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1、第第6 6章章 从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程第第1 1节节 杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种杂交育种和诱变育种y杂交育种和诱变育种y小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮杆（要选育矮杆（aa )aa )、抗病（、抗病（BBBB）的小麦新品）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合种；马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即可称为杂合体），生产上通常用块茎繁殖，即可称为杂合体），生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉（现要选育黄肉（Yy)Yy)、抗病、抗病(Rr)(Rr)的马铃薯新品的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序，种
2、。请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。（写出包括亲传图解表示并加以简要说明。（写出包括亲本在内的前三代即可）本在内的前三代即可）例例1杂交育种和诱变育种y 马铃薯马铃薯第一代第一代 yyRr Yyrr 亲本杂交亲本杂交第二代第二代 YyRr,yyRr,Yyrr,yyrr 种植，选黄肉、种植，选黄肉、 抗抗 病（病（ YyRr ）第三代第三代 YyRr 用块茎繁殖用块茎繁殖 杂交育种和诱变育种y第三代第三代 F F2 2 A_B_,A_bb,aaB_,aabbA_B_,A_bb,aaB_,aabb
3、 种植种植F F2 2 代，选矮杆、代，选矮杆、 抗病（抗病（aaB_ aaB_ ），继），继 续自交，期望下代续自交，期望下代 获得纯合体获得纯合体 小麦小麦第一代第一代 P AABB P AABB aabb aabb 亲本杂交亲本杂交第二代第二代 F F1 1 AaBb AaBb 种植种植F F1 1代，自交代，自交杂交育种和诱变育种y例例2假设现有长毛立耳猫（假设现有长毛立耳猫（假设现有长毛立耳猫（假设现有长毛立耳猫（BBEEBBEEBBEEBBEE）和）和）和）和短毛折耳猫（短毛折耳猫（短毛折耳猫（短毛折耳猫（bbeebbeebbeebbee），你能否培育出能），你能否培育出能），你能
4、否培育出能），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（稳定遗传的长毛折耳猫（稳定遗传的长毛折耳猫（稳定遗传的长毛折耳猫（BBeeBBeeBBeeBBee）？写出）？写出）？写出）？写出育种方案（用遗传图解表示）育种方案（用遗传图解表示）育种方案（用遗传图解表示）育种方案（用遗传图解表示）长毛折耳猫长毛折耳猫短毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫长毛立耳猫杂交育种和诱变育种y长毛立耳长毛立耳 短毛折耳短毛折耳BBEEbbee长毛立耳长毛立耳BbEe长毛立耳长毛立耳BbEe长立长立 长折长折 短立短立 短折短折BBeeBbeeBBeeBbeebbeebbee长折长折 短折短折长折长折 长折长折 短折短折杂交杂
5、交F1间间交配交配选优选优测交测交 F3长折长折 短折短折杂交育种和诱变育种y例3甲磺酸乙酯(EMS)能使鸟嘌呤(G)的N位置上带有乙基而成为7-乙基鸟嘌呤，这种鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对，从而使DNA序列中GC对转换成AT对。育种专家为获得更多的变异水稻亲本类型，常先将水稻种子用EMS溶液浸泡，再在大田种植，通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株。请回答下列问题。(1)经过处理后发现一株某种性状变异的水稻，其自交后代中出现两种表现型，说明这种变异为 突变。(2)用EMS浸泡种子是为了提高 ，某一性状出现多种变异类型，说明变异具有 。(3)EMS诱导水稻细胞的DN
6、A发生变化，而染色体的 不变。(4)经EMS诱变处理后表现型优良的水稻植株也可能携带有害基因，为了确定是否携带有害基因，除基因工程方法外，可采用的方法有 、 。(5)诱变选育出的变异水稻植株还可通过PCR方法进行检测，通常该植株根、茎和叶都可作为检测材料，这是因为 。显性显性基因突变频率基因突变频率不定向性不定向性结构和数目结构和数目自交自交该水稻植株体细胞基因型相同该水稻植株体细胞基因型相同 花药离体培养形成单倍体、秋水仙素诱导加倍形成二倍体花药离体培养形成单倍体、秋水仙素诱导加倍形成二倍体杂交育种和诱变育种y例4、用纯种的高秆（D）抗锈病（T）小麦和矮杆（d）易染锈病（t）小麦，培育矮杆抗
7、锈病小麦新品种的步骤如下：（两对基因位于非同源染色体上） 过程A叫做_；B过程是_；C过程是_，dT幼苗可称做_；D过程的目的是_，此过程常用的化学药剂是_。 C和D构成的育种方法叫_，用这种方法培育新品种只需_年。 从F1开始，还可以采用_育种方法来培育基因型为ddTT的矮秆抗锈病小麦，理论上F2中基因型为ddTT的个体占_。单倍体育种单倍体育种减数分裂减数分裂花药离体培养花药离体培养单倍体单倍体人工诱导染色体加倍，产生纯种，使之可育人工诱导染色体加倍，产生纯种，使之可育秋水仙素秋水仙素杂交杂交2杂交杂交1/16杂交育种和诱变育种y真题4（08北京卷）白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分
8、别为20、18，以白菜为母本，甘蓝为父本，经人工授粉后，将雌蕊离体培养，可得到“白菜甘蓝”杂种幼苗。请回答问题：（1）白菜和甘蓝是两个不同的物种，存在 隔离。自然条件下，这两个物种间不能通过 的方式产生后代。雌蕊离体培养获得“白菜-甘蓝”杂种幼苗，所依据的理论基础是植物细胞具有 。（2）为观察“白菜甘蓝”染色体的数目和形态，通常取幼苗的 做临时装片，用 染料染色。观察、计数染色体的最佳时期是 。（3）二倍体“白菜甘蓝”的染色体数为 。这种植株通常不育，原因是减数分裂过程中 。为使其可育，可通过人工诱导产生四倍体“白菜-甘蓝”这种变异属于 。生殖生殖 杂交（有性生殖）杂交（有性生殖）全能性全能性
9、 根尖（茎尖）根尖（茎尖）醋酸洋红（龙胆紫、碱性）醋酸洋红（龙胆紫、碱性）有丝分裂中期有丝分裂中期19没有同源染色体配对的现象没有同源染色体配对的现象染色体变异染色体变异杂交育种和诱变育种y问题探讨问题探讨 假如要让这头母猪生出具有这只公狗的某假如要让这头母猪生出具有这只公狗的某些性状的后代，从理论上看，你认为该怎么办些性状的后代，从理论上看，你认为该怎么办？杂交育种和诱变育种y第六章第六章 第二节第二节 基因工程及其应用基因工程及其应用杂交育种和诱变育种y第一部分第一部分 基基 础础 梳梳 理理请阅读教材请阅读教材P102-105，思考并完成下列内容，思考并完成下列内容杂交育种和诱变育种y基
10、因基因工程工程操作环境：操作环境：操作对象：操作对象：操作水平：操作水平：操作目的：操作目的：利用原理：利用原理：基本工具基本工具基本步骤：基本步骤：具体应用具体应用 “剪刀剪刀”：“针线针线”：“运输工具运输工具”：作物育种：作物育种：药物研制：药物研制：环境保护：环境保护：生物体外生物体外基因（基因（DNA分子）分子）分子水平分子水平按照人们的意愿，按照人们的意愿，定向定向改造生物的遗传性状改造生物的遗传性状基因重组基因重组限制酶限制酶DNA连接酶连接酶运载体（运载体（质粒、噬菌体、动植物病毒等质粒、噬菌体、动植物病毒等）“剪剪” “拼拼” “接接” “转转”杂交育种和诱变育种y第二部分第
11、二部分 寻寻 根根 问问 底底杂交育种和诱变育种y问题问题1 限制酶主要分布在哪些生物体内？其作用有何特点？限制酶主要分布在哪些生物体内？其作用有何特点？主要分布：主要分布：微生物（如：细菌、酵母菌等）微生物（如：细菌、酵母菌等）作用特点：作用特点： 特异性特异性（1）识别与切割：）识别与切割：一种一种限制酶限制酶只能识别一种只能识别一种特定特定的核苷酸序列，的核苷酸序列，并在并在特定特定的切点上切割的切点上切割DNA分子；分子；（2）作用对象：）作用对象：对外不对内。对外不对内。杂交育种和诱变育种y课堂练习课堂练习1、限制酶切割的方式通常有几种？同种限制酶切割、限制酶切割的方式通常有几种？同
12、种限制酶切割而成的两个末端有何特点？而成的两个末端有何特点？限制酶切割的方式通常有限制酶切割的方式通常有两种两种。即：。即：错切错切和和平切平切。同种限制酶切割而成的两个末端具有同种限制酶切割而成的两个末端具有反向相同反向相同的特点。的特点。2、下列哪两个、下列哪两个DNA片断是由同种限制酶切割而来的？片断是由同种限制酶切割而来的？（1）CTGCA （2）AC （3） G （4）GC （5）GT G TG ACGTC CG CA（1）与（）与（3）、（）、（2）与（）与（5）是由同种限制酶切割而）是由同种限制酶切割而来的。来的。杂交育种和诱变育种y问题问题2 DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶
13、有何异同？聚合酶有何异同？相同点：相同点：都属于蛋白质；都能形成磷酸二酯键都属于蛋白质；都能形成磷酸二酯键不同点：不同点：类类 别别DNA聚合酶聚合酶DNA连接酶连接酶作用机理作用机理需否模板需否模板 不需要不需要同时同时“缝合缝合”两个两个DNA分子片断上的分子片断上的 “缺口缺口”将将单个单个的脱氧核苷的脱氧核苷酸加到已有的脱氧酸加到已有的脱氧核苷酸核苷酸链链上上必须以一条必须以一条DNA链链为模板为模板杂交育种和诱变育种yDNA连接酶的作用过程点击播放点击播放杂交育种和诱变育种y问题问题3 质粒的化学本质是什么？为何它能作为基因工程中常用质粒的化学本质是什么？为何它能作为基因工程中常用的
14、运载体？的运载体？ 质粒的化学本质：质粒的化学本质： 小型环状小型环状DNA分子分子它能作为基因工程中常用的运载体的原因：它能作为基因工程中常用的运载体的原因：（1）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；（2）有多个限制酶的切点；）有多个限制酶的切点；（3）有标记基因等。）有标记基因等。问题问题4 基因工程获得成功的标志是什么？基因工程获得成功的标志是什么？ 获得目的基因（外源基因）的产物。获得目的基因（外源基因）的产物。杂交育种和诱变育种y问题问题5 猪与狗是两类性状差异很大的生物，为什么通过基因猪与狗是两类性状差异很大的生物，为什么通过基因工程后，从理论上看
15、，母猪可以生出具有公狗的某些优良性状工程后，从理论上看，母猪可以生出具有公狗的某些优良性状的后代呢？的后代呢？（1）猪与狗的遗传物质）猪与狗的遗传物质DNA（基因）的物质组成和化学结构（基因）的物质组成和化学结构相同；相同；（2）猪与狗共用一套遗传密码。）猪与狗共用一套遗传密码。杂交育种和诱变育种y第三部分第三部分 整整 合合 提提 高高杂交育种和诱变育种y1、下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是（下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是（ ）我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻 我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒我国科学家通过
16、返回式卫星搭载种子培育出太空椒 我国科学家将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内，我国科学家将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内， 培育出抗虫棉培育出抗虫棉 我国科学家通过体细胞克隆技术培育出克隆牛我国科学家通过体细胞克隆技术培育出克隆牛A、 B、 C、 D 、 B2、某植物的基因型是、某植物的基因型是AaBB，将它转变成以下基因型的植物：，将它转变成以下基因型的植物：AABB; aB; AaBBC; AAaaBBBB，所用到的最佳技术，所用到的最佳技术 分别是（分别是（ ）A、诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合、诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合B、杂交育种、花药离
17、体培养、转基因技术、杂交育种、花药离体培养、转基因技术、 多倍体育种多倍体育种C、花药离体培养、诱变育种、细胞融合、转基因技术、花药离体培养、诱变育种、细胞融合、转基因技术D、细胞融合、诱变育种、转基因技术、细胞融合、诱变育种、转基因技术、 多倍体育种多倍体育种B杂交育种和诱变育种y3、假设、假设A、b代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现有有AABB、aabb两个品种，为培育出优良新品种两个品种，为培育出优良新品种AAbb，可以采用，可以采用的方法如图所示。的方法如图所示。AABBaabbAaBbA-bbAAbbC(AAbb)Ab导入细菌
18、导入细菌基因基因C紫紫外外线线（1）由品种）由品种AABB与与aabb经过经过 过程培育出新品过程培育出新品种的育种方法称为种的育种方法称为 ；基因型为基因型为Aabb的类型经过的类型经过，子代中，子代中AAbb与与aabb的数的数量比是量比是 。（2）过程）过程常采用的方法是常采用的方法是 ，由此得到，由此得到的新个体的新个体Ab属于属于 。与。与“过程过程 ”的育种方的育种方法相比，法相比，“过程过程 ”育种的优势是育种的优势是 。（3）过程）过程在完成目的基因与运载体结合时，必须用到在完成目的基因与运载体结合时，必须用到的工具酶是的工具酶是 。与。与“过程过程”的育种的育种方法相比，方法
19、相比，“过程过程”育种的优势是育种的优势是 。细菌基因。细菌基因C能整合到玉米体内并成功表达，主要原因有能整合到玉米体内并成功表达，主要原因有 ； 。（4）请再举两例基因工程在实际生活中的应用。）请再举两例基因工程在实际生活中的应用。 。（5）请针对）请针对“转基因玉米转基因玉米”设计一则公益性广告。设计一则公益性广告。 。杂交育种杂交育种1：1花药离体培养花药离体培养单倍体单倍体育种年限短育种年限短限制酶、限制酶、DNA连接酶连接酶能定向改变生物性状能定向改变生物性状细菌基因与玉米基因的物质组成相同细菌基因与玉米基因的物质组成相同细菌与玉米共用一套遗传密码细菌与玉米共用一套遗传密码杂交育种和
20、诱变育种y(08(08海南海南) )26（18分）（选修模块3：现代生物科技专题）图为某种质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRI、BamHI的酶切位点，ampR为青霉素抗性基因，tctR为四环素抗性基因，P为启动因子，T为终止子，ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoRI、BamHI在内的多种酶的酶切位点。（1）将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoRI酶切，酶切产物用DNA连接酶进行连接后，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有 、 、 三种。 若要从这些连接产物中分离出重组质粒，需要对这些连接产物进行 。（2）用上述3种连接产物与无任何抗药性的原
21、核宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是 。接种到含青霉素培养基中，能生长的原核宿主细胞所含的连接产物是；（3）目的基因表达时，RNA聚合酶识别和结合的位点是 ，其合成的产物是 。（4）在上述实验中，为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应选用的酶是 。目的基因目的基因载体连接物载体连接物 载体载体-载体连接物载体连接物 目的基因目的基因-目的基因连接物目的基因连接物 分离纯化分离纯化载体载体-载体连接物载体连接物目的基因目的基因-载体连接物载体连接物 载体载体-载体连接物载体连接物启动子启动子mRNAEcoRI和和BamHI 杂交育种和诱变育种y限制性内切酶作用过程点击播放点击播放杂交育种和诱变育种y
