人教版高中生物必修2第六章从杂交育种到基因工程第一节杂交育种与诱变育种学案15Word文档格式.docx

人教版高中生物必修2第六章从杂交育种到基因工程第一节杂交育种与诱变育种学案15Word文档格式.docx

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②aB；

③AaBBC；

④AAaaBBBB。

则以下排列正确的是（　　）

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

排雷　

（1）要获得本物种没有的性状可通过诱变和基因工程，其中基因工程是有目的的改良。

（2）杂交育种是最简捷的育种方法，而单倍体育种是最快获得纯合子的方法，可缩短育种年限；

要将两个亲本优良性状集中到一个亲本上用杂交育种或单倍体育种；

要提高品种产量或营养物质含量可用多倍体育种。

（3）染色体加倍可以采用秋水仙素等方法使其加倍，也可以是细胞融合，但细胞融合可在两个不同物种之间进行。

（4）原核生物不能进行减数分裂，所以不能运用杂交育种，细菌的育种一般采用诱变育种。

（5）若实验植物为营养繁殖类如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。

杂交育种

诱变育种

单倍体育种

多倍体育种

基因工程育种

细胞融合技术

细胞核移植技术

依据原理

基因重组

基因突变

染色体变异

细胞膜流动性、细胞全能性

细胞核的全能性

常用

方法

杂交→自交→选优→自交

辐射诱变，激光诱变，作物空间技术育种

花药离体培养获得单倍体，再经秋水仙素或低温诱导处理

秋水仙素处理萌发的种子、幼苗

转基因（DNA重组）技术将目的基因引入生物体内，培育新品种

让不同生物细胞原生质体融合，同种生物细胞可融合为多倍体

将具备所需性状的体细胞核移植到去核的卵细胞中

优点

将不同个体的优良性状集中于一个个体上

可以提高变异的频率，加速育种进程，大幅度地改良某些品种

可以明显地缩短育种年限

器官巨大，提高产量和营养成分

定向改变生物的性状；

克服远缘杂交不亲和的障碍

按照人们意愿改变细胞内遗传物质或获得细胞产品且克服了远缘杂交不亲和的障碍

可改良动物品种或保护濒危物种

缺点

时间长，需及时发现优良品种

有利变异少，需大量处理实验材料

技术复杂且需与杂交配合

发育延迟，结实率低

有可能引起生态危机

技术难度高

技术要求高

举例

矮秆抗锈病小麦

青霉素高产菌株、太空椒

快速培育矮秆抗锈病小麦

三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦

产生人胰岛素的大肠杆菌、抗虫棉

白菜—甘蓝、番茄—马铃薯

克隆羊、鲤鲫移核鱼

拓展提升　

（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）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。

（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，直至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，故成熟期早晚可

判定是多倍体还是杂交种。

（5）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。

（6）根据不同育种需求选择不同的育种方法

①将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可利用杂交育种，亦可利用

单倍体育种。

②要求快速育种，则运用单倍体育种。

③要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可利用诱变育种和杂交育

种相结合的方法。

④要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用多倍体育种。

1．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，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发的（而非休眠的）种子，原因是________________________________________________________。

（4）上述育种过程中，哪两个过程所使用的方法相同？

________（填写字母），具体使用的方法有__________________________（至少回答两个），其作用机理是__________________________________________________________________。

（5）G过程原理是__________，H和I分别表示________和________过程。

（6）K→L→M育种方法的优越性表现在________________________。

（7）上述A～I过程中，哪些过程作用前后没有改变作用对象的基因型？

________（填写字母）。

考点73　借图突破难点——基因工程操作工具和步骤

2．（2011·

四川卷，5）北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。

下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是（　　）

A．过程①获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序

B．将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白

C．过程②构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选

D．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达

排雷　

（1）用限制酶切割DNA分子时，被破坏的是DNA链中的磷酸二酯键（即连接相邻两个脱氧核苷酸形成的化学键）。

（2）黏性末端是指双链DNA分子被限制酶切开后，切口处的两个末端伸出的由若干特定核苷酸组成的单链。

（3）在基因工程的四个操作步骤中，只有第三步将目的基因导入受体细胞不需碱基互补配对，其余三个步骤都涉及碱基互补配对。

（4）原核生物繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，有利于目的基因的复制与表达，因此常采用大肠杆菌等原核生物作为受体细胞。

1．基因工程操作工具

（1）基因的“剪刀”——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。

③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。

（2）基因的“针线”——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。

（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，将目的基因运送到宿主细胞中去；

b．用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。

③条件

a．能在宿主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。

2．基因工程操作步骤图解

提醒　

（1）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。

（2）第二步中有二种工具酶并用到了运载体，故是基因工程中最核心的一步。

（3）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。

（4）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。

（5）目的基因表达的标志：

通过转录、翻译产生相应的蛋白质。

2．（2010·

浙江卷，2）在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是（　　）

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运载体

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

育种方式的综合应用

作物育种方式包括杂交、诱变、单倍体育种、多倍体育种以及基因工程育种，育种的最终目的就是改变原有品种的遗传物质，培育出符合人类需求的新品种。

在具体解题中，要正确区分不同育种的特点，恰当使用育种程序步骤综合分析，寻找出解题突破口。

例如：

绝大多数生物为二倍体，所以，其单倍体应高度不育，但对于部分属于多倍体的配子发育成的个体则有可能可育。

同时，注意几种育种方法的处理时间，如利用基因突变育种时，处理时间是细胞分裂的间期，利用染色体变异育种时，处理时间是萌发的种子或幼苗。

典例　（2010·

安徽理综，31Ⅰ）如图所示，科研小组用60Co照射棉花种子，诱变当代获得棕色（纤维颜色）新性状，诱变Ⅰ代获得低酚（棉酚含量）新性状。

已知棉花的纤维颜色由一对基因（A、a）控制，棉酚含量由另一对基因（B、b）控制，两对基因独立遗传。

（1）两个新性状中，棕色是________性状，低酚是________性状。

（2）诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是________，白色、高酚的棉花植株基因型是________。

（3）棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。

为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变Ⅰ代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区域，从____________________的区域中得到纯合棕色、高酚植株。

请你利用该纯合子作为一个亲本，再从诱变Ⅰ代中选择另一个亲本，设计一方案，尽快选育出抗虫高产（棕色、低酚）的纯合棉花新品种（用遗传图解和必要的文字表示）。

对基因工程中一些观点辨析不清

典例　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

纠错笔记　

（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。

（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。

（4）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。

（5）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。

（6）限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求同一种酶，目的是产生相同的黏性末端；

第二步中两种工具酶都用到了。

（7）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。

（8）抗虫棉只能抗虫，不能抗病毒、细菌。

纠错训练　下图表示一项重要的生物技术，对图中物质a、b、c、d的描述，正确的是

（　　）

A．a的基本骨架是磷酸和核糖交替连接而成的结构

B．要获得相同的黏性末端，必须用相同的b去切割a和d

C．c连接双链间的氢键，使黏性末端处碱基互补配对

D．若要获得未知序列的d，可到基因库中去寻找

　题组一　基因工程

1．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

D．该细菌的性状被定向改造

浙江卷，6）将ada（腺苷酸脱氨酶基因）通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。

下列叙述错误的是（　　）

A．每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒

B．每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点

C．每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada

D．每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子

3．（2010·

江苏卷，18）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

题组二　育种的考查

4．下列关于育种的说法，正确的是（　　）

A．基因突变可发生在任何生物的DNA复制过程中，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，但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，由其发育的个体是三倍体

5．某农科所通过如图所示的育种过程培育成了高品质的糯小麦。

下列有关叙述正确的是（　　）

A．该育种过程中运用的遗传学原理是基因突变

B．a过程能提高突变率，从而明显缩短了育种年限

C．a过程需要使用秋水仙素，只作用于萌发的种子

D．b过程需要通过自交来提高纯合率

6．下图为利用纯合高秆（D）抗病（E）小麦和纯合矮秆（d）染病（e）小麦快速培育

纯合优良小麦品种矮秆抗病小麦（ddEE）的示意图，下列有关此图叙述错误的是

））

ddEE

　　　　　　　（花药）（单倍体）

A．②过程中发生了非同源染色体的自由组合

B．实施④过程通常用一定浓度的秋水仙素

C．实施③过程依据的主要生物学原理是细胞增殖

D．实施①过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起

7．现有3个纯种品系的玉米其基因型分别是：

甲aaBBCC，乙AAbbCC和丙AABBcc。

由基因a、b、c所决定的性状可提高玉米的市场价值，请回答下列问题（假定三个基因是独立分配的，玉米可以自交和杂交）：

（1）①获得aabbcc个体的杂交方案有多种，请补全下面的杂交方案。

第一年：

________________________________________；

第二年：

种植F1和纯系乙（丙、甲），让F1与纯系乙（丙、甲）杂交，获得F2种子；

第三年：

__________________________________________；

第四年：

种植F3，植株长成后，选择aabbcc表现型个体，使其自交，保留种子。

②此杂交育种方案中，aabbcc表现型个体出现的概率是_________________。

（2）玉米中aa基因型植株不能长出雌花而成为雄株，而基因B控制的性状是人类所需要的某种优良性状。

现有基因型为aaBb的植株，为在短时间内获得大量具有这种优良性状的纯合雄性植株，请你写出简要的实验方案：

①_____________________________________________________________________。

②用秋水仙素使单倍体加倍成纯合的二倍体，选取aaBB性状的植株。

③_____________________________________________________________________。

课时规范训练

　【组题说明】

考　点

题　号

错题统计

错因分析

育种方式

2、4、7、8

基因工程

1、3、5、9、11、12、14

育种问题

综合考查

6、10、13、15

特别推荐

育种经典题——6、10、13、15

1.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

2．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．为了避免对三倍体无子西瓜年年制种，可利用植物组织培养快速繁殖

3．下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述，错误的是（　　）

A．一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列

B．限制性核酸内切酶的活性受温度影响

C．限制性核酸内切酶能识别和切割RNA

D．限制性核酸内切酶可从原核生物中提取

4．下列有关育种的说法正确的是（　　）

A．杂交育种所依据的主要遗传学原理是染色体变异

B．利用单倍体育种可以培育出无子西瓜

C．诱变育种可以定向地把两个或多个品种的优良性状集中在一起，获得新的品种

D．目前人工诱导多倍体最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

5．如图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是（　　）

A．DNA连接酶、限制性核酸内切酶、解旋酶

B．限制性核酸内切酶、解旋酶、DNA连接酶

C．解旋酶、限制性核酸内切酶、DNA连接酶

D．限制性核酸内切酶、DNA连接酶、解旋酶

6．下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，有关说法正确的是（　　）

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

7．2009央视春晚上，我国航天科研工作者手捧“太空花”出现在国人面前。

下列相关叙述不正确的是（　　）

A．培育“太空花”的原理是基因突变

B．从飞船上带回的实验植物并未都如愿长成美丽“太空花”

C．“太空花”是地球上原本不存在的新物种

D．“太空花”增加了生物的多样性

8．为获得纯合高蔓抗病番茄植株（二倍体），采用了下图所示的方法：

图中两对相对性状独立遗传。

据图分析错误的是（　　）

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F1中任一植株的适宜花药作培养材料

C．经③处理获得的是由染色体加倍而成的多倍体植株

D．经③处理后获得的植株中符合生产要求的约占1/4

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DNA

D．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过程简便，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

11．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

目的基因

与质粒DNA重组

导入乙细胞

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、C

B．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

12.下村修1962年在普林斯顿大学做研究的时候从一种水母身上分离出绿色荧光蛋白（GFP）。

当时知道在蓝光或紫外光的激发下，它会发出绿色荧光。

科学家1992年克隆出了GFP基因，随后马丁·

沙尔菲成功地让GFP基因在大肠杆菌和线虫中表达。

之后，会发光的鼠、猪、猫、兔、蝌蚪、鱼等也相继问世。

如图是转基因绿色荧光鼠的培育过程，有关转基因绿色荧光鼠的说法不正确的是（　　）

A．与体内DNA复制相比，PCR技术复制GFP基因也需加入解旋酶和DNA聚合酶

B．过程①构建的基因表达载体的组成必须含有启动子、终止子、复制原点、GFP基因和标记基因

C．过程④选择代孕母鼠的条件是有健康的体质和正常繁殖能力的个体

D．如果将