高中生物 第6章 從雜交育種到基因工程學案 新人教版必修2

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1、 第6章 從雜交育種到基因工程 §6.1 雜交育種與誘變育種 【學習目標】 (1)簡述雜交育種與誘變育種的概念、原理及方法。 (2)說出雜交育種和誘變育種的優(yōu)點和局限性。(重難點) 【學習過程】 第一部分：雜交育種 合作探究1：植物雜交育種的基本過程 實例1：小麥高稈（D）對矮稈（d）為顯性，抗銹?。═）對不抗銹病（t）為顯性，現有純合的高稈抗銹病的小麥（DDTT）和矮稈不抗銹病的小麥（ddtt），如果你是育種工作者，怎樣才能得到矮稈抗?。╠dTT）的優(yōu)良品種？請用遺傳圖解表示優(yōu)良品種的選育方案：（結合孟德爾遺傳規(guī)律） 　

2、思考與討論： （1）從第幾代中能選出矮稈抗銹病個體，該個體能否穩(wěn)定遺傳，為什么？ （2）怎樣處理才能得到比較純的矮稈抗銹病個體？ 合作探究2： 動物雜交育種的基本過程 實例2：假設現有長毛立耳貓（BBEE）和短毛折耳貓（bbee），你能否培育出能穩(wěn)定遺傳的長毛折耳貓（BBee）？寫出育種方案（圖解） 思考與討論： 動物雜交育種過程與植物雜交育種過程有什么不同？ 小結：1、雜交育種概念： 2、雜交育種依據的遺傳學原理是_________ 3、雜交育種方面取得的成就： 4、請從雜交后代可能出現的各

3、種類型，以及育種時間等方面，分析雜交育種方法的不足？ （1）優(yōu)點： （2）缺點： 第二部分：誘變育種 1、 概念： 2、 原理： 3、誘變因素： 4、誘變育種方面取得的成就： 合作探究3： 聯系基因突變的特點，思考誘變育種有哪些優(yōu)勢和局限?可采用什么方法克服? （1）優(yōu)勢： （2）局限： （3）解決方法： 第三部分：列表比較四種育種方法 類型 雜交育種 人工誘變育種 單倍體育種 多倍體育種 原理 方法 優(yōu)點 缺點 例子

4、 【學習小結】以概念圖的形式，總結本節(jié)內容的知識體系 【基礎訓練】 1．兩個親本的基因型分別為AAbb和aaBB，這兩對基因按自由組合定律遺傳,要培育出基因型為aabb的新品種，最簡捷的方法是（ ） A．單倍體育種 B．雜交育種 C．人工誘變育種 D．細胞工程育種 答案 B 2.下列各項中，不屬于誘變育種優(yōu)點的是（　??。? A.提高變異的頻率????? B.育種年限顯著縮短 C.大幅度改良某些性狀? D.需大量處理供試材料 答案 D 解析 誘變育種的優(yōu)點有提高變異的頻率、育種年限顯著縮短、大幅度改良某些性狀，

5、缺點有由于突變的不定向性和多害少利性，需大量處理供試材料，選D。 3．在紅粒高稈的麥田里，偶然發(fā)現一株白粒矮稈優(yōu)質小麥，欲在兩三年內能獲得大量的白粒矮稈麥種，通常用的育種方法是(　　) A．自交育種　　　　　　　B．誘變育種 C．多倍體育種 D．單倍體育種 答案 A 解析 小麥為高等被子植物，花小，為兩性花，可利用自交育種進行選育新品種。自交育種省去了人工去雄、授粉等復雜的操作工序，是最簡單常用的方法。 4.下列關于育種的敘述中,正確的是(　　) A.用物理因素誘變處理可提高突變率 B.誘變育種和雜交育種均可形成新的基因 C.自然條件下,三

6、倍體與二倍體能進行雜交 D.誘變獲得的突變體多數表現出優(yōu)良性狀 答案 A 解析 誘變育種可利用物理、化學或生物方法提高其突變率;雜交育種是將原有基因進行重新組合,不能產生新基因,只能產生新的基因型;自然條件下,三倍體不能進行正常的減數分裂,不能產生配子;誘變育種產生的突變體對生物本身來說,一般是不利的。 5.二倍體蘿卜和二倍體甘藍雜交得到雜種F1，F1幾乎不育，但偶爾結了幾粒種子，發(fā)芽后長成的植株P莖稈粗，葉片、種子和果實都很大，而且是可育的。由此判斷下列相關敘述正確的是（ ） A. 能發(fā)育成植株P的種子一定發(fā)生了基因突變 B. 二倍體蘿卜和二倍體甘藍有性雜交后代可育

7、 C. 蘿卜和甘藍的染色體能進行正常的聯會 D. 由F1種子發(fā)育成的植株P可能是四倍體 答案 D 【能力訓練】 1.科學家用純種的高稈(D)抗銹病(T)小麥與矮稈(d)易染銹病（t）小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種，方法如圖。下列敘述正確的是 A. 過程甲產生的F1有四種表現型 B. 該育種方法選育的優(yōu)良品種不可育 C. 過程乙沒有涉及花藥離體培養(yǎng) D. 該育種方法可以明顯縮短育種年限 答案 D 解析 根據題干信息分析，過程甲產生的子一代的基因型為DdTt，表現為高稈矮莖，只有一種表現型，A錯誤；該育種方法為單倍體育種，過程乙經過了花藥

8、離體培養(yǎng)和秋水仙素處理后，獲得的優(yōu)良品種是可育的，且肯定是純合子，BC錯誤；單倍體育種可以明顯縮短育種年限，D正確。 2.假設a、B為玉米的優(yōu)良基因,現有AABB、aabb兩個品種,控制兩對相對性狀的基因位于兩對同源染色體上。為得到能穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良玉米種(aaBB),某實驗小組用不同方法進行了實驗(如圖),下列說法不正確的是(　　) A.過程①育種方法運用的原理是基因突變,最大優(yōu)點是能提高突變率,在短時間內獲得更多的優(yōu)良變異類型 B.過程⑤使用的試劑是秋水仙素,它可作用于正在分裂的細胞,抑制紡錘體的形成 C.過程②③④育種方法運用的原理是基因重組,基因型為aaB_的類型經④后,子代

9、中aaBB所占比例是5/6 D.過程⑥⑦應用了單倍體育種的方法,最大的優(yōu)點是明顯縮短育種年限 答案 C 解析 ①是誘變育種;②③④是雜交育種,原理是基因重組;⑤是多倍體育種,利用秋水仙素使染色體加倍?；蛐蜑閍aB_的類型中aaBB占1/3,aaBb占2/3,經過自交后,子代中aaBB所占比例是1/2,故C錯誤。 3.將物種①（2n=20）與物種②（2n=18）雜交可產生子代③，對③將作如圖所示處理。（注: ①的染色體和②的染色體在減數分裂中不會相互配對）。以下說法正確的是（ ） A. 圖中過程皆可發(fā)生 B. ⑥是一個新物種 C. 由③到④過程發(fā)生了等位基因分離、非同源

10、染色體上非等位基因自由組合 D. 由③到⑥的過程不可能發(fā)生基因突變 答案 B 4.小麥品種是純合子，生產上用種子繁殖，現要選育矮稈(aa)、抗病(BB)的小麥新品種；馬鈴薯品種是雜合子(有一對基因雜合即可稱為雜合子)，生產上通常用塊莖繁殖，現要選育黃肉(Yy)、抗病(Rr)的馬鈴薯新品種，請分別設計小麥品種間雜交育種程序以及馬鈴薯品種間雜交育種程序，要求用遺傳圖解表示并加以簡要說明(寫出包括親本在內的三代即可)。 答案 (注：①A_B_、A_bb、aaB_、aabb表示F2出現的9種基因型和4種表現型；②寫出F2的9種基因型和4種表現型即可) 5.如圖為水稻的幾種不同育種

11、方法示意圖,據圖回答下列問題: (1)B常用的方法是_______,用到秋水仙素的過程有______(用圖中字母表示)。 (2)打破物種界限的育種方法是________(用圖中的字母表示),該方法所運用的原理是________。 (3)假設你想培育一個穩(wěn)定遺傳的水稻品種,它的性狀都是由隱性基因控制的,其最簡單的育種方法是________;如果都是由顯性基因控制的,為縮短育種時間常采用的方法是________。(用圖中的字母表示) 答案 (1)花藥離體培養(yǎng)　C、F (2)E　基因重組　(3)AD　ABC 解析 本題考查育種的相關知識。圖中A過程代表雜交、D過程代表自交、B過

12、程代表花藥離體培養(yǎng)、C和F過程代表用秋水仙素使染色體加倍、E過程代表基因工程。其中基因工程可以在不同物種之間進行,該技術的原理為基因重組。如果選育的性狀都是隱性性狀,最簡單的方法是雜交育種,因為隱性性狀表現出來即為純合,可穩(wěn)定遺傳,即AD過程;如果選育的性狀都是顯性性狀,用雜交育種年限比較長,可明顯縮短育種年限的育種方法是單倍體育種,即ABC過程。 §6.2 基因工程及其應用 編號16 【學習目標】 (1)簡述基因工程的基本原理。(重難點) (2)舉例說出基因工程在農業(yè)、醫(yī)藥等領域的應用； (3) 關注轉基因生物和轉基因食品的安全性。（難點） 【學習過程】 一、自主學習

13、 第一部分：基因工程的原理 1、基因工程的概念： 2、基因工程的工具： （1）基因的“剪刀”：__________ 思考討論： 限制酶的分布、作用特點、及其結果分別是什么？ （2）基因的“針線”： __________ 思考討論：DNA連接酶的連接部位及其作用結果是什么？ （3）基因的_________：目前常用的運載體有哪些？ 3、基因工程的操作步驟： 思考討論：切割運載體和目的基因往往是用同一種限制酶還是兩種？ 第二部分：基因工程的應用 1、農牧業(yè)方面： 2、醫(yī)藥方面： 3、目前關于轉基因生物和轉基因產品的安全性，有兩種觀點：

14、 二、合作探究 1、基因工程育種與雜交育種、誘變育種相比，主要優(yōu)點是什么？其原理是什么？ 2、：列表比較四種酶的異同 類型 解旋酶 （DNA復制） DNA聚合酶（DNA復制） 限制酶 （基因工程） DNA連接酶 （基因工程） 作用 作用部位 3、運載體的作用、具備條件是什么？ 【學習小結】 【基礎訓練】 1．要使目的基因與對應的載體重組，所需的兩種酶是（ ） ①限制酶　 ②DNA連接酶???? ③解旋酶　 ④還原酶　　　 A．①②　　　B．③④　　C．①④　　D．②③ 答案 A 解

15、析用 限制性核酸內切酶進行切割目的基因和運載體，再用DNA連接酶連接，故選A。 考點：本題考查基因工程相關知識，意在考察考生對知識點的識記理解掌握程度。 2．基因工程的正確操作步驟是（　?。? ①目的基因與運載體相結合??②將目的基因導入受體細胞??? ③檢測目的基因的表達??? ④提取目的基因 A．③④②① B．②④①③ C．④①②③ D．③④①② 答案 C 解析 基因工程的基本操作步驟主要包括四步： （1）目的基因的獲取，即④提取目的基因； （2）基因表達載體的構建，即①使目的基因與運載體結合； （3）將目的基因導入受體

16、細胞，即②； （4）目的基因的檢測與表達，即③檢測目的基因的表達。 3．下列哪項不是基因工程中經常使用的用來運載目的基因的載體（ ） A．細菌質粒 B．噬菌體 C．動植物病毒 D． 細菌核區(qū)的DNA 答案 D 解析 常用的運載體：質粒、噬菌體的衍生物、動植物病毒；質粒是一種裸露的、結構簡單、獨立 于細菌擬核DNA之外并具有自我復制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子；選D。 4．以下有關基因工程的敘述，正確的是(　　) A．基因工程是細胞水平上的生物工程 B．基因工程的產物對人類都是有益的 C．基因工程產生的變異屬于人工誘變

17、 D．基因工程育種的優(yōu)點之一是目的性強 答案 D 5．基因工程技術也稱為DNA重組技術，其實施必須具備四個必要的條件是(　　) A．目的基因、限制性內切酶、運載體、體細胞 B．重組DNA、RNA聚合酶、內切酶、連接酶 C．模板DNA、信使RNA、質粒、受體細胞 D．工具酶、目的基因、運載體、受體細胞 答案 D 解析 根據基因工程的操作工具和基因工程操作的基本步驟，實施基因工程必須有工具酶、目的基因、基因的運載體和受體細胞。 【能力訓練】 1.下列關于基因工程應用的敘述，正確的是(　　) A. 基因治療就是用正常基因替代缺陷基因 B. —種基因探針

18、能檢測人體內的各種病毒 C. 基因工程只能利用微生物生產干擾素 D. 利用基因工程培育無免疫排斥反應的克隆器官 答案 D 2.下列不屬于基因工程在植物中的應用的是（ ） A. 增強植物的抗逆性 B. 改良植物的品質 C. 獲得多倍體植物 D. 利用植物細胞生產動物蛋白 答案 C 解析 通過基因工程，可以增強植物的抗逆性、改良植物的品質，或者利用植物細胞生產動物蛋白；獲得多倍體植物可用秋水仙素處理植物的芽尖分身組織。 3．下列關于基因表達載體構建的相關敘述，不正確的是(　　) A．需要限制酶和DNA連接酶 B．必須

19、在細胞內進行 C．抗生素抗性基因可作為標記基因 D．啟動子位于目的基因的首端 答案 B 解析 基因表達載體是目的基因與載體結合，在此過程中需用同一種限制酶切割目的基因與載體，用DNA連接酶將相同的末端連接起來；基因表達載體的構建是在細胞外進行的；基因表達載體包括啟動子(位于基因首端使轉錄開始)、終止子、目的基因和標記基因(鑒別受體細胞中是否含有目的基因，如抗生素抗性基因)。 4.下圖是獲得抗蟲棉的技術流程示意圖。卡那霉素抗性基因(kanr)常作為標記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。下列敘述正確的是(　　) A．構建重組質粒

20、過程中需要限制性內切酶和DNA連接酶 B．愈傷組織的分化產生了不同基因型的植株 C．卡那霉素抗性基因(kanr)中有該過程所利用的限制性內切酶的識別位點 D．抗蟲棉有性生殖后代能保持抗蟲性狀的穩(wěn)定遺傳 答案 A 5．農業(yè)科技工作者在煙草中找到了一抗病基因，現擬采用基因工程技術將該基因轉入棉花，培育抗病棉花品系。請回答下列問題。 (1)要使載體與該抗病基因連接，首先應使用____________進行切割。假如載體被切割后，得到的分子末端序列為，則能與該載體連接的抗病基因分子末端是(　　) (2)切割完成后，采用____________酶將載體與該抗病基因連接，連接后得到的D

21、NA分子稱為________________。 (3)再將連接得到的DNA分子導入農桿菌，然后用該農桿菌去________棉花細胞，利用植物細胞具有的________性進行組織培養(yǎng)，從培養(yǎng)出的植株中________出抗病的棉花。 (4)該抗病基因在棉花細胞中表達的產物是(　　) A．淀粉　　B．脂類　　C．蛋白質　　D．核酸 (5)轉基因棉花獲得的________是由該表達產物來體現的。 答案 (1)限制性內切酶(限制酶)　A　(2)DNA連接　重組DNA　(3)感染　全能　篩選(選擇)　(4)C　(5)抗病性狀 6.如圖表示以某種農作物①和②兩個品種分別培育出不同品種的過程．請

22、回答： （1）用①和②經過程Ⅰ、Ⅱ培育成⑤，屬于______育種，其原理是______。 （2）用③和④培育成⑤的過程屬于______育種，過程Ⅲ常用的方法是______。 （3）過程Ⅳ常用的方法是______，品種⑥是______倍體。 （4）③導入外源基因C后培育成⑦，應用的原理是______，該過程需用到______、DNA連接酶和運載體3種工具。利用這種方法育種最大的優(yōu)點是定向改變生物變異。 答案： （1）雜交育種? 基因重組 （2）單倍體育種? 花藥離體培養(yǎng) （3）秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗? 四 （4）基因重組? 限制酶 解析 （1）用①和②經過程Ⅰ、Ⅱ培育成⑤，屬于雜交育種，其原理是基因重組。 （2）用③和④培育成⑤的過程屬于單倍體育種，過程Ⅲ常用的方法是花藥離體培養(yǎng)。 （3）過程Ⅳ常用的方法是秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，品種⑥是四倍體。 （4））③導入外源基因C后培育成⑦，應用的原理是基因重組，該過程需用到限制酶，DNA連接酶和運載體3種工具．利用這種方法育種最大的優(yōu)點是定向改變生物變異。 13