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1、第三單元生物的變異、育種和進(jìn)化第三單元生物的變異、育種和進(jìn)化必 修 二第四講從雜交育種到基因工程第四講從雜交育種到基因工程考綱要求考綱要求全國卷五年考全國卷五年考題題考點命題考點命題1.生物變異在育種上的應(yīng)用生物變異在育種上的應(yīng)用2轉(zhuǎn)基因食品的安全轉(zhuǎn)基因食品的安全2015卷卷T292014卷卷T322013卷卷T40各種育種方式的原理操作方各種育種方式的原理操作方法和優(yōu)缺點一直是高考的重法和優(yōu)缺點一直是高考的重點和熱點點和熱點1 1考點考點2 2課 末 總 結(jié)課 末 總 結(jié)1雜交育種雜交育種(1)含義：將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過含義：將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過_集中在一起，再經(jīng)集中在一

2、起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法。過選擇和培育，獲得新品種的方法。(2)育種原理：育種原理：_。(3)方法：雜交方法：雜交_選種選種自交。自交?？键c幾種常見育種方式的比較及基因工程考點幾種常見育種方式的比較及基因工程交配交配 基因重組基因重組 自交自交 2誘變育種誘變育種(1)含義：利用含義：利用_來處理生物，使生物發(fā)生來處理生物，使生物發(fā)生_。(2)育種原理：育種原理：_。物理因素或化學(xué)因素物理因素或化學(xué)因素 基因突變基因突變 基因突變基因突變 3生物育種原理、方法、實例生物育種原理、方法、實例(連線連線)4基因工程及其應(yīng)用基因工程及其應(yīng)用(1)基因工程的概念基因工程的概念別名：別名：

3、_或或_。操作對象：操作對象：_。操作過程：把一種生物的操作過程：把一種生物的_提取出來，加以修飾改造，然后放提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的到另一種生物的_里。里。操作目的：操作目的：_地改造生物的遺傳性狀。地改造生物的遺傳性狀。(2)原理原理不同生物之間的不同生物之間的_?；蚱唇蛹夹g(shù)基因拼接技術(shù) DNA重組技術(shù)重組技術(shù) 基因基因 某種基因某種基因 細(xì)胞細(xì)胞 定向定向 基因重組基因重組 限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶 DNA連接酶連接酶 運載體運載體 質(zhì)粒質(zhì)粒 育種育種 藥物藥物 判斷下列說法的正誤。判斷下列說法的正誤。(1)花藥離體培養(yǎng)可獲得抗銹病高產(chǎn)小麥新品種?；ㄋ庪x體培

4、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。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。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親本的優(yōu)良基因集中到一個個體雜交育種第一步雜交的目的是將兩個親本的優(yōu)良基因集中到一個個體上。上。()(5)太空育種能按人的意愿定向產(chǎn)生所需優(yōu)良性狀。太空育種能按人的意愿定向產(chǎn)生所需優(yōu)良性狀。()(6)沒有限制酶就無法使用質(zhì)粒和運載體沒有限制酶就無法使用質(zhì)粒和運載體()(7)重組質(zhì)粒中每個限制酶識別位點至少插入一個目的基因。重組質(zhì)粒中每個限制酶識別

5、位點至少插入一個目的基因。()1下圖甲、乙表示水稻兩個品種，下圖甲、乙表示水稻兩個品種，A、a和和B、b表示分別位于兩對同源染表示分別位于兩對同源染色體上的兩對等位基因，色體上的兩對等位基因，表示培育水稻新品種的過程，請思考：表示培育水稻新品種的過程，請思考：(1)圖中哪種途徑為單倍體育種？圖中哪種途徑為單倍體育種？圖中圖中過程表示單倍體育種。過程表示單倍體育種。(2)圖中哪一標(biāo)號處需用秋水仙素處理？應(yīng)如何處理？圖中哪一標(biāo)號處需用秋水仙素處理？應(yīng)如何處理？圖示圖示處需用秋水仙素處理單倍體幼苗，從而獲得純合子，處需用秋水仙素處理單倍體幼苗，從而獲得純合子，處需用秋水處需用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或

6、幼苗，以誘導(dǎo)染色體加倍。仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，以誘導(dǎo)染色體加倍。(3)、的育種原理分別是？的育種原理分別是？的育種原理為基因突變，的育種原理為基因突變，的原理為染色體變異。的原理為染色體變異。(4)圖中最簡便及最難以達(dá)到育種目標(biāo)的育種途徑分別是？圖中最簡便及最難以達(dá)到育種目標(biāo)的育種途徑分別是？圖中最簡便的育種途徑為圖中最簡便的育種途徑為過程所示的雜交育種，但育種周期較長；過程所示的雜交育種，但育種周期較長；最難以達(dá)到育種目標(biāo)的途徑為誘變育種。最難以達(dá)到育種目標(biāo)的途徑為誘變育種。2基因操作的基本工具中有幾種工具酶？基因操作的基本工具中有幾種工具酶？提示提示有有2種工具酶：限制酶和種工具酶：限

7、制酶和DNA連接酶。運載體實質(zhì)上是一種核酸；連接酶。運載體實質(zhì)上是一種核酸；“工具工具”不同于不同于“工具酶工具酶”。1生物育種方式的比較生物育種方式的比較(見表見表)名稱名稱 原理原理方法方法優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點應(yīng)用應(yīng)用誘變誘變育種育種基因基因突變突變物理：紫外線、物理：紫外線、射射線、微重力、激光等處線、微重力、激光等處理，再篩選理，再篩選化學(xué)：秋水仙素、硫化學(xué)：秋水仙素、硫酸二乙酯處理，再篩選酸二乙酯處理，再篩選提高變異頻提高變異頻率，加快育率，加快育種進(jìn)程，大種進(jìn)程，大幅度改良某幅度改良某些性狀些性狀有 利 變 異有 利 變 異少，工作量少，工作量大，需要大大，需要大量處理供試量處理供試材

8、料材料高 產(chǎn) 青 霉高 產(chǎn) 青 霉菌、菌、“黑農(nóng)黑農(nóng)五號五號”大豆大豆品種等的培品種等的培育育單倍單倍體育體育種種染色染色體變體變異異先將花藥離體培養(yǎng)，先將花藥離體培養(yǎng)，培養(yǎng)出單倍體植株培養(yǎng)出單倍體植株將單倍體幼苗經(jīng)一定將單倍體幼苗經(jīng)一定濃度的秋水仙素處理獲濃度的秋水仙素處理獲得純合子得純合子明顯縮短育明顯縮短育種年限，加種年限，加快育種進(jìn)程快育種進(jìn)程技術(shù)復(fù)雜技術(shù)復(fù)雜用純種高稈用純種高稈抗病小麥與抗病小麥與矮稈不抗病矮稈不抗病小麥快速培小麥快速培育矮稈抗病育矮稈抗病小麥小麥名稱名稱原理原理方法方法優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點應(yīng)用應(yīng)用多倍多倍體育體育種種染色染色體變體變異異用一定濃度的秋水仙用一定濃度的秋水

9、仙素處理萌發(fā)的種子或素處理萌發(fā)的種子或幼苗幼苗植 物 莖 稈 粗植 物 莖 稈 粗壯，葉片、果壯，葉片、果實 、 種 子 均實 、 種 子 均大，營養(yǎng)物質(zhì)大，營養(yǎng)物質(zhì)含量提高含量提高技術(shù)復(fù)雜，技術(shù)復(fù)雜，發(fā)育延遲，發(fā)育延遲，結(jié)實率低，結(jié)實率低，一般只適用一般只適用于植物于植物三倍體無子三倍體無子西瓜、八倍西瓜、八倍體小黑麥、體小黑麥、四倍體水稻四倍體水稻基因基因工程工程育種育種基因基因重組重組提取目的基因提取目的基因目的目的基因與運載體結(jié)合基因與運載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞細(xì)胞目的基因的檢目的基因的檢測與鑒定測與鑒定篩選出符篩選出符合要求的新品種合要求的新品種目的性強；育目

10、的性強；育種周期短；克種周期短；克服了遠(yuǎn)緣雜交服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙不親和的障礙技術(shù)復(fù)雜，技術(shù)復(fù)雜，安全性問題安全性問題多多轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)基因“向向日葵豆日葵豆”；轉(zhuǎn)基因抗蟲轉(zhuǎn)基因抗蟲棉棉高考警示高考警示不同育種方法需注意的問題不同育種方法需注意的問題(1)誘變育種：多用于植物和微生物。原核生物不能進(jìn)行減數(shù)分裂，所以不誘變育種：多用于植物和微生物。原核生物不能進(jìn)行減數(shù)分裂，所以不能運用雜交的方法進(jìn)行育種，如細(xì)菌的育種一般采用的方法是誘變育種。誘變能運用雜交的方法進(jìn)行育種，如細(xì)菌的育種一般采用的方法是誘變育種。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；后者育種與雜交育種相比

11、，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，只是實現(xiàn)原有基因的重新組合。不能產(chǎn)生新基因，只是實現(xiàn)原有基因的重新組合。(2)雜交育種：不一定需要連續(xù)自交。若選育顯性優(yōu)良純種，需要連續(xù)自交雜交育種：不一定需要連續(xù)自交。若選育顯性優(yōu)良純種，需要連續(xù)自交篩選，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)該性狀個體篩選，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)該性狀個體即可。即可。(3)花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)單倍體育種：花藥離體培養(yǎng)只是其中的一個程序，要想單倍體育種：花藥離體培養(yǎng)只是其中的一個程序，要想得到可育的品種，一般還需要用秋水仙素處理單倍體使染色體數(shù)目

12、加倍。得到可育的品種，一般還需要用秋水仙素處理單倍體使染色體數(shù)目加倍。2基因重組與基因工程的比較基因重組與基因工程的比較比較項目比較項目基因重組基因重組基因工程基因工程不不同同點點概念概念在生物體進(jìn)行有性生殖過在生物體進(jìn)行有性生殖過程中，控制不同性狀基因程中，控制不同性狀基因的重新組合的重新組合按照人們的意愿，把一種生物的按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀里，定向地改造生物的遺傳性狀重組重組基因基因同一物種的不同基因同一物種的不同基因不同物種間的不同基因不同物種

13、間的不同基因繁殖方式繁殖方式有性生殖有性生殖無性生殖無性生殖意義意義是生物變異的來源之一，是生物變異的來源之一，對生物進(jìn)化有重要意義對生物進(jìn)化有重要意義使人類有可能按自己的意愿直接使人類有可能按自己的意愿直接定向地改造生物，培育出新品種定向地改造生物，培育出新品種相同點相同點都實現(xiàn)了不同基因間的重新組合，都能使生物產(chǎn)生變異都實現(xiàn)了不同基因間的重新組合，都能使生物產(chǎn)生變異3.基因工程操作的工具基因工程操作的工具(1)限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶基因的基因的“剪刀剪刀”存在場所：主要是存在于微生物細(xì)胞中。存在場所：主要是存在于微生物細(xì)胞中。特性：一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一種特定的核苷酸序列

14、，并且能特性：一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能夠在特定的切點上切割夠在特定的切點上切割DNA分子。分子。作用結(jié)果：得到平末端或黏性末端。作用結(jié)果：得到平末端或黏性末端。(2)DNA連接酶連接酶基因的基因的“針線針線”作用：連接限制性核酸內(nèi)切酶切開的斷口。作用：連接限制性核酸內(nèi)切酶切開的斷口。常用的種類及來源：常用的種類及來源：(3)運載體運載體基因的運輸工具基因的運輸工具作為運載體必須具備的條件：作為運載體必須具備的條件：能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存。能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存。含有多個限制酶切點，以便和外源基因相連。含有多個限制酶切點，以便和外源基因相連。含

15、有標(biāo)記基因，以便于篩選。含有標(biāo)記基因，以便于篩選。對受體細(xì)胞無害。對受體細(xì)胞無害。B A基因重組發(fā)生在圖中基因重組發(fā)生在圖中過程，過程過程，過程中能夠在顯微鏡下看到染色單體中能夠在顯微鏡下看到染色單體的時期是前期和中期的時期是前期和中期B秋水仙素用于培育多倍體的原理是其能夠抑制著絲點分裂秋水仙素用于培育多倍體的原理是其能夠抑制著絲點分裂C植株植株A為二倍體，其體細(xì)胞內(nèi)最多有為二倍體，其體細(xì)胞內(nèi)最多有4個染色體組；植株個染色體組；植株C屬于單倍屬于單倍體，其發(fā)育起點為配子體，其發(fā)育起點為配子D利用幼苗利用幼苗2進(jìn)行育種的最大優(yōu)點是明顯縮短育種年限，植株進(jìn)行育種的最大優(yōu)點是明顯縮短育種年限，植株B

16、純合的概純合的概率為率為100%解析解析圖中圖中為花藥的形成，該減數(shù)分裂過程會發(fā)生基因重組；過程為花藥的形成，該減數(shù)分裂過程會發(fā)生基因重組；過程為有絲分裂，染色體在間期復(fù)制，結(jié)果為有絲分裂，染色體在間期復(fù)制，結(jié)果1條染色體含條染色體含2條染色單體，染色單體在條染色單體，染色單體在后期分離，后期無染色單體，故后期分離，后期無染色單體，故A項正確。秋水仙素用于培育多倍體的原理是項正確。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，故倍，故B項錯誤。植株項錯誤。植株A為二倍體，

17、其體細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，后期染色體組加為二倍體，其體細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，后期染色體組加倍，最多有倍，最多有4個染色體組；植株個染色體組；植株C由配子直接發(fā)育而來，為單倍體，故由配子直接發(fā)育而來，為單倍體，故C項正項正確。利用幼苗確。利用幼苗2進(jìn)行育種的最大優(yōu)點是明顯縮短育種年限，得到的個體全部為純進(jìn)行育種的最大優(yōu)點是明顯縮短育種年限，得到的個體全部為純合子，故合子，故D項正確。項正確。育種方案的選取原則育種方案的選取原則技巧點撥技巧點撥 育種目標(biāo)育種目標(biāo)育種方案育種方案集中雙親優(yōu)良性狀集中雙親優(yōu)良性狀單倍體單倍體育種育種(明顯縮短育種年限明顯縮短育種年限)雜交育種雜交育種(耗時較長，但簡便易行耗時

18、較長，但簡便易行)使原品系實施使原品系實施“定向定向”改造改造基因工程及植物細(xì)胞工程基因工程及植物細(xì)胞工程( (植物體細(xì)胞雜植物體細(xì)胞雜交交) )育種育種讓原品系產(chǎn)生新性讓原品系產(chǎn)生新性狀狀(無中生有無中生有)誘變育誘變育種種(可提高變異頻率，期望獲得理可提高變異頻率，期望獲得理想性狀想性狀)使原品系營養(yǎng)器官使原品系營養(yǎng)器官“增大增大”或或“加加強強”多倍體育種多倍體育種變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練 D C A由由到到的育種過程中，應(yīng)用的主要原理是染色體變異的育種過程中，應(yīng)用的主要原理是染色體變異B由由到到過程其原理是基因突變過程其原理是基因突變C若若的基因型為的基因型為AaBbdd，則，則植株中能穩(wěn)定遺

19、傳的個體占總數(shù)的植株中能穩(wěn)定遺傳的個體占總數(shù)的100%D由由到到過程中可能發(fā)生的突變和基因重組為生物進(jìn)化提供原材料過程中可能發(fā)生的突變和基因重組為生物進(jìn)化提供原材料解析解析由由到到的育種過程中，得到的的育種過程中，得到的中染色體數(shù)中染色體數(shù)(1/2)中的中的染色體數(shù)染色體數(shù)(1/2)中的染色體數(shù)，故應(yīng)用的主要原理是染色體變異；圖中中的染色體數(shù)，故應(yīng)用的主要原理是染色體變異；圖中過程屬于誘變育種，其應(yīng)用的原理是基因突變；若過程屬于誘變育種，其應(yīng)用的原理是基因突變；若的基因型有的基因型有AaBbdd，則，則植株中能穩(wěn)定遺傳的個體的基因型有植株中能穩(wěn)定遺傳的個體的基因型有AABBdd、AAbbdd、

20、aaBBdd、aabbdd，占總數(shù)的，占總數(shù)的4/161/4，故，故C錯誤；由錯誤；由到到的減數(shù)分裂過程中的減數(shù)分裂過程中可能會發(fā)生基因重組，在間期可能會發(fā)生基因重組，在間期DNA復(fù)制時可能會發(fā)生基因突變，分裂全過程中復(fù)制時可能會發(fā)生基因突變，分裂全過程中都可能發(fā)生染色體變異，基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變，突變和基因重組都可能發(fā)生染色體變異，基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變，突變和基因重組為生物進(jìn)化提供原材料。為生物進(jìn)化提供原材料。課末總結(jié)課末總結(jié) 遺傳遺傳 (2)在選擇育種方法時，需要判斷該變異株的變異類型。如果變異株是個別在選擇育種方法時，需要判斷該變異株的變異類型。如果變異株是個別基因的

21、突變體，則可采用育種方法基因的突變體，則可采用育種方法，使早熟基因逐漸，使早熟基因逐漸_，培育成新，培育成新品種品種1。為了加快這一進(jìn)程，還可以采集變異株的。為了加快這一進(jìn)程，還可以采集變異株的_進(jìn)行處理，獲得高進(jìn)行處理，獲得高度純合的后代，選育成新品種度純合的后代，選育成新品種2，這種方法稱為，這種方法稱為_育種。育種。(3)如果該早熟植株屬于染色體組變異株，可以推測該變異株減數(shù)分裂中染如果該早熟植株屬于染色體組變異株，可以推測該變異株減數(shù)分裂中染色體有多種聯(lián)會方式，由此造成不規(guī)則的色體有多種聯(lián)會方式，由此造成不規(guī)則的_，產(chǎn)生染色體數(shù)目不，產(chǎn)生染色體數(shù)目不等、生活力很低的等、生活力很低的_，

22、因而得不到足量的種子。即使得到少量后代，因而得不到足量的種子。即使得到少量后代，早熟性狀也很難穩(wěn)定遺傳。這種情況下，可考慮選擇育種方法早熟性狀也很難穩(wěn)定遺傳。這種情況下，可考慮選擇育種方法，其不足之處，其不足之處是需要不斷制備是需要不斷制備_，成本較高。，成本較高。純合純合 花藥花藥 單倍體單倍體 染色體分離染色體分離 配子配子 組培苗組培苗 (4)新品種新品種1與新品種與新品種3均具有早熟性狀，但其他性狀有差異，這是因為新品均具有早熟性狀，但其他性狀有差異，這是因為新品種種1選育過程中基因發(fā)生了多次選育過程中基因發(fā)生了多次_，產(chǎn)生的多種基因型中只有一部分在，產(chǎn)生的多種基因型中只有一部分在選育

23、過程中保留下來。選育過程中保留下來。解析解析(1)生物的可遺傳性狀是由基因控制的，培育得到的新品種，與原生物的可遺傳性狀是由基因控制的，培育得到的新品種，與原種控制相關(guān)性狀的遺傳物質(zhì)種控制相關(guān)性狀的遺傳物質(zhì)(基因基因)可能有所差異，因而可根據(jù)變異株中的遺傳物可能有所差異，因而可根據(jù)變異株中的遺傳物質(zhì)是否發(fā)生變化來判斷變異株是否具有育種價值。質(zhì)是否發(fā)生變化來判斷變異株是否具有育種價值。(2)連續(xù)自交過程中早熟基因連續(xù)自交過程中早熟基因逐漸純合，培育成新品種逐漸純合，培育成新品種1?？上韧ㄟ^花藥離體培養(yǎng)，再用秋水仙素處理單倍體?？上韧ㄟ^花藥離體培養(yǎng)，再用秋水仙素處理單倍體幼苗，從而獲得高度純合的后

24、代，這種方法屬于單倍體育種。幼苗，從而獲得高度純合的后代，這種方法屬于單倍體育種。重組重組 (3)若是染色體組數(shù)目改變引起的變異，則在減數(shù)分裂過程中同源染色體配對會若是染色體組數(shù)目改變引起的變異，則在減數(shù)分裂過程中同源染色體配對會發(fā)生紊亂，不規(guī)則的染色體分離導(dǎo)致產(chǎn)生染色體數(shù)目不等、生活力低的異常配發(fā)生紊亂，不規(guī)則的染色體分離導(dǎo)致產(chǎn)生染色體數(shù)目不等、生活力低的異常配子，只有極少數(shù)配子正常，故只得到極少量的種子。育種方法子，只有極少數(shù)配子正常，故只得到極少量的種子。育種方法需首先經(jīng)植物需首先經(jīng)植物組織培養(yǎng)獲得柑橘苗，而植物組織培養(yǎng)技術(shù)操作復(fù)雜，成本較高。組織培養(yǎng)獲得柑橘苗，而植物組織培養(yǎng)技術(shù)操作復(fù)雜，成本較高。(4)育種方法育種方法需連續(xù)自交，每次減數(shù)分裂時與早熟性狀相關(guān)的基因和其他性狀相關(guān)的基因需連續(xù)自交，每次減數(shù)分裂時與早熟性狀相關(guān)的基因和其他性狀相關(guān)的基因都會發(fā)生基因重組，產(chǎn)生多種基因型，經(jīng)選育只有一部分基因型保留下來。植都會發(fā)生基因重組，產(chǎn)生多種基因型，經(jīng)選育只有一部分基因型保留下來。植物組織培養(yǎng)過程中不進(jìn)行減數(shù)分裂，無基因重組發(fā)生。物組織培養(yǎng)過程中不進(jìn)行減數(shù)分裂，無基因重組發(fā)生。