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1、第23讲 基因工程与杂交育种,一、杂交育种与诱变育种 1.杂交育种 (1)含义：将两个或多个品种的优良性状通过_集中在一起，再经过_，获得新品种的方法。 (2)育种原理：_。 (3)方法：杂交_选种自交。,交配,基因重组,自交,选择和培育,2.诱变育种 (1)含义：利用_来处理生物，使生物发生_。 (2)育种原理：_。 3.生物育种原理、方法、实例(连线),物理因素或化学因素,基因突变,基因突变,二、基因工程及其应用 1.基因工程的概念 (1)别名：_。 (2)操作对象：_。 (3)操作过程：把一种生物的_提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的_里。 (4)操作目的：_改造生物遗传性状。
2、 2.原理 不同生物之间的_。,基因拼接技术或DNA重组技术,基因,某种基因,细胞,定向,基因重组,3.基因操作的基本工具 基因的“剪刀”：_ 基因的“针线”：_ 基因的“运输工具”：_，常用_、噬菌体、动植物病毒等 4.基因操作的基本步骤 提取目的基因目的基因与运载体结合将目的基因导入_目的基因的_。,限制性核酸内切酶,DNA连接酶,运载体,质粒,受体细胞,检测与鉴定,5.基因工程的应用 (1)_，如抗虫棉。 (2)_，如胰岛素等。 (3)环境保护，如转基因细菌分解石油。 6.转基因生物和转基因食品的安全性 对转基因生物和转基因食品的两种态度： (1)转基因生物和转基因食品不安全，要_。 (
3、2)转基因生物和转基因食品是安全的，应该_。,作物育种,药物研制,严格控制,大范围推广,1.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细 菌后，其DNA整合到细菌DNA上属于基因工程。 ( ) 2.可用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸，进行构建抗除草剂的转基因烟草。 ( ) 3.单倍体育种在所有育种方法中所用的年限最短。 ( ),4.杂交育种第一步杂交的目的是将两个亲本的优良性状集中到一个个体上。( ) 【分析】杂交过程能产生基因重组，使优良的基因集中在一起。 5.太空育种能按人的意愿定向产生优良性状。( ) 【分析】太空育种利用基因突变的原理。基因突变具有不定向性、多害少利性。 6.在所有的基因
4、工程步骤中都涉及碱基互补配对。( ) 【分析】将重组DNA导入受体细胞中，这一步骤中没有涉及碱基互补配对。,考点一 五种育种方法的比较,【技巧点拨】根据育种目的选择育种方式 1)若要培育隐性性状个体，可用_，只要出现该性状即可。 2)有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，其最简便的方法是_。 3)快速获得纯种_。即： _ 4)提高营养物质含量_。 5)培育原先没有的性状_。 6)若培育植物为_，如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可。,自交或杂交,自交,单倍体育种,先花药离体培养再用秋水仙素使染色体加倍,多倍体育种,诱变育种,营养繁殖（无性繁殖）,【典例1】下列有关育种说法正确的是( )
5、A.用杂交的方法进行育种，F1自交后代有可能筛选出符合人类需要的优良品种 B.用辐射的方法进行诱变育种，诱变后的植株一定比诱变前的植株具备更多的优良性状 C.用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，所育的种自交后代约有1/4为纯合子 D.用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种，所育的种和原品种杂交一定能产生可育后代,A,【变式】某植物基因型为AaBB，通过下列技术可以分别将它转变为以下基因型的植物： AABB aB AaBBC AAaaBBBB 则以下排列正确的是( ) A.诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合 B.杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种 C.花药离体培养、诱变
6、育种、多倍体育种、转基因技术 D.多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术,B,【典例2】玉米是雌雄同株异花植物，有宽叶和窄叶、抗病和不抗病等性状。已知宽叶(A)对窄叶(a)为显性，在苗期便能识别出来，并且杂交种(Aa)所结果实与纯合品种相比表现为高产。某农场在培育杂交种时，将纯种宽叶玉米和纯种窄叶玉米进行了间行种植，但由于错过了人工授粉的时机，结果导致大面积自然受粉。 (1)按照上述栽种方式，F1植株的基因型有_。,AA、Aa、aa,(2)如果用上述自然受粉收获的种子用于第二年种植，预计收成将比单独种植杂交种减产8%，因此到了收获季节，应收集_叶植株的种子，第二年播种后，在幼苗期选择_
7、叶植株栽种，才能保证产量不下降。 (3)如果玉米抗花叶病毒的基因与易感花叶病毒基因的转录产物相比，只有一个密码子的碱基序列不同，导致翻译到mRNA的该位点时蛋白质合成提前终止，其根本原因是基因中碱基对的_。,窄,宽,替换,(4)玉米花叶病由花叶病毒引起，苗期出现黄绿相间条纹状叶。已知抗花叶病(b)为隐性。现有纯种宽叶不抗病与纯种窄叶抗病 两品种玉米，要获得高产且抗花叶病的品种，可用两纯合亲本进行_，得到F1，再用F1进行_，即能在较短时间 内获得所需品种植株，其基因型是_。选出该玉米植株的简要过程是_。,杂交,测交,Aabb,将测交后代种子全部种下，在培养过程中用花叶病毒进行筛选，在苗期选出正
8、常宽叶植株,考点二 基因工程的操作工具及基本步骤 1. 基因工程操作工具 (1)限制性核酸内切酶(简称限制酶)： 分布：_。 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。 实例：_能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。 结果：产生两个带有_的DNA片段。 作用：基因工程中重要的切割工具，能将_切断，但对_无损害。,主要在微生物体内,EcoR限制酶,黏性末端,外来的DNA,自己的DNA,(2)DNA连接酶： 催化对象： 两个具有相同黏性末端的DNA片段。 催化位置： 脱氧核糖与磷酸之间的磷酸二酯键。 催化结果： 形成重组DNA。,(3)常用的
9、运载体质粒： 本质：_。 作用： a.作为运载工具，将目的基因运送到受体细胞中去； b.用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。 条件： a.能在受体细胞内稳定保存并大量复制； b.有多个限制酶切点； c.有标记基因。,小型环状DNA分子,2.有关基因工程步骤的相关提醒 (1) _酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求同一种酶，目的是产生相同的_；第二步中两种工具酶都用到。 (2)质粒是最常用的运载体，除此之处，_也可作为运载体。运载体的化学本质为_，其基本单位为_。 (3)目的基因表达的标志：_。 (4)通过基因工程培育的抗虫棉，只能抗虫，不能抗病毒、细菌。,限制,黏性末端,噬菌体和动植物病
10、毒,DNA,脱氧核苷酸,通过翻译合成相应的蛋白质,【思维拓展】与DNA有关酶的作用 (1)DNA酶：即DNA水解酶，可以将DNA水解成脱氧核苷酸。 (2)DNA聚合酶：在DNA复制过程中，连接单个游离的脱氧核苷酸到DNA片段上，需要模板。 (3)DNA连接酶：连接两个DNA片段，形成磷酸二酯键，不需要模板。 (4)解旋酶：在DNA复制时，破坏氢键，使DNA双链打开。 (5)限制性核酸内切酶：破坏脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。,【典例】生产流程是：甲种生物的蛋白质 mRNA 目的基因 与质粒DNA重组 导入乙种生物的细胞中 获得甲种生物的蛋白质。下列说法正确的是( ) A.过程需要的酶是逆转录酶，
11、原料是A、U、G、C B.过程要用限制酶切断质粒DNA，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起 C.如果受体细胞是细菌，可以选用枯草杆菌、炭疽杆菌等 D.过程中用的原料不含A、U、G、C,B,【变式】下列有关基因工程的相关叙述中，正确的是 （ ） A.基因治疗就是去除生物体细胞中有缺陷的突变基因 B.运载体上抗性基因的存在有利于对目的基因是否表达进行检测 C.在基因工程操作中，必须用同种限制性核酸内切酶剪切目的基因和质粒 D.转基因技术造成的变异，实质上相当于人为的基因重组，但却产生了定向变异,D,基因重组与基因工程间的关系,【典例】育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种、
12、基因工程育种等，下面对这五种育种方式的说法正确的是( ) A.涉及的原理有基因突变、基因重组、染色体变异 B.都不可能产生定向的可遗传变异 C.都在细胞水平上进行操作 D.都不能通过产生新基因而产生新性状,A,【案例】番茄(2n=24)的正常植株(A)对矮生植株(a)为显性，红果(B)对黄果(b)为显性，两对基因独立遗传。请回答下列问题： (1)现有基因型AaBB与aaBb的番茄杂交，其后代的基因型有_种，_基因型的植株自交产生的矮生黄果植株比例最高，自交后代的表现型及比例_。,4,aaBb,矮生红果矮生黄果=31,(2)在AAaa杂交中，若A基因所在的同源染色体在减数第一次分裂时不分离，产生
13、的雌配子染色体数目为_，这种情况下杂交后代的株高表现型可能是_。 (3)假设两种纯合突变体X和Y都是由控制株高的A基因突变产生的，检测突变基因转录的mRNA，发现X的第二个密码子中第二个碱基由C变为U，Y在第二个密码子第二个碱基前多了一个U，与正常植株相比，_突变体的株高变化可能更大，试从蛋白质水平分析原因：_。,13或11,正常或矮生,Y,Y突变体的蛋白质中氨基酸改变的更多,(4)转基因技术可使某基因在植物体内过量表达，也可以抑制某基因表达。假设A基因通过控制赤霉素的合成来控制番茄的株高，请完成如下实验设计，以验证假设是否成立。 实验设计： a.分别测定正常与矮生植株的赤霉素含量和株高。 b._。 c._。,通过转基因技术，抑制正常植株A基因的表达，测定其赤霉素含量和株高,通过转基因技术，使A基因在矮生植株中过量表达，测定其赤霉素含量和株高,支持上述假设的预期结果：_
