全章復習與測試

第6章從雜交育種到基因工程第1節(jié)雜交育種與誘變育種【要點導學】1雜交育種（1）實質(zhì)：利用基因重組原理，將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過雜交集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得人們所需的優(yōu)良品種。提示：雜交育種必須在同種生物之間進行，不同種生物一般不能雜交，所以不同物種間的育種不能利用雜交育種方法。（2）雜交育種的基本步驟： 具有優(yōu)良性狀的兩個親本雜交。子一代只表現(xiàn)出顯性性狀，讓子一代自交。從子二代中選出符合要求的性狀進行多次自交純化獲得新品種。特別提醒：如果生物是靠有性生殖繁殖后代，例如小麥、大豆等，則是必須選育出優(yōu)良性狀的純合體，以免后代發(fā)生性狀分離。如果生物不是依靠有性生殖繁殖后代，而是依靠無性生殖繁殖后代，例如馬鈴薯、甘薯、果樹等，那么只要得到該優(yōu)良性狀的個體就可以了，沒有必要進行基因的純化。如果要利用作物的雜種優(yōu)勢，則需要年年雜交，年年制種。例如玉米的品種一般是雜合子。如果是動物，選育動物純合體的方法一般用測交法，根據(jù)后代的表現(xiàn)型直接確定。（3）優(yōu)點：可以把多個品種的優(yōu)良性狀集中在一起；操作簡單，目的性強。（4）缺點：雜交后代會出現(xiàn)性狀分離，育種進程緩慢，過程復雜，需要及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品種；只能利用已有的基因進行重組，按需選擇，并不能創(chuàng)造出新的基因；能進行有性生殖的生物才能進行雜交育種，對只進行無性生殖的個體不適用。（5）雜交育種的實例 已知小麥的高稈（D）對矮稈（d）為顯性，抗矮?。≧）對易染銹?。╮）為顯性，兩對性狀獨立遺傳?，F(xiàn)有高稈抗銹病、矮稈易染病兩純系品種。要求使用雜交育種的方法培育出具有優(yōu)良性狀的新品種（矮稈抗銹?。?，育種過程（參見下圖） P 高稈抗病（DDRR） 矮稈易染?。╠drr） F1 高稈抗?。―dRr） F2 選矮稈抗病的個體 重復 F3 留未出現(xiàn)性狀分離 出現(xiàn)性狀分離個體 個體（純合子） （雜合子） 2誘變育種（1）實質(zhì)：利用基因突變原理，利用物理因素或化學因素處理生物，提高生物的突變率，從中獲得優(yōu)良變異類型。（2）育種方法：先用物理方法（紫外線、輻射、失重等）或化學方法（亞硝酸、硫酸二乙胺等）處理植株，誘發(fā)基因突變，從中選取需要的突變個體，然后進行培育推廣。提示：萌發(fā)的種子或者幼苗有絲分裂旺盛，只有DNA復制時才可以誘發(fā)基因突變。（3）優(yōu)點：提高變異的頻率，能在短時間內(nèi)產(chǎn)生多種多樣的新類型，為育種創(chuàng)造豐富的原材料；可產(chǎn)生前所未有的新基因，從而大幅度改良某些性狀；誘變育種可以使后代性狀盡快穩(wěn)定，加速育種進程。（4）缺點：由于基因突變具有不定向性、低頻性和多害少利性的特點，所以誘變育種產(chǎn)生的有利個體往往不多，需處理材料較多，突變后有利變異個體少，使選育工作量大，具有盲目性。（5）應用農(nóng)作物育種：培育出的新品種具有抗病力強、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等優(yōu)點。微生物育種：如青霉菌的選育。特別提醒：誘變育種與雜交育種相比，前者能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型；后者不能產(chǎn)生新基因，只是實現(xiàn)原有基因的重新組合。【經(jīng)典例題】例1育種的方法有雜交育種、單倍體育種、誘變育種、多倍體育種等，下面對這四種育種的說法正確的是（ ）A涉及的原理有：基因突變、基因重組、染色體變異B都不可能產(chǎn)生定向的可遺傳變異C都在細胞水平上進行操作D都不能通過產(chǎn)生新基因從而產(chǎn)生新性狀解析該題綜合考查了育種方法的原理和特點。雜交育種和多倍體育種的原理是染色體變異，誘變育種的原理是基因突變。因為基因突變是不定向的，所以誘變育種的變異是不定向的，其他育種方法可根據(jù)人們的需要定向改造生物；這些育種方法都是在個體水平進行操作；誘變育種可以產(chǎn)生新的基因。答案A例2（2009年河南鄭州）如下圖所示，將二倍體植株和雜交得到，再將作進一步處理。對此分析錯誤的是（ ）A由得到的育種原理是基因重組B圖中秋水仙素的作用是使染色體數(shù)目加倍C若的基因型是AaBbdd，則的基因型可能是aBdD至的過程中，所產(chǎn)生的變異都有利于生產(chǎn)解析該題主要考查了雜交育種、誘變育種、單倍體育種和多倍體育種的方法及應用。至的過程表示誘變育種，因為基因突變大多是有害的，所以誘變育種得到的突變性狀多數(shù)是不利于生產(chǎn)的，還需要從中篩選出符合生產(chǎn)要求的植株。答案D第2節(jié)基因工程及其應用【要點導學】1基因工程的原理 （1）基因工程的實質(zhì)：根據(jù)人們需要將一種生物的某種基因提取出來，利用專用操作工具將該基因放到另一種生物的細胞里，從而定向地改造生物的遺傳性狀。（2）基因工程的原理：是把一種生物的某種基因作為整體轉(zhuǎn)移到另一種生物體的細胞內(nèi)，基因仍然具有一定的獨立性和完整性，基因的結構基本沒有變化，只是位置有了變化，所以屬于基因重組。（3）基因工程的優(yōu)點：可以實現(xiàn)基因在不同種生物之間的轉(zhuǎn)移，可以打破有性生殖的遠緣雜交不親和的生殖障礙，迅速培育出前所未有的新品種。2基因工程的操作工具（1）基因的“剪刀”限制酶存在：主要存在于微生物中，種類有300多種。作用與特性：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的位點切割DNA分子，產(chǎn)生2個帶有黏性末端的DNA片段。也就是說限制酶的作用具有特異性。特別提醒：目的基因的兩端應都具有黏性末端。 （2）基因的針線DNA連接酶黏性末端將脫氧核糖和磷酸交替連接而成的DNA骨架上的缺口“縫合”起來，即連接磷酸和脫氧核糖形成磷酸二酯鍵，如下圖：特別提醒：限制酶和DNA連接酶的作用位點都是磷酸二酯鍵，堿基對之間氫鍵的斷裂與重新形成不是這兩種酶的作用，氫鏈可通過堿基互補配對連接起來。 （3）基因的“運輸工具”運載體作用：作為運載工具將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細胞中去；利用它在宿主細胞內(nèi)對目的基因進行大量的復制。需要具備的條件：能夠在宿主細胞中復制并穩(wěn)定存在；具備多個限制酶切點，以便于與外源基因連接；具有某些標記基因便于進行篩選。常見種類：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒等。特別提醒：注意區(qū)別DNA連接酶和DNA聚合酶：前者連接的是兩個具有特定黏性末端（或平末端）的DNA片段，不需要模板；后者是將游離的脫氧核苷酸連接起來，并且需要模板。質(zhì)粒是存在于細菌及酵母菌細胞質(zhì)中的小型環(huán)狀DNA分子，是最常用的載體。一般來說，天然運載體往往不能滿足上述要求，因此需要根據(jù)不同的目的和需要，對運載體進行人工改造?，F(xiàn)在所使用的質(zhì)粒幾乎都是經(jīng)過改造的。 3基因工程操作的基本步驟提取目的基因獲取目的基因的途徑有：從基因文庫中獲得、PCR技術擴增、反轉(zhuǎn)錄法合成、化學法人工合成等。目的基因與運載體結合需用同一種限制酶分別切割質(zhì)粒和目的基因，使其形成相同的黏性末端，然后加入DNA連接酶，使質(zhì)粒和目的基因結合成重組DNA分子。將目的基因?qū)胧荏w細胞主要借鑒細菌或病毒侵染細胞的方法，動物細胞還可以使用顯微注射技術。目的基因的表達和檢測表達：受體細胞表現(xiàn)出目的基因控制的特定性狀。檢測：根據(jù)受體細胞中是否具有標記基因，判斷目的基因?qū)肱c否。另外，可從分子水平上檢測目的基因、mRNA和蛋白質(zhì)，還可以從性狀水平上檢測是否具備期望性狀?！窘?jīng)典例題】例1下列有關基因工程技術的敘述，正確的是（ ） A重組DNA技術所用的工具酶是限制酶、連接酶和運載體 B所有的限制酶都只能識別同一種特定的核苷酸序列 C選用細菌作為重組質(zhì)粒的受體細胞是因為細菌繁殖快 D只要目的基因進入受體細胞就能成功實現(xiàn)表達解析該題主要考查基因工程的基礎知識?；虿僮鞯墓ぞ哂邢拗泼?、連接酶和運載體，一種限制酶只能識別特定的核苷酸序列，運載體是基因的運輸工具，而不是工具酶。目的基因進入受體細胞后，受體細胞表現(xiàn)出特定的性狀，才說明目的基因完成了表達?；蚬こ痰慕Y果是讓目的基因完成表達，生產(chǎn)出目的基因的產(chǎn)物。細菌作受體細胞的重要條件是能夠快速繁殖。答案C例2（2010年上海楊浦）下列圖中關于P、Q、R、S、G的描述，正確的是（ ）AP代表的是質(zhì)粒RNA，S代表的是外源DNABQ表示限制性內(nèi)切酶的作用，R表示RNA聚合酶的作用CG是RNA與DNA形成的重組質(zhì)粒DG是轉(zhuǎn)基因形成的重組DNA質(zhì)粒解析此題主要考查重組質(zhì)粒的形成過程，P代表質(zhì)粒，質(zhì)粒的化學本質(zhì)是DNA。R表示DNA連接酶的作用，而RNA聚合酶是催化RNA合成所需要的一種酶，所以R不能代表RNA聚合酶。G是質(zhì)粒與外源DNA形成的重組質(zhì)粒，兩者都是DNA。答案D例3（2010年浙江臺州）科學家通過基因工程的方法，能使大腸桿菌產(chǎn)生人的胰島素。以下敘述中，錯誤的是（