基因工程育种

3.(2010全国卷ⅡT5D)自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后,其DNA整合到细菌DNA上属于基因工程。()4.(2010浙江T2A)可用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸,进行构建抗除草剂的转基因烟草。()××P1315.单倍体育种在所有育种方法中所用的年限最短。()【分析】育种年限的长短取决于所需要的品种,如果需要隐性纯合子,诱变育种所用年限短。6.杂交育种第一步杂交的目的是将两个亲本的优良性状集中到一个个体上。()7.太空育种能按人的意愿定向产生优良性状。()8.在所有的基因工程步骤中都涉及碱基互补配对。()【分析】将重组DNA导入受体细胞中,这一步骤中没有涉及碱基互补配对。××P131考点一五种育种方法的比较原理常用方式优点缺点举例杂交育种基因重组杂交↓自交↓选种↓自交①使不同个体优良性状集中在一个个体上②操作简便①育种时间长②局限于亲缘关系较近的个体矮秆抗病小麦诱变育种基因突变辐射、激光、空间诱变等提高变异频率,加速育种进程,大幅度改良性状有很大盲目性,有利变异少,需大量处理实验材料青霉素高产菌株P132原理常用方式优点缺点举例单倍体育种染色体变异花药离体培养,用秋水仙素处理①明显缩短育种年限②子代均为纯合子技术复杂,需与杂交育种配合单倍体育种获得矮秆抗病小麦多倍体育种染色体变异用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗器官大,提高营养物质含量只适用于植物,发育延迟,结实率低三倍体无子西瓜基因工程育种基因重组将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中打破物种界限,定向改造生物的遗传性状技术复杂,生态安全问题较多转基因抗虫棉的培育P132【高考警示】不同育种方法需注意的问题(1)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,如细菌的育种一般采用的方法是诱变育种。(2)杂交育种不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种,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,则只要出现该性状个体即可。(3)花药离体培养只是单倍体育种中的一个程序,要想得到可育的品种,一般还需要用秋水仙素处理单倍体使染色体加倍。P132【典例1】农科所通过如下育种过程培育出了高品质的糯小麦,相关叙述正确的是()A.该育种过程中运用的遗传学原理是基因突变B.要获得yyRR,b过程需要进行连续自交来提高纯合率C.a、c过程都需要使用秋水仙素,都作用于萌发的种子D.a过程能提高突变率,明显缩短育种年限√P132【互动探究】(1)通过a过程培育yyRR,需要几年时间?提示:两年。YYRR与yyrr杂交获得YyRr一年;把YyRr种子种下,产生花药,再进行花药离体培养得到单倍体幼苗,进行秋水仙素处理得到yyRR个体,又需要一年。(2)yyRR与YYyyRRrr杂交,能否培育出高品质的糯小麦?提示:不能。其后代是YyyRRr,有三个染色体组,联会紊乱,不能形成正常的配子。P132【变式训练】如图表示以某种作物中的①和②两个品种分别培育出④⑤⑥三个新品种的过程,相关叙述正确的是()A.用①和②培育成⑤的过程中所采用的方法Ⅰ和Ⅱ分别称为杂交和测交B.用③培育出④常用的方法Ⅲ是花药离体培养C.③培育出⑥常用的是化学或物理的方法进行诱变处理D.图中培育出⑤所依据的原理是基因突变和基因重组√P132考点二基因工程的操作工具及基本步骤1.基因工程操作工具(1)限制性核酸内切酶(简称限制酶):①分布:主要在微生物体内。②特性:一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA分子。P132③实例:EcoRⅠ限制酶能专一识别GAATTC序列,并在G和A之间将这段序列切开。④切割结果:产生两个带有黏性末端的DNA片段。⑤作用:基因工程中重要的切割工具,能将外来的DNA切断,对自己的DNA无损害。P132(2)DNA连接酶:①催化对象:两个具有相同黏性末端的DNA片段。②催化位置:脱氧核糖与磷酸之间的缺口。③催化结果:形成重组DNA。P132(3)常用的运载体——质粒:①本质:小型环状DNA分子。②作用:a.作为运载工具,将目的基因运送到受体细胞中去;b.用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。③条件:a.能在受体细胞内稳定保存并大量复制;b.有多个限制酶切点;c.有标记基因。P1322.对基因工程步骤的五点说明(1)限制酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键,只是前者切开,后者连接。(2)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。(3)获取目的基因、切割运载体需要用同一种限制酶,目的是产生相同的黏性末端。(4)将目的基因导入受体细胞,没有涉及碱基互补配对。(5)动物一般用受精卵作为受体细胞;植物一般用体细胞作为受体细胞,再通过植物组织培养方式形成新个体;微生物常用不致病的大肠杆菌作为受体细胞。P133【拓展延伸】与DNA有关酶的作用(1)DNA酶:即DNA水解酶,可以将DNA水解成脱氧核苷酸。(2)DNA聚合酶:在DNA复制的过程中,连接单个游离的脱氧核苷酸到DNA片段上,需要模板。(3)DNA连接酶:连接两个DNA片段,形成磷酸二酯键,不需要模板。(4)解旋酶:在DNA复制时,破坏氢键,使DNA双链打开。(5)限制性核酸内切酶:破坏脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。P133(1)图中基因工程的基本过程可以概括为“四步曲”:(2)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程?,为什么?。(3)过程②必需的酶是酶,过程③必需的酶是酶。【典例2】提取目的基因目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定不能皮肤细胞中的胰岛素基因未表达(或未转录),不能形成胰岛素mRNA逆转录解旋P133(4)若A中共有a个碱基对,其中鸟嘌呤有b个,若③④⑤过程连续进行4次,至少需提供胸腺嘧啶个。(5)在利用A、B获得C的过程中,常用切割A和B,使它们产生,再加入,才可形成C。15(a-b)同一种限制性核酸内切酶相同的黏性末端DNA连接酶P133【互动探究】(1)图中⑤是什么过程?提示:DNA分子扩增,获得大量目的基因。(2)图中从大肠杆菌获得的B结构,其作用是什么?提示:B是质粒,作为运载体,其作用是与目的基因结合,将目的基因导入受体细胞。P133【变式训练】(2012·郑州四校联考)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:甲种生物的蛋白质mRNA目的基因与质粒DNA重组导入乙种生物的细胞中获得甲种生物的蛋白质。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过程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A、U、G、C①②③④√P133合理选择育种的方法【典例】某植物的基因型为AaBB,通过不同的生物技术可以分别将它转变为以下基因型的植物:①AABB②aB③AaBBC④AAaaBBBB则所用到的生物技术排列正确的是()A.诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合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√P133【方法归纳】育种目的不同,选择育种方法也不同,具体分析如下:(1)将同一物种两亲本的性状集中到同一生物体上,可利用杂交育种,这是最简便的育种方法。(2)将两物种的优良性状集中在一起,可用基因工程,也可用细胞杂交。(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)若要培育原物种没有的性状,可用诱变育种和基因工程,其中基因工程是有目的地改良。(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。P133【易错提醒】(1)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。(2)单倍体育种包括两个过程:花药离体培养和秋水仙素处理。如只有花药离体培养则得到单倍体,植株弱小,高度不育。水稻是雌雄同株，开花时颖壳张角度小，柱头不外露，完全是自花授粉的构造。P133【变式训练】育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种等。下面对这五种育种方式的说法正确的是()A.涉及的原理有基因突变、基因重组、染色体变异B.都不可能产生定向的可遗传变异C.都在细胞水平上进行操作D.都不能通过产生新基因而产生新性状√杂交育种、诱变育种、多倍体育种都是个体水平上的操作,单倍体育种的花药离体培养属细胞水平的操作,基因工程育种属分子水平上的操作P1331.下列关于育种的叙述中,正确的是()A.培育无子西瓜的原理是生长素促进果实发育B.培育八倍体小黑麦的原理是染色体变异C.青霉素高产菌株的选育原理和杂交育种相同D.培育无子番茄的原理是基因重组√P1332.如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤,这一步骤需用到的工具是()A.DNA连接酶和解旋酶B.DNA聚合酶和限制性核酸内切酶C.限制性核酸内切酶和DNA连接酶D.DNA聚合酶和RNA聚合酶√P1333.(2013·台州模拟)现有三个番茄品种,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,三种等位基因分别位于三对同源染色体上。若要通过杂交育种获得aabbdd植株,且每年只繁殖一代,至少需要的时间为()A.2年B.3年C.4年D.5年【解析】选C。aaBBDD×AAbbDD→AaBbDD1年,AaBbDD×AABBdd→AaBbDd1年,AaBbDdaabbdd1年,种植aabbdd种子1年得aabbdd植株,所以至少需要4年的时间。P1344.用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述中不正确的是()A.常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒B.DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶C.可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒D.导入大肠杆菌的目的基因不一定成功表达√P1345.下列关于转基因植物的叙述,正确的是()A.转入到油菜的抗除草剂基因,可能通过花粉传入环境中B.转抗虫基因的植物,不会导致昆虫群体抗性基因频率增加C.动物的生长激素基因转入植物后不能表达D.如转基因植物的外源基因来源于自然界,则不存在安全性问题√P134(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。6.杂交育种基因重组F2从F2开始出现AAbb个体971∶1P134(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。花药离体培养能明显缩短育种年限诱变育种过程④产生的变异是定向的P1347.(2012·海南高考)无子西瓜是由二倍体(2n=22)与同源四倍体杂交后形成的三倍体。回答下列问题：(1)杂交时选用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，取其花粉涂在四倍体植株的______上，授粉后套袋。四倍体植株上产生的雌配子含有_______条染色体，该雌配子与二倍体植株上产生的雄配子结合，形成含有_______条染色体的合子。雌蕊(或柱头)2233P134(2)上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产生无子果实，该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的_______分裂。(3)为了在短期内大量繁殖三倍体植株，理论上可以采用_______的方法。7.(2012·海南高考)无子西瓜是由二倍体(2n=22)与同源四倍体杂交后形成的三倍体。回答下列问题：减数植物组织培养P1348.(2012·浙江高考)玉米的抗病和不抗病(基因为A、a)、高秆和矮秆(基因为B、b)是两对独立遗传