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第23講 從雜交育種到基因工程,考綱要求 (1)生物變異在育種上的應(yīng)用(Ⅱ) (2)轉(zhuǎn)基因食品的安全性(Ⅰ),教材導(dǎo)學(xué) 一、雜交育種 1.概念 將兩個(gè)或多個(gè)品種的________通過交配集中在一起，再經(jīng)過________，獲得新品種的方法。 2.原理 ________。 3.過程 選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本通過________獲得F1，F(xiàn)1連續(xù)________或雜交，從中篩選獲得需要的類型。,二、誘變育種 1.概念 利用物理因素或化學(xué)因素處理生物，使生物發(fā)生________，從而獲得優(yōu)良變異類型的育種方法。 2.原理 ________。 3.特點(diǎn) 可以________，在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。,三、基因工程 1.概念 又叫基因拼接技術(shù)或________，是按照人們的意愿，把一種生物的________提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，________地改造生物的遺傳性狀。 2.基本工具 (1)基因的剪刀：________。 (2)基因的針線：________。 (3)基因的運(yùn)載體：常用的有________、噬菌體和________等。,3.操作步驟 (1)提取________。 (2)目的基因與________結(jié)合。 (3)將目的基因?qū)隷_______。 (4)目的基因的________。 4.應(yīng)用 基因工程主要在________、藥物研制和________等方面取得了重大成就。,自我校對 一、1.優(yōu)良性狀 選擇和培育 2.基因重組 3.雜交 自交 二、1.基因突變 2.基因突變 3.提高突變率 三、1.DNA重組技術(shù) 某種基因 定向 2.(1)限制性核酸內(nèi)切酶 (2)DNA連接酶 (3)質(zhì)粒 動(dòng)植物病毒 3.(1)目的基因 (2)運(yùn)載體 (3)受體細(xì)胞 (4)檢測和鑒定 4.作物育種 環(huán)境保護(hù),基礎(chǔ)自測 1.判斷下列有關(guān)育種的敘述的正誤。 (1)花藥離體培養(yǎng)可獲得抗銹病高產(chǎn)小麥新品種。 ( ) (2)采用誘變育種可改良缺乏某種抗病性的水稻品種。( ) (3)誘變育種和雜交育種均可形成新的基因。 ( ) (4)雜交育種第一步雜交的目的是將兩個(gè)親本的優(yōu)良基因集中到一個(gè)個(gè)體上。 ( ),(5)太空育種能按人的意愿定向產(chǎn)生所需優(yōu)良性狀。 ( ) (6)三倍體植物不能由受精卵發(fā)育而來。 ( ) (7)雜交育種一定需要較長時(shí)間。 ( ) (8)袁隆平培育的高產(chǎn)、抗逆性強(qiáng)的雜交水稻是基因突變的結(jié)果。 ( ),【答案】 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)×,2.判斷下列有關(guān)基因工程的敘述的正誤。 (1)限制酶只能用于切割目的基因。 ( ) (2)DNA連接酶能將兩堿基間通過形成氫鍵連接起來。( ) (3)載體的作用是攜帶目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中，使之穩(wěn)定存在并表達(dá)。 ( ) (4)基因工程的操作工具酶有限制酶、DNA連接酶及運(yùn)載體。 ( ),(5)所有的基因工程步驟中均涉及堿基互補(bǔ)配對。( ) (6)DNA連接酶和限制酶的作用部位均是磷酸二酯鍵。( ),【答案】 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√,【例1】 下圖甲、乙表示水稻兩個(gè)品種，A、a和B、b表示分別位于兩對同源染色體上的兩對等位基因，①-⑦表示培育水稻新品種的過程，則下列說法錯(cuò)誤的是 ( ),A.①→②過程簡便，但培育周期長 B.①和⑦的變異都發(fā)生于有絲分裂間期 C.③過程常用的方法是花藥離體培養(yǎng) D.③→⑥過程與⑦過程的育種原理相同,【解析】 ①過程屬于雜交育種，雜交育種原理是基因重組，發(fā)生在減數(shù)分裂的過程中，該種育種方法操作簡便，但培育周期長。③→⑥過程是單倍體育種，⑦過程是多倍體育種，它們的原理相同都是染色體變異。 【答案】 B,【例2】 下面為5種不同的育種方法。,據(jù)圖回答下列問題。 (1)圖中A至D方向所示的途徑表示________育種方式，這種方法屬常規(guī)育種，一般從F2代開始選種，這是因?yàn)開_______。A→B→C的途徑表示________育種方式，這兩種育種方式中后者的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在_______________ _____________________________________________。 (2)B常用的方法為________。,(3)E方法所用的原理是_______，所用的方法如________、________處理。育種時(shí)所需處理的種子應(yīng)是萌動(dòng)的(而非休眠的)種子，原因是________________________________。 (4)C、F過程最常用的藥劑是________，其作用的原理是__________________________________________________________。 (5)由G到H過程中涉及的生物技術(shù)有________和________。,【答案】 (1)雜交 從F2代開始發(fā)生性狀分離 單倍體 明顯縮短育種年限 (2)花藥離體培養(yǎng) (3)基因突變 X射線、紫外線、激光 亞硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素(理化因素需各說出一項(xiàng)) 種子萌動(dòng)后進(jìn)行細(xì)胞分裂，DNA在復(fù)制過程中可能由于某種因素的影響易發(fā)生基因突變,(4)秋水仙素 在細(xì)胞分裂時(shí)，抑制紡錘體形成，引起染色體數(shù)目加倍 (5)基因工程(或DNA拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)或轉(zhuǎn)基因技術(shù)) 植物組織培養(yǎng),精要點(diǎn)撥 (1)誘變育種與雜交育種相比，前者能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型；后者不能產(chǎn)生新基因，只是實(shí)現(xiàn)原有基因的重新組合。 (2)雜交育種不一定都需要連續(xù)自交，若選育顯性優(yōu)良純種，則需要連續(xù)自交，直至性狀不再發(fā)生分離；若選育隱性優(yōu)良純種，則只要出現(xiàn)該性狀即可。一般情況下雜交育種育種年限較長，單倍體育種則可在雜交育種的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良，即對雜交所得的F1進(jìn)行單倍體育種，大大縮短育種年限。,(3)單倍體育種不是獲得單倍體，而是以單倍體為跳板快速培育并選擇純合子。 (4)單倍體育種和多倍體育種都用到秋水仙素，但前者是作用于單倍體幼苗，后者則作用于萌發(fā)的種子或幼苗。,考點(diǎn)二 基因工程 【例3】 (2010·江蘇)下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因植物的敘述，正確的是 ( ) A.轉(zhuǎn)入到油菜的抗除草劑基因，可能通過花粉傳入環(huán)境中 B.轉(zhuǎn)抗蟲基因的植物，不會(huì)導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加 C.動(dòng)物的生長激素基因轉(zhuǎn)入植物后不能表達(dá) D.如轉(zhuǎn)基因植物的外源基因來源于自然界，則不存在安全性問題,【解析】 抗除草劑基因?qū)氲接筒说娜旧w后則可以通過花粉傳入環(huán)境中；轉(zhuǎn)抗蟲基因的植物可殺死無抗性昆蟲，對昆蟲的抗性具有選擇作用，所以會(huì)導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加；轉(zhuǎn)基因技術(shù)打破了生殖隔離，動(dòng)物的生長激素基因轉(zhuǎn)入植物后可以表達(dá)；來源于自然界的目的基因?qū)胫参矬w后，可能破壞原有的基因結(jié)構(gòu)，具有不確定性，外源基因也可能通過花粉傳播，使其他植物成為“超級植物”等，所以轉(zhuǎn)基因技術(shù)存在著安全性問題。 【答案】 A,課堂練習(xí) 1.教材原話填空。 (1)誘變育種時(shí)突變的個(gè)體中有害個(gè)體________有利個(gè)體。 (2)誘變育種能產(chǎn)生前所未有的________，創(chuàng)造變異新類型。 (3)雜交育種能將多個(gè)________集中到同一生物個(gè)體上。 (4)誘變育種是利用________因素(如X射線、γ射線、紫外線、激光等)或________因素(如亞硝酸、硫酸二乙酯等)來處理生物，使生物發(fā)生基因突變，獲得新品種的方法。,(5)雜合子品種的種子只能種________，需要年年制種。 (6)一種限制酶只能識別一種特定的________并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。 (7)DNA連接酶的作用是在DNA片段之間的________與________之間形成________鍵。 (8)基因工程育種________定向改造生物性狀。,答案 (1)多于 (2)新基因 (3)優(yōu)良性狀 (4)物理 化學(xué) (5)一年 (6)核苷酸序列 (7)磷酸 脫氧核糖 磷酸二酯 (8)能,2.下列關(guān)于育種的說法中正確的是 ( ) A.基因突變可發(fā)生在任何生物DNA復(fù)制過程中，此現(xiàn)象可用于誘變育種 B.誘變育種和雜交育種均可產(chǎn)生新的基因和新的基因型 C.三倍體植物不能由受精卵發(fā)育而來，可通過植物組織培養(yǎng)方法獲得 D.普通小麥花粉中有三個(gè)染色體組，由其發(fā)育來的個(gè)體是三倍體,解析 任何生物DNA復(fù)制時(shí)出現(xiàn)基因中的堿基對的增添、缺失或替換，都屬于基因突變；雜交育種不能產(chǎn)生新的基因；三倍體植物可以由四倍體與二倍體植株雜交形成的受精卵發(fā)育而來，也可通過植物組織培養(yǎng)方法獲得；由花粉發(fā)育來的植株是單倍體。 答案 A,3.已知西瓜的染色體數(shù)目2n=22，根據(jù)下圖所示的西瓜育種流程，判斷有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 ( ),A.圖中試劑①③分別是秋水仙素和生長素(或生長素類似物) B.培育無子西瓜A的育種方法所依據(jù)的原理是基因重組 C.④過程中形成單倍體植株所采用的方法是花藥離體培養(yǎng) D.選用品種乙的花粉刺激三倍體植株的目的是促使子房產(chǎn)生生長素,解析 培育無子西瓜A的育種方法所依據(jù)的原理是染色體變異 答案 B,4.下圖是利用玉米(2N=20)的幼苗芽尖細(xì)胞(基因型BbTt)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的流程示意圖。下列分析不正確的是 ( ),A.基因重組發(fā)生在圖中②過程，過程③中能夠在顯微鏡下看到染色單體的時(shí)期是前期和中期 B.秋水仙素用于培育多倍體的原理是其能夠抑制紡錘體的形成 C.植株A為二倍體，其體細(xì)胞內(nèi)最多有4個(gè)染色體組；植株C屬于單倍體，其發(fā)育起點(diǎn)為配子 D.利用幼苗2進(jìn)行育種的最大優(yōu)點(diǎn)是明顯縮短育種年限，植株B純合的概率為25%,解析 圖中②為花藥的形成，減數(shù)分裂過程會(huì)發(fā)生基因重組；過程③為有絲分裂，染色體在間期復(fù)制，結(jié)果1條染色體含2條染色單體，染色單體在后期分離，后期無染色單體，故A項(xiàng)正確。秋水仙素用于培育多倍體的原理是其能夠抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞兩極，引起染色體數(shù)目加倍，故B項(xiàng)正確。植株A為二倍體，其體細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，后期染色體組加倍，最多有4個(gè)染色體組；植株C由配子直接發(fā)育而來，為單倍體，故C項(xiàng)正確。利用幼苗2進(jìn)行多倍體育種的最大優(yōu)點(diǎn)是明顯縮短育種年限，得到的個(gè)體全部為純合子，故D項(xiàng)錯(cuò)。 答案 D,5.對圖中a、b、c、d代表的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)描述正確的是 ( ) A.a為質(zhì)粒RNA B.b為限制性內(nèi)切酶 C.c為RNA聚合酶 D.d為外源基因,解析 a為質(zhì)粒DNA，b為限制性內(nèi)切酶把質(zhì)粒切開，c為DNA連接酶把外源基因和質(zhì)粒連接到一起。 答案 D,6.下圖為水稻的幾種不同育種方法示意圖，據(jù)圖回答下列問題：,(1)B常用的方法是________，用到秋水仙素的過程有________(用圖中字母表示)。 (2)打破物種界限的育種方法是________(用圖中的字母表示)，該方法所運(yùn)用的原理是________。 (3)假設(shè)你想培育一個(gè)穩(wěn)定遺傳的水稻品種，它的性狀都是由隱性基因控制的，其最簡單的育種方法是________；如果都是由顯性基因控制的，為縮短育種時(shí)間常采用的方法是________(用圖中的字母表示)。,解析 圖中A過程代表雜交、D過程代表自交、B過程代表花藥離體培養(yǎng)、C和F過程代表用秋水仙素使染色體加倍、E過程代表基因工程。其中基因工程可以在任何生物之間進(jìn)行，該技術(shù)的原理為基因重組。如果選育的性狀都是隱性性狀，最簡單的方法是雜交育種，因?yàn)殡[性性狀表現(xiàn)出來即為純合，可穩(wěn)定遺傳，即A→D過程；如選育的性狀都是顯性性狀，用雜交育種年限比較長，可明顯縮短育種年限的育種方法是單倍體育種，即A→B→C過程。,答案 (1)花藥離體培養(yǎng) C、F (2)E 基因重組 (3)AD ABC,