学案从杂交育种到基因工程

学案２９从杂交育种到基因工程一、杂交育种与诱变育种1．杂交育种(1)含义：将的优良性状通过交配集中在一起，再经过，获得新品种的方法。(2)育种原理：。(3)方法：杂交→→选种→。2．诱变育种(1)含义：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生。(2)育种原理：。[判一判]1．太空育种能按人的意愿定向产生优良性状()2．杂交育种的范围只能在有性生殖的植物中()3．诱变育种的优点之一是需大量处理实验材料()4．诱变育种时突变的个体中有害个体多于有利个体()5．杂交育种和诱变育种都能产生前所未有的新基因，创造变异新类型()6．杂合子品种的种子只能种一年，需要年年制种()二、基因工程1．基因工程的工具包括、、运载体，其中两种工具酶作用的化学键都是。2．原理：。3．步骤：目的基因、目的基因与运载体、将目的基因、目的基因的。4．应用：(1)，如抗虫棉；2)研制，如胰岛素等；(3)保护，如超级细菌分解石油。[解惑](1)基因工程操作水平——分子水平；操作环境——体外。(2)操作工具有三种，但工具酶只有两种，另一种工具运载体的化学本质为DNA。探究点一比较几种遗传育种1．比较下表中的遗传育种方法原理常用方法优点缺点代表实例杂交育种操作，目标性育种年限矮秆抗病小麦诱变育种、激光诱变等提高，加速育种进程有利变异，需处理实验材料高产青霉菌株多倍体育种处理萌发的种子或幼苗操作，且能在的时间内获得所需品种所得品种发育，结实率；在动物中无法开展无子西瓜、八倍体小黑麦单倍体育种培养后，再用处理明显缩短技术，需要与配合“京花1号”小麦基因工程育种将一种生物特定的基因转移到另一种生物细胞中能改造生物的遗传性状有可能引发生态危机转基因抗虫棉2．分析以下几种育种方法(1)育种是最简捷的方法，而育种是最快获得纯合子的方法，可缩短育种年限。(2)让染色体加倍可以用等进行处理，也可采用细胞融合的方法，且此方法能在两个不同物种之间进行。(3)原核生物不能进行减数分裂，所以不能运用杂交的方法进行育种，一般采用的方法是易错警示与杂交育种有关的4点注意(1)杂交育种不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种，则需要连续自交筛选直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要在子二代出现该性状个体即可。(2)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。(3)杂交育种与杂种优势不同：①杂交育种是在杂交后代众多类型中选择符合育种目标的个体进一步培育，直到获得稳定遗传的具有优良性状的新品种；②杂种优势主要是利用杂种F1的优良性状，并不要求遗传上的稳定。(4)杂交种与多倍体的比较：二者都可产生很多优良性状如茎秆粗壮、抗倒伏、产量提高、品质改良，但多倍体生长周期长，晚熟；而杂交种可早熟，故根据成熟期早晚可判定是多倍体还是杂交种。示例1．要将基因型为AaBB的植物，培育出以下基因型的品种：①AaBb；②AaBBC；③AAaaBBBB；④aB。则对应的育种方法依次是()A．诱变育种、转基因技术、细胞融合、花药离体培养B．杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种C．花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术D．多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术2．假设A、b代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种，为培育出优良品种AAbb，可采用的方法如图所示。请据图回答问题：(1)由品种AABB、aabb经过①②③过程培育出新品种的育种方式称为____________，其原理是______________。用此育种方式一般从____________才能开始选育AAbb个体，是因为_____________________________________________________________。(2)若经过过程②产生的子代总数为1552株，则其中基因型为AAbb的植株在理论上有____________株。基因型为Aabb的植株经过过程③，子代中AAbb与aabb的数量比是____________。(3)过程⑤常采用____________________________技术得到Ab个体。与过程①②③的育种方法相比，过程⑤⑥的优势是____________________________________________。(4)过程⑦的育种方式是____________，与过程⑦比较，过程④的明显优势是________________________________________________________________________。技法提炼根据育种目的选择育种方式1．若要培育隐性性状个体，可用自交或杂交，只要出现该性状即可。2．有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，其最简便的方法是自交。3．若要快速获得纯种，可用单倍体育种方法。4．若要提高营养物质含量，可用多倍体育种方法。5．若要培育原先没有的性状，可用诱变育种。6．若培育植物为营养繁殖，如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。探究点二基因工程育种根据下面基因工程操作步骤图解，填写相关内容易错警示与基因工程有关的3点提示(1)限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间形成的磷酸二酯键(不是氢键)，只是一个切开，一个连接。(2)质粒是最常用的运载体，不要把质粒等同于运载体，除此之外，λ噬菌体的衍生物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。(3)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。示例３．下列有关基因工程技术的叙述，正确的是A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和运载体B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快D．只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达４．通过DNA重组技术使原有基因得以改造而得到的动物称为转基因动物。运用这一技术可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，在该过程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是－G↓GATCC－，请据图回答：(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？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。基因工程操作的归纳总结1．DNA酶即DNA水解酶，是将DNA水解的酶；DNA聚合酶是在DNA复制过程中，催化形成新DNA分子的酶，是将单个游离的脱氧核苷酸加到DNA片段上，需要模板；但DNA连接酶是将两个DNA片段的两个缺口同时连接，不需要模板，两者作用的化学键相同，都是磷酸二酯键。2．原核生物基因(如抗虫基因来自苏云金芽孢杆菌)可为真核生物(如棉花)提供目的基因。3．受体细胞动物一般用受精卵，植物若用体细胞则通过组织培养的方式形成新个体。4．抗虫棉只能抗虫，不能抗病毒、细菌。5．第一步和第二步需要限制酶，且要求用同一种，目的是产生相同的黏性末端。6．第二步中有两种工具酶并用到了运载体，故是基因工程中最核心的一步。7．对基因操作是否成功不但要在分子水平上鉴定还要在个体水平上鉴定。8．目的基因指要表达的基因，标记基因指运载体上且用于鉴定筛选的基因。9．目的基因表达的标志：通过转录、翻译产生相应的蛋白质。作业1．农业生产上常常需要进行作物育种，以保证正常的农业生产活动。下列有关作物育种方法的叙述，正确的是()A．作物育种中最简捷的方法是杂交育种和单倍体育种B．只有单倍体育种能明显缩短育种年限C．采用克隆的方法培育作物品种能保持亲本的优良性状D．体细胞中染色体组数为奇数的作物品种都是经花药培养得来的2．小麦高秆(A)对矮秆(a)为显性，抗病(B)对易感病(b)为显性，如图表示培育矮秆抗病品种的几种途径，下列相关说法正确的是A．过程①的原理是基因突变，最大的优点是育种周期短B．过程⑥使用的试剂是秋水仙素，在有丝分裂间期发挥作用C．过程⑤为单倍体育种，可明显缩短育种年限D．④过程产生的子代中纯合子所占比例是2/33．下列关于育种方法的叙述，正确的是A．用杂交的方法进行育种，往往从F1自交后代中可筛选出符合人类需要的优良品种B．用辐射的方法进行诱变育种，诱变后的植株一定比诱变前的植株具备更多优良性状C．用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，所育的新品种自交后代中约有1/4为纯合子D．用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种，所育的新品种和原品种杂交一定能产生可育后代4．将某种植物的①②两个植株杂交，得到③，对③的处理如图所示。下列分析不正确的是A．由③到④的育种过程依据的原理是基因突变B．通过⑤⑥植株杂交得到的⑧植株属于新物种C．若③的基因型为AaBbdd，则⑩植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4D．由⑦到⑨的过程中会发生突变和重组，可为生物进化提供原材料5．下列有关育种的叙述中，错误的是A．用于大田生产的优良品种不一定是纯合子B．通过植物组织培养技术培育脱毒苗，筛选培育抗病毒新品种C．诱变育种可提高突变频率，加速新基因的产生，从而加速育种进程D．三倍体无子西瓜需年年制种，可利用植物组织培养快速繁殖6．某农科所通过如图所示的两种育种方法培育成了高品质的糯小麦。下列有关叙述正确的是()A．a、b两过程应用的遗传学原理分别是染色体变异和基因重组B．b过程需要通过杂交来提高纯合率C．a过程需要使用秋水仙素，其只能作用于萌发的种子D．a过程提高了突变率，从而明显缩短了育种年限7．如图所示某种二倍体农作物不同的育种方法，据图判断下列有关叙述正确的是A．通过③④⑤途径培育新品种的过程中，E幼苗和F植株的染色体数目相同B．若A、B两品种的基因型分别是AABBdd、aabbdd，则D植株中不能稳定遗传的个体占总数的3/4C．⑤过程中也可用秋水仙素处理E萌发的种子来获得F植株D．④过程中使用的花药可以从A、B、C三个品种植株上采集8．下列关于限制酶和DNA连接酶的理解，正确的是()A．其化学本质都是蛋白质B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键C．它们不能被反复使用D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶9．下列关于基因工程及转基因食品的安全性的叙述，正确的是()A．基因工程经常以抗生素抗性基因作为目的基因B．通过转基因技术可获得抗虫粮食作物，从而增加粮食产量，减少农药使用C．通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种限制性核酸内切酶处理运载体DNAD．若转入甘蔗中的外源基因来源于自然界，则生产出来的甘蔗不存在安全性问题10．下图表示一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是()A．X是能合成胰岛素的细菌细胞B．质粒具有多个标记基因和多个限制酶切点C．基因与运载体的重组只需要DNA连接酶11．已知水稻的高秆(A)对矮秆(a)为显性，抗病(B)对感病(b)为显性，有芒(D)对无芒(d)为显性，三对相对性状独立遗传。请回答下列问题。(1)现有三个纯系水稻品种：①矮秆感病有芒、②高秆感病有芒、③高秆抗病无芒。要在最短时间内获得矮秆抗病无芒