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1、2020/8/12,第六单元 从杂交育种到基因工程,2020/8/12,第24讲 考点整合,从杂交育种到基因工程,杂交,选择,基因重组,新基因,分离,缓慢,基因突变,基因突变,硝酸二乙酯,突变率,缩短,盲目性,2020/8/12,基因拼接,DNA重组,修饰改造,定向,限制性核酸,DNA连接,质粒,目的,运载体,受体,检测,鉴定,2020/8/12,探究点一杂交育种的基本步骤及特点,1培育杂合子品种杂种优势的利用在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接利用，如水稻、玉米等。,第24讲 要点探究,2020/8/12,2020/8/12,例1 (双选)育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植
2、株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是() A这种突变无法确定是显性基因还是隐性基因突变而来 B该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体 C观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置 D将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系,2020/8/12,B解析 因不知该突变体的基因型，故不能判断其变异为隐性还是显性突变引起，A项错误。若一杆双穗为隐性突变，则该植株为隐性纯合体，则自交后全为一杆双穗；若为显性突变，则该个体为杂合体，其自交后代一杆双穗纯合体比例为1/4，B项正确。基因突变为分子水平变异，在显微镜下观察不到，C项错误。花药离体培养后形成的植株中无
3、同源染色体，不可育，D项错误。,2020/8/12,点评 进行杂交育种的个体一定是进行有性生殖的个体，只进行无性生殖的个体无法通过杂交育种培育新品种。杂交育种只能利用已有基因重新组合，按需要选择，但不能产生新的基因。 下面的变式题从另一侧面来考查育种的知识。,2020/8/12,A解析 为保持某甘薯品种的特性需要用无性繁殖，有性繁殖发生生物变异可能性大。,2020/8/12,探究点二几种育种方法的比较,2020/8/12,2020/8/12,易错点 (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)在所有育种方法中
4、，最简便、常规的育种方法杂交育种。,2020/8/12,例2 【2010南京二模】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，所有的种自交后代约有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,2020/8/12,A解析 用杂交的方法所得F1自交后代会发生性状分离，有可能筛选出符合人类需要的优良品种。诱变育种虽可提高变异频率，但诱变后的植株中有利变异少，盲目性高，需处理较多
5、的供试材料。基因型为DdTt的植株进行单倍体育种后有四种基因型(DDTT、DDtt、ddtt、ddTT)的个体，所有的种自交后代100%为纯合子。用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种后获得基因型为DDddTTtt的个体，此个体和原品种杂交产生的三倍体植株，高度不育。,2020/8/12,点评 根据育种要求选择育种方式，但要求掌握其育种特点： 一般作物育种可选用杂交育种和单倍体育种。 为得到特殊性状，可选择诱变育种(如航天育种)或多倍体育种。 若要将特殊性状组合到一起，还要克服远缘杂交的不亲和性，可考虑运用基因工程育种或细胞工程育种，如抗虫棉的培育和“工程菌”的培育。,2020/8/12,探究
6、点三根据不同需求选择育种方法,1将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可利用杂交育种，亦可利用单倍体育种。 2要求快速育种，则运用单倍体育种。 3要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可利用诱变育种和杂交育种相结合的方法。 4要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用多倍体育种。,2020/8/12,易错点 1杂交育种选育的时间是从F2代开始，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。 2杂交育种是通过杂交培育具有优良性状且能稳定遗传(纯合子)的新品种，而杂种优势则是通过杂交获得种子，一般不是纯合子，在杂种后代上表现出多个优良性状，但只
7、能用杂种一代，因为后代会发生性状分离。 3诱变育种尽管提高突变率，但处理材料时仍然是未突变的远远多于突变的个体；突变的不定向性和一般有害的特性决定了在突变的个体中有害的仍多于有利的，只是与自然突变相比较，二者都增多。,2020/8/12,4方法技巧：根据育种要求选择育种方式 (1)一般作物育种可选用杂交育种和单倍体育种。 (2)为得到特殊性状，可选择诱变育种(如航天育种)或多倍体育种。 (3)若要将特殊性状组合到一起，还要克服远缘杂交的不亲和性，可考虑运用基因工程育种或细胞工程育种，如抗虫棉的培育和“工程菌”的培育。,2020/8/12,(4)针对不同生物应采用不同的育种方式，要对各种育种方式
8、进行比较，选择简易、可操作的方式。 a动物育种一般采用杂交育种和诱变育种。 b动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，而应改为测交。 c比植物杂交育种所需年限短。 d植物杂交育种中纯合子的获得不能通过测交，尤其是一年生农作物，而应改为逐代自交。,2020/8/12,2020/8/12,A过程的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高 B过程可以取任一植株的适宜花药作培养材料 C过程原理是细胞的全能性 D图中筛选过程不改变抗病基因频率,2020/8/12,D解析 以育种方法为背景，综合考查杂交育种、单倍体育种、基因工程育种。过程的自交代数越多，杂合高蔓抗病的比例越来越少，纯合高蔓抗病的比例越
9、来越高。过程可以任取F1植株的适宜花药进行离体培养。过程由高度分化的叶肉细胞培养成为转基因植株，原理是细胞的全能性。图中人为保留抗病植株，筛选掉感病植株，会提高抗病基因频率。,2020/8/12,点评 (1)培育兼有不同亲本优良性状的品种杂交育种、单倍体育种； (2)培育具有新性状的品种诱变育种； (3)培育具有其他物种遗传性状的品种基因工程育种； (4)培育种间杂种等具有某些优良特性的品种多倍体育种、细胞工程育种。 下面的变式题考查根据不同需求选择育种方法。,2020/8/12,变式题,2020/8/12,A图中涉及的育种方法有杂交育种、单倍体育种和诱变育种 Ba过程能提高突变频率，从而明显
10、缩短育种年限 Ca、c过程都需要用秋水仙素处理萌发的种子 D要获得yyRR，b过程需要进行不断自交来提高纯合率,2020/8/12,D解析 a属于单倍体育种，此过程因无种子，所以只能用秋水仙素处理单倍体幼苗，因该过程未利用诱变因素，所以这种育种方法不能提高突变频率，但能明显缩短育种年限；b过程为杂交育种，需要进行不断自交提高纯合率；c为多倍体育种，可用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，得到多倍体植株；图中无诱变育种。,2020/8/12,探究点四有关基因工程育种,一、基因工程育种的工具 1基因的“剪刀”限制性核酸内切酶(简称限制酶) (1)分布：主要在微生物体内。 (2)特性：一种限制酶只能识别一
11、种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。 (3)实例：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。,2020/8/12,2020/8/12,2基因的“针线”DNA连接酶 (1)催化对象：两个具有相同黏性末端的DNA片段。 (2)催化位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口。 (3)催化结果：形成重组DNA。 3常用的运载体质粒 (1)本质：小型环状DNA分子。 (2)作用： 作为运载工具，将目的基因送到宿主细胞中去； 用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。,2020/8/12,(3)条件： 能在宿主细胞内稳定保存并大量复制；有多个限制酶切点；有标记基因。 二、
12、基因工程育种的步骤及应用 1基本步骤,2020/8/12,2020/8/12,检测：根据受体细胞中是否具有标记基因，判断目的基因导入与否； 鉴定：受体细胞表现出特定的性状，如棉花抗虫性状的表现。 2基因工程育种的应用 (1)作物育种：人们利用基因工程的方法，获得了高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种抗逆性状的作物新品种。 (2)药物研制：利用转基因生物培育出各种基因工程药物，如胰岛素、干扰素等。,2020/8/12,(3)环境保护：利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，处理工业废水，检测环境中病毒含量、生产超级细菌。 易错点 (1)限制性内切酶和DNA连接酶的作用
13、部位都是脱氧核苷酸之间形成的磷酸二酯键(不是氢键)，只是一个切开，一个连接。 (2)质粒是最常用的运载体，不要把质粒同运载体等同，除此之外，噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。运载体的化学本质为DNA，其基本单位为脱氧核苷酸。 (3)要想从DNA上切下某个基因，应切2个切口，产生4个黏性末端。,2020/8/12,(4)基因工程中工具酶有两种：限制性内切酶和DNA连接酶；工具有三种，除上述两种工具酶外还包括运载体。 (5)DNA酶即DNA水解酶，是能将DNA水解的酶；DNA聚合酶是在DNA复制过程中，催化形成新DNA分子的酶，是将单个游离的脱氧核苷酸加到DNA片段上，需要模板；但DNA连接酶是将
14、两个DNA片段的两个缺口同时连接，不需要模板，两者作用的化学键相同，都是磷酸二酯键。,2020/8/12,2020/8/12,(1)在所述基因操作中，由过程所用的基因“剪刀”是_，由过程的实现是通过与过程相同的_切割的结果；由过程需要_(酶名称)形成重组DNA分子；由过程是通过细胞的_实现的。 (2)形成的重组DNA分子是否真正转移到了受体细胞，必须对受体细胞进行检测。请根据下面实验原理和材料用具，设计实验选择运载体质粒，探究质粒的抗菌素抗性基因的类别。 实验原理：作为运载体的质粒，需有标记基因，这一标记基因是抗菌素抗性基因。故凡有抗菌素抗性的细菌，其质粒才可能用作运载体。,2020/8/12
15、,材料用具：青霉素、四环素的10万单位溶液、菌种试管、灭菌的含细菌培养基的培养皿、酒精灯、接种环、一次性注射器、蒸馏水、恒温箱。 方法步骤： 第一步：取三个含细菌培养基的培养皿并标1、2、3号，在酒精灯旁，用三支注射器，分别注入1 mL蒸馏水、青霉素、四环素液，并使之分布在整个培养基表面。 第二步：将接种环在酒精灯上灼烧(其目的是_)，并冷却后在酒精灯火焰旁取种，然后对三个培养皿接种。 第三步：将接种后的三个培养皿放入37 的恒温箱中培养24 h。,2020/8/12,预期结果分析： 设置1号的目的是_，出现的现象是_ _。 若2号生存，3号不存活则_ _。 若2号不存活，3号存活则_ _。,2020/8/12,(1)限制性内切酶限制性内切酶DNA连接酶二分裂(2)灭菌对照作用细菌正常生长细菌质粒上有抗青霉素的基因细菌质粒上无抗青霉素的基因，有抗四环素基因,2020/8/12,解析 基
