高考生物熱點

1、2010年高考生物熱點遺傳育種一、背景材料（一）、淺談基因工程在玉米遺傳育種中的應用育種工作者都希望培育出性狀優(yōu)良的品種，而實現(xiàn)這一目標的關鍵是得到目的基因和對高產(chǎn)、優(yōu)質、抗病蟲等目標性狀的選擇。過去人們多借用形態(tài)學和同工酶等遺傳標記來輔助育種，并已在玉米育種中獲得了成功。但由于受環(huán)境等因素影響，這些方法要求經(jīng)驗豐富的育種者花費較長的時間。近年來，基因工程在玉米遺傳育種中取得了巨大進展?；蚬こ虖浹a了玉米遺傳資源的不足并解決了過去不能解決的難題。     1基因工程在玉米遺傳育種中的應用現(xiàn)狀    11基因工程的進展及應用概況

2、0;   20世紀80年代初，RFLP作為遺傳標記構建人類遺傳連鎖圖首次使用，隨后各種分子標記技術發(fā)展迅速并在動、植物遺傳的研究中得以廣泛應用。1983年第一個轉基因植物問世，隨后基因工程發(fā)展日新月異。迄今為止全世界已分離目的基因100多個，獲得轉基因植物近200種，有的已進入或正在進入商業(yè)開發(fā)階段，植物基因工程對高科技農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要性舉世矚目?；蚬こ碳F(xiàn)代新技術為一體，如DNA重組技術、分子雜交技術、細胞培養(yǎng)技術、基因轉化技術和基因表達調控技術等，使育種途徑進入了一個高新技術時代。1988年以前，玉米組織培養(yǎng)只能用愈傷組織再生植株，原生質體再分化植株沒有成功。直到199

3、3年，玉米基因工程研究才取得了一系列成績。在玉米遺傳育種中常用的基因工程技術主要有分子標記、DNA重組技術(也稱轉基因技術)等。轉基因技術方法主要有農(nóng)桿菌、基因槍、PEG介導等方法，到目前為止，在玉米基因工程中應用最多，效果最好的轉基因方法就是基因槍法。分子標記自1980年以來發(fā)展迅速。多種DNA分子標記技術的應用，解決了許多玉米遺傳育種工程技術上的難題。轉基因技術、分子標記技術等基因工程技術被廣泛應用于玉米自交系的遺傳多樣性分析，玉米優(yōu)勢群劃分，玉米雄性不育系的研究玉米品質改良，玉米病蟲害抗性等方面。    12基因轉化技術在玉米遺傳育種中的應用 &#

4、160;  玉米轉基因技術應用領域十分廣泛，主要應用在抗除草劑玉米、特種玉米等方面?？瓜x轉基因玉米主要應用的是蘇云金桿菌分離蘇云金桿菌殺蟲結晶蛋白基因(簡稱Bt基因)和從植物中分離出的昆蟲蛋白酶抑制基因(廣泛應用的是豆胰蛋白酶抑制劑基因CpTL及植物凝集素基因等。目前所發(fā)現(xiàn)的Bt基因可以毒殺鱗翅目、雙翅目、鞘翅目的昆蟲。CpTL對于許多給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成重大經(jīng)濟損失的害蟲都具有抗性，其中包括玉米螟、鞘翅目的玉米根葉甲、雜擬谷盜、直翅目的蝗蟲等。將抗除草劑耐性引入玉米是增加除草劑選擇及安全性的一種新途徑，BASF公司開發(fā)的抗除草劑玉米對于稀禾定具有高度耐受性，使其可以在玉米發(fā)芽后噴施，防止

5、所有的禾本科雜草。美國得克薩斯大學試驗站的ProdiGene公司把遺傳工程玉米天然產(chǎn)生的特別蛋白推向市場?？箖龅鞍?AFP)是具有降低冰點和減少冰晶生長速度的蛋白質通過電激法人工合成的黃蓋鰈AFP基因被導入玉米原生質中并獲得了表達。近年來轉基因玉米層出不窮。1998年，轉基因玉米占全球轉基因作物面積的30僅次于轉基因大豆主要是抗蟲玉米和耐除草劑玉米。高考資源網(wǎng)    Mcumullen(1995)等報道抗玉米矮花葉病毒基因mdml被定位于6號染色體短臂上。大量研究表明。玉米抗病蟲基因在染色體上聚群存在，這有利于提高抗病基因的克隆效率。利用玉米抗性基因群可以在有抗病

6、基因存在的染色體區(qū)段構建高密度的遺傳連鎖圖譜。這種圖譜可以用來克隆目標基因?？傊?，隨著大量抗病基因分子標記的不斷發(fā)掘及精確定位，標記輔助選擇必將在常規(guī)抗病育種中發(fā)揮愈來愈重要的作用。隨著分子生物學的發(fā)展，一大部分控制重要性狀的基因相繼被定位到飽和的分子標記圖譜上可利用圖譜分離和克隆這些基因，最終用基因工程手段來改良品種。此外，DNA分子標記技術，還用來進行種性和種子質量鑒定，這也為品種知識產(chǎn)權保護和種子質量監(jiān)測提供了可靠依據(jù)。13分子標記技術在玉米遺傳育種中的應用    隨著分子生物學的發(fā)展，開發(fā)了一類基于DNA變異的分子標記。目前，已開發(fā)了多種分子標記，主要有：

7、限制性片段長度多態(tài)性(RFLP)、隨機擴增多態(tài)DNA(RAPD)、擴增片段長度多態(tài)性(AFLP)、簡單序列重復(SSR)、序列特異擴增區(qū)域(SCAR)、單鏈構象多態(tài)性(SSCP)、單核苷酸多態(tài)性(SNP)和數(shù)量可變串聯(lián)重復(VNTR)等。分子標記直接以DNA形式表現(xiàn)，不受環(huán)境條件和發(fā)育階段的影響，標記的數(shù)目多、多態(tài)性高。有許多分子標記表現(xiàn)為共顯性能提供完整的遺傳信息。分子標記可用于分子圖譜構建、基因定位、DNA指紋庫建立等。Helentiaris(1986)等用100多個500-1000bp的簡單序列克隆建立了第一張玉米RFLP分子標記遺傳圖譜定位于113個位點。到1995年玉米遺傳連鎖圖已經(jīng)

8、定位了1 168個RFLP標記。根據(jù)DNA分子標記、可以準確定位玉米的各種質量性狀和數(shù)量性狀基因，使育種者可更清楚地了解一些重要性狀的遺傳基礎，有助于根據(jù)基因間的互作效應，基因與標記間的遺傳距離等。決定選用哪種育種方法配制多少組合及培育多大供選群體，從而制定高效育種計劃。1991年，Ottaviano、Reiter和Beavis分別應用RFLP技術，對控制玉米耐熱性、低磷環(huán)境脅迫和株高3個性狀進行了分子標記。到1996年玉米的株高、穗位高、葉片數(shù)、葉面積、雄穗分枝數(shù)、吐絲期、抗倒性、抗旱性、穗長、穗粗、穗行數(shù)、百粒重、粒深、單株粒重、蛋白質含量、淀粉含量、油脂含量等主要數(shù)量性狀，都已進行了標記

9、。在輔助選擇及雜種優(yōu)勢分析方面近年來許多育種者利用DNA分子標記提示的遺傳多樣性，計算自交系之間的遺傳距離并以此預測雜種優(yōu)勢。Ai mone(1998)用一次能夠標記200多個位點的AFLP技術分析不同雜種優(yōu)勢群間13個自交系的遺傳差異發(fā)現(xiàn)特殊遺傳距離與特殊配合力之間具有一定的相關性。Mumm(1994)等和Dubreuil(1996)等成功地利用RFLP標記對歐洲和北美的常用玉米自交系進行了雜種優(yōu)勢群劃分。劉新芝等利用RAPD標記首次對我國玉米自交系進行雜種優(yōu)勢群劃分。吳敏生(2000)等利用AFLP分子標記技術研究了17個玉米優(yōu)良自交系的遺傳多態(tài)性李新海(2000)等利用SSR標記研究21

10、個玉米自交系的遺傳變異，他們的研究結果表明AFLP、SSR可用于玉米自交系遺傳變異分析并可用于雜種優(yōu)勢群劃分這為玉米分子標記輔助育種、選配雜種組合提供了理論依據(jù)。分子標記技術近年也已被成功用于玉米抗病蟲遺傳研究。2基因工程在玉米遺傳育種中的應用展望    21基因工程在玉米遺傳育種中存在的問題    如前所述轉基因中抗蟲的Bt基因潛在問題是害蟲可能會產(chǎn)生抗性解決方法是將遺傳工程植株和非工程化植株混種以保證在繁育群體中保留一部分未經(jīng)篩選的害蟲，或同時使用兩種以上Bt基因轉化農(nóng)作物或聯(lián)合使用Bt基因和其他類型的抗蟲基因：CpTL基因要求能

11、夠在轉基因植物中高效表達，給基因工程帶來一定困難。解決這一問題的關鍵在于對表達的不同調控機理的深入研究上。利用植物凝集素基因進行玉米抗蟲基因工程剛剛開始不久，獲得的轉基因植株是否對人、畜無害，還有待進一步研究證實。另外，廣泛種植的轉基因Bt花粉能夠殺死一種蝴蝶。這種昆蟲體表接觸到Bt花粉之后就會逐漸死亡?；蚬こ膛c環(huán)境關系方面的問題有待加強研究。另一方面，基因工程還存在基因轉化率低的問題。目前，已獲得的許多植物的轉基因植株，實際上都是進行了大量的重復實驗而得到的幾個轉化體克隆。玉米方面高頻再生受體系統(tǒng)中的再生頻率低，基因型依賴性強。組織培養(yǎng)水平也應隨基因工程技術發(fā)展而需進一步提高?；蚬こ膛c常

12、規(guī)育種的結合也應引起高度重視。我國在基因工程技術應用方面，由于財力所限和歷史原因，起步較晚，與國際先進水平相比，有明顯的差距。    22基因工程在玉米遺傳育種中的應用展望    在飽和遺傳圖譜和分子標記的基礎上，Pratt(1992)等開展了抗病基因分子標記輔助選擇工作。尤其是QTLs的分子標記基因定位，使操作單個QTL成為可能。育種者可從單個主基因或單個QTL直接選擇。在抗病基因和外殼蛋白基因克隆方面利用轉座子標記法已得到克隆的玉米抗圓斑病基因Hml、玉米的抗銹病基因RPI、玉米矮花葉病毒外殼蛋白基因相繼被克隆。轉基因玉米數(shù)量也是

13、逐年增多。1998年轉基因玉米在全球種植面積為830萬hm21999年增至1100萬hm2。油分含量高、加工品質好、營養(yǎng)豐富，是將來玉米轉基因的研究方向。因而轉基因研究應從單基因的轉化向多基因轉化方向發(fā)展。加強特種玉米的轉基因研究。我國要加強國際間合作，充分利用我國的資源優(yōu)勢和現(xiàn)有成果，用不同的分子標記來實現(xiàn)我們自己的研究目的。利用分子標記建立我國玉米自交系和雜交種遺傳脆弱性監(jiān)測機制及體系。通過研究遺傳多樣性，為玉米種質資源收集、保存和利用，為親本選擇、玉米類群的劃分和組建提供依據(jù)。同時加強基因工程在雜種優(yōu)勢預測方面的研究。使基因工程更好地服務于玉米遺傳育種工作。將基因工程與常規(guī)育種方法結合起

14、來，可以準確地鑒定基因型。例如，可以先用常規(guī)方法把多個抗性基因組裝在一起。然后利用分子標記技術快速、準確地鑒定出多抗性基因型。應用基因工程技術與常規(guī)育種方法緊密結合是玉米育種的一個突破方向。而實現(xiàn)種間、屬間甚至動、植物間的基因流動是另一個突破方向。目前，發(fā)展起來的基因芯片技術彌補了傳統(tǒng)核酸印跡雜交技術復雜、自動化程度低、檢測目標分子數(shù)量少、成本高、效率低等不足，已被廣泛應用于基因表達研究、發(fā)現(xiàn)新基因等領域，將來有望在玉米遺傳育種上發(fā)揮其重要作用。（二）、育種方式例子原理特點誘變育種利用一定劑量的射線處理水稻種子，培育出成熟期提早15天的品種在一定條件下，DNA復制時發(fā)生差錯，使堿基對的排列順序

15、發(fā)生局部的改變(即基因突變) 優(yōu)點：a能加快育種的進程(可以提高變異的頻率使后代的變異性狀比較快地穩(wěn)定)b大幅度地改良某些性狀。缺點：誘發(fā)產(chǎn)生的突變，有利的個體不多雜交育種高稈抗銹病和矮稈易染病的純種小麥雜交得到F1，F(xiàn)l自交后在F2中得到矮稈抗銹病的品種。再經(jīng)過選擇培育即可得到符合生產(chǎn)要求的新品種在生物體有性生殖的過程中控制不同性狀的基因可以重新組合(即基因重組) 優(yōu)點：使兩個親本的優(yōu)良性狀結合在一起缺點：需要較長時間單倍體育種高稈抗銹病和矮稈易染病的純種小麥雜交得到F1，將F1的花粉離體培養(yǎng)，再用秋水仙素處理它的幼苗，誘導染色體數(shù)目加倍從而得到矮稈抗銹病的純種先采用花藥的離體培養(yǎng)的方法獲得

16、單倍體，再經(jīng)人工誘導使它的染色體數(shù)目加倍，這樣培育出的新植株不僅含有體細胞的染色體數(shù)，而且 每對染色體上的成對基因都是純合的育種年限較短(培育出的植株自交后產(chǎn)生的后代不會發(fā)生性狀分離)多倍體育種我國育種專家鮑文奎利用小麥和黑麥雜交得到高度不育的F1(四倍體)，再用秋水仙素處理，最終培育出抗寒耐瘠、優(yōu)質高產(chǎn)的小黑麥（八倍體）秋水仙素處理后的細胞在有絲分裂時雖然染色體能復制但紡錘體的形成被抑制，不能形成兩個子細胞，從而使細胞的染色體加倍優(yōu)點：糖分和蛋白質等營養(yǎng)物質含量高缺點：發(fā)育延遲，結實率相對較低 基因工程育種轉基因作物（抗蟲棉）基因重組打破了物種界限定向改變生物性狀細胞工程育種白菜-甘藍細胞融

17、合打破物種界限二、考點分析 （一） 遺傳育種是歷年高考考查的重點。該部分內容在高考中的主要考點有：1、雜交育種和誘變育種的優(yōu)點和局限性2 、遺傳和變異規(guī)律在改良農(nóng)作物和培育家畜品種等方面的應用3、重組DNA技術（又叫基因工程）4、關注轉基因生物和轉基因食品的安全性（二）幾種育種方案的比較三、模擬訓練1下列關于育種原理的幾種說法，不正確的是 （ ）A育種的過程是一個選擇的過程，選擇方向與自然選擇有所不同B育種的過程是一個選擇的過程，選擇方向與自然選擇相同C能夠創(chuàng)造出新品種甚至新類型的重要方法是誘變D育種是對變異人工進行定向選擇的過程2. 用生長素處理獲得無籽番茄和用多倍體育種獲得無籽西瓜， 下列

18、有關的敘述正確的是 （ ）A生長素處理獲得番茄無籽的變異屬于不能遺傳的變異B無籽番茄植株扦插后長出的植株仍結無籽果實C三倍體西瓜無籽的變異屬于不能遺傳的變異D無籽番茄屬于單倍體植物3.江西省農(nóng)科院水稻研究所專家成功培育出一種名為   “傻瓜水稻”的新品種。這種新品種類似于韭菜，割完后的稻在第二二年還能再生長，并能收獲種子。右圖是“傻瓜水稻”產(chǎn)生圖。（野生稻是于1978年在江西省東鄉(xiāng)縣發(fā)現(xiàn)的，是多年生草本植物，能在自然條件下越冬）。請據(jù)圖分析并回答：（1）完成過程所依據(jù)的遺傳學原理是_ 。（2）割完后的稻茬第二年還能再生長，并能收獲種子，這種生殖方式的意義是_ &#

19、160;。II人的耳垢有油性和干性兩種，是受單基因（A、a）控制的。有人對某一社區(qū)的家庭進行了調查，結果如下表： 組合序號雙親性狀家庭數(shù)日油耳男孩油耳女孩干耳男孩干耳女孩一油耳×油耳19590801015二油耳×干耳8025301510三干耳×油耳60262464四干耳×干耳33500160175合計670141134191204（1）控制該相對性狀的基因位于_ 染色體上，判斷的依據(jù)是 _。（2）一對油耳夫婦生了一個千耳兒子，推測母親的基因型是_，這對夫婦生一個油耳女兒的概率是_。（3）從組合一的數(shù)據(jù)看，子代性狀沒有呈典型的

20、孟德爾分離比（31），其原因是 _。（4）若一對干耳夫婦生了一個左耳是干性的、右耳是油性的男孩，出現(xiàn)這種情況的原因可能是_。4. .某植物塊根的顏色由兩對自由組合的基因共同決定。只要基因R存在，塊根必為紅色，rrYY或rrYy為黃色，rryy為白色；在基因M存在時果實為復果型，mm為單果型?，F(xiàn)要獲得白色塊根、單果型的三倍體種子。（1）請寫出以二倍體黃色塊根、復果型（rrYyMm）植株為原始材料，用雜交育種的方法得到白色塊根、單果型三倍體種子的主要步驟。           &

21、#160;                                                 &

22、#160;                                                 &

23、#160;                                                 &

24、#160;                                                （2）如果原始

25、材料為二倍體紅色塊根、復果型的植株，你是否一定能通過雜交育種的方法獲得白色塊根、單果型的三倍體種子？          II芽的分生組織細胞發(fā)生變異后，可表現(xiàn)為所長成的枝條和植株性狀改變，稱為芽變。（1）為確定某果樹枝條的芽變是否與染色體數(shù)目變異有關，可用 _  觀察正常枝條與芽變枝條的染色體數(shù)目差異。（2）桃樹可發(fā)生芽變。已知桃樹株型的高株（D）對矮株（d）為顯性，果型的圓（A）對扁（a）為顯性，果皮毛的有毛（H）對無毛（h）為顯性，現(xiàn)從高株圓果有毛的桃樹（DdA

26、aHh）中，選到一株高株圓果無毛的芽變個體（這一芽變是由一對等位基因中一個基因突變造成的）。在不考慮再發(fā)生其他突變的情況下，未芽變桃樹（DdAaHh）測交后代發(fā)生分離的性狀有 _     ，原因是_；芽變桃樹測交后代發(fā)生分離的性狀有   _   ，原因是   _。（3）上述桃樹芽變個體用枝條繁殖，所得植株群體性狀表現(xiàn)型為 _ 請用細胞分裂的知識解釋原因 _  。5. 深圳市農(nóng)科集團第二次在全市范圍內公開征集

27、的包括紫葉生菜、孔雀草等多種生物育種材料隨“神舟飛船”在大空邀游110多個小時后返回地面，由此該集團又確立了一批太空農(nóng)業(yè)項目。下列有關生物技術及原理，說法正確的是   A返回地面后，孔雀草開出不常見的墨色花，其根本原因最可能是發(fā)生了基因重組   B如果在孔雀草的種植過程中發(fā)現(xiàn)開出了不常見的墨色花時，為了快速大量生產(chǎn)，宜采用植物組織培養(yǎng)技術   C在培育轉基因抗蟲孔雀草時，獲取目的基因用的工具酶有限制酶、DNA連接酶和運載體   D在太空環(huán)境條件（失重、強輻射等）下，孔雀草種子不可能發(fā)芽6. 某農(nóng)科所通過如右圖所示的

28、育種過程培育成了高品質的糯小麥。下列有關敘述正確的是    A該育種過程中運用的遺傳學原理是基因突變    B. a 過程提高突變率，從而明顯縮短了育種年限    C. a 過程需要使用秋水仙素，只作用于萌發(fā)的種子    D. b 過程需要通過自交來提高純合率7. 將、兩個植株雜交，得到，將再作進一步處理，如下圖所示。下列分析錯誤的是A由到過程一定發(fā)生了等位基因分離、非同源染色體上非等位基因自由組合B由×到的育種過程中，遵循的主要原理是染色體變異C若的基因型為AaB

29、bdd，則植株中能穩(wěn)定遺傳的個體占總數(shù)的1/4D由到過程可能發(fā)生突變和重組，為生物進化提供原材料8. 為獲得純合高蔓抗病番茄植株，采用了下圖所示的方法：F1花藥葉肉細胞F2Fn單倍體純合高蔓感病植株與純合矮蔓抗病植雜 交純合高蔓抗病植株轉基因植株加倍 篩選導入抗病基因培養(yǎng)圖中兩對相對性狀獨立遺傳。據(jù)圖分析，不正確的是 A過程的自交代數(shù)越多，純合高蔓抗病植株的比例越高 B過程可以取任一植株的適宜花藥作培養(yǎng)材料 C過程包括脫分化和再分化兩個過程 D圖中篩選過程不改變抗病基因頻率9. 棉花的纖維有白色的，也有紫色的；植株有因高酚而抗蟲的，也有低酚不抗蟲的，控制這兩對性狀的基因分別位于不同的同源染色體上，彩色棉作為一種具有天然顏色的特殊棉花，它不需要染色就可制成各種原色棉布，低酚棉是一種特殊類型的棉花品種，具有棉纖維酚含量低，對人體皮膚無負影響的優(yōu)點，但低酚棉由于酚含量低，使得低酚棉的抗蟲能力普遍下降。 現(xiàn)有白色低酚不抗蟲棉及紫色高酚抗蟲棉的兩種純合品種，欲培育出紫色低酚抗蟲棉品種。某育種機構設計的育種方案如圖所示，請回答該方案中的相關問題： （1）從理論上講，F(xiàn)2群體中的基因型、表現(xiàn)型及其中純種依次為_ 種。截止F2的這一階段在育種工作上經(jīng)常采用，它依據(jù)的遺傳原理是 _。 （2）要制備出所需要的