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1、第25讲从杂交育种到基因工程,走进高考第一关:教材关,从杂交育种到基因工程杂交育 种与诱变育种杂交育种概念:将_或_品种的优良性状通过_集 中在一起,再经过选择和培育,获得新品种的方法 原理:_ 方法:杂交 目的:培育动植物优良品种 特点只能利用已有基因的重组,按需要选择,不能创造_,两个,多个,杂交,基因重组,新基因,杂交后代会出现_现象,育种进程缓慢,过程相对简单诱变育种概念:利用物理因素或化学因素来处理生物,使生物发生_原理:基因突变 方法:物理(如X射线射线紫外线激光等)诱变 化学(如亚硝酸硫酸二乙酯等)诱变 特点提高_,缩短育种进程 _大基因工程及其,分离,基因突变,突变率,盲目性,
2、应用基因工程的原理概念:又叫_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,然后放在另一种生物的细胞里, _地改造生物的遗传性状 工具基因的“剪刀”_酶 基因的“针线”_酶基因的运载体 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受体细胞目的基因的_ 基因工程的应用作物育种药物研制环境保护 转基因生物和转基因食品的安全性,基因拼接,DNA重组,定向,限制性核酸内切,DNA连接,检测与表达,解读高考第二关:考点关,考点1几种育种方法的比较,特别提醒:杂交育种与杂种优势的区别: 杂交育种是通过有性生殖,使不同的优良性状组合到后代的一个个体中,从而选
3、育出优良品种的方法 杂种优势是指基因型不同的个体杂交产生的杂种一代,在适应能力上优于两个亲本的现象,深化拓展: 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,最简捷常规的育种方法杂交育种,3.根据不同育种需求选择不同的育种方法 (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
4、,4.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 5.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,但只能用杂种一代,因为后代会发生性状分离 6.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,例析1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
5、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矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占_ (2)三类矮杆抗病植株中,最可能产生不育配子的是_类 (3)ABC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_,自交,2/3,C,基因突变频率低且不定向,(4)通过矮杆抗病获得矮秆抗病小麦新品种的方法是_获得的矮杆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) _,秋水仙素(或低温)诱导染色体加倍,100%,将矮秆小麦与高秆小麦杂交;如果
6、子一代为高秆子二代高秆：矮秆=3：1(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,解析:(1)将F1高秆抗病类型自交,在F2中可获得高秆抗病矮秆抗病高秆易感病和矮秆易感病四种类型,从四种类型中选择矮秆抗病该矮秆抗病类型的基因组成为ttRR或ttRr,其中,不能稳定遗传的(ttRr)在矮抗植株中占2/3(2)B组矮秆抗病类型是由F1高秆抗病类型的花药离体培养直接获得,其基因组成为tR,属单倍体,高度不育(3)由题干信息可知,A为杂交育种,B为单倍体
7、育种,C为诱变育种,因诱变育种具有突变率低且不定向等特点,所以C组最不易获得矮秆抗病品种(4)矮秆抗病是单倍体,要经过秋水仙素(或低温)诱导染色体加倍,才能得到矮秆抗病小麦新品种,基因型ttRR,全部为纯合体(5)一块高秆(纯合体)小麦田中,发现了一株矮,秆小麦,属于变异导致变异的原因有两种:环境条件导致的不可遗传的变异和遗传物质变化引起的可遗传的变异,所以探究该矮秆性状出现可能原因的实验思路是通过判断该变异性状能否遗传来获得结论,如该变异性状能遗传,则是基因突变的结果;如该变异性状不能遗传,则是环境引起的实验方法有两种,其一将矮秆小麦与高秆小麦杂交,如果子二代高秆：矮秆=3：1(或出现性状分
8、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其二,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,否则是基因突变的结果,互动探究1: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 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 C.普通小麦黑麦F1小黑麦 D,谷氨酸： 亮氨酸： 丙氨酸： 精氨酸： ,(1)在A组的处育种工作者应采用的方法是_ (2)B组a代表的个体叫做_B组的育种方法与A组的育种方法比较,最大优点是
9、_ _经过处理后的个体基因型按理论计算共有_种 (3)若是转录的模板链,则代表的氨基酸是_ (4)E组中丙个体的性状多数与_相似 (5)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_,自交,单倍体,明显缩短育种年限,后代不发生性状分离,4,丙氨酸,甲,遗传信息,种类,解析:由题意知: (1)A表示杂交育种,其中表示自交方法 (2)B表示单倍体育种,表示花粉离体培养成a单倍体植株,表示用秋水仙素处理,若高秆(A)抗锈病(B),则B过程可图解为:AABBaabbF1：AaBb花粉：AB,Ab,aB,ab 单倍体植株ABAb,aB,ab AABBAAbb,aaBB,aabb四种稳
10、定遗传的个体,筛选出aaBB矮秆抗锈病小麦,(3)D表示射线引发的基因突变,按照碱基互补配对原则上的碱基组成为CGT,转录产生的mRNA链上密码子为GCA,翻译成的氨基酸为丙氨酸 (4)E图表示克隆;丙的性状与提供细胞核的亲本甲相似,方法技巧:根据育种要求选择育种方式 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,考点2基因工程的工具 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
11、)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,(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 (4)切割结果:产生两个带有黏性末端的DNA片段 (5)作用:基因工程中重要的切割工具,能将外来的DNA切断,对自己的DNA无损害,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
12、制 (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,特别提醒:1.限制性内切酶和DNA连接酶的作用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 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,是将DNA水解的酶;DNA聚合酶是在DNA复制过程中,催化形成
13、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,例析2-1已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点,如下图中箭头所指如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断,则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段现有多个上述线性DNA分子,若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断,则从理论上讲,经该酶酶切后,这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是( ) A.3 B.4 C.9 D.12,解析:若该线性DNA分子在3个酶切位点切断,得
14、到4种长度不同的DNA片段;若在2个酶切位点切断,得到3种长度不同的DNA片段;若在1个酶切位点切断,得到2种长度不同的DNA片段因此最多能产生4+3+2=9(种)长度不同的DNA片段,答案:C,例析2-2下列有关基因工程中限制性内切酶的描述， 错误的是 ( ) A.一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列 B.限制性内切酶的活性受温度影响 C.限制性内切酶能识别和切割RNA D.限制性内切酶可从原核生物中提取,解析:限制性内切酶主要存在于微生物中一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并能在特定的切点上切割DNA分子其作用对象不是RNA分子,故C错,答案:C,互动探究2-1:质粒是基因工程最常用的运载体,有关质粒的说法正确的是( ) A.质粒不仅存在于细菌中,某些病毒也具有 B.细菌的基因只存在于质粒上 C.质粒为
