必修2第12章從雜交育種到基因工程.ppt

第十二章,高考成功方案 第1步,高考成功方案 第2步,高考成功方案 第3步,高考成功方案 第4步,一、雜交育種與誘變育種,基因重組,基因突變,具有不同優(yōu)良性狀,F1連續(xù)自交,基因突變,改良作物品質,農作物和 微生物,二、基因工程 1基本工具 (1)基因的剪刀是 。 (2)基因的針線是 。 (3)常用的運載體有 。,限制性核酸內切酶,DNA連接酶,質粒、噬菌體和動植物病毒等,2操作步驟 (1)寫出基因工程的四個步驟： (2)第二步的操作用到什么工具？ 。,提取目的基因,目的基因與運載體結合,將目的基因導入受體細胞,目的基因的表達與檢測,限制酶和DNA連接酶,(3)怎樣確認目的基因已被導入受體細胞？,若受體細胞表現(xiàn)出運載體“標記基因”所控制的性狀，說明目的基因已被導入受體細胞。,3應用 (1)作物育種：利用基因工程，獲得高產、穩(wěn)產和具有優(yōu)良 品質的農作物，培育出具有各種 的作物新品種，如 。 (2)藥物研制：利用基因工程，培育轉基因生物，利用轉基 因生物生產出各種高質量、低成本的藥品，如 、 、乙肝疫苗等。 (3)環(huán)境保護：如利用 降解有毒有害的化合物， 吸收環(huán)境中的重金屬，分解泄漏的石油，處理工業(yè)廢水等。,抗逆性,抗蟲棉,胰島素,干擾素,轉基因細菌,4轉基因生物和轉基因食品的安全性 2001年5月，我國國務院公布了農業(yè)轉基因生物安全管理條例，對農業(yè)轉基因生物的 、生產和加工、經營和進出口等作了具體規(guī)定。,研究和試驗,做一題 例1 通過DNA重組技術使原有基因得以改造的動物稱為轉基因動物。運用這一技術可使羊奶中含有人體蛋白質，下圖表示了這一技術的基本過程，在該過程中所用的基因“剪刀”能識別的序列和切點是GGATCC，請回答：,(1)從羊染色體中“剪下”羊蛋白質基因的酶是_。人 體蛋白質基因“插入”后連接在羊體細胞染色體中需要的酶是_。 (2)人體蛋白質基因之所以能“插入”到羊的染色體內，原因 是_。 (3)將人體蛋白質基因導入羊體內并成功地表達，使羊產生 新的性狀。這種變異屬于_，這里“成功地表達”的含義是_。 (4)你認為此類羊產生的奶安全可靠嗎？理由是什么？,解析 本題主要考查基因工程的一般步驟、操作工具、應用以及轉基因技術的安全性等知識。(1)基因工程的基本操作中用到的工具酶是限制性核酸內切酶、DNA連接酶。(2)不同生物的DNA分子的化學組成和空間結構相同，即都具有相同的物質基礎和結構基礎。(3)人體蛋白質基因導入羊體內并成功地表達，使羊產生新的性狀，這是將一種基因導入另一種生物，變異類型屬于基因重組，目的基因成功表達的含義是人體蛋白質基因在羊體細胞內通過轉錄、翻譯兩個過程控制合成人體蛋白質。(4)為開放性的題目，但要注意回答的理由要與觀點相對應。,答案 (1)限制性核酸內切酶 DNA連接酶 (2)人和羊DNA分子的空間結構、化學組成相同；有互補的堿基序列(答出其中一點即可) (3)基因重組 人體蛋白質基因在羊體細胞內控制合成人體蛋白質 (4)安全，因為目的基因導入受體細胞后沒有改變，控制合成的人體蛋白質成分沒有改變。(或不安全，因為目的基因導入受體細胞后，可能由于羊細胞中某些成分的影響，合成的蛋白質成分可能發(fā)生一定的改變。),鏈一串 有關基因工程中的幾個問題歸納 (1) 限制性核酸內切酶和DNA連接酶的作用部位都是脫氧核 苷酸之間形成的磷酸二酯鍵(不是氫鍵)，只是一個切開，一個連接。 (2) 限制性核酸內切酶在第一步和第二步操作中都用到，且 要求同一種酶，目的是產生相同的黏性末端；第二步中兩種工具酶都用到。,(3) DNA酶即DNA水解酶，是將DNA水解的酶；DNA聚 合酶是在DNA復制過程中，催化形成新DNA分子的酶，是將單個游離的脫氧核苷酸加到DNA片段上，需要模板；但DNA連接酶是將兩個DNA片段的兩個缺口同時連接，不需要模板，DNA聚合酶和DNA連接酶作用的化學鍵相同，都是磷酸二酯鍵。,(4) 質粒是最常用的運載體，不要把質粒同運載體等同，除 此之外，噬菌體和動植物病毒也可作為運載體。運載體的化學本質為DNA，其基本單位為脫氧核苷酸。 (5) 原核生物基因(如抗蟲基因來自蘇云金芽孢桿菌)可為真 核生物(如棉花)提供目的基因。 (6) 基因工程可按照人們的意愿定向培育新品種，且可突破 生殖隔離，實現(xiàn)不同物種間的基因重組。,通一類 1(2011煙臺質檢)以下說法正確的是 ( ) A所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列 B質粒是基因工程中唯一的運載體 C運載體必須具備的條件之一是：具有一個至多個限制 酶切點，以便與外源基因連接 DDNA連接酶使黏性末端的堿基之間形成氫鍵,解析：每一種限制酶只能識別一種(或者一類)特定的核苷酸序列，不同的限制酶所識別的序列不同；質粒是常用的運載體，但不是唯一的。DNA連接酶連接的是兩個被限制酶切割的DNA片段的切口，即斷開的磷酸二酯鍵，而不是堿基之間的氫鍵。 答案： C,2用基因工程技術可使大腸桿菌合成人的蛋白質，下列敘 述不正確的是 ( ) A常用相同的限制性內切酶處理目的基因和質粒 B可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導入了 重組質粒 CDNA連接酶和RNA聚合酶是構建重組質粒必需的工 具酶 D導入大腸桿菌中的目的基因不一定能成功表達,.,解析：構建重組質粒(重組DNA分子)必需的工具酶是DNA連接酶和限制性內切酶，RNA聚合酶的作用是催化合成RNA。 答案： C,做一題 例2 (2012安徽百校聯(lián)考)下圖為水稻的幾種不同育種方法示意圖，據(jù)圖回答下列問題：,(1)B常用的方法是_，用到秋水仙素的過程 有_(用圖中字母表示)。 (2)打破物種界限的育種方法是_(用圖中的字母表 示)，該方法所運用的原理是_。 (3)假設你想培育一個穩(wěn)定遺傳的水稻品種，它的性狀都是 由隱性基因控制的，其最簡單的育種方法是_；如果都是由顯性基因控制的，為縮短育種時間常采用的方法是_。(用圖中的字母表示),(4)現(xiàn)有三個水稻品種，的基因型為aaBBDD，的基因型 為AAbbDD，的基因型為AABBdd，三對等位基因分別 位于三對同源染色體上?，F(xiàn)運用雜交育種方法利用以上 三個品種獲得基因型為aabbdd的植株(用文字簡要描述獲 得過程即可)：_ _ _ _。,解析 圖中A過程代表雜交、D過程代表自交、B過程代表花藥離體培養(yǎng)、C和F過程代表用秋水仙素使染色體加倍、E過程代表基因工程。其中基因工程可以在任何生物之間進行，該技術的原理為基因重組。如果選育的性狀都是隱性性狀，最簡單的方法是雜交育種，因為隱性性狀表現(xiàn)出來即為純合，可穩(wěn)定遺傳，即AD過程；如選育的性狀都是顯性性狀，用雜交育種年限比較長，可明顯縮短育種年限的育種方法是單倍體育種，即ABC過程。三個水稻品種，基因型均為“雙顯一隱”的組合方式。要利,用雜交育種培育基因型為aabbdd的品種，可選擇任意兩個品種作親本雜交得到雜交一代，然后雜交一代與剩下一個品種雜交得到雜交二代，雜交二代自交即可得到基因型為aabbdd的種子，由基因型為aabbdd的種子長成的植株即為符合要求的植株。,答案 (1)花藥離體培養(yǎng) C、F (2)E 基因重組 (3)AD ABC (4)與雜交得到雜交一代，雜交一代與雜交，得到雜交二代，雜交二代自交，可以得到基因型為aabbdd的種子，該種子可長成基因型為aabbdd的植株,鏈一串 各種育種方式的比較,關鍵一點 (1)在所有育種方法中，最簡便、常規(guī)的育種方法是雜交 育種，可以培育具有優(yōu)良性狀且能穩(wěn)定遺傳的新品種， 防止后代發(fā)生性狀分離，便于制種和推廣。 (2)雜交育種不一定都需要連續(xù)自交，若選育顯性優(yōu)良純 種，則需要連續(xù)自交，直至性狀不再發(fā)生分離；若選育 隱性優(yōu)良純種，則只要出現(xiàn)該性狀即可。 (3)雜種優(yōu)勢是通過雜交獲得種子，一般不是純合子，在 雜種后代上表現(xiàn)出多個優(yōu)良性狀，但只能用雜種一代， 因為后代會發(fā)生性狀分離，如雜交玉米的制種。,通一類 3為獲得純合高蔓抗病番茄植株，采用了下圖所示的方 法。圖中兩對相對性狀獨立遺傳，高蔓(A)、感病(B)是顯性性狀。據(jù)圖分析回答：,(1)過程表示的育種方式是_，F(xiàn)1自交獲得的F2中，高蔓抗病植株中純合體占_。 (2)過程表示的育種方式是_，可以取任一植株的適宜花藥作培養(yǎng)材料，培養(yǎng)得到的單倍體基因型有_種；用秋水仙素處理，使染色體數(shù)目加倍，獲得的二倍體植株的基因型分別是_。,(3)過程表示的育種方式是_，葉肉細胞培育成轉基因植株的過程體現(xiàn)了細胞的_性。 (4)過程表示的育種方式是_，該育種方法的優(yōu)點是_。,解析：過程表示的育種方法是雜交育種，F(xiàn)2中高蔓抗病植株的基因型為A_bb，則其中純合體占1/3。過程表示的是單倍體育種，方法是先花藥離體培養(yǎng)得到單倍體幼苗，再用秋水仙素處理，使染色體數(shù)目加倍，獲得純合體。F1的基因型為AaBb，所以單倍體育種得到的純合二倍體基因型有4種。過程為基因工程育種。過程為誘變育種，其優(yōu)點是可以提高突變率，在短時間內獲得更多的變異類型。,答案：(1)雜交育種 1/3 (2)單倍體育種 4 AAbb、aabb、AABB、aaBB (3)基因工程育種 全能 (4)誘變育種 可以提高突變率，在短時間內獲得更多的變異類型,做一題 例3 糧食是人類生存的基本條件，提高單位面積糧食的產量、質量是解決糧食問題的主要途徑之一。 (1)為提高農作物的產量，得到抗倒伏、抗銹病等優(yōu)良性 狀，科學家往往采取多種育種方法來培育符合農業(yè)生 產要求的新品種。根據(jù)下面提供的材料，設計育種方 案，以便最快得到所需品種。非生物材料：可自選。生 物材料有：,A水稻的高稈(顯性)抗銹病(顯性)純種 B水稻的矮稈(隱性)不抗銹病(隱性)純種 C水稻的高稈(顯性)不抗銹病(隱性)純種 要得到能直接應用于生產的具有抗倒伏、抗銹病等優(yōu)良性狀的品種，該品種應是_。,所選擇的生物材料：_(填寫代表生物材料的字母)。 育種過程中運用的最常見的方法是_。 預期產生這種結果(所需性狀類型)的概率是_。如果從播種到獲得種子需要一年，則獲得該品種植株至少需要_年。,(2) 隨著科技的發(fā)展，許多新的育種方法已經出現(xiàn)并投入 使用。 用普通小麥和黑麥培育的八倍體小黑麥的原理是_。 航天育種是目前的一個熱門話題，如“神七”就搭載了萌發(fā)著的植物種子。那么利用這種方法是否一定能獲得人們所期望的理想性狀？為什么？_。,螟蟲是危害水稻的主要害蟲之一。科學家為了減少農藥的使用，希望培育出具有抗螟蟲性狀的水稻新品種，最適合的育種方法是_，其原理是_。,解析 (1)能直接應用于生產的品種要保持優(yōu)良性狀，其自交后代不發(fā)生性狀分離，一般為純合子。雜交育種的原理是基因重組，將兩個品種的優(yōu)良性狀(抗倒伏、抗銹病)組合到一起，選擇A、B兩個親本可以達到這一目的。最快的育種方法是單倍體育種，常用技術有雜交、花藥離體培養(yǎng)、人工誘導染色體加倍等。親本雜交后的子代花藥離體培養(yǎng)、人工誘導染色體加倍后得到4種純合子，比例相同，因此抗倒伏抗銹病性狀的概率為1/4。親本雜交得,到種子(子代)需要1年，子代花藥離體培養(yǎng)、人工誘導染色體加倍后，得到純合子需要1年。(2)普通小麥為六倍體，黑麥為二倍體，兩者雜交得到的個體有4個染色體組，人工誘導染色體加倍后為八倍體，屬于染色體變異?？瓜x性狀的基因一般來自原核生物，運用轉基因技術將抗蟲基因移接到植物體，屬于基因重組。,答案 (1)純合子(純種) A、B 雜交、花藥離體培養(yǎng)、人工誘導染色體加倍(答出任意一項即可) 1/4 2 (2)染色體變異 不一定。因為基因突變是不定向的 基因工程育種 基因重組,學一技 育種目的及方法的選擇 (1) 育種的目的：育種的根本目的是培育具有優(yōu)良性狀(抗 逆性好、生活力強、產量高、品質優(yōu)良)的新品種，以便更好地為人類服務。從基因組成上看，目標基因型可能是純合體，可防止后代發(fā)生性狀分離，便于制種和推廣；也有可能是雜合體，即利用雜種優(yōu)勢的原理，如雜交水稻的培育、玉米的制種等。,(2)不同需求的育種方法： 若要培育隱性性狀個體，則可用自交或雜交，只要出現(xiàn)該性狀即可。 有些植物如小麥、水稻等，雜交實驗較難操作，則最簡便的方法是自交。 若要快速獲得純種，則用單倍體育種方法。 若實驗植物為營養(yǎng)繁殖類如土豆、地瓜等，則只要出現(xiàn)所需性狀即可，不需要培育出純種。,若要培育原先沒有的性狀，則可用誘變育種。 提高營養(yǎng)物質含量可運用多倍體育種。 將兩個親本的不同優(yōu)良性狀集中在一起，可利用雜交育種。 若要定向地改造生物性狀，則可用基因工程育種。 在實際育種過程中，并非單一地運用某種育種方式，而是 根據(jù)需要選擇多種育種方式綜合運用。,做一題 例4 中國農業(yè)部驗收組2011年9月19日公布，袁隆平指導的“Y兩優(yōu)2號”百畝超級雜交稻試驗田平均畝產926.6公斤，創(chuàng)中國大面積水稻畝產最高紀錄。超級雜交稻是通過形態(tài)改良和利用亞種間雜種優(yōu)勢相結合的技術路線來提高產量。,請回答下面的問題： (1)水稻的穗大(A)對穗小(a)為顯性?；蛐蜑锳a的水稻自 交，子一代中，基因型為_的個體表現(xiàn)出穗小，應淘汰；基因型為_的個體表現(xiàn)出穗大，需進一步自交和選育；按照這種自交淘汰選育的育種方法，理論上第n代種子中雜合子的比例是_。,(2)水稻的晚熟(B)對早熟(b)為顯性，請回答利用現(xiàn)有純合 子水稻品種，通過雜交育種方法培育純合大穗早熟水稻新品種的問題。 培育純合大穗早熟水稻新品種，選擇的親本基因型分別是_和_。兩親本雜交的目的是_。 將F1所結種子種下去，長出的水稻中表現(xiàn)為大穗早熟的幾率是_，在這些大穗早熟植株中約有_是符合育種要求的。,解析 按照