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1、第六章从杂交育种到基因工程【复习目标锁定】最新考纲提示命题热点预测1生物变异在育种上的应用1杂交育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种2转基因食品的安全问题等各种育种方式的原理、过程、优缺点的分析与比较2基因工程的简单应用，转基因生物与转基因食品的安全问题【基础自主梳理】一、杂交育种与诱变育种1.杂交育种（ 1）概念：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育， 获得新品种的方法。（ 2）原理：基因重组。（ 3）过程：选择具有不同优良性状的亲本通过杂交获得F1， F1 连续自交，从中筛选获得需要的类型。（ 4）应用：改良作物品质，提高农作物单位面积产量；培育优良的家畜、家
2、禽。2.诱变育种（ 1）概念：利用物理因素或化学因素处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法。（ 2）原理：基因突变。（ 3）特点：可以提高突变频率，在较短时间内获得更多优良变异类型。（ 4）应用：主要用于农作物育种和微生物育种。如含油量高的大豆品种，青霉素高产菌株等。3.杂交育种与诱变育种的比较：杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓慢，过程烦琐。但诱变育种的优点是能够提高突变率，而局限性是诱发突变的方向难以控制， 突变体难以集中多个理想性状。要克服该局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。思考感悟 杂
3、交育种能否应用于微生物育种?提示： 杂交育种利用基因重组的原理，一般发生在有性生殖的减数分裂过程中。微生物一般不能进行减数分裂，因此一般不用杂交育种的方法对微生物进行育种。二、基因工程1含义(1)操作对象： DNA 分子。(2)过程：提取某种基因体外修饰改造 导入另一种生物的细胞。(3)目的：按照人们的意愿，定向改造生物的遗传性状。2原理：基因重组。3特点(1)可以在不同种生物间进行，即可以将一种生物的优良性状移植到另一种生物身上。(2)可以按照人们的意愿直接定向地改造生物，培育出新品种。4基本工具(1)基因的 “剪刀 ”：指限制性核酸内切酶， 具有特异性， 即一种限制酶只能识别一种特定的核苷
4、酸序列，并在特定的位点上切割 DNA 分子。(2)基因的 “针线 ”：指 DNA 连接酶，它能在脱氧核糖与磷酸之间形成一定的化学键，同时将DNA 片段的两条单链连接起来，而互补的碱基之间是通过氢键连接的。(3)基因的运载体：常用的运载体有质粒、噬菌体、动植物病毒等。质粒主要存在于许多细菌和酵母菌等生物中，其作用是将外源基因送入受体细胞。5基本步骤(1)过程：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表达和检测。(2)成功的标志：获得目的基因产物。三、基因工程的应用1作物育种：利用基因工程，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，如抗虫棉。
5、2药物研制：利用基因工程，培育转基因生物，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、干扰素、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。思考感悟 转基因抗虫棉的目的基因来自哪里，抗虫棉培育成功的意义是什么？转基因抗虫棉的抗虫基因来自苏云金芽孢杆菌。该基因能够指导合成一种毒性很强的蛋白质晶体，使棉铃虫等害虫致死。抗虫作物的使用，不仅减少了农药用量，降低了生产成本，而且还减少了农药对环境的污染。【要点归纳探究】要点一、几种育种方法的比较杂交育种处杂 交理诱变育种用物理、化学因素处理生物，多倍体育种单倍体育种基因工程
6、育种用秋水仙素处理萌花药离体培在分子水平上发的种子或幼苗养进 行原通过基因重用人工方法抑制细胞分裂诱导配子基因重组组，把两个亲诱发基因突中纺锤体的形直接发育理本的优良性状变，产生新性成。使 染色体的成植株，再的组合在同一状，创造新品数目加倍后不用秋水仙素个后代中，从种或新类型。能形成两个细加倍成纯合而产生符合要胞 。子。求的新类型。方培育纯合子物理：紫外线、先将花药离体培用一定浓度提取目的基因 目品种：杂交 X 或 射线、微重养，培养出单倍体的秋水仙素的基因与运载体结法自交 筛选出力、激光等处理、植株将单倍体幼处理萌发的合 将目的基因导符合要求的表再筛选化学：亚苗经一定浓度的秋种子或幼苗入受体
7、细胞 目的现型，通过自硝酸、硫酸二乙酯水仙素处理获得纯基因的表达与检测交至不发生性处理，再选择合子从中选择优 筛选获得优良个状分离为止良植株体培育杂合子品种：一般是选取纯合双亲 （杂交）子一代优方法简单，容能提高变异的频器官较大，营养自交后代不目的性强育种易操作率，大幅改良某些物质含量高。发生性状分周期短；克服了缺不能创造新的性状，变异性状较发育延迟，结实离，可缩短育远缘杂交不亲和的点基因，育种进快稳定，可加速育率 低种年限障碍程缓缦，过程种进程方法复杂， 成技术复杂，安全性繁琐有利变异少，需活率低问题多，有可能引大量处理供试材起生态危机料，诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状实
8、小麦高茎（易青霉菌经 X 射线、三倍体无籽西抗病植株转基因 “向日葵倒伏）、抗锈紫外线照射以及综瓜、八倍体小黑的育成。例豆 ”、转基因抗虫棉病的纯种与矮合处理，培育出青麦茎（抗倒伏）霉素产量很高的菌易染病的纯种株进行杂交，培育出矮茎抗锈病小麦品种【特别提醒】1.基因重组发生于有性生殖中，不能打破生殖隔离，而基因工程则可实现异种生物的基因转移。2.基因工程可使受体获得新的基因，表现出新的性状，该技术可看作是一种广义的基因重组3.转基因动、植物的培育，因其细胞全能性不同，外源基因的受体、细胞也不同，培育转基因动物的受体细胞一般为受精卵；培育转基因植物的受体细胞可用生殖细胞，也可用体细胞再进行组织培
9、养。【自主探究1】杂交育种中，什么性状一定能够稳定遗传()A 优良性状B 相对性状C 显性性状D隐性性状答案与解析D隐性性状出现就不会发生性状分离，而显性性状有可能是杂合子，自交后会发生性状分离。要点二、基因工程的操作工具和基本步骤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
10、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切口。(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。(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。4.基因工程操作的基本步骤【特别提醒】 在进行基因工程的操作时，必须做到切割目的基因和运载体的酶是同一种酶，以形成相同 （互补）的黏性末端，使之便于连接起来；为了使目的基因能在受体细
11、胞中进行表达，要对目的基因进行必要的修饰改造；目的基因在受体细胞中表达，才说明转基因成功。要点三、基因工程的应用基因工程具有重要的实践意义：1在农业上，利用基因工程进行特异基因的转移，培育高产、优质、抗病的优良植物新品种，如通过转基因创造抗病、抗虫、抗旱、抗除草剂、抗污染的植物新类型，通过固氮基因的转移，解决肥料问题等。2在工业上， 基因工程在抗生素工业中逐步显示出巨大潜力，把产生抗生素的遗传基因移植到发酵时间短、又易于培养的某些细菌细胞中，必将大大提高抗生素的产量。如将家蚕产生丝蛋白的遗传物质转移到细菌中，使细菌合成丝蛋白，则将在发酵罐中获得蚕丝，使整个蚕丝生产工业化。3在医药上，利用基因工程生产胰岛素早已获得成功，基因药物已成为世界市场上最大的生物技术产品。4 1990 年美国利用转基因技术将正常酶导入基因缺陷组织得以表达，首例基因治疗成功。1991 年我国基因疗法治疗血友病成功。5转基因动物为人类器官移植提供广泛的前景。6对研究生物进化有重要意义等。【特别提醒】 不同育种目的杂交育种的基本步骤及特点1培育杂合子品种在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接利用，如水稻、玉米等。(1)基本步骤：选取双亲P( ) 杂交 F1。(2)特点：高产、优质、抗性强，但种子只能种一年。2培育纯合子品种(1)培育隐性纯合子品种的基本步骤选取双亲 P( ) 杂交 F1自交 F2 选出表现型
