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1、 从杂交育种到基因工程 一 杂交育种与诱变育种 基因重组 基因突变 具有不同优良性状 F1连续自交 基因突变 改良作物品质 农作物和微生物 1 诱变育种与杂交育种相比 最大的区别是什么 二者最大的区别在于诱变育种能产生新基因 从而创造出新性状 思维判断 1 诱变育种时突变的个体中有害个体多于有利个体 分析 基因突变具有不定向性 产生的有害个体多于有利个体 2 杂交育种和诱变育种都能产生前所未有的新基因 创造变异新类型 分析 诱变育种的原理是基因突变 基因突变产生了新的基因 故创造出变异新类型 杂交育种的原理是基因重组 没有产生新的基因 只是实现原有基因的重新组合 3 杂合子品种的种子只能种一年
2、 需要年年制种 分析 杂合子品种种植一代 子代发生性状分离 需要年年制种 二 基因工程及其应用1 概念的理解 DNA重组 基因 DNA分子 定向的改造生物的性状 2 基因操作的基本工具 1 基因的 剪刀 简称限制酶 分布 主要在 特性 一种限制酶只能识别一种特定的 并在上切割DNA分子 2 基因的 针线 作用 连接磷酸和脱氧核糖形成 3 基因的运输工具 最常用的运载体是 还有噬菌体 动植物病毒等 限制性核酸内切酶 微生物体内 核苷酸序列 特定的切点 DNA连接酶 磷酸二酯键 运载体 质粒 3 基因操作的基本步骤获取目的基因 目的基因与结合 将目的基因导入 目的基因的 想一想 运载体和细胞膜上的
3、载体相同吗 提示 不同 运载体是将外源基因导入受体细胞的专门运输工具 常用的运载体有质粒 动植物病毒 噬菌体等 细胞膜上的载体是位于细胞膜上的载体蛋白质 与控制物质进出细胞有关系 运载体 受体细胞 检测与表达 几种遗传育种的方法比较 基因重组 杂交 自交 选种 自交 使不同个体优良性状集中在一个个体上 操作简便 育种时间长 局限于亲缘关系较近的个体 矮秆抗病小麦 基因突变 染色体变异 辐射 激光 空间诱变等 花药离体培养 用秋水仙素处理 提高变异频率 加速育种进程 大幅度改良性状 明显缩短育种年限 子代均为纯合子 有很大盲目性 有利变异少 需大量处理实验材料 青霉素高产菌株 矮秆抗病小麦 技术
4、复杂 需与杂交育种配合 染色体变异 基因重组 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中 器官大 提高营养物质含量 打破物种界限 定向改造生物的遗传性状 只适用于植物 发育延迟 结实率低 三倍体无子西瓜 转基因抗虫棉的培育 技术复杂 生态安全问题较多 不同需求的育种方法 1 若要培育隐性性状个体 则可用自交或杂交 只要出现该性状即可 不需要连续自交 2 有些植物如小麦 水稻等 杂交实验较难操作 则最简便的方法是自交 3 若要快速获得纯种 则用单倍体育种方法 4 若要培育原先没有的性状 则可用诱变育种 5 提高营养物质含量可运用多倍体育种 6 将两个亲本的不同优良
5、性状集中在一起 可利用杂交育种或单倍体育种 7 若要定向地改造生物性状 则可用基因工程育种 8 在实际育种过程中 并非单一地运用某种育种方式 而是根据需要选择多种育种方式综合运用 特别提醒 1 诱变育种与杂交育种相比 前者能产生前所未有的新基因 创造变异新类型 后者不能产生新基因 只是实现原有基因的重新组合 2 杂交育种选育的时间是F2 原因是从F2开始发生性状分离 选育后是否连续自交取决于所选优良性状是显性还是隐性 特别提醒 3 杂交种与多倍体的比较 二者都可产生很多优良性状如茎秆粗壮 抗倒伏 产量提高 品质改良 但多倍体生长周期长 晚熟 而杂交种可早熟 故成熟期早晚可判定是多倍体还是杂交种
6、 4 诱变育种尽管能提高突变率 但处理材料时仍然是未突变的远远多于突变的个体 突变的不定向性和多利少害的特性 决定了在突变的个体中有害仍多于有利 只是与自然突变相比较 二者都增多 典例训练1 下列有关育种说法正确的是 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 解析 选A 考查生物育种的方式 诱变育种的原理是基因突变 而基因突
7、变具有不定向性 所以诱变后的植株在性状上也具有不确定性 单倍体育种得到的个体都是纯合子 其自交后代也都为纯合子 用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种 得到的个体为DDddTTtt 四倍体 DDddTTtt 四倍体 和原品种 DdTt 杂交后代为三倍体 三倍体不可育 典例训练2 某植物的基因型为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
8、育种 转基因技术 B 解析 选B 由于某植物的基因型为AaBB 通过AaBB与A B 杂交 则可获得基因型为AABB的植物 选取AaBB的花粉进行离体培养 则获得基因型为aB的单倍体 将外源基因C导入植物的某个细胞中 经组织培养获得基因型为AaBBC的植物 将植物AaBB用秋水仙素处理 则获得基因型为AAaaBBBB的四倍体植物 典例训练3 如图表示某种农作物品种 和 培育出 的几种方法 有关说法错误的是 A 培育品种 的最简捷途径是 VB 通过 过程最不容易达到目的C 通过 过程的原理是染色体变异D 过程 常用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 D 听课记录 通过植物自交获得符合要求的种
9、子是最简便的方法 A正确 由 属于基因突变 由于突变率很低 故通过 过程不易达到目的 B正确 过程是单倍体育种过程 其原理是染色体变异 C正确 过程 是通过花粉的离体培养获得单倍体 不存在种子 D错误 答案 D 1 2013年广东揭阳模拟 下列有关育种的叙述正确的是 A 诱变育种可以定向地改变生物的性状B 通过杂交育种所获得的新品种均需要从F3开始选取C 多倍体育种中 低温处理与秋水仙素诱导的作用机理相似D 花药离体培养所获得的新个体即为纯合体 C 解析 诱变育种的原理是基因突变 基因突变具有不定向性 A错误 如果杂交育种所需要的优良性状为隐性性状 则可以从F2开始进行选取新品种 B错误 花药
10、离体培养所获得的是单倍体植株 单倍体植株不一定就是纯合体 D错误 答案 C 2 2013年潍坊模拟 农科所通过图示的育种过程培育成了高品质的糯小麦 下列叙述正确的是 A a过程运用的遗传学原理是基因重组B b过程能提高突变率 从而明显缩短了育种年限C a过程需要使用秋水仙素 作用于萌发的种子D b过程通过自交来提高纯合率 D 解析 分析题图可知 a为单倍体育种过程 其遗传学原理是染色体变异 b过程为杂交育种过程 不是诱变育种 不能提高突变率 缩短育种年限 a过程需要使用秋水仙素 但其作用对象不是萌发的种子 而是花粉萌发形成的单倍体幼苗 杂合子自交可以提高后代中纯合子的比例 答案 D 3 201
11、2 天津高考 芥酸会降低菜籽油的品质 油菜有两对独立遗传的等位基因 H和h G和g 控制菜籽的芥酸含量 下图是获得低芥酸油菜新品种 HHGG 的技术路线 已知油菜单个花药由花药壁 2n 及大量花粉 n 等组分组成 这些组分的细胞都具有全能性 据图分析 下列叙述错误的是 A 两过程均需要植物激素来诱导细胞脱分化B 与 过程相比 过程可能会产生二倍体再生植株C 三种途径中 利用花粉培养筛选低芥酸植株 HHGG 的效率最高D F1减数分裂时 H基因所在染色体会与G基因所在染色体发生联会 D 解析 过程为脱分化 均需要植物激素来诱导 过程形成的再生植株如果是由花药壁 2n 细胞发育而来的 则为二倍体
12、如果是由花粉 n 细胞发育而来的 则为单倍体 过程属于单倍体育种 能明显缩短育种年限 并且通过该途径得到的低芥酸新品种 HHGG 全部能稳定遗传 故与其他两种途径相比 其育种效率最高 在减数分裂过程中 同源染色体之间发生联会 而H基因和G基因所在的染色体为非同源染色体 减数分裂过程中不会发生联会 答案 D 4 以下各项是产生新个体的几种方法 图中涉及小麦的两对相对性状均独立遗传 请据图回答问题 A 高秆白粒小麦 矮秆红粒小麦F1F2稳定遗传的矮秆白粒小麦 1 在A组的 处育种工作者应采用的方法是 B 高秆抗锈病小麦 矮秆易染锈病小麦F1花粉a稳定遗传的矮秆抗锈病小麦 2 B组a代表的个体叫做
13、B组的育种方法与A组的育种方法比较 最大优点是 经过 处理后的个体基因型按理论计算共有 种C 普通小麦 黑麦 F1 小黑麦 自交 单倍体 明显缩短育种年限 4 3 若 是转录的模板链 则 代表的氨基酸是 4 D组的辐射引起组成生物基因的脱氧核苷酸的 发生了改变 从而改变了 5 E组中丙个体的性状多数与 相似 丙氨酸 种类 遗传信息 甲 5 下面为6种不同的育种方法 据图回答下列问题 1 图中A至D方向所示的途径表示 育种方式 这种方法属常规育种 一般从F2代开始选种 这是因为 A B C的途径表示 育种方式 这两种育种方式中后者的优越性主要表现在 杂交 单倍体 明显缩短育种年限 例1 下面为6
14、种不同的育种方法 2 B常用的方法为 3 E方法所用的原理是 所用的方法如 育种时所需处理的种子应是萌动的 而非休眠的 种子 原因是 花药离体培养 基因突变 X射线 紫外线 激光 亚硝酸 硫酸二乙酯 例1 下面为6种不同的育种方法 4 C F过程最常用的药剂是 其作用的原理是 5 由G到H过程中涉及的生物技术有 和 6 K L M这种育种方法的优越性表现在 秋水仙素 在细胞分裂时 抑制纺锤体形成 引起染色体数目加倍 基因工程 植物组织培养 6 2012 浙江高考 玉米的抗病和不抗病 基因为A a 高秆和矮秆 基因为B b 是两对独立遗传的相对性状 现有不抗病矮秆玉米种子 甲 研究人员欲培育抗病
15、高秆玉米 进行以下实验 取适量的甲 用合适剂量的 射线照射后种植 在后代中观察到白化苗4株 抗病矮秆1株 乙 和不抗病高秆3株 丙 将乙与丙杂交 F1中出现抗病高秆 抗病矮秆 不抗病高秆和不抗病矮秆 选取F1中抗病高秆植物上的花药进行离体培养获得幼苗 经过秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株 丁 另一个实验表明 以甲和丁为亲本进行杂交 子一代均为抗病高秆 请回答 1 对上述1株白化苗的研究发现 控制其叶绿素合成的基因缺失了一段DNA 因此基因不能正常 功能丧失 无法合成叶绿素 表明该白化苗的变异具有 的特点 该变异类型属于 表达 有害性 基因突变 6 2012 浙江高考 玉米的抗病和不抗
16、病 基因为A a 高秆和矮秆 基因为B b 是两对独立遗传的相对性状 现有不抗病矮秆玉米种子 甲 研究人员欲培育抗病高秆玉米 进行以下实验 取适量的甲 用合适剂量的 射线照射后种植 在后代中观察到白化苗4株 抗病矮秆1株 乙 和不抗病高秆3株 丙 将乙与丙杂交 F1中出现抗病高秆 抗病矮秆 不抗病高秆和不抗病矮秆 选取F1中抗病高秆植物上的花药进行离体培养获得幼苗 经过秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株 丁 另一个实验表明 以甲和丁为亲本进行杂交 子一代均为抗病高秆 2 上述培育抗病高秆玉米的实验运用了 单倍体育种和杂交育种技术 其中杂交育种技术依据的原理是 花药离体培养中 可通过诱导愈伤组织分化出芽 根获得再生植株 也可通过诱导分化成 获得再生植株 诱变育种 基因重组 胚状体 6 2012 浙江高考 玉米的抗病和不抗病 基因为A a 高秆和矮秆 基因为B b 是两对独立遗传的相对性状 现有不抗病矮秆玉米种子 甲 研究人员欲培育抗病高秆玉米 进行以下实验 取适量的甲 用合适剂量的 射线照射后种植 在后代中观察到白化苗4株 抗病矮秆1株 乙 和不抗病高秆3株 丙 将乙与丙杂交 F
