2019版必修2第7單元第3講從雜交育種到基因工程

1、第3講從雜交育種到基因工程考綱要求全國(guó)卷五年考情1生物變異在育種上的應(yīng)用(n)2019 卷 I T29,2019 卷 I T32,2019 卷 I T402.轉(zhuǎn)基因食品的安全(I )無考題考點(diǎn)一I五種常見育種方法的比較(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第144頁)識(shí)記一基礎(chǔ)梳理1. 雜交育種(1) 概念：將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過選擇和 培育，獲得新品種的方法。(2) 過程： 植物：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交得 Fi Fi自交獲得F2鑒 別、選擇需要的類型，自交至不發(fā)生性狀分離為止。 動(dòng)物：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交，獲得Fi Fi雌雄個(gè)體交配一獲得F2鑒別、選擇需要的類型與隱性

2、類型測(cè)交，選擇后代不發(fā)生性狀分離的F2個(gè)體。(3) 優(yōu)良性狀的選擇 若采用雜交育種，一般應(yīng)從 F2開始進(jìn)行篩選，原因是F2才出現(xiàn)性狀分離。 若采用單倍體育種，對(duì)優(yōu)良性狀的選擇應(yīng)在秋水仙素處理之后(填“前”或 “后”)，原因是秋水仙素處理之前為單倍體，一般植株較小，不能表現(xiàn)出優(yōu)良性狀。2. 誘變育種(1) 概念：利用物理因素或化學(xué)因素來處理生物，使生物發(fā)生基因突變，從而 獲得優(yōu)良變異類型的育種方法。(2) 過程：選擇生物誘發(fā)基因突變選擇理想類型培育。(3) 誘變育種與上述雜交育種相比，二者最大的區(qū)別在于誘基因。3. 生物育種方法、實(shí)例(連線)方法實(shí)例第1頁a.雜交育種I 高產(chǎn)青霉菌b.單倍體育種

3、n .京花1號(hào)小麥C.誘變育種d.多倍體育種IV .三倍體無子西瓜e.基因工程育種V .雜交水稻【提示】 a-Vbn cI dV em第 13 頁辨析與識(shí)圖1. 判斷正誤(1)將大豆種子用60Co處理后，篩選出一株雜合子抗病植株連續(xù)自交若干代, 則其純合抗病植株的比例逐代下降。(x)【提示】 雜合子自交，隨自交后代數(shù)增加，純合子逐代增多。(2) 通過誘導(dǎo)多倍體的方法可克服遠(yuǎn)緣雜交不育，培育出作物新類型。(3)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，此實(shí)踐活動(dòng) 包含基因工程技術(shù)。(x)【提示】 此育種方式屬于雜交育種，原理是基因重組，不包含基因工程技術(shù)。(4) 通過誘變育種可獲得青

4、霉素高產(chǎn)菌株。(V)(5)育種專家在稻田中發(fā)現(xiàn)一株十分罕見的“一稈雙穗”植株，經(jīng)鑒定該變異 性狀是由基因突變引起的，將該株水稻的花粉離體培養(yǎng)后即可獲得穩(wěn)定遺傳的咼產(chǎn)品系。(x)【提示】 花粉離體培養(yǎng)獲得的是單倍體，需用秋水仙素處理單倍體幼苗，才能獲得穩(wěn)定遺傳的純合品系。(6)最簡(jiǎn)捷的育種方法是雜交育種，快速育種時(shí)常選用單倍體育種。(V)2. 據(jù)圖思考如圖甲、乙表示水稻兩個(gè)品種，A、a和B、b表示分別位于兩對(duì)同源染色體上的兩對(duì)等位基因，表示培育水稻新品種的過程，請(qǐng)思考：(1) 圖中一為單倍體育種。(用序號(hào)及箭頭表示)(2) 圖中哪一標(biāo)號(hào)處需用秋水仙素處理？應(yīng)如何處理？圖中處需用秋水仙素處理單倍體

5、幼苗，從而獲得純合子；圖中處，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) 圖中、的育種原理分別是基因突變、染色體變異。(4) 圖中最簡(jiǎn)便的育種途徑是一所示的雜交育種，最難以達(dá)到育種目的是誘變育種。理解一深化探究填表比較各類育種方法、原理常用方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)舉例雜交育種基因重組雜交自交 選種 自交 使不同個(gè)體優(yōu) 良性狀集中在一 個(gè)個(gè)體上 操作簡(jiǎn)便 育種 時(shí)間長(zhǎng) 局限于 親緣關(guān)系 較近的個(gè)體矮稈抗病小麥誘變育種基因突變輻射、激 光、太空 誘變等提咼變異頻率， 加速育種進(jìn)程， 大幅度改良性狀有很大盲 目性，有利 變異少，需 大量處理 實(shí)驗(yàn)材料青霉素咼產(chǎn)菌株單倍體育種染色體變異花藥離體 培

6、養(yǎng)，用 秋水仙素 處理 明顯縮短育 種年限 子代均為純合 子技術(shù)復(fù)雜，需與雜交育種配合單倍體育種獲得矮稈 抗病小麥多倍體育種染色體變異用秋水仙 素處理萌 發(fā)的種子或幼苗器官大，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量只適用于 植物，發(fā)育 延遲，結(jié)實(shí) 率低三倍體無子西瓜基因工程基因重組將一種生 物的特定打破物種界限，定向改造生物的技術(shù)復(fù)雜， 生態(tài)安全轉(zhuǎn)基因抗蟲棉育種基因轉(zhuǎn)移 到另一種 生物細(xì)胞中遺傳性狀問題較多的培育運(yùn)用一考向?qū)毧枷?考查育種過程、原理、方法等1 下列關(guān)于常見作物育種方法的敘述，不正確的是 （）A 利用雜交育種可培育出新物種，促進(jìn)生物的進(jìn)化B 利用單倍體育種可獲得純合子，明顯縮短育種年限C 利用多倍體

7、育種可增加染色體的數(shù)目，獲得莖稈粗壯的植株D利用誘變育種可增大突變頻率，利于獲得新基因A 雜交育種的原理是基因重組，不產(chǎn)生新基因，只產(chǎn)生新的基因型，不會(huì)改變基因頻率，不能產(chǎn)生新物種，能促進(jìn)生物進(jìn)化，A錯(cuò)誤。2. （2019邯鄲市高三摸底）利用基因型為Aa的二倍體植株培育三倍體幼苗，其途徑如圖所示，下列敘述正確的是（）A 過程需要秋水仙素處理，并在有絲分裂后期發(fā)揮作用B.過程為單倍體育種，能明顯縮短育種期限C 兩條育種途徑依據(jù)的生物學(xué)原理都主要是基因突變和染色體變異D.兩條育種途徑中，只有通過途徑一才能獲得基因型為 AAA的三倍體幼苗D 是人工誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍過程，該過程需要秋水仙素處理，而秋

8、水仙素作用原理是抑制紡錘體的形成，因此其在有絲分裂前期發(fā)揮作用，A錯(cuò)誤；圖中只有多倍體育種和體細(xì)胞雜交育種，沒有單倍體育種， B錯(cuò)誤；圖 中途徑一為多倍體育種，其原理是染色體變異；途徑二為植物體細(xì)胞雜交育種，其原理是染色體變異，C錯(cuò)誤；途徑一得到的三倍體的基因型為 AAA或AAa或Aaa或aaa，途徑二得到的三倍體的基因型為 AAa或Aaa，D正確。 備選習(xí)題黑龍江省農(nóng)科院欲通過下圖所示的育種過程培育出高品質(zhì)的糯玉米。下列有關(guān)敘述正確的是（）A a過程中運(yùn)用的遺傳學(xué)原理是基因重組B. a過程需要用秋水仙素處理萌發(fā)的種子C 利用c過程定能更快獲得高品質(zhì)的糯玉米D. b過程需要通過逐代自交來提高純

9、合率D a過程為單倍體育種，育種過程中需用秋水仙素處理萌發(fā)的單倍體幼苗， 育種原理是染色體變異，A、B錯(cuò)誤；c過程為誘變育種，由于基因突變具有 不定向性，在較短的時(shí)間內(nèi)不一定能獲得高品質(zhì)的糯玉米，C錯(cuò)誤；b過程為雜交育種，需通過逐代自交來提高純合率，D正確。規(guī)律總結(jié)育種方法的確定從育種材料和方法特點(diǎn)的角度確定育種方法，如圖所示。考向2育種方案的設(shè)計(jì)3 回答下列有關(guān)育種的問題：現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四個(gè)品系的純種玉米，其基因型依次為AABBGG、aaBBGG、AAbbGG、AABBgg。若想培育出 AaaBBbGGG新類型，試用遺傳圖解表示育種的過程(要求寫出配子)。(2) 現(xiàn)有水稻的兩純系品種 A

10、Arr(無芒而易感病)和aaRR有芒而抗病)，兩對(duì)相 對(duì)性狀獨(dú)立遺傳。為培育無芒而抗病的純系品種(AARR)，請(qǐng)用遺傳圖解表示 從Fi開始的最快的育種程序，并寫出相應(yīng)的文字說明。解析(1)培育出的AaaBBbGGG新類型是三倍體，而所給材料均為二倍體， 因此要將其中之一(品系乙aaBBGG)用秋水仙素處理使其染色體加倍形成四 倍體，然后再與二倍體(品系丙AAbbGG)雜交，可得到三倍體。(2)題中要求 寫出從Fi開始的最快的育種程序，因此要采用單倍體育種。答案(2)備選習(xí)題小麥品種是純合體，生產(chǎn)上用種子繁殖，現(xiàn)要選育矮稈(aa)、抗病(BB)的小麥新品種，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)小麥品種間雜交育種程序。要求用遺

11、傳圖解表示并加以簡(jiǎn)要說明。（寫出包括親本在內(nèi)的前二代即可。）答案第一代 AABB x aabb親本雜交得Fi種植Fi，自交得F2種植F2,選矮稈、抗病aaB_植株繼續(xù)自交，選擇后代不出現(xiàn)性狀 分離純合體的 植株所結(jié)的種子考點(diǎn)二|基因工程的操作工具及步驟（對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第146頁）識(shí)記一基礎(chǔ)梳理1 概念按照人們的意愿，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。2. 原理不同生物之間的基因重組。3. 工具（1）限制性核酸內(nèi)切酶（簡(jiǎn)稱限制酶） 分布：主要在微生物體內(nèi)。 特性：一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。

12、 實(shí)例：EcoR I限制酶能專一識(shí)別 GAATTC序列，并在G和A之間將這段 序列切開。 切割結(jié)果：產(chǎn)生兩個(gè)帶有黏性末端或平末端的DNA片段。 作用：基因工程中重要的切割工具，能將外來的DNA切斷，對(duì)自己的DNA 無損害。（2）DNA連接酶 催化對(duì)象：兩個(gè)具有相同黏性末端或平末端的DNA片段。 催化位置：脫氧核糖與磷酸之間的缺口。第二代AaBb第三代、A bb、aaB、aabb催化結(jié)果：形成重組DNA。(3) 常用的運(yùn)載體一一質(zhì)粒 本質(zhì)：小型環(huán)狀DNA分子。 作用：a.作為運(yùn)載工具，將目的基因運(yùn)送到受體細(xì)胞中去；b用它在受體細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。4. 基本步驟5. 應(yīng)用(1) 育種，如

13、抗蟲棉。(2) 藥物研制,如胰島素等。(3) 環(huán)境保護(hù)，如轉(zhuǎn)基因細(xì)菌分解石油。6. 轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性 一一“兩種態(tài)度”(1) 轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品不安全，要嚴(yán)格控制。(2) 轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品安全，應(yīng)該大范圍推廣。辨析與識(shí)圖1. 判斷正誤(1) 自然界中天然存在的噬菌體自行感染細(xì)菌后，其DNA整合到細(xì)菌DNA上屬于基因工程。(X)【提示】基因工程是在人為作用下進(jìn)行的，噬菌體感染細(xì)菌無人為因素，所以不屬于基因工程。(2) DNA連接酶和限制酶是基因工程中兩類常用的工具酶。(V)(3) 將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株，屬于基因工程。(V)(4

14、) 載體質(zhì)粒通常采用抗生素合成基因作為篩選標(biāo)記基因。(X)【提示】載體質(zhì)粒上抗生素抗性基因可作為標(biāo)記基因，供重組 DNA的鑒定和選擇，不是抗生素合成基因。(5) 為達(dá)到相應(yīng)目的，“攜帶鏈霉素抗性基因受體菌的篩選”必須通過分子檢測(cè)。(X)【提示】 根據(jù)受體菌是否對(duì)鏈霉素產(chǎn)生抗性進(jìn)行篩選，不需要分子檢測(cè)。(6) 轉(zhuǎn)基因作物被動(dòng)物食用后，目的基因會(huì)轉(zhuǎn)入動(dòng)物體細(xì)胞中。(X)【提示】動(dòng)物食入轉(zhuǎn)基因植物后，其消化系統(tǒng)能將植物基因分解成小分子物質(zhì)，基因不能轉(zhuǎn)入動(dòng)物體細(xì)胞中。2. 據(jù)圖思考下圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過程示意圖。(1) 圖中基因工程的基本過程可以概括為“四步曲”：提取目的基因；目的

15、 因與運(yùn)載體結(jié)合；將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞；目的基因的檢測(cè)與鑒定。(2) 能否利用人的皮膚細(xì)胞來完成過程？不能為什么？皮月素基因未表達(dá)(或未轉(zhuǎn)錄)，不能形成胰島素 mRNA。(3) 過程必需用的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶。(4) 在利用A、B獲得C的過程中，常用限制性核酸內(nèi)切酶切割 B，使它產(chǎn)生 一定的黏性末端，再加入 DNA連接酶才可形成 C。運(yùn)用一考向?qū)毧枷?考查基因工程的原理及應(yīng)用近日，美國(guó)和澳大利亞的研究人員發(fā)現(xiàn)， 從錐形蝸牛體內(nèi)提取出的毒液可望幫 助人類開發(fā)出超級(jí)速效的胰島素。他們研究表明錐形蝸牛毒蛋白(Co n-l ns Gl)能加速受體細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)換，比人類胰島素更加快速的發(fā)揮作用。 因此制造這

16、類“速效胰島素”以及利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)成為I型糖尿病治療的新思路。請(qǐng)回答下列問題：利用基因工程制造Con-lns Gl這種速效胰島素過程中，構(gòu)建基因表達(dá)的載 體一般包括目的基因、啟動(dòng)子、標(biāo)記基因和 標(biāo)記基因的作用是 。(2) 為了獲得目的基因可以通過提取分析 Con-Ins Gl毒蛋白中的序列推知毒蛋白基因的核苷酸序列，再用DNA合成儀直接大量合成?；蚬こ讨行枰狣NA連接酶，根據(jù)酶的來源不同分為類。(3) 將人工合成的目的基因?qū)氪竽c桿菌體內(nèi)，一般先用藥物處理大腸桿菌使之成為田胞。再將重組DNA溶于中與該類細(xì)胞融合，在一定溫度下促進(jìn)細(xì)胞吸收重組 DNA分子完成轉(zhuǎn)化過程。(4) 經(jīng)過目

17、的基因的檢測(cè)和表達(dá)，獲得的 Con-Ins Gl毒蛋白活性未能達(dá)到期待的“速效胰島素”的生物活性，導(dǎo)致這種差異的原因可能是 。解析 (1)基因表達(dá)載體的成分包括啟動(dòng)子、終止子、目的基因和標(biāo)記基因， 其中標(biāo)記基因的作用是檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入了受體細(xì)胞。(2)人工合成目的基因，可以根據(jù) Con-Ins Gl 毒蛋白中的氨基酸序列推 mRNA 中的核糖核苷酸序列，進(jìn)而推測(cè)出毒蛋白基因的核苷酸序列，再用 DNA 合成 儀直接大量合成?；蚬こ讨械腄NA連接酶可以分為EcoliDNA連接酶和T4DNA 連接酶兩類。(3) 將人工合成的目的基因?qū)氪竽c桿菌等微生物體內(nèi)，先用氯化鈣處理大腸 桿菌，使之成為感

18、受態(tài)，再將重組 DNA 溶于緩沖液中與該類細(xì)胞融合。(4) 由于大腸桿菌是原核生物，細(xì)胞中沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等多種細(xì)胞器，不能對(duì)合成的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類和包裝，所以獲得的Con-lns Gl毒蛋白活 性未能達(dá)到期待的 “速效胰島素 ”的生物活性。答案終止子 鑒別和篩選含有目的基因的細(xì)胞(2)氨基酸 E coliDNA連接酶和 T4DNA 連接酶 (3)感受態(tài) 緩沖液 (4)大腸桿菌中基因表達(dá)獲得 的蛋白質(zhì)未加工真題驗(yàn)收| 感悟高考 淬煉考能(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第 147 頁)1. (2019大綱全國(guó)卷)下列實(shí)踐活動(dòng)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

19、 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(xì)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C A 項(xiàng)屬于單倍體育種，原理是染色體變異； B 項(xiàng)屬于雜交育種，原理是 基因重組；C項(xiàng)屬于基因工程育種，原理是基因重組； D項(xiàng)屬于誘變育種，原理是基因突變。 2. (2019全國(guó)卷I )現(xiàn)有兩個(gè)純合的某作物品種：抗病高稈(易倒伏)和感病矮稈(抗倒伏)品種。已知抗病對(duì)感病為顯性，高稈對(duì)矮稈為顯性，但對(duì)于控制這兩對(duì) 相對(duì)性狀的基因所知甚少?；卮鹣铝袉栴}：(1) 在育種實(shí)踐中，若利用這兩個(gè)品種進(jìn)行雜交育種，一般來說，育

20、種目的是獲得具有 優(yōu)良性狀的新品種。(2) 雜交育種前，為了確定F2代的種植規(guī)模，需要正確預(yù)測(cè)雜交結(jié)果。若按照 孟德爾遺傳定律來預(yù)測(cè)雜交結(jié)果，需要滿足 3 個(gè)條件：條件之一是抗病與感 病這對(duì)相對(duì)性狀受一對(duì)等位基因控制，且符合分離定律；其余兩個(gè)條件是。(3) 為了確定控制上述這兩對(duì)性狀的基因是否滿足上述3 個(gè)條件，可用測(cè)交實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行檢驗(yàn)，請(qǐng)簡(jiǎn)要寫出該測(cè)交實(shí)驗(yàn)的過程。解析( 1 )雜交育種能將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過雜交集中在一起，抗病與矮稈 (抗倒伏)為優(yōu)良性狀。 (2)雜交育種依據(jù)的原理是基因重組，控制兩對(duì)相對(duì)性狀的基因位于非同源染色體上，遵循基因的自由組合定律，每對(duì)基因單獨(dú)考慮時(shí)符合分離

21、定律。(3)測(cè)交是指用Fi和隱性純合子雜交，故應(yīng)先 用純合的抗病高稈植株與感病矮稈植株雜交得到Fi，然后再進(jìn)行測(cè)交實(shí)驗(yàn)。答案 (1)抗病矮稈(2) 高稈與矮稈這對(duì)相對(duì)性狀受一對(duì)等位基因控制，且符合分離定律；控制這 兩對(duì)相對(duì)性狀的基因位于非同源染色體上(3) 將純合的抗病高稈植株與感病矮稈植株雜交，產(chǎn)生Fi，讓Fi與感病矮稈植株雜交。3. (2019安徽高考)香味性狀是優(yōu)質(zhì)水稻品種的重要特性之一。(1) 香稻品種甲的香味性狀受隱性基因(a)控制，其香味性狀的表現(xiàn)是因?yàn)閷?dǎo)致香味物質(zhì)積累。(2) 水稻香味性狀與抗病性狀獨(dú)立遺傳?？共?(B)對(duì)感病(b)為顯性。為選育抗 病香稻新品種，進(jìn)行了一系列雜交

22、實(shí)驗(yàn)。其中，無香味感病與無香味抗病植株雜交的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖所示，則兩個(gè)親代的基因型是 。上述雜交的子代自交，后代群體中能穩(wěn)定遺傳的有香味抗病植株所占比例為 。(3)用純合無香味植株作母本與香稻品種甲進(jìn)行雜交， 在 F1 中偶爾發(fā)現(xiàn)某一植 株具有香味性狀。 請(qǐng)對(duì)此現(xiàn)象給出兩種合理的解釋： ；。_(4) 單倍體育種可縮短育種年限。離體培養(yǎng)的花粉經(jīng)脫分化形成 ，最終發(fā)育成單倍體植株，這表明花粉具有發(fā)育成完整植株所需的 。若要獲得二倍體植株，應(yīng)在 時(shí)期用秋水仙素進(jìn)行誘導(dǎo)處理。解析 (1)根據(jù)題意分析， a 基因控制香味性狀的出現(xiàn)，說明 a 基因純合時(shí)， 參與香味物質(zhì)代謝的某種酶缺失，導(dǎo)致香味物質(zhì)不能轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，從而 使香味物質(zhì)積累。據(jù)圖中雜交結(jié)果分析，無香味：有香味=3 ： 1,抗?。焊胁《? ： 1,可知親本的基因型為 Aabb(無香味感病)、AaBb(無香味抗病)，貝U Fi基因型為1/8AABb、1/8AAbb、1/4AaBb、1/4Aabb、1/8aaBb、1/8a