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1、第四讲从杂交育种到基因工程,一、杂交育种与诱变育种,不同优良性状,自交或杂交,改良作物品质,正在分裂,基因突变,诱变育种,几种育种方法的比较,【特别提醒】(1)基因工程育种可按照人们的意愿定向培育新品种且可突破生殖隔离，实现不同物种间的基因重组。 (2)杂种优势不同于杂交育种，杂种优势是杂交子一代所表现的优良性状。,1两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传，要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是() A人工诱变育种B细胞工程育种 C单倍体育种 D杂交育种,解析：题目要求最简捷的方法，因此首先可排除A、B两项。这个题目很容易引人进入陷阱，不要忘记培养的是
2、基因型为aabb“双隐性”的新品种，在子代中只要表现出双隐性，就可以确定是所需的新品种。因此杂交育种只需培育两代。单倍体育种，首先要两亲本杂交得F1，再利用F1的花药进行离体培养得单倍体，再用秋水仙素处理得二倍体，同样需要两代，但技术手段复杂，所以正确答案是D。 答案：D,二、基因工程 1概念：又叫基因拼接技术或 技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里， 地改造生物的遗传性状。 2原理：不同生物间的 。,DNA重组,定向,基因重组,3基本工具 (1)基因的剪刀： 。 (2)基因的针线： 。 (3)基因的运载体：常用的有 、噬菌
3、体衍生物和动植物病毒等。,限制性核酸内切酶,DNA连接酶,质粒,4操作步骤 提取 . 目的基因与 结合 将目的基因导入 目的基因的 .,目的基因,运载体,受体细胞,表达和检测,5应用 (1)作物育种：利用基因工程的方法，获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种，如 等。 (2)药物研制：利用基因工程的方法，培养转基因生物，利用转基因生物生产出各种高质量、低成本的药品，如胰岛素、 、乙肝疫苗等。 (3)环境保护：如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，分解泄漏的石油，处理工业废水等。,抗虫棉,干扰素,比较基因重组与基因工程,【特别提醒】基因工程可使
4、受体获得新的基因，表现出新的性状，该技术可看作是一种广义的基因重组。,2以下说法正确的是() A所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 B质粒是基因工程中唯一的运载体 C运载体必须具备的条件之一是：具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接 DDNA连接酶使黏性末端的碱基之间形成氢键,解析：每一种限制酶只能识别一种(或者一类)特定的核苷酸序列，不同的限制酶所识别的序列不同；质粒是常用的运载体，但不是唯一的。DNA连接酶连接的是两个被限制酶切割的DNA片段的切口，互补的碱基之间通过氢键连接。 答案：C,对基因工程中的一些观点辨析不清 (1)限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷
5、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。 (4)DNA酶即DNA水解酶，是将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。,(5)原核生物基因(如抗虫基因来自苏云金芽孢杆菌)可为真
6、核生物(如棉花)提供目的基因。 (6)限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求同一种酶，目的是产生相同的黏性末端；第二步中两种工具酶都用到。 (7)受体细胞动物一般用受精卵，植物若用体细胞则通过组织培养的方式形成新个体。 (8)抗虫棉只能抗虫，不能抗病毒、细菌。,下列关于限制酶和DNA连接酶的理解，正确的是 A其化学本质都是蛋白质 BDNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键 C它们不能被反复使用 D在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶,【错因分析】对DNA连接酶和DNA聚合酶的化学本质，作用化学键和作用对象模糊不清。 【正确解答】限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质；DNA连
7、接酶连接的是两个DNA片段间相邻两个碱基间的磷酸二酯键；酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用；DNA聚合酶是在细胞内DNA分子复制时发挥作用的，不能替代DNA连接酶。 答案：A。,1.DNA连接酶和限制酶分别作用于图中的() A B C D,解析：两种酶都作用于核苷酸之间形成的磷酸二酯键而非氢键等其他化学键。 答案：B,育种方法的选择,2.设小麦的高产与低产受一对等位基因控制，基因型为AA为高产，Aa为中产，aa为低产。小麦抗锈病(B)对不抗锈病(b)为显性。这两对等位基因的遗传遵循基因的自由组合定律。下图是某同学设计的以高产不抗锈病与低产抗锈病两个纯种品系为亲本培
8、育高产抗锈病小麦品种的过程图。试回答：,(1)通过方法获得的高产抗锈病小麦品种基因型有 _种。 (2)方法是_，步骤中最常用的药剂是_。 (3)基因重组发生在图中的_(填步骤代号)。,(4)经步骤(人工诱变)处理获得的小麦品种不一定是高产抗病类型，这是因为诱发突变是_，而且突变频率_。 (5)与“”途径相比，通过“”途径育种具有能够明显缩短育种年限的优点，这是因为； 已知小麦是两年生植物(第一年秋冬季播种，第二年春夏季节开花、结果)，则通过“”途径获得基因型为aaBB的小麦植株至少需要_年。,解析：本题考查遗传育种方面的综合知识。(1)图中步骤“”为杂交育种，获得的高产抗病小麦品种的基因型有A
9、ABB和AABb两种。(2)步骤“”为单倍体育种，方法是花药离体培养，步骤中最常用的药剂是秋水仙素。(3)基因重组发生在减数分裂过程中，图中步骤都进行了减数分裂。(4)基因突变是不定向的，且突变率很低。,(5)与杂交育种相比，单倍体育种获得的植株一定是纯合子，后代不会发生性状分离；根据题意，第二年获得基因型为AaBb的种子，第二年秋冬季播种，第三年春季开花，并进行花药离体培养，经秋水仙素处理获得基因型为aaBB的小麦植株。,答案：(1)2(2)花药离体培养秋水仙素(3)(4)不定向的很低(5)通过单倍体育种获得的植株一定是纯合子(能稳定遗传或不发生性状分离)3,实验方法：新品种的育种方法 根据
10、育种目标的不同而培育新品种的方法，现总结如下： (1)欲集中不同亲本的优良性状杂交育种； (2)欲既集中优良性状，又缩短育种年限单倍体育种； (3)欲获得较大果实或大型植株或提高营养物质含量多倍体育种；,(4)欲提高变异频率，“改良”或“改造”或直接改变现有性状，获得当前不存在的基因或性状诱变育种； (5)欲实现定向改变现有性状基因工程育种,【典型例题】普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种，控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验：,请分析回答： (1)A组由F1获得F2的方法是_，F2矮杆抗病植株中不能稳定遗传的占_。
11、(2)、三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育配子的是_类。 (3)A、B、C三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦品种的是_组，原因是_。,(4)通过矮秆抗病获得矮秆抗病小麦新品种的方法是_。获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传的占_。 (5)在一块高秆(纯合体)小麦田中，发现了一株矮秆小麦。请设计实验方案探究该矮秆性状出现的可能原因(简要写出所用方法、结果和结论)。 ， 。,解析：本题侧重于对诱变育种、杂交育种和单倍体育种的比较。(1)杂交育种是具两对相对性状的纯合子杂交得F1，F1再自交得F2，在F2中出现所需的类型，若是显性性状还需连续自交直至不发生性状分离为止。F2中矮秆抗病有1ttRR、2tt
12、Rr，其中不能稳定遗传的(ttRr)占2/3。(2)花药离体培养得到的是单倍体植株，不能进行正常的减数分裂，所以不能产生正常的配子。(3)基因突变的频率较低，而且是不定向的。,(4)单倍体育种是先通过花药离体培养获得单倍体，再用秋水仙素处理单倍体幼苗，诱导染色体加倍，得到的个体一定是纯合体。(5)高秆(纯合体)小麦田中，发现了一株矮秆小麦，可能有两个原因：基因突变或环境因素的影响。前者引起的变异是能遗传的；仅环境影响引起的变异是不能遗传的，仍是高秆基因。因是探究实验，结果和结论要分别考虑这两种情况。,答案：(1)自交2/3(2)(3)C基因突变的频率极低且不定向 (4)秋水仙素(或低温)诱导染色体加倍100% (5)将矮秆小麦与高秆小麦杂交；如果子一代为高秆，子二代高秆矮秆31(或出现性状分离)，则矮秆性状是基因突变造成的；否则，矮秆性状是环境引起的。或将矮秆小麦与高秆小麦种植在相同环境条件下，如果两者未出现明显差异，则矮秆性状由环境引起，否则，矮秆性状是基因突变的结果,
