第14讲杂交育种诱变育种和基因工程

1第14讲杂交育种、诱变育种和基因工程★高考考点：生物变异在育种上的应用。★高考热点：1、常见育种方式的原理和流程。2、各种育种方式的使用范围和优缺点。一、基础知识：1、育种方式对比：育种方法原理常用方法优点缺点应用杂交育种____________________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“_____”，____________________________⑴______________________________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培育杂合子品种：一般选取纯合双亲杂交，产生子一代年年制种诱变育种⑴物理：__________________⑵化学：处理，再筛选提高______，加快____________，大幅度改良某些性状工作具有______性大，有利变异______，工作量______，需要大量的供试材料____________、“黑农五号”大豆品种等的培育基因工程_________→____________→____________→____________→筛选出符合要求的新品种目的性_______；育种周期____；克服了______________________________障碍。技术复杂，安全性问题多，有可能引起生态危机转基因“向日葵豆”；___________________________多倍体育种用一定浓度的____________处理____________________操作简单，能较快获得所需品种技术复杂，发育延迟，结实率低，一般只适用于植物____________单倍体育种⑴____________________⑵__________________________________________________________，子代均____________，加快育种进程技术复杂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2、总结点拨：（1）基因工程的三大工具：a、基因的“剪刀”是______________，它只识别特定的2______________；b、基因的“针线”是_____________，它能连接脱氧核糖和磷酸形成______________键；c、常用的运载体有__________________________。（2）比较DNA连接酶和DNA聚合酶：A、DNA连接酶：在两个_____________之间形成磷酸二酯键。B、DNA聚合酶：可将单个的_____________加到已有的脱氧核苷酸片段上，形成磷酸二酯键。(3)在所有育种方法中，最简便、常规的育种方法是_________________，可以培育具有优良性状且能稳定遗传的新品种。(4)杂交育种不一定都需要连续自交，若选育显性优良纯种，则需要连续________________，直至性状不再发生分离；若选育_________________优良纯种，则只要出现该性状即可。(5)杂种优势是通过___________获得种子，一般不是纯合子，在杂种后代上表现出多个优良性状，但只能用杂种一代，因为后代会发生___________________，如杂交玉米的制种。【例1】1、各种育种方法或技术都有其优劣之处，下列相关叙述不正确的是()A．传统的育种方法周期长，可选择的范围有限B．通过人工诱变，人们有目的地选育新品种，能避免育种的盲目性C．杂交育种难以克服远缘杂交不亲和的障碍，过程繁杂缓慢，效率低D．基因工程可以实现基因在不同物种之间的转移，人们可以定向选育新品种【例2】右图甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上两对等位基因，①～⑦表示培育水稻新品种的过程，则下列说法错误的是()A．①→②过程简便，但培育周期长B．①和⑦的变异都发生于有丝分裂间期C．③过程常用的方法是花药离体培养D．③→⑥过程与⑦过程的育种原理相同【拓展延伸】上题中，________________过程属于杂交育种，________________过程是单倍体育种，________________过程是多倍体育种，它们的原理相同都是染色体变异。【例3】基因工程基本操作流程如图所示，请据图分析回答：(1)图中A是__________，最常用的是________；在基因工程中，需要在___________酶的作用下才能完成剪接过程。3(2)不同种生物之间的基因移植成功，从分子水平上分析，进行基因工程的主要理论依据是________________________________________________________________________，也说明了生物共用一套______________。(3)科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，并用基因工程的方法将该基因导入金茶花叶片细胞的染色体DNA上，经培养长成的植株具备了抗病性，这说明________。如果把该基因导入叶绿体DNA中，将来产生的配子中________(“一定”或“不一定”)含有抗病基因。二、基因重组与基因工程的关系基因重组基因工程原理（两种类型）①___________________________②__________________________________________重组方式___________物种的不同基因___________物种的不同基因变异大小小大意义生物变异的____________，是产生生物多样性的________________，对生物进化有重要意义使人类有可能按照自己意愿，直接___________改变生物的遗传性状，培育出新品种相同点实现不同基因的重新组合，使生物产生变异强化练习1、下列关于育种的说法中正确的是()A．基因突变可发生在任何生物DNA复制过程中，此现象可用于诱变育种B．诱变育种和杂交育种均可产生新的基因和新的基因型C．三倍体植物不能由受精卵发育而来，可通过植物组织培养方法获得D．普通小麦花粉中有三个染色体组，由其发育来的个体是三倍体【答案】A2、下图是遗传育种的一些途径。有关分析不正确的是()4A．若要在较短时间内获得图示新品种，可选图中E→F→G的育种方法B．H→I、J→K都必须用到与G过程相同的技术操作C．C→D和H→I过程都可以克服远缘杂交不亲和的障碍D．图中的遗传育种途径，A→B所表示的方法具有典型的不定向性【答案】B3、（2012·龙岩模拟）用纯种的高秆（D）抗锈病（T）小麦与矮秆（d)易染锈病（t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：高秆抗锈病×矮秆易染锈病①F1②雄配子③幼苗④选出符合生产要求品种下列有关此育种方法的叙述中，正确的是()A.过程①的作用原理为染色体变异B.过程③必须经过受精作用C.过程④必须使用生长素处理幼苗D.此育种方法可选出符合生产要求的品种占1/4【答案】D4、下图中，甲、乙表示水稻的两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑧表示培育水稻新品种的过程，则下列说法错误的是()A．①→②操作简便，但培育周期长B．②和⑦的变异都发生于有丝分裂间期C．③过程常用的方法是花药离体培养D．⑤与⑧过程的育种原理不相同【答案】B5、已知西瓜的染色体数目2n＝22，根据下图所示的西瓜育种流程，判断有关叙述错误的是()A．图中试剂①③分别是秋水仙素和生长素(或生长素类似物)5B．培育无子西瓜A的育种方法所依据的原理是基因重组C．④过程中形成单倍体植株所采用的方法是花药离体培养D．选用品种乙的花粉刺激三倍体植株的目的是促使子房产生生长素【解析】培育无子西瓜A的育种方法所依据的原理是染色体变异【答案】B6、下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是()供体剪刀针线运载体受体A质粒限制性内切酶DNA连接酶提供目的基因的生物大肠杆菌等B提供目的基因的生物DNA连接酶限制性内切酶质粒大肠杆菌等C提供目的基因的生物限制性内切酶DNA连接酶质粒大肠杆菌等D大肠杆菌等连接酶DNA连接酶限制性内切酶提供目的基因的生物质粒【解析】供体是提供目的基因的生物，受体是接受目的基因的生物，剪刀是限制酶，针线是连接酶，常用的运载体是质粒。【答案】C6、（2012·洪都中学月考）基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。根据图示判断下列操作正确的是()A.质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割B.质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割C.目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割D.目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割6【解析】如果用限制酶Ⅱ切割质粒，会将GeneⅠ和GeneⅡ都作切割，两个标记基因全部被切开；如果目的基因只用限制酶Ⅰ切割，它只有一个切口，不能切下目的基因。因此正确答案为A。【答案】A7、现代生物技术利用突变和基因重组的原理，来改变生物的遗传性状，以达到人们所期望的目的。下列有关叙述错误的是()A．转基因技术导致基因重组，可产生不定向的变异B．体细胞杂交技术克服了远缘杂交的不亲和性，可培育新品种C．人工诱变没有改变突变的本质，但可使生物发生定向变异D．现代生物技术和人工选择的综合利用，使生物性状更符合人类需求【解析】本题考查多种育种方法，属中档题。A正确，Ⅲ过程获得的是单倍体，所以通常采用花药离体培养法。B正确，Ⅳ过程获得的是多倍体，常用的方法是用秋水仙素处理。C错误，由通过Ⅲ、Ⅴ获得到⑤的方法属于单倍体育种，优点是大大缩短了育种时间。D错误，由①和②经Ⅰ、Ⅱ获得⑤的过程属于杂交育种，此方法具有育种周期长、过程繁琐等缺点。【答案】AB8、人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程是：甲生物的蛋白质→mRNA――→①目的基因――→②与质粒DNA重组――→③导入乙细胞的――→④获得甲生物的蛋白质，下列说法正确的是()A．①过程需要的酶是逆转录酶，原料是A、U、G、CB．②要用限制酶切断质粒DNA，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起C．如果受体细胞是细菌，可以选用枯草杆菌、炭疽杆菌等D．④过程中用的原料不含有A、U、G、C【解析】①过程是逆转录，利用逆转录酶合成DNA片段，需要的原料是A、T、G、C；②是目的基因与质粒DNA重组阶段，需要限制酶切断质粒DNA，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起；③如果受体细胞是细菌，则不应该用致病菌，而炭疽杆菌是致病菌；④过程是基因的表达过程，原料中含有A、U、G、C。【答案】B9、对图中a、b、c、d代表的结构和物质描述正确的是()7A．a为质粒RNAB．b为限制性内切酶C．c为RNA聚合酶D．d为外源基因【解析】a为质粒DNA，b为限制性内切酶把质粒切开，c为DNA连接酶把外源基因和质粒连接到一起。【答案】D11、下列过程不需要对母本进行去雄处理的是()①用杂合抗病小麦连续自交得到纯合抗病植株②对抗病小麦植株的测交③用四倍体西瓜和二倍体西瓜杂交得到三倍体无子西瓜种子④对三倍体无子西瓜授以二倍体西瓜花粉，结出无子西瓜A．①②③B．②③④C．①④D．②④【解析】对母本去雄，也就意味着母本只能提供卵细胞，小麦自交时，要相互受粉，不用去雄；三倍体无子西瓜授以二倍体的花粉，花粉的作用是刺激子房产生一定量的生长素，所以也不用去雄。【答案】C12、下列有关生物变异与育种的叙述，正确的是()A．人工诱变育种改变基因结构，能够明显缩短育种年限B．用单倍体育种法改良缺乏某种抗病性的水稻品种C．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D．染色体结构变异，大多数对生物体不利，但在育种上仍有一定的价值【解析】A项错误，诱变育种是诱导基因突变，改变了基因的结构。但有利变异少，须大量处理材料，不能缩短育种年限。B项错误，单倍体育种不能产生新的基因，故不能改良缺乏某种抗病性的水稻品种。C项错误，三倍体西瓜不能形成正常的配子是