高考生物一輪復習課件：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 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)缺點的分類與比較。 2.基因工程的簡單應用，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用 答案:選擇 培育 基因重組 雜交 F1自交 獲得F2 長 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的個體進一步培育，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 動植物病毒 想一想：(1)DNA連接酶和DNA聚合酶有何不同？(2)運載體和細胞的膜上的載體相同嗎？答案：(1)DNA連接酶是修復愈合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分子復制時，按模板鏈的要求，逐個把脫氧核苷酸連接起來，形成DNA的子鏈。(2)不同；運載體是將外源基因?qū)胧荏w細胞的專門運輸工具，常用

3、的運載體有質(zhì)粒、動植物病毒、噬菌體等。載體是位于細胞膜上的載體蛋白質(zhì)，與控制物質(zhì)進出細胞有關(guān)系。 答案:目的基因運載體受體細胞 檢測與表達 答案:抗蟲棉干擾素 思一思：怎樣確認目的基因已被導入受體細胞?答案：若受體細胞表現(xiàn)出運載體“標記基因”所控制的性狀，說明目的基因已被導入受體細胞。 太空育種簡介(中國地圖版)太空育種主要是利用返回式衛(wèi)星和高空氣球所能達到的空間環(huán)境，通過強輻射、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？【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)勢不同于雜交育種，雜種優(yōu)勢是雜交子一代所 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，提高營養(yǎng)物質(zhì)含量

5、，可運用多倍體育種。4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。 1能夠使植物表達動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細胞并使其表達的技術(shù)手段。能克服遠緣雜交不親和的障礙，從而使動物基因在植物細胞的中表達(植物基因在動物細胞的中表達)。 答案：C2兩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人工誘變育種 B細胞的工程育種C單倍體育種 D雜交育種解析：用單倍

6、體育種快速但不簡便，因為單倍體育種需要一定的設備和條件；人工誘變處理量大且變異具有不定向性；雜交育種應是最簡捷的，首先讓親本雜交，得到F1，然后讓F1自交，即可得到新品種；細胞工程育種無法得到aabb的個體。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：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。(3)實例：EcoRI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：產(chǎn)生兩個帶有黏性末端的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，對自

7、己的DNA無損害。 2基因的“針線”DNA連接酶(1)催化對象：兩個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胞的原因是其具有繁殖快、代謝快、目的產(chǎn)物多的特點。動物受體細胞一般選用受精卵，植物受體細胞可以是體細胞，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)境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切、拼接、導入、表達結(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)入受體細胞中，再進一步篩選D由蛋白質(zhì)的氨基酸序列推測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序列推測出結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列通過化學方法人工合成；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、連接酶和運載體 B所有的限制酶都只能識別同

9、一種特定的核苷酸序列 C選用細菌作為重組質(zhì)粒的受體細胞是因為細菌繁殖快 D只要目的基因進入受體細胞就能實現(xiàn)表達解析：基因操作的工具酶是限制酶、連接酶，運載體是基因的運載工具，不是工具酶；每種限制酶都只能識別特定的核苷酸序列，而并非同一種核苷酸序列；目的基因進入受體細胞后，受體細胞表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達；選擇受體細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：圖中兩對相對性狀獨立遺傳。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、分化和再分化兩個過程D圖中篩選過程不改變抗病基因頻率思路點撥： 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。 將、兩個植株雜交，得到，將再做進一步處理，如圖所示。下列分析錯誤的是()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)兩個品種，控制兩對相對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。實驗小組利用不同的方法進行了如下三組實驗：請分析回答：(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)粒導入油菜細胞的，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的個體為純合子，2/16的個體為雜合子，因此F2矮稈抗病植株中能穩(wěn)定遺傳的個體占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)粒導入油菜細胞的，攜帶目的基因的TDNA片段便整合到油菜細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，相對應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，雌雄配子隨機結(jié)合，產(chǎn)生的個體中3/4含有TDNA片段，1/4的個體中不含有TDNA片段。答案：(1)雜交育種基因重組周期長，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，雌雄配子隨機結(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。請據(jù)圖回答下列有關(guān)問題：(1)科學家在進行圖中操作時，要用_分別切割運載體和目的基因，運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是_法則，可用公式(圖解)表示為_。(3)是導入目的基因的受體細胞，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，該植株細胞的中含有一個攜帶目的基因的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，解答本題可從以下角度突破：自主解答：_思路點撥：只有用同一種限制酶才能使目的基因與運載體順利結(jié)合，因為產(chǎn)生了相同的黏性末端，再通過堿基互補配對原則而結(jié)合

16、。中心法則也可以指導目的基因的表達。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配對原則(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臉酥臼鞘裁?？提示?1)需要限制酶、DNA連接酶兩種。(2)標記基因或目的基因的成功表達。 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：高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗性強，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：操作簡單，但需要的時間較長?！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。進行雜交育種的個體一定是進行有性生殖的個體，只進行無性生殖的個體無法通過雜交育種培育新品種?！纠?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)思路點撥：在寫實驗過程時，要注意其合理性和科學

18、性，并注意準確表述相互授粉、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。自主解答：_答案：(1)將AABBdd和AAbbDD的種子種下，當植株長大后，讓其相互授粉，進行雜交，得到F1(AABbDd)的種子。(第一年)(2)將F1與aaBBDD的種子種下，當植株長大后，讓其相互授粉，進行雜交，可以得到F2AaB(B、b)D(D、d)的種子。(第二年)(3)將F2的種子種下，當植株長大后，讓其相互授粉，進行自交，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，淘汰其他個體。知識拓展：在應用雜交育種方法時，要注意選擇最佳的雜交組合，盡量提高目的性狀個體出現(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。