学案30从杂交育种到基因工程

学案30从杂交育种到基因工程考纲要求1.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)。2.转基因食品的安全(Ⅰ)。一、杂交育种1．概念：将两个或多个品种的________通过交配集中在一起，再经过__________，获得新品种的方法。2．原理：________。3．过程：选择具有不同优良性状的亲本通过________获得F1，F1连续________或杂交，从中筛选获得需要的类型。思考在杂交育种中，如果新品种是杂合子，如玉米、水稻应注意什么？如果新品种是纯合子，如小麦应注意什么？二、诱变育种1．概念：利用物理因素或化学因素处理生物，使生物发生________，从而获得优良变异类型的育种方法。2．原理：________。3．特点：可以____________，在较短时间内获得更多的优良变异类型。思考卫星搭载种子育种的原理是什么？三、基因工程1．概念：又叫基因拼接技术或____________，是按照人们的意愿，把一种生物的________提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，________地改造生物的遗传性状。2．基本工具：(1)基因的剪刀：________________。(2)基因的针线：________________。(3)基因的运载体：常用的有________、噬菌体和________________等。3．操作步骤：(1)提取________。(2)目的基因与________结合。(3)将目的基因导入__________。(4)目的基因的________________。4．应用：基因工程主要在________、药物研制和________等方面取得了重大成就。思考DNA连接酶与DNA聚合酶有什么不同？探究点一杂交育种和诱变育种完成杂交育种和诱变育种比较表，并掌握理解：杂交育种诱变育种概念将_______________________集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法利用__________________处理生物，使生物发生________，从而获得优良变异类型的育种方法原理________________范围________的生物所有生物方法杂交→自交→选优→自交物理______处理、化学______处理特点①不能产生______，原有基因性状的重新组合②育种进程缓慢①提高______，加快育种进程②产生______，新性状，大幅改良性状③盲目性大，有利变异__________思维拓展1．诱变育种与杂交育种相比，前者能产生前所未有的新基因，创造变异新类型；后者不能产生新基因，只是实现原有基因的重新组合。2．在所有育种方法中，最简捷、常规的育种方法——杂交育种。3．不同育种目的的杂交育种的基本步骤及特点(1)培育杂合子品种——杂种优势的利用在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接利用，如水稻、玉米等。①基本步骤：选取双亲P(♀、♂)→杂交→F1。②特点：高产、优质、抗性强，但种子只能种一年。(2)培育纯合子品种①培育隐性纯合子品种的基本步骤选取双亲P(♀、♂)→杂交→F1→自交→F2→选出表现型符合要求的个体种植推广。②培育双显纯合子或隐—显纯合子品种的基本步骤选取双亲P(♀、♂)→杂交→F1→自交→F2→选出表现型符合要求的个体自交→F3→……→选出稳定遗传的个体推广种植。③特点：操作简单，但需要的时间较长。4．杂交育种选育的时间是F2，原因是从F2开始发生性状分离；选育后是否连续自交取决于所选优良性状是显性还是隐性。5．杂交育种是通过杂交培育具有优良性状且能稳定遗传(纯合子)的新品种，而杂种优势则是通过杂交获得种子，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，因为后代会发生性状分离。6．诱变育种尽管能提高突变率，但处理材料时仍然是未突变的远远多于突变的个体；突变的不定向性和一般有害的特性决定了在突变的个体中有害仍多于有利，只是与自然突变相比较，二者都增多。探究示例1下列关于杂交育种与诱变育种的叙述正确的是()A．诱变育种是通过改变原有基因结构而导致新品种出现的方法B．基因重组是杂交育种的原理，基因重组发生在受精作用过程中C．诱变育种一定能较快选育出新的优良品种D．通过杂交育种方式培育新品种，从F1就可以进行选择听课记录：变式训练1(2010·苏州质检)1993年，生物学家利用太空搭载的常规水稻种子做“太空条件下植物突变类型”的课题研究。当年，科学家将这些遨游太空后的种子播种后长出2000多株禾苗，只有其中1株出现与众不同的特性。在此后15年的种植培养过程中，这株水稻的后代发生了变异，有糯化早熟型、长粒型、高粗秆大穗型、小粒型、大粒型等十多个品种，有的植株高达1.8米左右。(1)实验结果表明该变异最有可能是____________，属于____________。(2)通过太空搭载获得新的水稻品种，这种育种方法是________。与之相比，传统杂交育种的时间较长，其依据的原理是____________。(3)2000多株禾苗中，只有其中1株出现与众不同的特性，而其后代发生变异形成了十多个品种，说明突变具有__________________的特点。(4)变异的水稻中，植株过高的品种不会成为理想的育种对象。但是在能源匮乏的今天，这种水稻的秸秆也许会成为制备“生物能源”的材料。在“秸秆乙醇”生产中主要采用的生物技术是__________，要获得较高的产量首先要____________________________。探究点二基因工程1．基因工程的原理是什么？2．简述基因操作工具的特性。3．简述基因工程的基本操作程序？思维拓展1．基因工程的三种工具中，限制性核酸内切酶、DNA连接酶是基因操作过程中的酶工具，化学本质是蛋白质。但它们的功能不同，前者切割磷酸二酯键，后者连接磷酸二酯键。而运载体可能是质粒或病毒，它不是酶工具。2．限制性核酸内切酶、DNA连接酶都是一类酶，不是一种酶。3．质粒是最常用的运载体，不要把质粒同运载体等同，除此之外，噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。运载体的化学本质为DNA，其基本单位为脱氧核苷酸。4．要想从DNA上切下某个基因，应切2个切口，产生4个黏性末端。探究示例2利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是()A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及mRNAC．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白听课记录：变式训练2(2011·哈尔滨九中测试)通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质，下图表示了这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请回答：(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是__________________。人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中时需要的酶是________。(2)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，原因是________________________________________________________________________。(3)将人体蛋白质基因导入羊体内并成功地表达，使羊产生新的性状。这种变异属于________，这里“成功地表达”的含义是________________________________________________________________________。(4)你认为此类羊产生的奶安全可靠吗？理由是什么？探究点三基因重组与基因工程完成理解基因重组与基因工程比较表：比较项目基因重组基因工程不同点概念在生物体进行______过程中，控制______的基因的重新组合按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，____地改造生物的遗传性状重组基因____物种的不同基因____物种间的不同基因繁殖方式________________变异大小________意义是生物变异的来源之一，对生物进化有重要意义使人类有可能按自己的意愿________地改造生物，培育出新品种相同点都实现了__________基因间的重新组合，都能使生物产生____思维拓展1．基因重组发生于有性生殖中，不能打破生殖隔离，而基因工程则可实现异种生物的基因转移。2．基因工程可使受体获得新的基因，表现出新的性状，该技术可看作是一种广义的基因重组。3．转基因动、植物的培育，因其细胞全能性不同，外源基因的受体细胞也不同。培育转基因动物的受体细胞一般为受精卵；培育转基因植物的受体细胞可用生殖细胞，也可用体细胞。基因工程常需与其他工程技术配合，才能实现目的。探究示例3下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是()①利用杂交技术培育出超级水稻②通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒③通过体细胞克隆技术培养出克隆牛④将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉⑤将健康人的正常基因植入病人体内治疗基因病⑥用一定浓度的生长素处理，获得无子番茄A．①③⑤B．①②④C．①④⑤D．①②⑥听课记录：拓展提升(1)单倍体育种：利用植物的花药进行离体培养获取单倍体幼苗，再应用秋水仙素处理，获取所需品种的育种方式。与杂交育种相比，明显缩短育种年限，且性状稳定遗传。(2)多倍体育种：利用秋水仙素对植物正在萌发的种子或幼苗处理，使其染色体加倍，获取新品种的育种方式，如：六倍体小麦、三倍体无子西瓜的培育。题组一育种方法1．在红粒高秆的麦田里，偶然发现一株白粒矮秆优质小麦，欲在两三年内能获得大量的白粒矮秆麦种，通常用的育种方法是()A．自交(杂交)育种B．诱变育种C．人工嫁接D．单倍体育种2．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3．(2011·淮安模拟)下列所列出的是四种常见育种方法的优、缺点，请填出①～④所对应的育种方法名称()育种名称优点缺点①______使位于不同个体的优良性状集中在一个个体上时间长、需及时发现优良性状②______可以提高变异频率或出现新性状，加速育种进程①有利变异少，需大量处理实验材料②变异具有不确定性，盲目性大③______明显缩短育种年限技术复杂④______提高产量和营养成分适用于植物，在动物中很难开展A．杂交育种单倍体育种多倍体育种诱变育种B．基因工程育种杂交育种单倍体育种多倍体育种C．诱变育种杂交育种多倍体育种单倍体育种D．杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种4．(新题快递)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，不正确的是()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可以取任一植株的适宜花药作培养材料C．过程③包括脱分化和再分化两个过程D．图中筛选过程不改变抗病基因频率题组二基因工程5．在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作正确的是(多选)()A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C．将重组DNA分子导入烟草原生质体D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞6．基因工程是将目的基因通过一定过程，转入到受体细胞，经过受体细胞的分裂，使目的基因的遗传信息扩大，再进行表达，从而培养成工程生物或生产基因产品的技术。你认为支持基因工程技术的理论有(多选)()A．遗传密码的通用性B．不同基因可独立表达C．不同基因表达互相影响D．DNA作为遗传物质能够严格地自我复制7．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――→④获得甲生物的蛋白质，下列说法正