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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几种常见育种方法的比较育种方法处理方法原理优/缺点实例杂交育种通过杂交使亲本优良性状组合或互换后连锁在同一品种上基因重组优点：可获取优良性状新品种缺点：育种年限长小麦矮秆、抗病新品种的培育诱变育种物理(射线照射、激光处理)或化学(用亚硝酸、硫酸二乙酯)方法处理动植物、微生物基 因 突变优点：加快育种进程，大幅度改变某些性状缺点：有利个体不多，需大量处理供试材料青霉菌高产菌株的培育单倍体育种花药离体培养后用秋水仙素处理染 色 体变异明显缩短育种年限，可获纯种优良品种普通小麦花药离体培养多倍体育种用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗染色体变异优点：植株茎秆粗壮，果
2、实、种子大，营养物质含量高缺点：发育延迟、结实率低无子西瓜、含糖量高的甜菜基因工程育种将一种生物特定基因转移到另一种生物细胞内基因重组优点：定向地改造生物的遗传性状，克服生殖隔离抗虫棉特别提醒：(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。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。要求快速育种，则运用单倍体育种。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
3、相结合的方法。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)随着我国航天技术的日趋成熟，太空育种正在兴起，有两个优势：太空失重、真空状态，将很多在地球重力场中无法完成的育种实验变为可以实现的现实；太空高辐射环境为动、植物和微生物发生基因突变提供良好条件！【例1】右图甲是普通小麦由三种不同植物通过种间杂交的形成过程图；图乙是某实验小组利用普通小麦中的高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种(两对性状独立遗传)，通过三种不同途径培育矮秆抗病小麦品种的实验过程图解。下列说法正确的是()A图甲杂种一和杂种二与Y组中的花药离体培养不同，有2个染色体组，自然条件下可育BX组中，F
4、1自交后代F2中的矮秆抗病植株中能稳定遗传的占1/3，若要确定F2中获得的矮秆抗病植株是否符合要求，可采用测交法CX、Y、Z三种方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦新品种的是ZD通过Y组获得的矮秆抗病为纯合子解析：图甲，图中A、B、D表示的是染色体组，而不是基因。杂种一为异源二倍体，杂种二为异源三倍体，它们都不育，只有经过染色体数加倍才可育，因此、都是秋水仙素处理幼苗。图乙，X组为杂交育种，检测F2中符合要求的纯合子应用自交法，而不能用测交法；Y组为单倍体育种，矮秆抗病是花药离体培养得到的单倍体，由于没有用秋水仙素处理，故得不到纯合植株；Z组为诱变育种，由于基因突变的低频性和不定向性，不容易获得所
5、需性状。答案：C常见失分探因：不能正确判断生物育种的方法和过程(1)不能区分花药离体培养与单倍体育种的关系。单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理两个过程。花药离体培养只得到单倍体，只有经过秋水仙素处理才能得到纯合植株。(2)不明确杂交育种中纯合子的筛选方法。植物杂交育种一般用自交，动物杂交育种一般用测交。(3)此类问题还常因不能准确选择育种方法而出现失误，如“最简捷”的方法是杂交育种，明显缩短育种年限的是单倍体育种。 跟踪训练下面为6种不同的育种方法。据图回答下列问题。(1)图中A至D方向所示的途径表示_育种方式，这种方法属常规育种，一般从F2代开始选种，这是因为_。ABC的途径表示_育种
6、方式，这两种育种方式中后者的优越性主要表现在_ _。(2)B常用的方法为_。(3)E方法所用的原理是_，所用的方法如_、_。育种时所需处理的种子应是萌动的(而非休眠的)种子，原因是_ _。(4)C、F过程最常用的药剂是_，其作用的原理是_。(5)由G到H过程中涉及的生物技术有_和_。(6)KLM这种育种方法的优越性表现在_ _。解析：(1)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。(2)基因工程技术应用于育种有明显的优势：能够按照人们的意愿，定向改造生物的性状，目的性强，如生产人的胰岛素、干扰素、白蛋白的各种工程菌的构建
7、；打破了物种界限，克服了远缘杂交不亲和的障碍。(3)诱变育种大幅度改良生物性状，这是优点；能提高突变率，但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远多于有利，因而需要大量处理材料，工作量大，能否产生有价值的变异类型，不以人的意志为转移，目的性差。答案：(1)杂交从F2代开始发生性状分离单倍体明显缩短育种年限(2)花药离体培养(3)基因突变 X射线、紫外线、激光亚硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素(理、化因素须各说出一项)种子萌动后进行细胞分裂，DNA在复制过程中可能由于某种因素的影响发生基因突变(4)秋水仙素在细胞分裂时，抑制纺锤体形成，引起染色体数目加倍(5)基因工程(或DNA拼接技术
8、或DNA重组技术或转基因技术)植物组织培养(6)克服了远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围基因工程的操作工具及基本步骤一、操作工具1基因的“剪刀”限制性核酸内切酶(简称限制酶)。(1)存在：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2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。DNA连接酶的作用是在DNA分子连接过程
9、中，黏合脱氧核糖和磷酸之间的缺口。如果把DNA分子看成梯子形，DNA连接酶的作用是把梯子的扶手连接起来。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)作为运载体应具备的条件：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。二、操作步骤特别提醒：(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，不要把质粒等同于运载体，除此之外，噬菌体的衍生物和动植物病毒也可作为运载体。运载体的化学
10、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)原核生物基因(如抗虫基因来自苏云金芽孢杆菌)可为真核生物(如棉花)提供目的基因。(5)微生物常被用做受体细胞的原因是其具有繁殖快、代谢快、目的基因产物多的特点。(6)动物受体细胞一般选用受精卵，植物受体细胞可以是体细胞，但需与植物组织培养技术相结合。(7)抗虫棉只能抗虫，不能抗病毒、细菌。(8)对基因操作是否成功不但要在分子水平上鉴定还要在个体水平上鉴定。(9)目的基因指要表达的基因，标记基因指运载体上且用于鉴定筛选的基因。(10)目的基因表达的标志：通过转录、翻译产生相应的蛋白质。【
11、例2】下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化。图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是()A BC D解析：限制性核酸内切酶的作用是切割磷酸二酯键()，DNA聚合酶的作用是在有模板的条件下催化合成DNA子链，形成新的DNA分子()，DNA连接酶的作用是连接磷酸二酯键，即将2个DNA分子末端的缺口缝合起来()，解旋酶的作用是使双链DNA解旋()。答案：C规律总结DNA连接酶、DNA聚合酶等的比较：名称作用参与生理过程及应用DNA连接酶连接两个DNA片段基因工程限制性核酸内切酶切割某种特定的脱氧核苷酸序列DNA聚合酶在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧核苷酸DNA复制RNA聚合酶在核糖核苷酸链上添加单个核糖核苷酸转录解旋酶使碱基间氢键断裂形成脱氧核苷酸单链DNA复制逆转录酶以RNA为模板合成DNA逆转录，基因工程跟踪训练 下图是基因工程主要技术环节的一个基因步骤，这一步骤需要用到的工具是()ADNA连接酶和解旋酶BDNA聚合酶和限制性核酸内切酶C限制性核酸内切酶和DNA连接酶DDNA聚合酶和RNA聚合酶解析：如图表示目的基因与运载体的结合，需用同一种限制性核酸内切酶切割含目的基因的DNA和质粒，再用DNA连接酶连接。答案：C
