xiàn)型符合要求的個(gè)體種植推廣。(2)培育雙顯性純合子或單顯性純合子品種的基本步驟。(3)特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，但需要的時(shí)間較長(zhǎng)?！咎貏e提示】 雜交育種只能利用已有基因重新組合，按需選擇，并不產(chǎn)生新的基因。進(jìn)行雜交育種的個(gè)體一定是進(jìn)行有性生殖的個(gè)體，只進(jìn)行無性生殖的個(gè)體無法通過雜交育種培育新品種。【例】 現(xiàn)有三個(gè)番茄品種，基因型分別為AABBdd、AAbbDD、aaBBDD，三對(duì)等位基因分別位于三對(duì)同源染色體上，并且分別控制葉形、花色和果形三對(duì)相對(duì)性狀。如何運(yùn)用雜交育種的方法利用以上三個(gè)品種的種子獲得基因型為aabbdd的植株？(要寫出詳細(xì)的方法和步驟)思路點(diǎn)撥：在寫實(shí)驗(yàn)過程時(shí)，要注意其合理性和科學(xué)

18、性，并注意準(zhǔn)確表述相互授粉、根據(jù)植株的葉形選出基因型為aa的個(gè)體、根據(jù)花色選出基因型為bb的個(gè)體、根據(jù)果實(shí)的形狀選擇出基因型為dd的個(gè)體。自主解答：_答案：(1)將AABBdd和AAbbDD的種子種下，當(dāng)植株長(zhǎng)大后，讓其相互授粉，進(jìn)行雜交，得到F1(AABbDd)的種子。(第一年)(2)將F1與aaBBDD的種子種下，當(dāng)植株長(zhǎng)大后，讓其相互授粉，進(jìn)行雜交，可以得到F2AaB(B、b)D(D、d)的種子。(第二年)(3)將F2的種子種下，當(dāng)植株長(zhǎng)大后，讓其相互授粉，進(jìn)行自交，得到許多種類的種子。(第三年)(4)將第三年得到的種子全部種下，長(zhǎng)出植株后，根據(jù)葉形選出基因型為aa的個(gè)體，淘汰其他個(gè)體；當(dāng)長(zhǎng)到開花時(shí)，根據(jù)花色選擇出基因型為bb的個(gè)體，淘汰其他個(gè)體，并讓其自花授粉，長(zhǎng)成果實(shí)后，根據(jù)果實(shí)的形狀選擇出基因型為dd的個(gè)體，淘汰其他個(gè)體。知識(shí)拓展：在應(yīng)用雜交育種方法時(shí)，要注意選擇最佳的雜交組合，盡量提高目的性狀個(gè)體出現(xiàn)的幾率；注意基因重組是在減數(shù)分裂產(chǎn)生配子時(shí)起作用，而不是指配子的重新組合，不同物種間的DNA重組技術(shù)也屬于基因重組的范圍。