高考生物小專題育種專題

高考生物小專題課件育種專題第一頁，共六十七頁，2022年，8月28日不遺傳的變異在育種上沒有價值，但是在生產(chǎn)上有價值，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的田間管理就是通過調(diào)節(jié)水肥、除草等措施使作物產(chǎn)生有利于人類的不遺傳變異，如莖稈粗壯、子粒飽滿等，是通過對外界環(huán)境的控制，使其表現(xiàn)型朝著有利于人類的方向發(fā)展。表現(xiàn)型是基因型和環(huán)境共同作用的結(jié)果，其內(nèi)因是基因型，它在作物的個體發(fā)育中起著主導作用。所以要想獲得高產(chǎn)豐收最重要的是育好種。

“種地選好種，一垅頂兩垅”。

第二頁，共六十七頁，2022年，8月28日

常用的有雜交育種、誘變育種、單倍體育種、多倍體育種、轉(zhuǎn)基因育種、細胞工程育種和綜合方法育種等。（利用細胞質(zhì)遺傳培育雜交種，因為教材是選學，不做為高考內(nèi)容。）可以通過比較這些作物育種的原理、方法（和過程）、優(yōu)缺點以及應用進行復習。一、雜交育種

1．原理：基因重組。一般指種內(nèi)不同品種間的雜交育種。人們用雜交的方法，有目的地使生物不同品種間的基因重新組合，以便使不同親本的優(yōu)良基因組合到一起，從而創(chuàng)造出對人類有益的新品種。

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基因重組是指在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合?；虻淖杂山M合定律告訴我們，在生物體通過減數(shù)分裂形成配子時，隨著非同源染色體的自由組合，非等位基因也自由組合，這樣，由雌雄配子結(jié)合形成的受精卵，就可能具有與親代不同的基因型，這是一種類型的基因重組。在減數(shù)分裂的四分體時期，由于同源染色體的非姐妹染色單體之間常常發(fā)生局部交換，這些染色單體上的基因組合，是另一種類型的基因重組。廣義上講，轉(zhuǎn)基因也是基因重組。第四頁，共六十七頁，2022年，8月28日雜交育種選擇親本的基本條件：①親本應有較多優(yōu)點和較少缺點，親本間優(yōu)缺點力求達到互補。②親本中至少有一個是適應當?shù)貤l件的優(yōu)良品種，在條件嚴酷的地區(qū)，雙親最好都是適應的品種。③親本之一的目標性狀應有足夠的遺傳強度，并無難以克服的不良性狀。④生態(tài)類型、親緣關(guān)系上存在一定差異，或在地理上相距較遠。⑤親本的一般配合力較好，主要表現(xiàn)在加性效應的配合力高。

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2．方法和過程：

雜交→自交→選優(yōu)（一般從F2開始）雜交技術(shù)因不同作物特點而異，其共同要點為：①調(diào)節(jié)開花期，通過分期播種、調(diào)節(jié)溫度、光照及施肥管理等措施，使父本和母本花期相遇；②控制授粉，在母本雌蕊成熟前進行人工去雄，并套袋隔離，避免自交和天然異交，然后適時授以純凈新鮮父本花粉，作好標志并套袋隔離和保護。

第六頁，共六十七頁，2022年，8月28日③用于雜交的父本和母本分別用P1和P2表示，其代表符號分別為♂和♀；×表示雜交。雜交所得種子種植而成的個體群稱雜種一代（子一代），用F1表示。F1群體內(nèi)個體間交配或自交所得的子代為F2、F3、F4等表示隨后各世代。④安排親本或雜種成對使之交配的雜交方式可以有：

成對雜交（單交）即兩個不同品種或系統(tǒng)間的雜交，兩親可互為父母本（正反交）；

復合雜交，即幾個品種分別先后進行多次雜交?；亟皇且噪s種后代與親本之一再交配的雜交方式。

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3．優(yōu)缺點：能根據(jù)人的預見把位于兩個品種生物體上的優(yōu)良性狀集于一身；育種時間長，需隨時觀察及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀。

4．應用：例如，在水稻中，有芒(A)對無芒(a)是顯性，抗病(R)對不抗病(r)是顯性。有兩個不同品種的水稻，一個品種無芒、不抗病；另一個品種有芒、抗病。人們將這兩個不同品種的水稻進行雜交，根據(jù)自由組臺定律，在F2中分離出的無芒、抗病(aaRR或aaRr)植株應該占總數(shù)的3/16，其中，l/16是純合類型(aaRR),2/16是雜合類型(aaRr)。要進一步得到純合類型，還需要對無芒、抗病類型進行自交和選育，淘汰不符合要求的植株，最后得到能夠穩(wěn)定遺傳的無芒、抗病的類型。第八頁，共六十七頁，2022年，8月28日

5．經(jīng)典例題：例1：假如水稻高稈（D）對矮稈（d）為顯性，抗稻瘟病（R）與易感稻瘟?。╮）為顯性，兩對性狀獨立遺傳。用一個純合易感病的矮稈品種（抗倒伏）與一個純合抗病高稈品種（易倒伏）雜交，F(xiàn)2代中出現(xiàn)既抗病又抗倒伏類型的基因型及其比例為A．ddRR,1/8B．ddRR,1/16C．ddRR,1/16和ddRr,1/8D．DDrr,1/16和DdRR,1/8答案：C第九頁，共六十七頁，2022年，8月28日解析：本題考查的是遺傳學的基本知識，內(nèi)容涉及到有關(guān)雜交、自交的概念和遺傳的分離與自由組合兩大基本定律。本題的思路是，先看清題目給出的相對性狀的顯隱性關(guān)系，并根據(jù)親代的表現(xiàn)型確定親代的基因型為ddrr和DDRR，接著由親代雜交得到F1代，基因型為DdRr，F(xiàn)1代自交至F2代。關(guān)鍵要對F2代中表現(xiàn)型和基因型的比例進行分析。兩對相對性狀的純合體雜交，其F2代的性狀分離比為9∶3∶3∶1，且純合體在四種性狀中各占其一的規(guī)律。在比例為9∶3∶3∶1的四種性狀中，9和1分別為雙顯性性狀和雙隱性性狀，即本題中的親本性狀，3和3是通過非等位基因的自由組合得到的重組性狀，而本題所要求的既抗病又抗倒伏的重組性狀就在F2代中占3/16，雜合體基因為ddRr，占2/16（1/8）。如果對上述規(guī)律不十分熟悉，也可以通過遺傳圖解，用棋盤格法寫出F2代的16種基因組合，從中數(shù)出符合要求的ddRR有1/16，ddRr有2/16；或用分枝法計算出ddRR所占比例為1/4×1/4＝1/16，ddRr所占比例為1/4×2/4＝2/16。第十頁，共六十七頁，2022年，8月28日例2：某自花傳粉植物的紫苗（A）對綠苗（a）為顯性，緊穗（B）對松穗（b）為顯性，黃種皮（D）對白種皮（d）為顯性，各由一對等位基因控制。假設這三對基因是自由組合的。現(xiàn)以綠苗緊穗白種皮的純合品種作母本，以紫苗松穗黃種皮的純合品種作父本進行雜交實驗，結(jié)果F1表現(xiàn)為紫苗緊穗黃種皮。請回答：（1）如果生產(chǎn)上要求長出的植株一致表現(xiàn)為紫苗緊穗黃種皮，那么播種F1植株所結(jié)的全部種子后，長出的全部植株是否都表現(xiàn)為紫苗緊穗黃種皮？為什么？（1）不是。因為F1代植株是雜合體，F(xiàn)2代會發(fā)生性狀分離。第十一頁，共六十七頁，2022年，8月28日（2）如果需要選育綠苗松穗白種皮的品種，那么能否從播種F1植株所結(jié)種子長出的植株中選到？為什么？

（2）能。因為F1代植株三對基因都是雜合的，F(xiàn)2代能分離出表現(xiàn)為綠苗松穗白種皮的類型。（3）如果只考慮穗型和種皮色這兩對性狀，請寫出F2代的表現(xiàn)型及其比例。

（3）緊穗黃種皮：緊穗白種皮：松穗黃種皮：松穗白種皮=9：3：3：1

（4）如果雜交失敗，導致自花受粉，則子代植株的表現(xiàn)型為

，基因型為

；如果雜交正常，但親本發(fā)生基因突變，導致F1植株群體中出現(xiàn)個別紫苗松穗黃種皮的植株，該植株最可能的基因型為

。發(fā)生基因突變的親本是

本。

（4）綠苗緊穗白種皮aaBBddAabbDd母第十二頁，共六十七頁，2022年，8月28日

解析：本題考查的是遺傳部分的常規(guī)育種，屬于中等難度。由題意可知，紫苗（A）對綠苗（a），緊穗（B）對松穗（b），黃種皮（D）對白種皮（d）是三對相對性狀，其遺傳符合自由組合規(guī)律，則用于雜交實驗的母本（綠苗緊穗白種皮的純合品種）的基因型為aaBBdd,父本（紫苗松穗黃種皮純合品種）的基因型是AabbDD,其雜交F1代基因型為AaBbDd,三對基因全為雜合，表現(xiàn)型全為紫苗緊穗黃種皮。（可以先寫出遺傳圖解，有利于回答問題。）

P綠苗緊穗白種皮紫苗松穗黃種皮

aaBBdd♀×AAbbDD♂↓F紫苗緊穗黃種皮

AaBbDd第十三頁，共六十七頁，2022年，8月28日播種F1植株所結(jié)的種子長成的植株為F2植株，其表現(xiàn)型就會發(fā)生性狀分離，能分離出表現(xiàn)為綠苗松穗白種皮的類型。如果只考慮穗型和種皮兩對性狀，則F2代就會有四種表現(xiàn)型，為緊穗黃種皮：緊穗白種皮：松穗黃種皮：松穗白種皮=9：3：3：1；如果用上述父本與母本雜交，是使用父本的花粉對母本的雌蕊授粉，如果雜交失敗而導致自花授粉，就只會有母本的自花授粉，而母本植株是純合體，其自交后仍為純合體，基因型不變，如果雜交正常，則F1代三對基因都是雜合AaBbDd，但親本如果發(fā)生基因突變，導致后代出現(xiàn)紫苗松穗黃種皮的變異類型，一定是親代中的顯性基因B變成了b,所以是母本發(fā)生了突變，F(xiàn)1代的基因型為AabbDd。

第十四頁，共六十七頁，2022年，8月28日二、誘變育種

1．原理：基因突變。這種方法可以提高突變率，創(chuàng)造人類需要的變異類型，從中選擇、培育出優(yōu)良的生物品種。

2．方法和過程：是指利用物理因素(如太空的輻射X射線、γ射線、紫外線、失重或用激光等)；化學因素(如亞硝酸、硫酸二乙酯等)來處理生物（如萌動的植物芽或種子），使生物發(fā)生基因突變。

誘發(fā)變異→選擇育成新品種。第十五頁，共六十七頁，2022年，8月28日

3．優(yōu)缺點：能提高變異頻率，加速育種過程，可大幅度改良某些性狀（有時可產(chǎn)生超效基因），變異范圍廣；有利變異少，須大量處理材料；誘變的方向和性質(zhì)不能控制。改良數(shù)量性狀（多基因遺傳的性狀）效果較差。理解其優(yōu)缺點，需要先了解一下基因突變作為生物變異的一個重要來源，它具有以下主要特點：第一，基因突變在生物界中是普遍存在的。無論是低等生物，還是高等的動植物以及人，都可能發(fā)生基因突變。例如，棉花的短果枝，水稻的矮桿、糯性，果蠅的白眼、殘翅，家鴿羽毛的灰紅色，以及人的色盲、糖尿病、白化病等遺傳病，都是突變性狀，（通過基因突變產(chǎn)生等位基因）。自然條件下發(fā)生的基因突變叫做自然突變，人為條件下誘發(fā)產(chǎn)生的基因突變叫做誘發(fā)突變。

第十六頁，共六十七頁，2022年，8月28日第二，基因突變是隨機發(fā)生的。它可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期和生物體的任何細胞。一般來說，在生物個體發(fā)育的過程中，基因突變發(fā)生的時期越遲，生物體表現(xiàn)突變的部分就越少。例如，植物的葉芽如果在發(fā)育的早期發(fā)生基因突變，那么由這個葉芽長成的枝條，上面著生的葉、花和果實都有可能與其他枝條不同。如果基因突變發(fā)生在花芽分化時，那么，將來可能只在一朵花或一個花序上表現(xiàn)出變異?；蛲蛔兛梢园l(fā)生在體細胞中，也可以發(fā)生在生殖細胞中。發(fā)生在生殖細胞中的突變，可以通過受精作用直接傳遞給后代。發(fā)生在體細胞中的突變，一般是不能傳遞給后代的（如人的某種癌變）。第十七頁，共六十七頁，2022年，8月28日第三，在自然狀態(tài)下，對一種生物來說，基因突變的頻率是很低的。據(jù)估計，在高等生物中，大約十萬個到一億個生殖細胞中，才會有一個生殖細胞發(fā)生基因突變，突變率是10－5～10－8。不同生物的基因突變率是不同的。例如，玉米的抑制色素形成的基因的突變率為1.06×10－4，而黃色胚乳基因的突變率為2.2×10－6。同一種生物的不同基因，突變率也不相同。第四，大多數(shù)基因突變對生物體是有害的。由于任何一種生物都是長期進化過程的產(chǎn)物，它們性狀與環(huán)境條件已經(jīng)取得了高度的協(xié)調(diào)。如果發(fā)生基因突變，就有可能破壞這種協(xié)調(diào)關(guān)系。因此，基因突變對于生物的生存往往是有害的。例如，植物中常見的白化苗，也是基因突變形成的。這種苗由于缺乏葉綠素，不能進行光合作用制造有機物，最終導致死亡。但是，也有少數(shù)基因突變是有利的。例如，植物的抗病性突變、耐旱性突變、微生物的抗藥性突變等，都是有利于生物生存的。

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第五，基因突變是不定向的。一個基因可以向不同的方向發(fā)生突變，產(chǎn)生一個以上的等位基因。例如，控制小鼠毛色的灰色基因(A+)可以突變成黃色基因(AY)，也可以突變成黑色基因(a)。但是每一個基因的突變，都不是沒有任何限制的。例如，小鼠毛色基因的突變，只限定在色素的范圍內(nèi)，不會超出這個范圍。所控制的都是同一性狀的不同表現(xiàn)類型，它們屬于等位基因。第十九頁，共六十七頁，2022年，8月28日

4．應用：本世紀60年代以來，我國通過農(nóng)作物誘變育種培育出了數(shù)百個農(nóng)作物新品種。這些新品種具有抗病力強、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等優(yōu)點，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大作用。例如，黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院用輻射方法處理大豆，培育成了黑農(nóng)五號等大豆品種，含油量比原來的品種提高了2.5％，大豆產(chǎn)量提高了16％。也有時可利用對人類有益的芽變，通過營養(yǎng)繁殖培育優(yōu)良品種。第二十頁，共六十七頁，2022年，8月28日在微生物育種方面，誘變育種也發(fā)揮了重要作用。青霉菌的選育就是一個典型的例子。現(xiàn)在世界各國生產(chǎn)青霉素的菌種，最初是在1943年從一個發(fā)霉的甜瓜上得來的。這種野生的青霉菌分泌的青霉素很少，產(chǎn)量只有20單位/mL。后來，人們對青霉菌多次進行X射線、紫外線照射以及綜合處理，再通過篩選培育成了青霉素產(chǎn)量很高的菌株，目前青霉素的產(chǎn)量已經(jīng)可以達到50000單位/mL～60000單位/mL。

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5．經(jīng)典例題：例1：科學家將一些作物的種子搭載人造衛(wèi)星進入太空，經(jīng)過宇宙射線、高度真空和微重力等綜合因素的作用，使種子內(nèi)的DNA發(fā)生變化，從而培育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的新品種。（多選）A．這項工作屬于誘變育種B．從太空帶回來的種子都是優(yōu)良品種C．從太空帶回來的種子都變成多倍體D．從太空帶回來的種子還得進行人工選擇答案：A、D。第二十二頁，共六十七頁，2022年，8月28日例2：自然界中，一種生物某一基因及其三種突變基因決定的蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列如下：正?；蚓彼岜奖彼崃涟彼崽K氨酸脯氨酸突變基因1精氨酸苯丙氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸突變基因2精氨酸亮氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸突變基因3精氨酸苯丙氨酸蘇氨酸酪氨酸丙氨酸根據(jù)上述氨基酸序列確定這三種突變基因DNA分子的改變是A．突變基因1和2為一個堿基的替換，突變基因3為一個堿基的增添B．突變基因2和3為一個堿基的替換，突變基因1為一個堿基的增添C．突變基因1為一個堿基的替換，突變基因2和3為一個堿基的增添D．突變基因2為一個堿基的替換，突變基因1和3為一個堿基的增添答案：A第二十三頁，共六十七頁，2022年，8月28日解析：本題通過基因突變對蛋白質(zhì)中氨基酸序列影響，考查考生是否理解基因突變可能產(chǎn)生的后果，這樣就把DNA和RNA中的兩種堿基序列關(guān)系、密碼子、堿基的變異類型及后果的知識綜合起來考查，特別是有的氨基酸不止有一個密碼子的情況是解題的關(guān)鍵，借此考查考生的理解能力、分析綜合能力和推理能力。把考查的最終落點，體現(xiàn)在綜合能力上。第二十四頁，共六十七頁，2022年，8月28日三、單倍體育種在自然條件下，玉米、高梁、水稻、番茄等高等植物，偶爾也會出現(xiàn)單倍體植株。與正常的植株相比，單倍體植株長得弱小，而且是高度不育的。但是，它們在育種上有特殊的意義。單倍體育種是利用花藥（花粉）離體培養(yǎng)技術(shù)獲得單倍體植株，再誘導其染色體加倍，從而獲得所需要的純系植株的育種方法。

1．原理：染色體變異、基因重組和組織培養(yǎng)。第二十五頁，共六十七頁，2022年，8月28日

2．方法和過程：選擇親本→有性雜交→F1產(chǎn)生的花粉離體培養(yǎng)獲得單倍體植株→誘導染色體加倍獲得可育純合子→選擇所需要的品種類型。育種工作者常常采用花藥離體培養(yǎng)的方法來獲得單倍體植株，然后經(jīng)過人工誘導使染色體數(shù)目加倍，重新恢復到正常植株的染色體數(shù)目。這種方法得到的植株，不僅能夠正常生殖，而且每對染色體上的成對的基因都是純合的，自交產(chǎn)生的后代不會發(fā)生性狀分離。第二十六頁，共六十七頁，2022年，8月28日

3．優(yōu)缺點：明顯縮短育種年限，加速育種進程，利用單倍體植株培育新品種只需要兩年時間，就可以得到一個穩(wěn)定的純系品種。與常規(guī)的雜交育種方法相比，明顯地縮短了育種年限：技術(shù)較復雜，需與雜交育種結(jié)合，（不適合動物育種工作）。

4．應用：早在20世紀70年代初，我國就開始用花藥體培養(yǎng)選育新品種，育成了“京花一號”小麥等新品種?！熬┗ㄒ惶枴毙←溗氪罅６啵S產(chǎn)性好，而且適應性和抗病性強，現(xiàn)在已經(jīng)大面積推廣種植。第二十七頁，共六十七頁，2022年，8月28日

5．經(jīng)典例題：例1：用純種的高稈(D)抗銹病(T)小麥與矮稈(d)易染銹病(t)小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法如下：①②高稈抗銹病×矮稈易染銹病─→F1─→雄配子③④─→幼苗─→選出符合要求的品種，下列有關(guān)此育種方法的敘述中，正確的是A．這種育種方法叫雜交育種B．過程④必須使用生長素處理C．這種方法的最大優(yōu)點是縮短育種年限D(zhuǎn)．③過程必須經(jīng)過受精作用答案：C第二十八頁，共六十七頁，2022年，8月28日四、多倍體育種體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體叫做多倍體。其中，體細胞中含有三個染色體組的個體，叫做三倍體，比如香蕉。體細胞中含有四個染色體組的個體，叫做四倍體，比如馬鈴薯。多倍體在植物中廣泛地存在著，在動物中比較少見。在被子植物中，至少有1/3的物種是多倍體。例如，普通小麥、棉花、煙草、蘋果、梨、菊、水仙等大都是多倍體。帕米爾高原的高山植物，有65％的種類是多倍體。第二十九頁，共六十七頁，2022年，8月28日

1．原理：染色體變異（染色體加倍）。體細胞在有絲分裂的過程中，染色體完成了復制，但是細胞受到外界環(huán)境條件(如溫度驟變)或生物內(nèi)部因素的干擾，紡錘體的形成受到破壞，以致染色體不能被拉向兩極，細胞也不能分裂成兩個子細胞，于是就形成染色體數(shù)目加倍的細胞。如果這樣的細胞繼續(xù)進行正常的有絲分裂，就可以發(fā)育成染色體數(shù)目加倍的組織或個體。第三十頁，共六十七頁，2022年，8月28日

2．方法和過程：秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。當秋水仙素作用于正在分裂的細胞時，能夠抑制紡錘體形成，導致染色體不分離，從而引起細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。染色體數(shù)目加倍的細胞繼續(xù)進行正常的有絲分裂，將來就可以發(fā)育成多倍體植株。

3．優(yōu)缺點：可培育出自然界中沒有的新品種，且培育出的植物器官大，產(chǎn)量高，營養(yǎng)豐富；結(jié)實率低，只適于植物。

4．應用：目前世界各國利用人工誘導多倍體的方法已經(jīng)培育出不少新品種，如含糖量高的三倍體無子西瓜和甜菜等。此外，我國科技工作者還創(chuàng)造出自然界中沒有的作物——八倍體小黑麥。第三十一頁，共六十七頁，2022年，8月28日三倍體無子西瓜的培育：在二倍體西瓜的幼苗期，用秋水仙素處理，可以得到四倍體植株。然后，用四倍體植株作母本，用二倍體植株作父本，進行雜交，得到含有三個染色體組的種子。把這些種子種下去，就會長出三倍體植株。由于三倍體植株在減數(shù)分裂的過程中，染色體的聯(lián)會發(fā)生紊亂，因而不能形成正常的生殖細胞。當三倍體植株開花時，需要授給普通西瓜(二倍體)成熟的花粉，刺激子房發(fā)育而成為果實(一般需要施用一定濃度的生長素，做為輔助手段，以外源生長素誘導內(nèi)源生長素促進結(jié)果)。因為胚珠并不發(fā)育成為種子，所以這種西瓜叫做無子西瓜。無子西瓜不僅滿足了國內(nèi)市場的需求，而且遠銷國外。如果反交，得到的三倍體西瓜珠被可發(fā)育成種皮，這樣的三倍體西瓜沒有使用價值。第三十二頁，共六十七頁，2022年，8月28日

5．經(jīng)典例題：例1：四倍體水稻的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到的單倍體植株中，所含的染色體組數(shù)是

A．1組B．2組

C．3組D．4組答案：B（同源四倍體）第三十三頁，共六十七頁，2022年，8月28日五、基因工程育種一種生物的DNA上的基因之所以能在其他生物體內(nèi)得以進行相同的表達，是因為它們共用一套遺傳密碼。在該育種方法中需兩種工具酶（限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶）和運載體（質(zhì)粒），質(zhì)粒上必須有相應的識別基因，便于基因檢測。如人的胰島素基因移接到大腸桿菌的DNA上后，可在大腸桿菌的細胞內(nèi)指導合成人的胰島素；抗蟲棉植株的培育;將固氮菌的固氮酶基因移接到植物DNA分子上去，培育出固氮植物。固氮基因的表達方式為：1．原理：基因重組（或異源DNA重組）和所有生物氨基酸遺傳密碼子的通用性。物質(zhì)基礎(chǔ)是：生物的DNA均由四種脫氧核苷酸組成。其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是：一般生物的DNA均為雙螺旋結(jié)構(gòu)。第三十四頁，共六十七頁，2022年，8月28日

2．方法和過程：提取目的基因→裝入載體→導入受體細胞→基因表達→篩選出符合要求的新品種。這種技術(shù)是在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。通俗地說，就是按照人們的主觀意愿，把一種生物的個別基因復制出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀?；蚬こ淌窃贒NA分子水平上進行設計施工的。重組的DNA分子進入受體細胞后，受體細胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達過程。第三十五頁，共六十七頁，2022年，8月28日3．優(yōu)缺點：不受種屬限制，可根據(jù)人類的需要，有目的地進行，育種時間短

；可能會引起生態(tài)危機，技術(shù)難度大。4．應用：科學家最初做抗蟲棉試驗時，雖然已經(jīng)檢測出棉的植株中含有抗蟲的基因，但讓棉鈴蟲食用棉的葉片時，棉鈴蟲并沒有被殺死，這說明抗蟲基因還不能在高等植物中表達?？茖W家在研究的基礎(chǔ)上，又一次對棉植株中的抗蟲基因進行了修飾，然后再讓棉鈴蟲食用棉的葉片，結(jié)果食用的第二天棉鈴蟲就中毒死亡了。這說明抗蟲基因在棉植株中得到了表達。

第三十六頁，共六十七頁，2022年，8月28日

5．經(jīng)典例題：例1：在培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kan）常作為標記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。下圖為獲得抗蟲棉的技術(shù)流程。請據(jù)圖回答：（1）A過程需要的酶有_______________________________________。（1）限制性內(nèi)切酶和DNA鏈激酶第三十七頁，共六十七頁，2022年，8月28日（2）B過程及其結(jié)果體現(xiàn)了質(zhì)粒作為運載體必須具備的兩個條件是________________________________________。（2）具有標記基因；能在宿主細胞中復制并穩(wěn)定保存（他們沒有要求，具有多個限制酶切點，教材P.50）（3）C過程的培養(yǎng)基除含有必要營養(yǎng)物質(zhì)、瓊脂和激素外，還需加入____________。（3）卡那霉素（界定是否帶有標記基因，轉(zhuǎn)基因是否成功）（4）如果利用DNA分子雜交原理對再生植株進行檢測，D過程應該用_______________________________作為探針。（4）放射性同位素（或熒光分子）標記的抗蟲基因第三十八頁，共六十七頁，2022年，8月28日

（5）科學家發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株的卡那霉素抗性基因的傳遞符合孟德爾遺傳規(guī)律。①將轉(zhuǎn)基因植株與______________雜交，其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比外1:1。①非轉(zhuǎn)基因植株②若該轉(zhuǎn)基因植株自交，則其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比為_________。②3﹕1③若將該轉(zhuǎn)基因植株的花藥在卡那霉素培養(yǎng)基上作離體培養(yǎng)，則獲得的再生植株群體中抗卡那霉素型植株占_______％。③100（因為題干已經(jīng)告訴我們“卡那霉素抗性基因（kan）常作為標記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長?！彼锌瓜x棉細胞均帶有這個基因）第三十九頁，共六十七頁，2022年，8月28日六、細胞工程育種細胞工程育種是指用細胞融合的方法獲得雜種細胞，利用細胞的全能性，用組織培養(yǎng)的方法培育雜種個體的方法。1．原理：植物細胞和動物細胞核的全能性。生物體的細胞具有使后代細胞形成完整個體的潛能，細胞的這種特性叫做細胞的全能性。生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個活細胞都應該具有全能性。第四十頁，共六十七頁，2022年，8月28日在生物體的所有細胞中，受精卵的全能性是最高的。有性生殖生物體的任何一個細胞，都是由受精卵分裂、分化而成的。生殖細胞，尤其是卵細胞，雖然分化程度很高，但是仍然具有較高的潛在全能性。在生物體內(nèi)，細胞并沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織、器官，這是基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達的結(jié)果。不同種生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到這一點的。于是，這些科學家試圖用這兩種植物的體細胞進行雜交，來實現(xiàn)這一美妙的設想。植物體細胞雜交是用兩個來自于不同植物的體細胞，由于細胞膜具有一定的流動性而融合成一個雜種細胞，并且把雜種細胞培育成新的植物體的方法。第四十一頁，共六十七頁，2022年，8月28日

2．方法和過程：（1）植物：去細胞壁獲得原生質(zhì)體→原生質(zhì)體融合→組織培養(yǎng)離體的植物器官、組織或細胞，在培養(yǎng)了一段時間以后，會通過細胞分裂，形成愈傷組織。愈傷組織的細胞排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細胞。由高度分化的植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程，稱為植物細胞的脫分化，或者叫做去分化。脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進行培養(yǎng)，又可以重新分化成根或芽等器官，這個過程叫做再分化。再分化形成的試管苗，移栽到地里，可以發(fā)育成完整的植物體。植物組織培養(yǎng)的過程可以簡要歸納為：

第四十二頁，共六十七頁，2022年，8月28日離體的植物器官、組織或細胞經(jīng)過脫分化→愈傷組織通過再分化→根、芽或胚狀體→植物體

植物細胞只有脫離了植物體，在一定的外部因素作用下，經(jīng)過細胞分裂形成愈傷組織，才表現(xiàn)出全能性，由愈傷組織細胞發(fā)育、分化出新的植物體。第四十三頁，共六十七頁，2022年，8月28日

影響植物細胞脫分化產(chǎn)生愈傷組織的一個重要因素是植物激素。當細胞分裂素與生長素共同使用時，能強烈地刺激愈傷組織的形成。植物激素還會影響到再分化過程中芽和根的發(fā)生。細胞分裂素與生長素之間的濃度比，可以調(diào)控植物組織培養(yǎng)過程中芽和根的形成。當細胞分裂素與生長素的濃度比高時，有利于芽的發(fā)生；當濃度比低時，則有利于根的發(fā)生。

第四十四頁，共六十七頁，2022年，8月28日

（2）動物克?。汉艘浦病咛ヒ浦?9世紀70年代，科學家們在蛙的血細胞中也看到了多核細胞的現(xiàn)象，但是由于受當時科學技術(shù)發(fā)展水平的限制，人們對這一現(xiàn)象并沒有給予足夠的重視。1958年，日本科學家崗田用滅活的仙臺病毒誘導人的腹水癌細胞融合成功。后來科學家們又成功地誘導了不同種動物的體細胞融合，并且能將雜種細胞培養(yǎng)成活。隨著細胞融合技術(shù)的不斷改進，現(xiàn)在這項技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于細胞學、遺傳學、免疫學、病毒學等多種學科的研究工作中。

3．優(yōu)缺點：能克服遠緣雜交的不親和性，有目的地培育優(yōu)良品種。動物體細胞克隆，可用于保存瀕危物種、保持優(yōu)良品種、挽救瀕危動物、利用克隆動物相同的基因背景進行生物醫(yī)學研究等；技術(shù)復雜，難度大；它將對生物多樣性提出挑戰(zhàn)（創(chuàng)造出新的人造物種），有性繁殖是形成生物多樣性的重要基礎(chǔ)，而“克隆動物”則會導致生物品系減少（近親個體增多），個體生存能力下降。第四十五頁，共六十七頁，2022年，8月28日

4．應用：植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應用范圍是很廣的，除了快速繁殖、培育無病毒植物外，還可以通過大規(guī)模的植物細胞培養(yǎng)來生產(chǎn)藥物、食品添加劑、香料、色素和殺蟲劑等。例如，從大量培養(yǎng)的紫草愈傷組織中提取的紫草素，是制造治療燙傷和割傷的藥物以及染料和化妝品的原料。用植物組織培養(yǎng)的方法，誘導離體的植物組織形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)，加入人工胚乳，包裹上人造種皮，制成人工種子，可以解決有些作物品種繁殖能力差、結(jié)子困難或發(fā)芽率低等問題。此外，轉(zhuǎn)基因植物的培育，也要用到植物組織培養(yǎng)的方法。第四十六頁，共六十七頁，2022年，8月28日目前，植物體細胞雜交還有許多理論和技術(shù)問題沒有解決，這項技術(shù)仍然處在研究階段，距離推廣應用還有一定差距。但是人們相信，經(jīng)過科學家的不懈努力，讓“番茄馬鈴薯”在地上結(jié)番茄、地下結(jié)馬鈴薯的愿望一定會實現(xiàn)。哺乳動物如牛、羊等，妊娠時間長，每胎產(chǎn)子數(shù)少，繁殖速度比較慢。怎樣才能加快優(yōu)良種畜的繁殖速度呢？哺乳動物的胚胎移植技術(shù)，為畜牧業(yè)的發(fā)展帶來了光明的前景。胚胎移植的過程是這樣的：以優(yōu)良種牛的繁殖為例，科學家們首先用激素促進良種母牛多排卵，然后把卵細胞從母牛體內(nèi)取出，在試管內(nèi)與人工采集的精子進行體外受精，培育成胚胎，再把胚胎送入經(jīng)過激素處理、可以接受胚胎植入的母牛子宮內(nèi)，孕育成小牛產(chǎn)出。用這種方法得到的小牛叫做試管牛。利用胚胎移植技術(shù)可以使每頭良種母牛一年繁殖牛犢上百頭。許多國家都成立有商業(yè)性牛胚胎移植公司，開展牛胚胎國際貿(mào)易。除了牛之外，羊、兔、豬、馬、貓等動物的胚胎移植也獲得了成功。

第四十七頁，共六十七頁，2022年，8月28日

5．經(jīng)典例題：例1：用高度分化的植物細胞、組織和器官進行組織培養(yǎng)可以形成愈傷組織，下列敘述錯誤的是A．該愈傷組織是細胞經(jīng)過脫分化和分裂形成的B．該愈傷組織的細胞沒有全能性C．該愈傷組織是由排列疏松的薄壁細胞組成D．該愈傷組織可以形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)答案：B

第四十八頁，共六十七頁，2022年，8月28日例現(xiàn)有甲、乙兩個煙草品種(2n＝48)，其基因型分別為aaBB和AAbb，這兩對基因位于非同源染色體上，且在光照強度大于800勒克司時，都不能生長，這是由于它們中的一對隱性純合基因(aa或bb)作用的結(jié)果。取甲乙兩品種的花粉分別培養(yǎng)成植株，將它們的葉肉細胞制成原生質(zhì)體，并將兩者相混，使之融合，誘導產(chǎn)生細胞團。然后，放到大于800勒克司光照下培養(yǎng)，結(jié)果能分化發(fā)育成植株。請回答下列問題：(1)甲、乙兩煙草品種花粉的基因型分別為________和_________。(1)aBAb

第四十九頁，共六十七頁，2022年，8月28日

(2)在植物細胞融合技術(shù)中，常用_________除去_______,才能使用_________作為促融劑，促使其融合，融合后的細胞基因型是___________________。(2)纖維素酶(答果膠酶也對)細胞壁聚乙二醇(答滅活的病毒也對)AaBb、aaBB、AAbb(3)細胞融合后誘導產(chǎn)生的細胞團叫___________。(3)愈傷組織(4)能分化的細胞團是由的原生質(zhì)體融合來的(這里只考慮2個原生質(zhì)體的相互融合)。由該細胞團分化發(fā)育成的植株，其染色體數(shù)是_______，基因型是_______。該植株自交后代中，在大于800勒克司光照下，出現(xiàn)不能生長的植株的概率是_______。(4)48AaBb7／16（其基因型為aabb1、aaBb2、aaBB1、AABb2、AAbb1，可利用第二冊P.30圖6－24，相當于帶有yy和rr的基因型個體）第五十頁，共六十七頁，2022年，8月28日Ⅰ．下圖所示為人類“治療性克隆”的簡要過程，請據(jù)圖作答：“治療性克隆”的結(jié)果說明高度分化的體細胞的核仍然具有

。相同的胚胎干細胞，可以培養(yǎng)出胰島細胞、血細胞、心肌細胞等各種組織細胞，究其本質(zhì)原因是基因

的結(jié)果。上述“克隆”過程中細胞數(shù)目及功能的變化建立在

的基礎(chǔ)上。Ⅰ全能性選擇性表達分裂、分化（答出一個給1分）第五十一頁，共六十七頁，2022年，8月28日

Ⅱ．在細胞進行有絲分裂前期，核膜解體，到末期又重新形成。對新形成的核膜的來源有兩種不同意見，一種主張認為是由舊核膜的碎片連接形成，另一種主張認為是由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜重新形成的。實驗室現(xiàn)有變形蟲，3H—膽堿（磷脂的成分）和其它必需儀器，為了探究上述主張的合理性，請根據(jù)細胞工程中的核移植技術(shù)設計實驗過程，并預測實驗結(jié)果和相應的結(jié)論。設計：（1）將部分變形蟲置于含3H—膽堿培養(yǎng)液中，在適宜的條件下培養(yǎng)，使其膜結(jié)構(gòu)被標記。第五十二頁，共六十七頁，2022年，8月28日

（2）將已標記的核移植到未標記的去核的變形蟲中，在培養(yǎng)液

（選填“有標記”或“無標記”）且適宜條件下培養(yǎng)一段時間，使其進行細胞分裂。（2）無標記（3）檢測新形成細胞的核膜有無放射性。預測結(jié)果①：；預測結(jié)果①：新的細胞核膜具有放射性結(jié)論①：。結(jié)論①：支持第一種說法。（或新核膜是由舊核膜的碎片連接而成。）預測結(jié)果②：；

預測結(jié)果②：新的細胞核膜無放射性結(jié)論②：。結(jié)論②：支持第二種說法。（或新核膜是由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜重新形成的。）第五十三頁，共六十七頁，2022年，8月28日七、通過綜合手段育種綜合以上兩種或多種方法育種，在實踐中被通常采用，可以在最短的時間內(nèi)培育出最理想的品種。在高考的試題中這類素材出現(xiàn)的頻率往往高于單一手段育種。經(jīng)典例題：例1：普通小麥有高稈抗?。═TRR）和矮稈易感?。╰trr）兩個品種，控制兩對相對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。實驗小組利用不同的方法進行了如下三祖實驗：第五十四頁，共六十七頁，2022年，8月28日請回答問題：（1）A小組由F1獲得F2的方法是______，F(xiàn)2矮稈抗病植株中不能穩(wěn)定遺傳的占____。（1）自交2/3（2）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類矮稈抗病植株中，最可能產(chǎn)生不育配子的是_______類。（2）Ⅱ（3）A、B、C三組方法中，最不容易獲得矮稈抗病小麥品種的是_____組，原因是______。（3）C基因突變頻率低且不定向（4）通過矮稈抗病Ⅱ獲得矮稈抗病小麥新品種的方法是_____________________。獲得的矮稈抗病植株中能穩(wěn)定遺傳的占________。（4）秋水仙素（或低溫）誘導染色體加倍（單倍體育種）100％第五十五頁，共六十七頁，2022年，8月28日（5）在一塊高稈（純合體）小麥田中，發(fā)現(xiàn)了一株矮稈小麥。請設計實驗方案探究該矮稈性狀出現(xiàn)的可能原因（簡要寫出所用方法、結(jié)果和結(jié)論）（5）方法1：將矮稈小麥與高稈小麥雜交，如果F1代高稈，自交得F2高稈∶矮稈＝3∶1（或出現(xiàn)性狀分離），則矮稈性狀是基因突變造成的；否則，矮稈性狀是環(huán)境引起的。方法2：將矮稈小麥與高稈小麥種植在相同環(huán)境條件下，如果兩者未出現(xiàn)明顯差異，則矮稈性狀由環(huán)境引起；否則，矮稈性狀是基因突變的結(jié)果。

第五十六頁，共六十七頁，2022年，8月28日例2：（09上海卷）下列技術(shù)中不能獲得抗銹高產(chǎn)小麥新品種的是

A.誘變育種B.細胞融合

C.花粉離體培養(yǎng)D.轉(zhuǎn)基因解析：花藥離體培養(yǎng)獲得是單倍體，一般高度不育答案：C第五十七頁，共六十七頁，2022年，8月28日例3:燕麥穎的顏色由兩對獨立遺傳的等位基因控制，可以有黑色、黃色、白色三種相對性狀。黑色對白色為顯性(用B、b表示)，黃色對白色為顯性(用Y、y表示)，當黑、黃兩種色素都存在時，表現(xiàn)為黑色?，F(xiàn)有純合黑穎品系與純合黃穎品系雜交，F(xiàn)1全是黑穎，F(xiàn)1自交得F2，其分離比是黑穎∶黃穎∶白穎＝12∶3∶1請根據(jù)以上實驗及結(jié)果，分析回答：⑴寫出親本的基因型：__________________；F2中白穎個體的基因型是_____________；F2中黃穎個體可能的基因型是_______________________。⑴BByy、bbYYbbyybbYy或bbYY第五十八頁，共六十七頁，2022年，8月28日⑵F2中出現(xiàn)新性狀的根本原因是_________________。⑵非同源染色體上的非等位基因自由組合⑶若F2中雜合黃穎個體有100株，則理論上白穎個體有_____________株；理論上F2中純合黑穎個體占全部黑穎個體的_______________。⑶501/6

（利用兩對相對性狀遺傳圖解雜合黃穎占2/16是100，而白穎占1/16應為50個，黑穎12個其中BBYY和BByy各1個，純合黑穎占2/12，即1/6）。

BY

bY

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BYBBYY黑BbYY黑BBYy黑BbYy黑

bYBbYY黑bbYY黃BbYy黑bbYy

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ByBBYy黑BbYy黑BByy黑Bbyy黑

byBbYy黑bbYy黃Bbyy黑bbyy白第五十九頁，共六十七頁，2022年，8月28日⑷若用單倍體育種的方法獲得黑穎燕麥，其基因型是____________________。⑷BBYY、BByy⑸寫出F1自交的遺傳圖解。(不要求寫配子)⑸(4分)F1BbYy黑穎↓F2B_Y_B_yybbY_bbyy

黑穎黑穎黃穎白穎

9331(或前兩個表現(xiàn)型合并為12)評分要求：(F1、F2、↓、)寫全1分，不單獨給分。基因型1分，相應表現(xiàn)型1分。F2表現(xiàn)型比例1分)第六十頁，共六十七頁，2022年，8月28日例4:下圖①、②表示豌豆的兩個品種，⑧表示另一種農(nóng)作物的某個品種。Ⅰ-Ⅷ表示用這三個品種經(jīng)過人工處理得到⑤、⑥、⑦、⑨、⑩新品種的過程。下列敘述不正確的是A．Ⅰ→Ⅲ→Ⅳ比Ⅰ→Ⅱ育種時間短，Ⅷ能克服遠緣雜交不親和障礙B．Ⅱ和Ⅵ的原理是基因重組，Ⅳ和Ⅴ可用秋水仙素誘導實現(xiàn)C．Ⅲ、Ⅵ和Ⅷ都用到植物組織培養(yǎng)技術(shù)，得到相應的植株D．VII可以定向改變生物的性狀,得到優(yōu)良的生物品種答案：D

第六十一頁，共六十七頁，2022年，8月28日例5:自人類1898年首次發(fā)現(xiàn)病毒以來，已發(fā)現(xiàn)病毒的種類高達到4000多種，對人類的健康造成了巨大威脅。試分析回答下列有關(guān)問題：（1）病毒與結(jié)核桿菌在結(jié)構(gòu)上最主要的區(qū)別是

。病毒結(jié)構(gòu)中決定其病毒抗原特異性的是