从杂交育种到基因工程

第1页共10页从杂交育种到基因工程一、转基因育种原理：基因重组（或异源DNA重组）。方法：提取目的基因→装入载体→导入受体细胞→基因表达→筛选出符合要求的新品种。优点：克服远缘杂交不亲和障碍；定向改变生物的性状缺点：可能会引起生态危机，技术难度大。例1：阅读下列材料，回答问题：材料：目前，我国已培育成功两种转基因鱼：一种是带有草鱼生长激素基因的转基因鲤鱼子一代，和普通鲤鱼不同的是，它的背部高高隆起，肌肉十分发达，并具有大规模繁殖能力。另一种是具有草鱼生长激素基因的转基因三倍体鲤鱼“吉鲤”。它长得酷似鲫鱼，在它的基因中，除了两套鲤鱼染色体外，还多了一套鲫鱼的染色体，但吉鲤是不能生育的，在推广过程中不用担心与其它动物杂交引起生态危机。这两种鱼的生长速度很快，比普通鲤鱼快140％以上。而且蛋白质高，脂肪含量较低，味道不错。（1）文中的“转基因鲤鱼”是指遗传物质中导入了_________的鲤鱼。（2）“吉鲤”不能生育是因为减数分裂过程中__________，不能生成正常的生殖细胞。（3）请指出转基因育种的两种优点__________。二.细胞工程育种原理：细胞的全能性方法：（1）植物：去细胞壁→细胞融合→组织培养（2）动物克隆：核移植→胚胎移植优点：能克服远缘杂交的不亲和性，有目的地培育优良品种。动物体细胞克隆，可用于保存濒危物种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相同的基因背景进行生物医学研究等。缺点：技术复杂，难度大；它将对生物多样性提出挑战，有性繁殖是形成生物多样性的重要基础，而“克隆动物”则会导致生物品系减少，个体生存能力下降。例3：2003年11月6日，继我国首例皮肤细胞克隆牛“康康”之后，又一头以同样方法克隆的牛“双双”在山东省莱阳农学院诞生。这两头克隆牛的降生，标志着我国体细胞克隆技术已达国际先进水平。下图为克隆牛的培育过程，请据图回答：A牛卵细胞植入C牛子宫发育克隆牛（基因型AA）（基因型Aa）B牛细胞核（基因型Aa）体细胞（1）该克隆牛表现出的性状是__________牛的性状，基因型是___________，性别是___________。（2）在培育克隆牛时，若将B牛换成基因型为Aa的雌牛，得到的克隆牛将是_______性。用_________方法可测知这头克隆牛的基因型，其基因型是_________。（3）获得克隆牛的繁殖方式是_________。三.单倍体育种原理：染色体变异第2页共10页方法：选择亲本→有性杂交→F1产生的花粉离体培养获得单倍体植株→诱导染色体加倍获得可育纯合子→选择所需要的类型。优点：明显缩短育种年限，加速育种进程。缺点：技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。例4：石板菜是一种名贵蔬菜，为雌雄异株，属于XY型性别决定，其雄株产量与质量都超过雌株。请你从提高经济效益的角度考虑，提出两种方案繁殖推广。答案：方案1：运用组织培养的方法，过程如下图：雄株营酶处理雄株分离脱分化愈伤再分化大量的雄养组织原生质体组织性植株方案2：运用单倍体育种方法：雄株花粉离体培养单倍体单倍体秋水仙素处理染色体加倍纯合子植株纯合子植株杂交大量的雄性植株XYXXYY四.多倍体育种原理：染色体加倍（染色体变异）方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。（1）同源多倍体育种，如：二倍体四倍体染色体加倍（2）异源多倍体育种，如：ANaBNbNabNab物种物种杂交染色体加倍22222422二倍体二倍体不育四倍体优点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。缺点：只适于植物，结实率低。例5：下图是我国育种专家鲍文奎培育异源八倍体小麦的过程。其中：P普通小麦黑麦RRAABBDD×（2N=14）（2N=42）配子ABDR（N=21）（N=7）F1ABD（不育）新品种小黑麦AABBDDRR（4N=56）（1）A、B、R均代表_________。（2）F1不育的原因是_______。第3页共10页（3）如何从F1培育出可育的新品种？_________________________五.有性杂交育种原理：基因重组。方法：杂交→自交→选优优点：能根据人的预见把位于两个生物体上的优良性状集于一身。缺点：时间长，需及时发现优良性状。例6：现有3个番茄品种，A品种的基因型为AABBdd，B品种的基因型为AAbbDD，C品种的基因型为aaBBDD。3对等位基因分别位于3对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形3对性状。请回答：（1）如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因型为aabbdd的植株？（用文字简要描述获得过程即可）__________________________________________________________________（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要多少年？_______六.诱变育种原理：基因突变方法：辐射诱变，激光、化学物质诱变，太空（辐射、失重）诱发变异→选择育成新品种优点：能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状；变异范围广。缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制。改良数量性状效果较差。例7：我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达600kg，最高达750kg，蛋白质含量增加8%-20%，生长期平均缩短10天。请回答：（1）水稻产生这种变异的来源是_______，产生变异的原因是________。（2）这种方法育种的优点有__________。对应训练下面为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，第4页共10页一般从F2代开始选种，这是因为。A→B→C的途径表示育种方式，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）K→L→M这种育种方法的优越性表现在几种育种方法的比较名称原理方法优点缺点应用杂交育种基因重组杂交→自交→筛选出符合要求的表现型，通过自交至不发生性状分离为止（5-6代）使分散在同一物种或不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上，即“集优”⑴育种时间长⑵局限于同一种或亲缘关系较近的个体用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦诱变育种基因突变⑴物理：紫外线、α射线、微重力、激光等处理、再筛选⑵化学：秋水仙素、硫酸二乙酯处理，再筛选提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些性状有利变异少，工作量大，需要大量的供试材料高产青霉菌、“黑农五号”大豆品种等的培育单倍体育种染色体变异（染色体组成倍地减少）⑴先将花药离体培养，培养出单倍体植株⑵将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子明显缩短育种年限，加快育种进程易获得纯种个体技术复杂限于植物用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦多倍体育种染色体变异（染色体组成倍地增多）用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗植物茎秆粗壮，叶片果实种子均大，营养物质含量提高技术复杂，发育延迟，结实率低，一般只适用于植物三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦、四倍体水稻转基因育种异源DNA（基因）重组提取目的基因→装入运载体→导入受体细胞→目的基因的检测与表达→筛选出符合要求的新品种目的性强；育种周期短；克服了远缘杂交不亲和的障碍技术复杂，安全性问题多转基因“向日葵豆”；转基因抗虫棉调研试题、高考真题选编第5页共10页一、选择题1.某水稻的A基因控制某一优良性状的表达，对不良性状a基因显性。该水稻自交所得的子代中，优良性状和不良性状均有出现，某种子公司欲用该水稻作亲本，采用逐代自交的方法获取优良品种。在子一代中，基因型为aa的个体表现出不良性状，应淘汰；基因型为AA或Aa的个体表现出优良性状，需要进一步自交和筛选。（若以基因型Aa亲本，产生的子一代为第一代）按上述办法自交――淘汰――选育――自交……从理论上推算，第n代中杂合体所占显性个体的比例为A、1/2nB、1--1/2nC、（1--1/2n）/2D、2/(2n+1)2.某科技活动小组将二倍体番茄植株的花粉按下图所示的程序进行实验。下列根据图示实验的分析，错误．．的是：A．植株A高度不孕，说明该植物的生殖细胞不具有全能性B．植株A的细胞能进行正常的有丝分裂，但不能进行正常的减数分裂C．在植株B的细胞中，通常每对同源染色体上的成对基因都是纯合的D．由花粉到植株A需要用含有有机物的培养基来培养[多选题]3.下列关于育种的叙述中，错．误．的是：A．诱变获得的突变体多数表现出优良性状B．诱变育种和杂交育种均可形成新的基因型C．三倍体植物不能由受精卵发育而来D．用物理因素诱变处理可提高突变率4.诱变育种有很多突出优点，也存在一些缺点，下列分析正确的是（）①结实率低，发育迟缓②提高变异频率，使后代变异性状较快稳定，因而加快育种进程③大幅度改良某些性状④茎秆粗壮，果实种子大，营养物质含量高⑤有利个体不多，需要大量的材料Ａ.①④Ｂ.②③⑤Ｃ.①④⑤Ｄ.①②④[多选题]5.为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法。图中两对相对性状独立遗传。据图分析，正确的是A．过程①的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高B．过程②通常取F1植株的适宜花药作培养材料C．过程③主要包括脱分化和再分化两个过程D．图中筛选过程不改变群体抗病基因频率6.培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：纯种的高秆(D)抗锈病(T)×纯种的矮秆(d)易学科网学科网染锈病选出符合要求的品种。下列有关该育种方法学科网的叙述中，正确的是学科网A.过程(1)(2)(3)属于杂交育种B．过程(2)需经过减数分裂学科网C．过程(3)必须经过受精作用D.过程(4)必须使用生长素处理学科网7.单倍体在遗传育种中具有重要意义，单倍体生物是指学科网第6页共10页A．不能产生正常生殖细胞的个体学科网B．体细胞中染色体组数目为奇数的个体学科网C．由未受精的卵细胞或精子发育形成的个体学科网D．通过不同种植物体细胞融合培育形成的个体学科网8.分别对二倍体蕃茄幼叶、三倍体无子西瓜幼叶进行组织培养，将形成的多株植物随机等量分组，编号为A、B、C、D。在适宜的条件下进行不同的处理，能达到预期结果的一组是组号开花前处理开花期处理开花后处理预期结果A不套袋不涂抹生长素溶液不套袋无子蕃茄B去雄、套袋涂抹一定浓度生长素溶液继续套袋一段时间后取下有子蕃茄C不套袋授以二倍体的花粉不套袋无子西瓜D套袋不授以花粉继续套袋一段时间无子西瓜9.下列与变异有关的叙述，正确的是A．三倍体西瓜不能形成正常的配子，是因为秋水仙素抑制纺锤体的形成B．子代的性状分离是基因重组的结果C．用二倍体植物的花药离体培养，能得到叶片和果实较小的单倍体植物D．诱变育种和杂交育种均可形成新的基因型10.下列关于作物育种的叙述，正确的是A.把两个小麦优良性状结合在一起常采用植物体细胞杂交技术B.改良缺乏某种抗病性的水稻品种常采用单倍体育种C.培育无子西瓜可用适宜浓度的生长素处理三倍体西瓜雌蕊柱头D.袁隆平培育的高产、抗逆性强的杂交水稻是基因突变的结果11.下列各育种方法中，要求两个亲本一定具有很近的亲缘关系的是A.杂交育种B.基因工程育种C.诱变育种D.多倍体育种12.与杂交育种、单倍体育种、多倍体育种和基因工程育种相比，尽管人工诱变育种具有很大的盲目性，但是该育种方法的独特之处是A.可以将不同品种的优良性状集中到一个品种上B.育种周期短，加快育种的进程C.改变基因结构，创造前所未有的性状类型D.能够明显缩短育种年限，后代性状稳定快13.（多选）用普通小麦(六倍体)的成熟花粉培育出来的植株是（）A．多倍体B．含有三个染色体组C．单倍体植株D．高度不育植株14.要将基因型为AaBB的生物，培育出以下基因型的生物：①AaB