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基礎(chǔ)課時案23從雜交育種到基因工程,2016備考最新考綱1．生物變異在育種上的應(yīng)用(Ⅱ)。2.轉(zhuǎn)基因食品的安全(Ⅰ)。,一、生物變異原理在育種實踐中的應(yīng)用1．雜交育種與誘變育種,基因重組,基因突變,具有相對性狀,F1自交，獲得F2,基因突變,,,,3．判斷正誤(1)太空育種能按人的意愿定向產(chǎn)生優(yōu)良性狀()(2)誘變育種的優(yōu)點之一是需大量處理實驗材料()(3)誘變育種時突變的個體中有害個體多于有利個體(),(4)雜交育種和誘變育種都能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型()(5)雜合子品種的種子只能種一年，需要年年制種()(6)采用誘變育種可改良缺乏某種抗病性的水稻品種()(7)誘變育種和雜交育種均可形成新的基因()答案(1)(2)(3)√(4)(5)√(6)√(7),深度思考下圖甲、乙表示水稻兩個品種，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，①～⑥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？(2)圖中哪一標號處需用秋水仙素處理？應(yīng)如何處理？(3)④、⑥的育種原理分別是？(4)圖中最簡便及最難以達到育種目標的育種途徑分別是？,提示(1)圖中③～⑤過程表示單倍體育種。(2)圖示⑤處需用秋水仙素處理單倍體幼苗，從而獲得純合子，⑥處需用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，以誘導(dǎo)染色體加倍。(3)④的育種原理為基因突變，⑥的原理為染色體變異。(4)圖中最簡便的育種途徑為①～②過程所示的雜交育種，但育種周期較長；最難以達到育種目標的途徑為誘變育種。,二、基因工程及其應(yīng)用1．概念基因工程又叫基因拼接技術(shù)或技術(shù)，即按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以，然后放到另一種生物的細胞里，生物的遺傳性狀。,DNA重組,修飾改造,定向改造,2．基因操作的基本工具[連一連],運載體,受體細胞,表達與檢測,育種,藥物研制,環(huán)境保護,5．判斷下列有關(guān)基因工程的敘述(1)沒有限制酶就無法使用質(zhì)粒運載體。(2013上海卷，58F)()(2)我國已經(jīng)對轉(zhuǎn)基因食品和轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品強制實施了產(chǎn)品標識制度。(2013江蘇卷，15A)()(3)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。(2011浙江卷，6C)(),(4)自然界中天然存在的噬菌體自行感染細菌后，其DNA整合到細菌DNA上屬于基因工程。(2010全國卷Ⅱ，5D)()(5)可用限制酶切割煙草花葉病毒的核酸，進行構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草。(2010浙江卷，2A)()答案(1)√(2)√(3)(4)(5),5種?？嫉挠N方法,深度思考(1)倘若所提供育種材料中不具備育種目標要求的特性，可采用何種方法使其具備該特性？(2)可否采用誘變育種的方法讓植物細胞表達出動物蛋白？,提示(1)倘若所提供的育種材料中不具備育種目標所要求的特性，則可采用“誘變育種”或“基因工程”使相應(yīng)目標“無中生有”，從而實現(xiàn)育種目標。(2)讓植物細胞表達出動物蛋白，必須通過“基因工程”技術(shù)實現(xiàn)“外源基因”的表達，誘變育種只能產(chǎn)生原基因的等位基因，不能產(chǎn)生“外源基因”，故不能達到該預(yù)期目標。,考點一雜交育種與誘變育種[典例引領(lǐng)]【典例1】(2013江蘇高考)現(xiàn)有小麥種質(zhì)資源包括：①高產(chǎn)、感??；②低產(chǎn)、抗??；③高產(chǎn)、晚熟等品種。為滿足不同地區(qū)及不同環(huán)境條件下的栽培需求，育種專家要培育3類品種：a.高產(chǎn)、抗??；b.高產(chǎn)、早熟；c.高產(chǎn)、抗旱。下述育種方法可行的是(多選)(),A．利用①、③品種間雜交篩選獲得aB．對品種③進行染色體加倍處理篩選獲得bC．a(chǎn)、b和c的培育均可采用誘變育種方法D．用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將外源抗旱基因?qū)擘壑蝎@得c解析利用①、③品種間雜交不能篩選出抗病品種；多倍體植株具有發(fā)育延遲的特點；對品種③進行染色體加倍處理不能使其表現(xiàn)早熟特性；a、b、c品種的優(yōu)良性狀均可通過基因突變獲得；可利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將外源抗旱基因?qū)擘壑袕亩@得高產(chǎn)、抗旱品種。答案CD,【典例2】(安徽高考)如圖所示，科研小組用60Co照射棉花種子，誘變當代獲得棕色(纖維顏色)新性狀，誘變Ⅰ代獲得低酚(棉酚含量)新性狀。已知棉花的纖維顏色由一對基因(A、a)控制，棉酚含量由另一對基因(B、b)控制，兩對基因獨立遺傳。,(1)兩個新性狀中，棕色是________性狀，低酚是________性狀。(2)誘變當代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是______，白色、高酚的棉花植株基因型是________。(3)棕色棉抗蟲能力強，低酚棉產(chǎn)量高。為獲得抗蟲高產(chǎn)棉花新品種，研究人員將誘變Ⅰ代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代種植在一個單獨的區(qū)域，從________的區(qū)域中得到純合棕色、高酚植株。請你利用該純合體作為一個親本，再從誘變Ⅰ代中選擇另一個親本，設(shè)計一方案，盡快選育出抗蟲高產(chǎn)(棕色、低酚)的純合棉花新品種(用遺傳圖解和必要的文字表示)。,解析(1)誘變當代棕色、高酚個體自交，后代出現(xiàn)棕色和白色性狀，說明棕色為顯性性狀；誘變當代白色、高酚個體自交，后代出現(xiàn)低酚和高酚性狀，說明低酚為隱性性狀。(2)從誘變當代個體自交后代的表現(xiàn)型即可判斷出棕色、高酚的棉花植株的基因型為AaBB，白色、高酚的棉花植株的基因型為aaBb。(3)依題意，要盡快獲得純合的棕色、低酚植株(AAbb)，結(jié)合已知純合體AABB，只要從誘變1代中選取白色、低酚(aabb)個體，并利用單倍體育種的方法即可。在書寫遺傳圖解時，需要標明表現(xiàn)型、基因型，同時注明必要的文字，如花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素處理等。,答案(1)顯性隱性(2)AaBBaaBb(3)不發(fā)生性狀分離(或全為棕色棉，或沒有出現(xiàn)白色棉),巧辨雜交育種的選育目標與育種程序的類型1．雜交育種的選育目標可分三類——隱性純合子、顯性純合子(包括AABB或AAbb)及雜合子。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，則需要連續(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，則只要在子二代出現(xiàn)該性狀個體即可，若選育雜合子，則只要得到雜種即可(需年年制種或采用無性繁殖方法繁殖)。,[跟進題組]1．彩色小麥是采用“化學(xué)誘變”“物理誘變”和“遠緣雜交”三結(jié)合的育種方法培育而成的。因其富含多種微量元素，種皮上呈現(xiàn)出不同的色彩，而被稱為彩色小麥。下列有關(guān)敘述錯誤的是(),A．三結(jié)合育種方法的原理是：基因突變、基因重組和染色體變異B．由于親本間的遺傳物質(zhì)相差較大，通過“遠緣雜交”產(chǎn)生的變異可能較大C．彩色小麥所含的微量元素最可能是通過主動運輸?shù)姆绞轿盏腄．彩色小麥和普通小麥之間不存在生殖隔離，可進行雜交,解析解答本題的關(guān)鍵是掌握不同育種方法的原理?！盎瘜W(xué)誘變”和“物理誘變”說明涉及誘變育種，“遠緣雜交”說明涉及雜交育種，因此三結(jié)合的育種方法涉及的原理有：基因突變和基因重組，不涉及染色體變異。由于親緣關(guān)系較遠的兩個品種的遺傳物質(zhì)相差較大，所以基因重組產(chǎn)生的變異會更大。根據(jù)題干信息可知，彩色小麥有富集微量元素的能力，說明彩色小麥吸收微量元素時是逆濃度梯度進行的，因此吸收方式為主動運輸。彩色小麥只是一個新品種不是新物種，因此彩色小麥和普通小麥屬于同一物種，它們之間不存在生殖隔離，可進行雜交。答案A,2．下圖為某農(nóng)科所培育高品質(zhì)小麥的過程，其中①③④⑤代表具體操作過程。,(1)具有①④⑤操作的育種方法是________，依據(jù)的原理是________________。(2)具有①③操作的育種方法的是________，依據(jù)的原理是___________。(3)操作③是________，其目的是_____________。操作⑤常用的方法有________，原理是______________。(4)操作①表示雜交，其目的是將兩個純合親本的______通過雜交集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育獲得新品種。,解析從圖可知，①表示雜交，②表示減數(shù)分裂，③表示連續(xù)自交，④表示花藥離體培養(yǎng)，⑤表示用秋水仙素處理或低溫處理單倍體幼苗。①④⑤操作的育種方法是單倍體育種，依據(jù)的原理是染色體變異。①③操作的育種方法是雜交育種，依據(jù)原理是基因重組。③連續(xù)自交可以提高純合體的比例。⑤原理是低溫或秋水仙素在細胞分裂前期抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍。①雜交目的是將純合親本的優(yōu)良性狀或基因通過雜交集中在一起。,答案(1)單倍體育種染色體數(shù)目變異(2)雜交育種基因重組(3)連續(xù)自交提高純合子的比例(選出符合要求的個體)低溫誘導(dǎo)或秋水仙素處理低溫或秋水仙素抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細胞兩極，從而使細胞內(nèi)的染色體數(shù)目加倍(4)優(yōu)良性狀(基因),考點二基因工程及其應(yīng)用[典例引領(lǐng)]【典例1】(2013全國卷)下列實踐活動包含基因工程技術(shù)的是()A．水稻F1花藥經(jīng)培養(yǎng)和染色體加倍，獲得基因型純合新品種B．抗蟲小麥與矮稈小麥雜交，通過基因重組獲得抗蟲矮稈小麥C．將含抗病基因的重組DNA導(dǎo)入玉米細胞，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得抗病植株D．用射線照射大豆使其基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，獲得種子性狀發(fā)生變異的大豆,解析A項所述為單倍體育種，B項所述為雜交育種，D項所述為誘變育種，都沒有涉及基因工程技術(shù)；C項所述育種方法涉及組織培養(yǎng)技術(shù)和基因工程技術(shù)。答案C,【典例2】(浙江高考)將ada(腺苷酸脫氨酶基因)通過質(zhì)粒pET28b導(dǎo)入大腸桿菌并成功表達腺苷酸脫氨酶。下列敘述錯誤的是()A．每個大腸桿菌細胞至少含一個重組質(zhì)粒B．每個重組質(zhì)粒至少含一個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點C．每個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點至少插入一個adaD．每個插入的ada至少表達一個腺苷酸脫氨酶分子,解析大腸桿菌成功表達出腺苷酸脫氨酶，說明這些大腸桿菌都至少含有一個重組質(zhì)粒，A項正確；作為載體的條件為至少含有一個或多個酶切位點，所以作為載體的質(zhì)粒至少含有一個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點，B項正確；作為基因表達載體應(yīng)包括目的基因、啟動子、終止子、標記基因四部分，但并不是每個酶切位點都至少插入一個ada，C項錯誤；由于這些目的基因成功表達，所以每個ada至少表達一個腺苷酸脫氨酶分子，D項正確。答案C,思維發(fā)散ada在人體內(nèi)、在大腸桿菌細胞內(nèi)，均可控制合成相同的表達產(chǎn)物，表明何種道理？提示ada基因在不同生物細胞中均可控制同類蛋白質(zhì)產(chǎn)物的合成，一方面表明“基因是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能單位，另一方面表明，不同生物可共用一套遺傳密碼子”。,與基因工程有關(guān)的8點提示(1)限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用部位都是脫氧核苷酸之間形成的磷酸二酯鍵(不是氫鍵)，只是一個切開，一個連接。(2)質(zhì)粒是最常用的運載體，不要把質(zhì)粒等同于運載體，除此之外，λ噬菌體的衍生物和動植物病毒也可作為運載體。運載體的化學(xué)本質(zhì)為DNA，其基本單位為脫氧核苷酸。,(3)要想從DNA上切下某個基因(保證基因的完整性)，應(yīng)切2個切口，產(chǎn)生4個黏性末端。(4)第一步和第二步需要限制酶，且要求用同種酶，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。(5)構(gòu)建基因表達載體是基因工程的核心步驟，是成功的關(guān)鍵。(6)對基因操作是否成功不但要在分子水平上鑒定還要在個體水平上鑒定，如抗蟲棉不僅能產(chǎn)生毒蛋白，而且必須“抗蟲”。(7)目的基因指要表達的基因，標記基因指運載體上用于鑒定、篩選的基因。(8)目的基因表達的標志：通過轉(zhuǎn)錄、翻譯產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白質(zhì)(可用抗原—抗體雜交法確認是否產(chǎn)生相應(yīng)蛋白質(zhì))。,[跟進題組]1．玫瑰有5000多年的人工栽培歷史，迄今已培育出2500多個品種。玫瑰沒有生成藍色翠雀花素所需的黃酮類化合物3,5氫氧化酶基因，因此藍玫瑰被認為是不可能培育成功的。但日本科研人員將藍色三葉草中的藍色素基因植入普通玫瑰而成功培育出了藍玫瑰，這株玫瑰的花瓣中所含的色素為藍色。下列有關(guān)敘述正確的是(),A．藍色翠雀花素分布于藍玫瑰花瓣細胞的液泡和葉綠體中B．培育藍玫瑰用到的工具酶是限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶C．藍色素基因在所有玫瑰細胞中都能控制合成藍色翠雀花素D．藍玫瑰的培育成功意味著人類創(chuàng)造了一個新的物種,解析解答本題的關(guān)鍵是注意“工具酶”而不是“工具”。除綠色外，其余顏色的色素幾乎都存在于液泡中，因此藍色翠雀花素分布于藍玫瑰花瓣細胞的液泡中；日本科研人員將藍色三葉草中的藍色素基因植入普通玫瑰而成功培育出了藍玫瑰，此方法為基因工程育種，用到的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶；由于基因的選擇性表達，藍色素基因在玫瑰花瓣細胞中能控制合成藍色翠雀花素，而在其他細胞中沒有表達；藍玫瑰僅僅是普通玫瑰中轉(zhuǎn)入了一個外源基因，與其他的玫瑰未產(chǎn)生生殖隔離，沒有產(chǎn)生新的物種。答案B,2．下列不屬于利用基因工程技術(shù)制取的藥物是()A．從大腸桿菌體內(nèi)制取白細胞介素B．從酵母菌體內(nèi)獲得干擾素C．從青霉菌體內(nèi)獲取青霉素D．從大腸桿菌體內(nèi)獲取胰島素,解析本題考查基因工程的應(yīng)用，熟記基因工程在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等方面的應(yīng)用是解題的前提。運用基因工程技術(shù)可以使外源基因在受體細胞中表達來生產(chǎn)基因產(chǎn)品，A、B、D均為外源基因的表達，而青霉菌產(chǎn)生青霉素是正?；虻恼１磉_，故青霉素不屬于基因工程藥品。答案C,