【贏在起點】2013一輪復(fù)習(xí)_學(xué)案32_從雜交育種到基因工程

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1、 第七單元 生物變異、育種和進化 學(xué)案32 從雜交育種到基因工程 山東省陽谷三中王文芳（暖風(fēng)1261634564） 考綱要求 1. 生物變異在育種上的應(yīng)用(Ⅱ)。 2.轉(zhuǎn)基因食品的安全(Ⅰ)。 復(fù)習(xí)要求 1.簡述基因工程的基本原理。 2.舉例說出基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用。 3.關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性。 基礎(chǔ)自查 一、雜交育種 1．概念 2．原理

2、 3．過程 4．優(yōu)點 。 5．缺點 （1） （2） 。 6．意義：培育優(yōu)良新品種。 二、誘變育種 1．概念

3、 。 2．原理： 。 3．過程： 。 4．優(yōu)點 (1) 。 (2) 。 5．缺點：誘發(fā)產(chǎn)生的突變，有利的個體往往不多，需處理大量材料，使選育工作量大，具有盲目性。 6．培育具有新性狀的品種。 三．基因工程的操作工具 1．基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱限制酶) (1)分布：

4、 。 (2)特性： 。 (3)實例：EcoR Ⅰ限制酶能專一識別GAATTC序列，并在G和A之間將這段序列切開。 (4)切割結(jié)果 。 (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，對自己的DNA無損害。 2．基因的“針線”——DNA連接酶 (1)催化對象： 。 (

5、2)催化位置： 。 (3)催化結(jié)果：形成重組DNA。 3．常用的運載體—— (1)本質(zhì)：小型環(huán)狀DNA分子 (2)作用 (3)條件 四、試用流程圖表示基因工程的操作步驟 課堂深化探究 一．常見育種方式的比較 雜交育種 誘變育種 單倍體育種 多倍體育種 基因工程育種 原理 基因重組 基因突變 染色體變異 染色體變異 基因重組 常用 方式 育種 程序 優(yōu)點 缺點

6、 應(yīng)用 特別提醒： 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，只是實現(xiàn)原有基因的重新組合。 2．在所有育種方法中，最簡捷、常規(guī)的育種方法——雜交育種。 3．不同育種目的的雜交育種的基本步驟及特點 (1)培育雜合子品種——雜種優(yōu)勢的利用 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，可以將雜種一代作為種子直接利用，如水稻、玉米等。 ①基本步驟：選取雙親P(♀、♂)→雜交→F1。 ②特點：高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗性強，但種子只能種一年。 (2)培育純合子品種 ①培育隱性純合子品種的基本步驟 選取雙親P(♀、♂)→雜交→F1→自

7、交→F2→選出表現(xiàn)型符合要求的個體種植推廣。 ②培育雙顯純合子或隱—顯純合子品種的基本步驟 選取雙親P(♀、♂)→雜交→F1→自交→F2→選出表現(xiàn)型符合要求的個體自交→F3→……→選出穩(wěn)定遺傳的個體推廣種植。 ③特點：操作簡單，但需要的時間較長。 4．雜交育種選育的時間是F2，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。 5．雜交育種是通過雜交培育具有優(yōu)良性狀且能穩(wěn)定遺傳(純合子)的新品種，而雜種優(yōu)勢則是通過雜交獲得種子，一般不是純合子，在雜種后代上表現(xiàn)出多個優(yōu)良性狀，但只能用雜種一代，因為后代會發(fā)生性狀分離。 6．誘變育種盡管能提高突變率，但

8、處理材料時仍然是未突變的遠遠多于突變的個體；突變的不定向性和一般有害的特性決定了在突變的個體中有害仍多于有利，只是與自然突變相比較，二者都增多。 二．基因工程 1．基因工程的原理是什么？ 　 　 2．簡述基因操作工具的特性。 　 　 　 　 3．簡述基因工程的基本操作程序？ 　 4．DNA連接酶、DNA聚合酶和DNA酶有何不同？ 5．基因工程中的運載體和細胞膜上的載體相同嗎？ 特別提醒　 (1)微生物常做受體細胞的原因是因其繁殖速度快、代謝旺盛、目的產(chǎn)物多。 (2)目的基因表達的標(biāo)志：通過轉(zhuǎn)錄翻譯合成出相應(yīng)的蛋白質(zhì)。 (3)只有第

9、三步將目的基因?qū)胧荏w細胞不涉及到堿基互補配對。 (4)限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用部位都是脫氧核苷酸之間形成的磷酸二酯鍵(不是氫鍵)，只是一個切開，一個連接。 (5)質(zhì)粒是最常用的運載體，不要把質(zhì)粒同運載體等同，除此之外，噬菌體和動植物病毒也可作為運載體。運載體的化學(xué)本質(zhì)為DNA，其基本單位為脫氧核苷酸。 (6)要想從DNA上切下某個基因，應(yīng)切2個切口，產(chǎn)生4個黏性末端。 (7)DNA酶即DNA水解酶，是將DNA水解的酶；DNA聚合酶是在DNA復(fù)制過程中，催化形成新DNA分子的酶，是將單個游離的脫氧核苷酸加到DNA片段上，需要模板；但DNA連接酶是將兩個DNA片段的兩個缺口同

10、時連接，不需要模板，兩者作用的化學(xué)鍵相同，都是磷酸二酯鍵。 (8)原核生物基因(如抗蟲基因來自蘇云金芽孢桿菌)可為真核生物(如棉花)提供目的基因。 (9)限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求同一種酶，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端；第二步中兩種工具酶都用到。 (10)受體細胞動物一般用受精卵，植物若用體細胞則通過組織培養(yǎng)的方式形成新個體。 (11)抗蟲棉只能抗蟲，不能抗病毒、細菌。 對應(yīng)訓(xùn)練 1．太空育種是指利用太空綜合因素如強輻射、微重力等，誘導(dǎo)由宇宙飛船攜帶的種子發(fā)生變異，然后進行培育的一種育種方法。下列說法正確的是(　 　) A．太空育種產(chǎn)生的突變總是有益的 B．太空育種

11、產(chǎn)生的性狀是定向的 C．太空育種培育的植物是地球上原本不存在的 D．太空育種與其他誘變方法在本質(zhì)上是一樣的 2．將①、②兩個植株雜交，得到③，將③再做進一步處理，如圖所示。下列分析錯誤的是(　 　) A．由③到④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⑤×⑥到⑧的育種過程中，遵循的主要原理是染色體變異 C．若③的基因型為AaBbdd，則⑩植株中能穩(wěn)定遺傳的個體占總數(shù)的1/4 D．由③到⑦過程可能發(fā)生突變和重組，為生物進化提供原材料 3．如圖表示某種農(nóng)作物品種①和②培育出⑥的幾種方法，下列有關(guān)說法中錯誤的是(　 　) A．經(jīng)過Ⅲ培育形成④常用

12、的方法是花藥離體培養(yǎng) B．過程Ⅵ常用一定濃度的秋水仙素處理④的幼苗 C．由品種①直接形成⑤的過程必須經(jīng)過基因突變 D．由品種①和②培育能穩(wěn)定遺傳的品種⑥的最快途徑是Ⅰ→Ⅴ 4．用高稈抗銹病(DDTT)和矮稈不抗銹病(ddtt)的二倍體水稻品種進行育種時，方法一是雜交得到F1，F(xiàn)1再自交得到F2，然后選育所需類型；方法二是用F1的花藥進行離體培養(yǎng)，再用秋水仙素處理幼苗得到相應(yīng)植株。下列敘述正確的是(　 　) A．方法一所得F2中重組類型、純合子各占3/8、1/4 B．方法二所得植株中純合子、可用于生產(chǎn)的類型比例分別為1/2、1/4 C．方法一和方法二依據(jù)的主要原理分別是基因重組和染

13、色體結(jié)構(gòu)變異 D．方法二的最終目的是獲得單倍體植株，秋水仙素可提高基因突變頻率 5．在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為模板反轉(zhuǎn)錄合成DNA B．以4種脫氧核苷酸為原料人工合成 C．將供體DNA片段轉(zhuǎn)入受體細胞中，再進一步篩選 D．由蛋白質(zhì)的氨基酸序列推測mRNA 6．在用基因工程技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草過程中，下列操作中錯誤的是(　 　) A．用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草花葉病毒的核酸 B．用DNA連接酶連接經(jīng)切割的抗除草劑基因和載體 C．將重組DNA分子導(dǎo)入煙草原生質(zhì)體 D．用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細胞 實

14、驗探究 現(xiàn)有三個番茄品種，基因型分別為AABBdd、AAbbDD、aaBBDD，三對等位基因分別位于三對同源染色體上，并且分別控制葉形、花色和果形三對相對性狀。如何運用雜交育種的方法利用以上三個品種的種子獲得基因型為aabbdd的植株？(要寫出詳細的方法和步驟) (1) ?！? (2)

15、 。 (3) 。 (4)

16、 。 限時訓(xùn)練 題組一　育種方法 1．已知水稻的抗病(R)對感病(r)為顯性，有芒(B)對無芒(b)為顯性?，F(xiàn)有抗病有芒和感病無芒兩個品種，要想選育出抗病無芒的新品種，生產(chǎn)中一般選用的育種方法是(　 　) A．誘變育種　　

17、　 B．多倍體育種 C．基因工程育種 D．雜交育種 2．在自然界的谷物中，水稻、玉米等都具有糯性，而小麥沒有糯性。江蘇某農(nóng)科所通過江蘇自火麥與日本關(guān)東107、美國IKE等種間雜交后獲得糯性基因，再用其后代與揚麥158品種進行多次回交，將糯性品質(zhì)固定在揚麥158品種上，培育出糯性小麥。相關(guān)的育種過程如圖。下列敘述正確的是(　 　) A．上述材料中，江蘇某農(nóng)科所培育糯性小麥的過程中運用的遺傳學(xué)原理是基因突變 B．要想在短時間內(nèi)獲得糯性小麥的育種方法是a，此方法能提高突變率 C．a(chǎn)、c過程都需要使用秋水仙素，都作用于萌發(fā)的種子 D．要獲得yyRR，b過程需要進行不斷地自交

18、來提高純合率，理論上F2中獲得yyRR的幾率是1/16 3．用基因型為DDee與ddEE的個體雜交的豌豆種子(DdEe)獲得純合子(ddee)，最簡捷的方法是(　 　) A．種植→F2→選不分離者→純合子 B．種植→秋水仙素處理→純合子 C．種植→花藥離體培養(yǎng)→秋水仙素處理→純合子 D．種植→秋水仙素處理→花藥離體培養(yǎng)→純合子 4．下列所列出的是四種常見育種方法的優(yōu)、缺點，請?zhí)畛觫佟芩鶎?yīng)的育種方法名稱(　　) 育種名稱 優(yōu)點 缺點 ①______ 使位于不同個體的優(yōu)良性狀集中在一個個體上 時間長、需及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀 ②______ 可以提高變異頻率或出現(xiàn)新性狀，

19、加速育種進程 ①有利變異少，需大量處理實驗材料 ②變異具有不確定性，盲目性大 ③______ 明顯縮短育種年限 技術(shù)復(fù)雜 ④______ 提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成分 適用于植物，在動物中很難開展 A．雜交育種　單倍體育種　多倍體育種　誘變育種 B．基因工程育種　雜交育種　單倍體育種　多倍體育種 C．誘變育種　雜交育種　多倍體育種　單倍體育種 D．雜交育種　誘變育種　單倍體育種　多倍體育種 5．為獲得純合高蔓抗病番茄植株，采用了下圖所示的方法，圖中兩對相對性狀獨立遺傳。據(jù)圖分析，不正確的是(　　) A．過程①的自交代數(shù)越多，純合高蔓抗病植株的比例越高 B．過程②可以取任

20、一植株的適宜花藥作培養(yǎng)材料 C．過程③包括脫分化和再分化兩個過程 D．圖中篩選過程不改變抗病基因頻率 題組二　基因工程 6．基因工程是將目的基因通過一定過程，轉(zhuǎn)入到受體細胞，經(jīng)過受體細胞的分裂，使目的基因的遺傳信息擴大，再進行表達，從而培養(yǎng)成工程生物或生產(chǎn)基因產(chǎn)品的技術(shù)。你認(rèn)為支持基因工程技術(shù)的理論有(多選)(　　) A．遺傳密碼的通用性 B．不同基因可獨立表達 C．不同基因表達互相影響 D．DNA作為遺傳物質(zhì)能夠嚴(yán)格地自我復(fù)制 7．人們試圖利用基因工程的方法，用乙種生物生產(chǎn)甲種生物的一種蛋白質(zhì)。生產(chǎn)流程是：甲生物的蛋白質(zhì)→mRNA目的基因與質(zhì)粒DNA重組導(dǎo)入乙細胞獲得甲生物

21、的蛋白質(zhì)，下列說法正確的是(　　) A．①過程需要的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶，原料是A、U、G、C B．②要用限制酶切斷質(zhì)粒DNA，再用DNA連接酶將目的基因與質(zhì)粒連接在一起 C．如果受體細胞是細菌，可以選用枯草桿菌、炭疽桿菌等 D．④過程中用的原料不含有A、U、G、C 8．利用外源基因在受體細胞中表達，可生產(chǎn)人類所需要的產(chǎn)品。下列選項中能說明目的基因完成了在受體細胞中表達的是( 　) A．棉花二倍體細胞中檢測到細菌的抗蟲基因 B．大腸桿菌中檢測到人胰島素基因及其mRNA C．山羊乳腺細胞中檢測到人生長激素DNA序列 D．酵母菌細胞中提取到人干擾素蛋白 9．在基因工程中不會出現(xiàn)( 　)

22、 A．DNA連接酶將黏性末端的堿基連接起來 C．目的基因需由運載體導(dǎo)入受體細胞 B．限制性核酸內(nèi)切酶用于目的基因的獲得 D．人工合成目的基因要用限制性內(nèi)切酶 題組三　應(yīng)用提升 10．生物世界廣泛存在著變異，人們研究并利用變異可以培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的作物新品種。下列能產(chǎn)生新基因的育種方式是(　　) A．“雜交水稻之父”袁隆平通過雜交篩選技術(shù)培育出高產(chǎn)的超級水稻 B．用X射線進行大豆人工誘變育種，從誘變后代中選出抗病性強的優(yōu)良品種 C．通過雜交篩選和人工染色體加倍技術(shù)，成功培育出抗逆能力強的八倍體小黑麥 D．把合成β胡蘿卜素的有關(guān)基因轉(zhuǎn)進水稻，培育成可防止人類VA缺乏癥的轉(zhuǎn)基因水稻

23、 11(2012·北京東城區(qū))將某種二倍體植物①、②兩個植株雜交，得到③，將③再做進一步處理，如下圖所示。下列分析不正確的是(　　)。 A．由③到④的育種過程依據(jù)的主要原理是基因突變 B．由⑤×⑥過程形成的⑧植株屬于新物種 C．若③的基因型為AaBbdd，則⑩植株中能穩(wěn)定遺傳的個體占總數(shù)的 D．由⑦到⑨的過程會發(fā)生突變和重組，可為生物進化提供原材料 12下面為6種不同的育種方法。 據(jù)圖回答下列問題。 (1)圖中A至D方向所示的途徑表示________育種方式，這種方法屬常規(guī)育種，一般從F2代開始選種，這是因為__________________。A―→B―→C的途徑表示_

24、_______育種方式，這兩種育種方式中后者的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在______________________________。 (2)B常用的方法為______________。 (3)E方法所用的原理是____________，所用的方法如______________、______________。育種時所需處理的種子應(yīng)是萌動的(而非休眠的)種子，原因是______________________。 (4)C、F過程最常用的藥劑是____________，其作用的原理______________________。 (5)由G到H過程中涉及的生物技術(shù)有__________________

25、_和______________。 (6)K―→L―→M這種育種方法的優(yōu)越性表現(xiàn)在_______________________________。 高考真題體驗 1（2012浙江）32.（18分）玉米的抗病和不抗?。ɑ驗椋?、ａ）、高桿和矮桿（基因為Ｂ、ｂ）是兩對獨立遺傳的相對性狀。現(xiàn)有不抗病矮桿玉米種子（甲），研究人員欲培育抗病高桿玉米，進行以下實驗： 取適量的甲，用合適劑量的γ射線照射后種植，在后代中觀察到白化苗4株、抗病矮桿1株（乙）和不抗病高桿1株（丙）。將乙與丙雜交，Ｆ１中出現(xiàn)抗病高桿、抗病矮桿、不抗病高桿、不抗病矮桿。選Ｆ1中的抗病高桿植株上的花藥進行離體培養(yǎng)獲得幼苗，經(jīng)秋

26、水仙素處理后選出純合二倍體的抗病高桿植株（丁）。 另一實驗表明，以甲和丁為親本進行雜交，子一代均為抗病高桿。 請回答： （1）對上述1株白化苗的研究發(fā)現(xiàn)，控制其葉綠素合成的基因缺失了一段DNA，因此該基因不能正?！　　　　?，功能喪失，無法合成葉綠素，表明該白化苗的變異具有　　　　的特點，該變異類型屬于　　　　　　　。 （2）上述培育抗病高桿玉米的實驗運用了　　　　　　　　、單倍體育種和雜交育種技術(shù)，其中雜交育種技術(shù)依據(jù)的原理是　　　　　　　　　　?；ㄋ庪x體培養(yǎng)中，可通過誘導(dǎo)愈傷組織分化出芽、根獲得再生植株，也可通過誘導(dǎo)分化成　　　　　獲得再生植株。 （3）從基因組成看，乙與丙植株雜交

27、的Ｆ１中抗病高桿植株能產(chǎn)生　　　種配子。 （4）請用遺傳圖解表示乙與丙植株雜交得到Ｆ1的過程。 2（2012江蘇）科學(xué)家將培育的異源多倍體的抗葉銹病基因轉(zhuǎn)移到普通小麥中，育成了抗葉銹病的小麥，育種過程見圖。圖中A、B、C、D表示4個不同的染色體組，每組有7條染色體，C染色體組中含攜帶抗病基因的染色體。請回答下列問題： （1）異源多倍體是由兩種植物AABB與CC遠源雜交形成的后代，經(jīng) 方法培育而成，還可用植物細胞工程中 方法進行培育。 （2）雜交后代①染色體組的組成為 ，進行減數(shù)分裂時形成 個四分體，體細胞中含有

28、 條染色體。 （3）雜交后代②中C組的染色體減數(shù)分裂時易丟失，這是因為減數(shù)分裂時這些染色體 。 （4）為使雜交后代③的抗病基因穩(wěn)定遺傳，常用射線照射花粉，使含抗病基因的染色體片段轉(zhuǎn)接到小麥染色體上，這種變異稱為 。 3（2012海南）無子西瓜是由二倍體(2n=22)與同源四倍體雜交后形成的三倍體?；卮鹣铝袉栴}： (1)雜交時選用四倍體植株作母本，用二倍體植株作父本，取其花粉涂在四倍體植株的______上，授粉后套袋。四倍體植株上產(chǎn)生的雌配子含有______條染色體，該雌配子與二倍體植株上產(chǎn)生的雄配子結(jié)合，形成含有______條染色體的合子

29、。 (2)上述雜交獲得的種子可發(fā)育為三倍體植株。該植株會產(chǎn)生無子果實，該果實無子的原因是三倍體的細胞不能進行正常的 分裂。 (3)為了在短期內(nèi)大量繁殖三倍體植株，理論上可以采用____的方法。 4（2011福建）回答下列Ⅰ、Ⅱ題 Ⅰ.機體的免疫系統(tǒng)對核輻射損傷很敏感，主要表現(xiàn)在核輻射會誘導(dǎo)免疫細胞凋亡。人白細胞介素18（IL-18）能促進免疫細胞的增殖和分化，提高機體免疫功能。某科研小組開展了“IL-18對核輻射誘導(dǎo)小鼠脾細胞凋亡的抑制作用”的研究，方法如下： 選取若干實驗小鼠，隨機分成三組：①組無輻射損傷；②組輻射損傷（60Co照射，下同）；③組先輻射損傷，1天后注

30、射IL-18。14天后分別取各組小鼠脾細胞進行體外培養(yǎng)，在培養(yǎng)了Oh、12h、24h、48h后，進行細胞凋亡檢測，得到的細胞凋亡相對值如下表： 組別 處理方法 0 h 12 h 24 h 48 h ① 無輻射損傷 0.046 0.056 0.048 0.038 ② 輻射損傷 0.460 0.420 0.530 0.520 ③ 輻射損傷+IL–18 0.239 0.265 0.279 0.269 （1）選擇脾細胞作為本實驗材料，是因為脾臟是機體重要的_____器官。已知IL-18是一種淋巴因子，淋巴因子與______都屬于免疫活性物質(zhì)。 （2）

31、細胞凋亡是由遺傳機制決定的________死亡。從表中數(shù)據(jù)可知，細胞凋亡相對值越小，說明發(fā)生凋亡的脾細胞數(shù)目越_____;從_______（組別）兩組數(shù)據(jù)可知，IL-18能夠抑制脾細胞凋亡。 （3）科研小組還設(shè)置了第④組實驗，方法是先注射IL-18，3天后進行輻射損傷，14天后的實驗操作同前三組。與第③組相比，設(shè)置第④組的目的是_________________________ ________________________。 （4）在作物育種中，可用60Co放出的γ射線使作物發(fā)生基因突變，從中篩選出優(yōu)良的變異類型，這種育種方法叫做______育種，其特點是______________

32、__________________ _________________________（至少答出兩點）。 Ⅱ.使用染色劑染色是生物學(xué)實驗常用的方法，某同學(xué)對有關(guān)實驗做了如下歸納： 實驗 觀察對象 染色劑 實驗結(jié)果 ① 花生子葉細胞的脂肪顆粒 蘇丹Ⅲ 脂肪顆粒被染成橘黃色 ② 人口腔上皮細胞中的DNA和RNA分布 吡羅紅、甲基綠 細胞內(nèi)染成綠色的面積顯著大于染成紅色的面積 ③ 人口腔上皮細胞中的線粒體 健那綠 線粒體呈現(xiàn)藍綠色 ④ 洋蔥根尖分生組織細胞的有絲分裂 龍膽紫 間期細胞不著色，分裂期細胞染色體著色 （1）上述實驗結(jié)果的歸納，正確的有___

33、________。 （2）實驗②和實驗④在染色之前，都使用了一定濃度的鹽酸處理。其中，實驗②用鹽酸可改變__________通透性，加速染色劑進入細胞；實驗④用鹽酸與酒精混合，對材料進行解離。在兩個實驗操作中，都要注意鹽酸濃度，處理材料時的溫度和_________。 （3）健那綠使線粒體著色與線粒體內(nèi)膜的酶系統(tǒng)有關(guān)。線粒體內(nèi)膜上的酶主要催化有氧呼吸的第______階反應(yīng)，該反應(yīng)變化是______________________。 5.(2010·全國Ⅱ，5)下列敘述符合基因工程概念的是(　　) A．B淋巴細胞與腫瘤細胞融合，雜交瘤細胞中含有B淋巴細胞中的抗體基因 B．將人的干擾素基因

34、重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株 C．用紫外線照射青霉菌，使其DNA發(fā)生改變，通過篩選獲得青霉素高產(chǎn)菌株 D．自然界中天然存在的噬菌體自行感染細菌后其DNA整合到細菌DNA上 6．(2010·安徽卷)如圖所示，科研小組用60Co照射棉花種子。誘變當(dāng)代獲得棕色(纖維顏色)新性狀，誘變Ⅰ代獲得低酚(棉酚含量)新性狀。已知棉花的纖維顏色由一對基因(A、a)控制，棉酚含量由另一對基因(B、b)控制，兩對基因獨立遺傳。 (1)兩個新性狀中，棕色是________性狀，低酚是________性狀。 (2)誘變當(dāng)代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是________，白色、高酚的

35、棉花植株基因型是________。 (3)棕色棉抗蟲能力強，低酚棉產(chǎn)量高。為獲得抗蟲高產(chǎn)棉花新品種，研究人員將誘變I代中棕色、高酚植株自交。每株自交后代種植在一個單獨的區(qū)域，從________的區(qū)域中得到純合棕色、高酚植株。請你利用該純合體作為一個親本，再從誘變Ⅰ代中選擇另一個親本，設(shè)計一方案，盡快選育出抗蟲高產(chǎn)(棕色、低酚)的純合棉花新品種(用遺傳圖解和必要的文字表示)。 7．(2010·四川卷)回答下列Ⅰ、Ⅱ兩個小題。 Ⅰ.為提高小麥的抗旱性，有人將大麥的抗旱基因(HVA)導(dǎo)入小麥，篩選出HVA基因成功整合到染色體上的高抗旱性T植株(假定HVA基因都能正常表達)。 (1)某T植株體

36、細胞含一個HVA基因。讓該植株自交，在所得種子中，種皮含HVA基因的種子所占比例為________，胚含HVA基因的種子所占比例為________。 (2)某些T植株體細胞含兩個HVA基因，這兩個基因在染色體上的整合情況有下圖所示的三種類型(黑點表示HVA基因的整合位點)。 ①將T植株與非轉(zhuǎn)基因小麥雜交：若子代高抗旱性植株所占的比例為50%，則兩個HVA基因的整合位點屬于圖________類型；若子代高抗旱性植株所占的比例為100%，則兩個HVA基因的整合位點屬于圖________類型。 ②讓圖C所示類型的T植株自交，子代中高抗旱性植株所占比例為________。 學(xué)案32 從雜交

37、育種到基因工程 答案與解析 基礎(chǔ)自查 一、雜交育種 1．將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法。 2．基因重組。 3．選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交→獲得F1→F1自交或雜交→獲得F2→鑒別、選擇需要的類型→優(yōu)良品種。 4．可以把多個品種的優(yōu)良性狀集中在一起。 5．（1）育種年限較長；（2）存在遠源雜交不親和的現(xiàn)象。 二、誘變育種 1．利用物理因素或化學(xué)因素來處理生物，使生物發(fā)生基因突變，從而獲得優(yōu)良變異類型的育種方法。 2．基因突變。 3．選擇生物→誘發(fā)基因突變→選擇理想類型→培育。 4． (1)可以提高突變頻率，在較短時間

38、內(nèi)獲得較多的優(yōu)良變異類型。 (2)大幅度地改良某些性狀。 6．培育具有新性狀的品種。 三．基因工程的操作工具 1．限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱限制酶) (1)主要在微生物體內(nèi)。 (2)一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。 (4)產(chǎn)生兩個帶有黏性末端的DNA片段。 2．(1)兩個具有相同黏性末端的DNA片段（或兩個具有平末端的DNA片段）。 (2)脫氧核糖與磷酸之間的缺口。 (3)形成重組DNA。 3．質(zhì)粒 (2) (3) 四、 將目的基因?qū)胧荏w細胞：主要是借鑒細菌或病毒侵染細胞 的方法 課堂深化探究 一．常見育

39、種方式的比較 雜交育種 誘變育種 單倍體育種 多倍體育種 基因工程育種 原理 基因重組 基因突變 染色體變異 染色體變異 基因重組 常用 方式 ①選育純種：雜交―→自交―→選優(yōu)―→自交 ②選育雜種：雜交―→雜交種 輻射誘變、激光誘變、空間誘變 花藥離體培養(yǎng)，然后再使染色體數(shù)目加倍 秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 轉(zhuǎn)基因(DNA重組)技術(shù)將目的基因?qū)肷矬w內(nèi)，培育新品種 育種程序 優(yōu)點 ①使位于不同個體的優(yōu)良性狀集中到一個個體上 ②操作簡便 可以提高變異的頻率、加速育種進程且大幅度地改良某些性狀 ①明顯縮短育種年限 ②所

40、得品種為純合子 器官巨大，提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成分 打破物種界限，定向改變生物的性狀 缺點 ①育種時間長 ②不能克服遠緣雜交不親和的障礙 有利變異少，需大量處理實驗材料(有很大盲目性) 技術(shù)復(fù)雜且需與雜交育種配合 只適用于植物，發(fā)育延遲，結(jié)實率低 有可能引發(fā)生態(tài)危機 應(yīng)用 用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥 高產(chǎn)青霉菌 用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥快速培育矮稈抗病小麥 三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥 轉(zhuǎn)基因“向日葵豆”、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉 二　基因工程 1．(1)不同生物的DNA分子具有相同結(jié)構(gòu)。 (2)基因是控制生物性狀的基本結(jié)構(gòu)單位和功能單位。

41、 (3)各種生物共用一套遺傳密碼。 2．(1)限制性核酸內(nèi)切酶——基因的“剪刀” 一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能夠在特定的切點上切割DNA分子。 (2)DNA連接酶——基因的“針錢” 連接限制性核酸內(nèi)切酶切開的斷口。 (3)運載體——基因的運輸工具 作為運載體必須具備的條件：①能夠在宿主細胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存。②含有多個限制酶切點，以便和外源基因相連。③含有標(biāo)記基因，以便于篩選。 3．(1)提取目的基因；(2)目的基因與運載體的結(jié)合；(3)將目的基因?qū)胧荏w細胞； (4)目的基因的檢測和鑒定。 4．DNA連接酶是連接DNA的片段；DNA聚合酶是DNA

42、分子復(fù)制時，按模板鏈的要求，將脫氧核苷酸逐個連接起來，形成DNA的子鏈；DNA酶的作用是水解DNA。 5．不同；①基因工程中的運載體是將外源基因?qū)胧荏w細胞的專門運輸工具，常用的運載體有質(zhì)粒、動植物病毒、噬菌體等；②細胞膜上的載體是位于細胞膜上的載體蛋白，與控制物質(zhì)進出細胞有關(guān)。 對應(yīng)訓(xùn)練 1D【解析】突變大部分都是有害的，產(chǎn)生的性狀是不定向的，該植物本質(zhì)未發(fā)生改變，只有個別性狀發(fā)生變化，故D選項符合題意。 2A【解析】圖中③→④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；⑤、⑥的雜交屬于不同物種

43、間的雜交，⑧個體中染色體2/3來自于⑥，1/3來自于⑤，所以屬于染色體變異；③經(jīng)⑤到過程中存在AABBdd、aaBBdd、AAbbdd、aabbdd四種純合子，占總數(shù)的1/4；③→⑦是取花粉進行培養(yǎng)，經(jīng)過減數(shù)分裂有可能發(fā)生基因突變和染色體變異，但一定會發(fā)生基因重組。故A選項符合題意。 3D【解析】品種①的基因型為AABB，品種②的基因型為aabb，要培育出基因型為AAbb的品種⑥最快的途徑應(yīng)為單倍體育種，所以應(yīng)為途徑Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ，而Ⅰ→Ⅴ途徑獲得的子代中既有純合體又有雜合體，還需要不斷的連續(xù)自交進行篩選才能獲得需要的品種⑥。故D選項符合題意。 4A【解析】兩個親本的基因型是DDTT和ddtt

44、，為雙顯性和雙隱性純合子，可知其子二代中重組類型、純合子各占3/8、1/4是正確的，A選項正確；單倍體育種所得子代均為純合子，B選項錯誤；單倍體育種依據(jù)的主要原理是染色體數(shù)目的變異，C選項錯誤；單倍體育種的最終目的是獲得符合生產(chǎn)要求的純合植株，D選項錯誤。故A選項符合題意。 5D【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，進行化學(xué)合成(第二種方法)。故B選項符合題意。 6A【解析】構(gòu)建重組D

45、NA分子時，需用同種限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和載體，再用DNA連接酶連接形成重組DNA分子，而煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，所以A選項錯誤。重組DNA分子形成后要導(dǎo)入受體細胞(若是植物細胞，則可導(dǎo)入其原生質(zhì)體)，若導(dǎo)入的受體細胞是體細胞，經(jīng)組織培養(yǎng)可獲得轉(zhuǎn)基因植物。目的基因為抗除草劑基因，所以未成功導(dǎo)入目的基因的細胞不具有抗除草劑的能力，可用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細胞。故A選項符合題意。 實驗探究 【解析】在寫實驗過程時，要注意其合理性和科學(xué)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的個體、根據(jù)花色選出基因型為bb的個體、根據(jù)果實的形狀選擇出基因型為dd的個體

46、。 (1)將AABBdd和AAbbDD的種子種下，當(dāng)植株長大后，讓其相互授粉，進行雜交，得到F1(AABbDd)的種子?！? (2)將F1與aaBBDD的種子種下，當(dāng)植株長大后，讓其相互授粉，進行雜交，可以得到F2的種子（含基因型為AaBbDd的種子）。 (3)將F2的種子種下，當(dāng)植株長大后，讓其相互授粉，進行自交，得到F3的種子（含基因型為aabbdd的種子）。 (4)將F3的種子全部種下，長出植株后，根據(jù)葉形選出基因型為aa的個體，淘汰其他個體；當(dāng)長到開花時，根據(jù)花色選擇出基因型為bb的個體，淘汰其他個體，并讓其自花授粉，長成果實后，根據(jù)果實的形狀選擇出基因型為dd的個體，淘汰其他個

47、體。 限時訓(xùn)練 題組一　育種方法 1D【解析】本題考查育種的幾種方法，雜交育種能集兩個親本的不同優(yōu)良性狀于一身，生產(chǎn)中一般選用此方法育種。故D選項符合題意。 2D【解析】由題意可知，糯性小麥?zhǔn)峭ㄟ^種間雜交及多次回交后獲得的。雜交與回交都是親代通過減數(shù)分裂產(chǎn)生重組型的配子，雌雄配子經(jīng)過受精作用產(chǎn)生子代，此過程的遺傳學(xué)原理是基因重組；a過程屬于單倍體育種，其特點是能夠明顯縮短育種年限；c過程為多倍體育種；單倍體育種與多倍體育種都需要使用秋水仙素，前者處理的是幼苗，后者處理的是萌發(fā)的種子或幼苗；b過程是雜交育種，可通過不斷連續(xù)自交淘汰發(fā)生性狀分離的個體，不斷提高純合率，F(xiàn)1基因型為YyRr，

48、兩對基因分別位于兩對同源染色體上，F(xiàn)2中yyRR的幾率是1/16。故D選項符合題意。 3A【解析】從題干中可知獲得的是隱性純合子(ddee)，所以在F2中可以直接獲得，通過雜交育種獲得這種個體要比單倍體育種快。故A選項符合題意。 4．D　[由表中優(yōu)點和缺點可知：①為雜交育種，②為誘變育種，③為單倍體育種，④為多倍體育種。] 5．D　[過程①為從F2中選擇高蔓抗病植株連續(xù)自交，F(xiàn)2中的高蔓抗病植株中有純合子和雜合子，雜合子自交發(fā)生性狀分離，通過篩選再自交，自交代數(shù)越多，純合子所占比例越高；F1代植株的基因型是相同的，都是雙雜合子，所以在進行花藥離體培養(yǎng)時可以用F1代任一植株的花藥作培養(yǎng)材料

49、；過程③是植物組織培養(yǎng)的過程，包括脫分化和再分化兩個過程；通過圖中的篩選可以使抗病的基因頻率增加。] 題組二　基因工程 6．ABD　[轉(zhuǎn)基因之所以在不同生物間可以進行，是因為遺傳密碼的通用性，不同基因表達的獨立性，DNA自我復(fù)制的嚴(yán)格性。] 7．B　[①過程是逆轉(zhuǎn)錄，利用逆轉(zhuǎn)錄酶合成DNA片段，需要的原料是A、T、G、C；②是目的基因與質(zhì)粒DNA重組階段，需要限制酶切斷質(zhì)粒DNA，再用DNA連接酶將目的基因與質(zhì)粒連接在一起；③如果受體細胞是細菌，則不應(yīng)該用致病菌，而炭疽桿菌是致病菌；④過程是基因的表達過程，原料中含有A、U、G、C。] 8D【解析】“基因的表達”是指基因使遺傳信息以一定

50、的方式反映到蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)上這一過程，即必須獲得相應(yīng)蛋白質(zhì)才能說明基因完成了表達過程。四個選項中，A選項中檢測到基因，B選項中檢測到基因及其mRNA，C選項中檢測到DNA序列，而只有D選項中提取到了蛋白質(zhì)。故D選項符合題意。 9A【解析】基因操作的第一步是獲取目的基因，獲取目的基因的方法是用限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA獲取目的基因。人工合成的目的基因也要用限制性核酸內(nèi)切酶修飾，露出黏性末端，這樣才能與運載體結(jié)合?；虿僮鞯牡诙绞悄康幕蚺c運載體結(jié)合，用到的工具酶是限制酶和DNA連接酶，限制酶與提取目的基因時用的是同一種，這樣才能切出相同的黏性末端，然后用DNA連接酶把目的基因與運載體的黏性

51、末端的主鏈連接，而不是把黏性末端的堿基連接。故A選項符合題意。 題組三　應(yīng)用提升 10．B　基因突變可產(chǎn)生新的基因，轉(zhuǎn)基因技術(shù)和雜交篩選技術(shù)可產(chǎn)生新的基因型，但不會產(chǎn)生新的基因。 11解析　由⑦到⑨的過程是通過有絲分裂來實現(xiàn)的，而基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，故D項錯誤。 答案　D 12答案　(1)雜交　從F2代開始發(fā)生性狀分離　單倍體　明顯縮短育種年限　(2)花藥離體培養(yǎng)　(3)基因突變　X射線、紫外線、激光　亞硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素(理化因素需各說出一項)　種子萌動后進行細胞分裂，DNA在復(fù)制過程中可能由于某種因素的影響發(fā)生基因突變　(4)秋水仙素　在細胞分裂時，抑制紡錘體形

52、成，引起染色體數(shù)目加倍 (5)基因工程(或DNA拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)或轉(zhuǎn)基因技術(shù))　植物組織培養(yǎng)　(6)克服了遠緣雜交不親和的障礙，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍 題后反思　 (1)雜交育種選育的時間是從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。 (2)基因工程技術(shù)應(yīng)用于育種有明顯的優(yōu)勢：①能夠按照人們的意愿，定向改造生物的性狀，目的性強，如生產(chǎn)人的胰島素、干擾素、白蛋白的各種工程菌的構(gòu)建；②打破了物種界限，克服了遠緣雜交不親和的障礙。 (3)誘變育種大幅度改良生物性狀，這是優(yōu)點；能提高突變率，但突變的不定向性和一般有害的特

53、性決定了在突變的個體中有害遠多于有利，因而需要大量處理材料，工作量大，能否產(chǎn)生有價值的變異類型，不以人的意志為轉(zhuǎn)移，目的性差。 高考真題體驗 1【解析】（1）葉綠素是相關(guān)基因表達的結(jié)果，白化苗是由于其葉綠素相關(guān)基因發(fā)生缺失所引起的，說明該植株的葉綠素相關(guān)基因無法正常表達。植物缺乏葉綠素，無法進行光合作用，所以這種變異屬于有害的變異。由于基因的部分發(fā)生缺失而產(chǎn)生的變異屬于基因突變。 （2）這里的育種運用了射線，導(dǎo)致植株的基因型發(fā)生改變，這種育種方式為誘變育種；后面的花藥離體培養(yǎng)，秋水仙素加倍，屬于單倍體育種；利用不同表現(xiàn)型的植株雜交得到優(yōu)良性狀的后代為雜交育種。雜交育種是利用在形成配子的過

54、程中基因發(fā)生重組，所以其原理為基因重組?；ㄋ庪x體培養(yǎng)所利用的技術(shù)手段是植物組織培養(yǎng)技術(shù)，這種技術(shù)手段的途徑有二：①通過愈傷組織分化出芽和根，形成再生植株；②通過誘導(dǎo)分化成胚狀體，獲得再生植株。 （3）乙和丙雜交得到F1，F(xiàn)1的基因型有AaBb，Aabb，aaBb，aabb。其中抗病高桿個體的基因型有AaBb，這種基因型個體能夠產(chǎn)生4種類型的配子。（4）如圖（注意親代，子一代，配子，基因型和表現(xiàn)型，比例等） 【答案】 （1）表達 有害性 基因突變 （2）誘變育種 基因重組 胚狀體 （3）4 （4

55、） 2【答案】（1）秋水仙素誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍 植物體細胞雜交 （2）AABBCD 14 42 （3）無同源染色體配對 （4）染色體結(jié)構(gòu)變異 【解析】（1）A、B、C、D表示4個不同的染色體組，植物AABB產(chǎn)生AB的配子，植物CC產(chǎn)生含C的配子，結(jié)合后形成ABC受精卵并發(fā)育為相應(yīng)的種子，用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，形成可育的后代AABBCC；還可以利用植物體細胞雜交技術(shù)獲得AABBCC的個體。 （2）AABBCC產(chǎn)生的配子為ABC，AABBDD產(chǎn)生的配子為ABD，配子結(jié)合形成AABBCD的受精卵，減數(shù)分裂過程中同染色兩兩配對形成四分體， C染色體組

56、和D染色體組中無同源染色體，不能形成四分體，兩個A染色體組可形成7個四分體，兩個B染色體組可形成7個四分體，共計14個四分體。由于①中有6個染色體組，每個染色體組7條染色體，共42條。 （3）雜交后代②，減數(shù)分裂過程中C組染色體無同源染色體配對而丟失。 （4）射線可能會導(dǎo)致C染色體斷裂，斷裂的部分如果含有抗病基因，抗病基因可通過易位的方式轉(zhuǎn)移到另一條非同源染色體上，這種變異為染色體結(jié)構(gòu)變異。 【解析】（1）利用多倍體育種技術(shù)培育無子西瓜時，在二部體西瓜的幼苗期，用秋水仙素處理得到四倍體植株，以其作母本，用二倍體植株作父本，兩者雜交，把得到的種子種下去會長出三倍體植株，由于三倍體植物在減數(shù)

57、分裂時聯(lián)會紊亂，無法形成正常配子，所以在其開花后用二倍體的花粉涂抹其雌蕊或柱頭，即可利用花粉產(chǎn)生的生長素刺激子房發(fā)育成果實，由于沒有受精，所以果實里沒有種子，即為無子西瓜。四倍體植株由二倍體植株經(jīng)染色體加倍而來，體細胞中含有22×2＝44條染色體，減數(shù)分裂產(chǎn)生的雌配子所含的染色體體數(shù)目為體細胞的一半（＝22），二倍體植株產(chǎn)生的雄配子含＝11條染色體，兩者結(jié)合形成含有33條染色體的受精卵。 （2）三倍體植物體細胞中的染色體含有三個染色體組，減數(shù)分裂時會發(fā)生聯(lián)會的紊亂而無法形成正常的配子。 （3）利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可以快速、大量繁殖植物植株。 4答案：I （1）免疫 抗體{溶菌酶}

58、 （2）編程性（程序性） 少 ②③ （3）比較核輻射前后注射IL-18對抑制脾細胞凋亡的影響 （4）誘變{輻射} Ⅱ（1）①③ （2）細胞膜 時間 （3）三 [H]與氧結(jié)合形成水，同時釋放出大量的能量 5.解析　基因工程是在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。所以B為基因工程，而A為動物細胞工程，C為誘變育種，D無人為因素不屬于基因工程。 答案　B 6解析　本題考查有關(guān)遺傳、變異、育種及細胞工程相關(guān)知識。Ⅰ親

59、代棕色、高酚自交后代是棕色、高酚，白色、高酚，因此棕色是顯性，親代白色、高酚自交后代是白色、低酚，白色、高酚，因此低酚是隱性。誘變當(dāng)代中，棕色、高酚的棉花植株的基因型是AaBB，白色高酚的棉花植株基因型是aaBb，純合子后代不發(fā)生性狀分離，因此應(yīng)從不發(fā)生性狀分離(或全為棕色棉或沒有出現(xiàn)白色棉)的區(qū)域中選擇出純合棕色、高酚植株。育種時間短應(yīng)選擇單倍體育種方案。 答案　(1)顯性　隱性 (2)AaBB　aaBb (3)不發(fā)生性狀分離(或全為棕色棉，或沒有出現(xiàn)白色棉) 7解析　本題考查遺傳相關(guān)知識，考查學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。 第(1)小題：T植株含一個HVA基因，可以考慮為Aa，A代表HAV基因，自交，種皮是其體細胞，基因型全為Aa，胚為F1幼體，含A基因的比例為。 第(2)小題：A圖考慮為AA，而非轉(zhuǎn)基因小麥考慮為aa，則A圖雜交后代抗旱比例為100%，B圖可考慮為Aa(因兩個HAV基因都在一條染色體上)，則B圖雜交后代抗旱比例為50%，C圖可考慮為AaBb(A，B任一都抗旱)，此時非轉(zhuǎn)基因小麥考慮為aabb，則C圖自交后代抗旱比例為(僅aabb不抗旱)。 答案　(1)100%　75%　(2) B　A　 第 21 頁 共 21 頁