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1、从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程第第6 6章章广东最新考纲广东最新考纲要求要求广东考纲解读广东考纲解读近近3年广东年广东高考考情高考考情1.生物变异在生物变异在育种上的应用育种上的应用以与人类生产生活相以与人类生产生活相关的社会热点问题及关的社会热点问题及科技新成果为背景，科技新成果为背景，考查生殖发育、基因考查生殖发育、基因表达、遗传定律、变表达、遗传定律、变异、育种等问题异、育种等问题2012年：年：单选单选T22014年：年：双选双选T252.转基因食品转基因食品的安全的安全1本本章章与与生生产产生生活活实实际际联联系系密密切切，常常以以当当前前热热点点问问题题等等为为背背景景进
2、进行行命命题题，综综合合考考查查杂杂交交育育种种、诱诱变变育育种种和和基基因因工工程程育育种等原理、过程、特点及应用。种等原理、过程、特点及应用。2高高考考生生物物试试题题对对本本章章内内容容的的考考查查，经经常常以以二二倍倍体体、多多倍倍体体与与单单倍倍体体的的区区别别及及其其在在育育种种上上的的应应用用进进行行命命题题，或或者者结结合合实验探究进行命题。实验探究进行命题。3本本章章内内容容与与选选修修3的的基基因因工工程程专专题题及及选选修修1的的DNA杂杂交交技技术术等等联联系系非非常常密密切切，属属于于社社会会热热点点和和生生物物科科技技的的新新发发展展，故故在在高高考考中中是是个个常
3、常考考点点和和热热考考点点，但但其其考考查查难难度度一一般般不不大大，以以识识记和理解为主。记和理解为主。4纵纵观观近近3年年高高考考生生物物试试题题，本本章章知知识识的的考考查查形形式式以以非非选选择择题题为为主主，单单科科命命题题省省份份也也常常以以选选择择题题的的形形式式出出现现，来来考考查查考考生生获获取取信信息息能能力力、分分析析问问题题与与解解决决问问题题能能力力、实实验验分分析析与与设设计计能力等。能力等。1本本章章复复习习的的重重点点是是杂杂交交育育种种、诱诱变变育育种种和和基基因因工工程程的的原原理理与与过过程程，还还要要联联系系多多倍倍体体育育种种、单单倍倍体体育育种种，并
4、并且且比比较较这这几种育种方法的原理、操作方法及优缺点。几种育种方法的原理、操作方法及优缺点。2对对于于每每一一种种育育种种方方法法都都要要结结合合实实例例分分析析，联联系系生生物物变变异异、遗遗传传规规律律及及细细胞胞工工程程等等知知识识，掌掌握握各各种种育育种种方方法法的的本本质质，注重各种育种方法的应用，为实践和创新奠定坚实的基础。注重各种育种方法的应用，为实践和创新奠定坚实的基础。3结结合合一一些些热热点点问问题题，如如基基因因治治疗疗、太太空空育育种种等等，进进一一步步归归纳纳育育种种知知识识，目目的的是是系系统统地地掌掌握握生生物物育育种种的的原原理理、方方法法及及优缺点，灵活的运
5、用知识。优缺点，灵活的运用知识。第第1、2节杂交育种与诱变育种、基因工程及其应用节杂交育种与诱变育种、基因工程及其应用一、杂交育种与诱变育种一、杂交育种与诱变育种1选择育种选择育种(1)方方法法：从从每每一一代代的的变变异异个个体体中中选选出出品品质质最最好好的的进进行行繁繁殖殖、培育。培育。(2)缺点：周期长，可选择的范围有限。缺点：周期长，可选择的范围有限。2杂交育种杂交育种(1)概概念念：将将两两个个或或多多个个品品种种的的_性性状状通通过过杂杂交交集集中在一起，再经过选择和培育，从而获得中在一起，再经过选择和培育，从而获得_的方法。的方法。(2)原理：原理：_。(3)方方法法：两两个个
6、或或多多个个品品种种间间进进行行杂杂交交、选选择择、培培育育，得得到到新品种。新品种。(4)优点：能够将优良性状通过交配优点：能够将优良性状通过交配_到一起。到一起。(5)缺缺点点：_，杂杂交交后后代代会会出出现现分分离离现现象象，不能创造新基因。不能创造新基因。(6)应应用用：改改良良作作物物品品质质，提提高高农农作作物物单单位位面面积积产产量量的的常常规规方法，也可以用于农作物、家畜家禽的育种。方法，也可以用于农作物、家畜家禽的育种。优良优良新品种新品种基因重组基因重组集中集中育种进程缓慢育种进程缓慢3诱变育种诱变育种(1)概概念念：利利用用_或或化化学学因因素素来来处处理理生生物物，使使
7、生生物物发发生生_，从而获得优良变异的育种方法。，从而获得优良变异的育种方法。(2)原理：原理：_。(3)方法：利用物理、化学因素诱发基因突变。方法：利用物理、化学因素诱发基因突变。(5)优优点点：提提高高_，在在较较短短时时间间内内获获得得更更多多的的优良变异类型。优良变异类型。(6)缺缺点点：突突变变的的_性性使使选选育育工工作作量量大大，具具有有盲目性。盲目性。(7)用途：农作物育种、微生物育种、太空育种。用途：农作物育种、微生物育种、太空育种。物理物理基因突变基因突变基因突变基因突变突变率突变率不定向不定向二、基因工程二、基因工程1对基因工程概念的理解对基因工程概念的理解基因工程基因工
8、程的别名的别名基因拼接技术或基因拼接技术或DNA重组技术重组技术操作环境操作环境生物体外生物体外操作对象操作对象基因基因操作水平操作水平_水平水平基本过程基本过程剪切剪切_表达表达结果结果_改造生物的遗传性状，创造出新的改造生物的遗传性状，创造出新的生物类型生物类型DNA分子分子拼接拼接导入导入定向定向2工具工具(1)基因的基因的“剪刀剪刀”：_。(2)基因的基因的“针线针线”：_。(3)基基因因的的运运载载体体：常常用用的的有有_等，目的是将目的基因送入受体细胞。等，目的是将目的基因送入受体细胞。3步骤步骤提提取取目目的的基基因因目目的的基基因因与与_结结合合将将目目的的基基因因_受体细胞受
9、体细胞目的基因的目的基因的_。限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶(简称限制酶简称限制酶)DNA连接酶连接酶质粒、噬菌体和动植物病毒质粒、噬菌体和动植物病毒运载体运载体导入导入检测和表达检测和表达基因工程基因工程优良品质优良品质抗逆性抗逆性高质量高质量低成本低成本有毒有害有毒有害几种育种方法的比较几种育种方法的比较 类型类型杂交育杂交育种种诱变育种诱变育种单倍体育单倍体育种种多倍体多倍体育种育种基因工程基因工程育种育种原理原理基因重基因重组组基因突变基因突变染色体变染色体变异异染色体染色体变异变异基因重组基因重组方法方法杂交杂交自交自交选优选优自交自交物理、化学物理、化学因素处理因素处理花药离体花
10、药离体培养后，培养后，人工加倍人工加倍处理处理用秋水用秋水仙素处仙素处理萌发理萌发的种子的种子或幼苗或幼苗将一生物将一生物的特定基的特定基因转移到因转移到另一种生另一种生物细胞中物细胞中育种育种程序程序优点优点操作简操作简单，单，目的性目的性强强 提高突变提高突变频率，大频率，大幅度改良幅度改良某些性状某些性状缩短育种缩短育种年限，获年限，获得纯合体得纯合体器官大，器官大，提高营提高营养物质养物质含量含量打破物种界打破物种界限，定向改限，定向改造生物的遗造生物的遗传性状传性状缺缺点点育种年限育种年限长，局限长，局限于亲缘关于亲缘关系较近的系较近的个体个体有很大盲目有很大盲目性，有利变性，有利变
11、异少，需大异少，需大量处理实验量处理实验材料材料方法复杂，方法复杂，成活率低，成活率低，需与杂交需与杂交育种配合育种配合发育延迟，发育延迟，结实率低，结实率低，在动物中在动物中难于开展难于开展技术复技术复杂，生杂，生态安全态安全问题较问题较多多举举例例矮秆抗锈矮秆抗锈病小麦病小麦青霉素高产青霉素高产菌株菌株抗病植株抗病植株的育种的育种三倍体西三倍体西瓜瓜转基因转基因抗虫棉抗虫棉诱诱变变育育种种与与杂杂交交育育种种相相比比，前前者者能能产产生生前前所所未未有有的的新新基基因因，创创造造变变异异新新类类型型；后后者者不不能能产产生生新新基基因因，只只是是实实现现原原有有基基因的重新组合。因的重新组
12、合。杂杂交交育育种种选选育育的的时时间间长长，原原因因是是从从F2开开始始发发生生性性状状分分离离；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。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。杂杂交交育育种种与与杂杂种种优优势势不不同同：a.杂杂交交育育种种是是在在杂杂交交后后代代众众多多类类型型中中选选择择符符合合育育种种目目标标的的个个体体进进一一步步培培育育，直直至至获获得得稳稳定定遗遗传传的的具具有有优优良良性性状状的的新新品品种种；b.杂杂种种优优势势主主要要是是利利用用杂杂种种F1的优良性状，并不要求遗传上的稳定。的优良性状，并不要求遗传上的稳定。杂杂交交种种与与多多倍
13、倍体体的的比比较较：二二者者都都可可产产生生很很多多优优良良性性状状如如茎茎秆秆粗粗壮壮、抗抗倒倒伏伏、产产量量提提高高、品品质质改改良良，但但多多倍倍体体生生长长周周期期长长，晚晚熟熟；而而杂杂交交种种可可早早熟熟，故故成成熟熟期期早早晚晚可可判判定定是是多多倍倍体体还还是杂交种。是杂交种。不能正确判断生物育种的方法和过程不能正确判断生物育种的方法和过程图图中中甲甲、乙乙表表示示水水稻稻的的两两个个品品种种，A、a和和B、b表表示示分分别别位位于于两两对对同同源源染染色色体体上上的的两两对对等等位位基基因因，表表示示培育水稻新品种的过程，下列说法错误的是培育水稻新品种的过程，下列说法错误的是
14、()A过程简便，但培育周期长过程简便，但培育周期长B和和过程的变异都发生于有丝分裂间期过程的变异都发生于有丝分裂间期C过程常用的方法是花药离体培养过程常用的方法是花药离体培养D与与过程的育种原理不相同过程的育种原理不相同解解析析 本本题题考考查查生生物物育育种种的的有有关关知知识识。过过程程是是杂杂交交育育种种，过过程程简简便便但但培培育育周周期期长长。过过程程要要经经雌雌雄雄配配子子受受精精后后育育而而成成；过过程程是是多多倍倍体体育育种种，该该过过程程用用到到的的变变异异发发生生在在有有丝丝分分裂裂的的分分裂裂期期，B错错误误。过过程程常常用用的的方方法法是是花花药药离离体体培培养养。过过
15、程程是是诱诱变变育育种种，a基基因因突突变变为为A基基因因；过过程程是是基基因因工工程程育育种种，细胞中导入了细胞中导入了c基因，二者育种原理不相同。基因，二者育种原理不相同。答案答案 B两两个个亲亲本本的的基基因因型型分分别别为为AAbb和和aaBB，这这两两对对基基因因按按自自由由组组合合定定律律遗遗传传，要要培培育育出出基基因因型型为为aabb的新品种，最简捷的方法为的新品种，最简捷的方法为()A单倍体育种单倍体育种B杂交育种杂交育种C人工诱变育种人工诱变育种D细胞工程育种细胞工程育种【答案】【答案】B【解析】【解析】单倍体育种是最快的，杂交育种才是最简捷的。单倍体育种是最快的，杂交育种
16、才是最简捷的。 纠错纠错 针对育种目标采用相应的育种方法整合针对育种目标采用相应的育种方法整合育种目的育种目的育种方法育种方法集中双亲的不同优良性状集中双亲的不同优良性状杂交育种杂交育种(耗时长，但简便易耗时长，但简便易行行)单倍体育种单倍体育种(明显缩短育种年明显缩短育种年限，但技术复杂限，但技术复杂)大幅度改良某一品种，使之出大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的新性状现前所未有的新性状诱变育种诱变育种(可提高变异频率，可提高变异频率，期望获得理想性状期望获得理想性状)对原有品种实施对原有品种实施“定向定向”改造改造基因工程育种基因工程育种要求快速育种要求快速育种单倍体育种、植物组织培养单
17、倍体育种、植物组织培养对原品种性状进行对原品种性状进行“增大增大”或或“加强加强”，提高营养物质含量，提高营养物质含量多倍体育种多倍体育种突破种间界限突破种间界限基因工程育种基因工程育种注注意意几几种种育育种种方方法法的的处处理理时时间间：利利用用基基因因突突变变育育种种时时，处处理理的的时时间间是是细细胞胞分分裂裂的的间间期期；利利用用染染色色体体变变异异育育种种时时，在在种子萌发或幼苗期处理。种子萌发或幼苗期处理。(双双选选)下下图图是是利利用用某某农农作作物物品品种种和和品品种种培培育育作作物物新新品品种种的的几几种种方方法法，下下列列叙叙述述正正确确的的是是()A与与是同一个物种是同一
18、个物种B过程过程需要限制酶和需要限制酶和DNA聚合酶两种工具酶聚合酶两种工具酶C过程过程V使用的药剂作用于有丝分裂的前期使用的药剂作用于有丝分裂的前期D过程过程产生的变异具有不定向性产生的变异具有不定向性解解析析 、为为杂杂交交育育种种，、为为单单倍倍体体育育种种，为为多多倍倍体体育育种种，为为基基因因工工程程育育种种，为为诱诱变变育育种种。是是二二倍倍体体，是是四四倍倍体体，属属于于不不同同物物种种，A不不对对；过过程程需需要要限限制制酶酶和和DNA连连接接酶酶两两种种工工具具酶酶，B不不对对；过过程程V使使用用的的药药剂剂是是秋秋水水仙仙素素，作作用用于于有有丝丝分分裂裂的的前前期期，导导
19、致致染染色色体体数数目目变变异异，诱诱变变育育种种的的原原理理是是基基因因突突变变，其其特特点点是是产产生生的的变变异异具具有有不不定定向向性性，C、D正确。正确。答案答案 CD(双双选选)将将某某种种二二倍倍体体植植物物、两两个个植植株株杂杂交交，得得到到，将将再再做做进进一一步步处处理理，如如下下图图所所示示。下列分析不正确的是下列分析不正确的是()A由由到到的育种过程依据的主要原理是基因突变的育种过程依据的主要原理是基因突变B由由过程形成过程形成植株可知，植株可知，和和属于同一物种属于同一物种C若若的的基基因因型型为为AaBbdd，则则植植株株中中能能稳稳定定遗遗传传的的个个体占总数的体
20、占总数的1/8D由由到到的的过过程程会会发发生生突突变变和和重重组组，可可为为生生物物进进化化提提供原材料供原材料【答案】【答案】CD【解解析析】从从到到经经过过自自交交后后，植植株株中中能能稳稳定定遗遗传传的的个个体体占占1/4，C项项错错误误。由由到到的的过过程程是是通通过过有有丝丝分分裂裂来来实实现现的的，而基因重组发生在减数分裂过程中，故而基因重组发生在减数分裂过程中，故D项错误。项错误。1对基因工程的理解对基因工程的理解 基因工程及应用基因工程及应用基因工程的别名基因工程的别名基因拼接技术或基因拼接技术或DNA重组技术重组技术操作环境操作环境生物体外生物体外操作对象操作对象基因基因操
21、作水平操作水平DNA分子水平分子水平基本过程基本过程剪切剪切拼接拼接导入导入表达表达结果结果定向改造生物的遗传性状，创造出新定向改造生物的遗传性状，创造出新的生物类型的生物类型2基因工程的操作工具基因工程的操作工具(1)基因的基因的“剪刀剪刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶来源：主要来源于微生物。来源：主要来源于微生物。特特性性：一一种种限限制制酶酶只只能能识识别别一一种种特特定定的的核核苷苷酸酸序序列列，并并在特定的切点上切割在特定的切点上切割DNA分子。分子。实实例例：EcoR的的限限制制酶酶能能专专一一地地识识别别GAATTC序序列列，并并在在G和和A之间将这段序列切开。之间将这段序列
22、切开。切割结果：产生两个带有黏性末端的切割结果：产生两个带有黏性末端的DNA片段。片段。作用：基因工程重要的切割工具，可以将外源作用：基因工程重要的切割工具，可以将外源DNA切断。切断。(2)基因的基因的“针线针线”DNA连接酶连接酶作作用用：把把脱脱氧氧核核糖糖和和磷磷酸酸交交替替连连接接而而成成的的DNA骨骨架架上上的的缺缺口口“缝合缝合”起来。起来。(3)基因的运载体基因的运载体本质：本质：DNA分子。分子。作作用用：作作为为运运输输工工具具，将将外外源源基基因因送送入入受受体体细细胞胞，同同时时利用它在宿主细胞内大量复制所需的目的基因。利用它在宿主细胞内大量复制所需的目的基因。常常用用
23、的的运运载载体体：质质粒粒(小小型型环环状状的的DNA分分子子)、噬噬菌菌体体、动植物病毒。动植物病毒。作为运载体必备的条件：作为运载体必备的条件：a能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。b有一至多个限制酶的切点。有一至多个限制酶的切点。c有标记基因。有标记基因。3基因工程操作的基本步骤基因工程操作的基本步骤4基因工程的应用基因工程的应用农农牧牧业业农业：农业：作物作物 育育种种成成就就获得了高产、稳产和具有优良品质的农获得了高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种品种举举例例抗抗虫虫基基因因作作物物举举
24、例例抗虫的烟草、玉米、水稻和棉抗虫的烟草、玉米、水稻和棉花花意意义义减少农药用量，降低生产成本，减少农药用量，降低生产成本，减少农药对环境的污染减少农药对环境的污染其其他他耐贮存的番茄、耐盐碱的棉花、抗耐贮存的番茄、耐盐碱的棉花、抗除草剂的玉米、油菜、大豆等多种除草剂的玉米、油菜、大豆等多种转基因植物转基因植物牧业牧业转基因奶牛、超级绵羊等多种转基因动物转基因奶牛、超级绵羊等多种转基因动物药物药物研制研制传统方法传统方法方法方法直接从生物体的组织、细胞或血液直接从生物体的组织、细胞或血液中提取中提取缺点缺点受原料来源限制，价格十分昂贵受原料来源限制，价格十分昂贵基因工程基因工程生产生产优点优点
25、高效率、高质量、低成本高效率、高质量、低成本举例举例胰岛素、干扰素、乙肝疫苗、白细胰岛素、干扰素、乙肝疫苗、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子，以胞介素、溶血栓剂、凝血因子，以及预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾的及预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾的疫苗等疫苗等其他其他食品工业、环境保护等食品工业、环境保护等 对对下下图图所所示示DNA片片段段的的说说法法错错误的是误的是()A甲、乙、丙的黏性末端是由三种限制酶催化产生的甲、乙、丙的黏性末端是由三种限制酶催化产生的B甲、乙之间可形成重组甲、乙之间可形成重组DNA分子，但甲、丙之间不能分子，但甲、丙之间不能CDNA连连接接酶酶催催化化磷磷酸酸基基团团和和核核糖糖之
26、之间间形形成成化化学学键键，该该反应有水产生反应有水产生D切切割割甲甲的的限限制制酶酶不不能能识识别别由由甲甲、乙乙片片段段形形成成的的重重组组DNA分子分子答案答案 C下下列列有有关关基基因因工工程程的的叙叙述述，正正确的是确的是()A质粒上的抗性基因可能会在基因工程操作中被破坏质粒上的抗性基因可能会在基因工程操作中被破坏B有些限制性核酸内切酶能识别特定的核糖核苷酸序列有些限制性核酸内切酶能识别特定的核糖核苷酸序列C利利用用细细菌菌质质粒粒构构建建的的重重组组质质粒粒不不宜宜用用于于真真核核生生物物的的基基因工程因工程D受受体体细细胞胞若若能能表表达达质质粒粒载载体体上上的的抗抗性性基基因因，即即表表明明重重组质粒成功导入组质粒成功导入【答案】【答案】A 【解解析析】在在切切割割质质粒粒时时，可可能能会会破破坏坏质质粒粒中中的的抗抗性性基基因因；限限制制性性核核酸酸内内切切酶酶识识别别的的是是特特定定的的脱脱氧氧核核糖糖核核苷苷酸酸序序列列；重重组组质质粒粒既既可可以以用用于于原原核核生生物物，也也可可以以用用于于真真核核生生物物的的基基因因工工程程；受受体体细细胞胞若若能能表表达达质质粒粒载载体体上上的的抗抗性性基基因因，只只能能说说明明导导入入了了质质粒，但不一定是重组质粒。粒，但不一定是重组质粒。
