2019屆高考生物二輪復(fù)習(xí)從雜交育種到基因工程教案全國(guó)通用

從雜交育種到基因工程鯉噂高考高考考點(diǎn)考查內(nèi)容三年高考探源考查頻率變異與育種.聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)例理解雜交育種；.從育種原理、方法、優(yōu)點(diǎn)、不足等方面對(duì)誘變育種進(jìn)行分析；.列表比較常見(jiàn)的四種育種方法；.通過(guò)聯(lián)想制作拼接畫(huà)的過(guò)程，理解基因工程的操作工具；.采用繪圖方法逐步掌握基因工程的操作步驟；.聯(lián)系基因工程的具體實(shí)例掌握基因工程的應(yīng)用。2018天津卷大12015浙江卷?92017天津卷-92017北京卷-302017江蘇卷?27★★★☆☆二倍體、多倍體、單倍體的比較及應(yīng)用低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化（實(shí)驗(yàn)探究）★★★☆☆★★★☆☆考點(diǎn)1變異與育種.幾種育種方法比較名稱原理方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用雜交育種基因重組培育純合子品種：雜交一自交一篩選出符合要求的表現(xiàn)型，通過(guò)自交至不方法簡(jiǎn)便，使分散在同一物種不同品種中的多個(gè)優(yōu)良性狀集中于同一個(gè)體上①育種時(shí)間一般比較長(zhǎng)；②局限于同種或親緣關(guān)系較近的個(gè)用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥

發(fā)生性狀分離為止體；③需及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品種培育雜合子品種：一般是選取純合雙親―王子一代年年制種雜交水稻、雜交玉米等誘變育種基因突變①物理：紫外線、X或Y射線、微重力、激光等處理，再篩選；②化學(xué)：亞硝酸、硫酸二乙酯處理，再選擇提高變異頻率，加快育種進(jìn)程，大幅度改良某些性狀盲目性大，有利變異少，工作量大，需要處理大量的供試材料高產(chǎn)青霉菌單倍體育種染色體變異①先進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)，培養(yǎng)出單倍體植株；②將單倍體幼苗經(jīng)一定濃度的秋水仙素處理獲得純合子；③從中選擇優(yōu)良植株明顯縮短育種年限，子代均為純合子，加速育種進(jìn)程技術(shù)復(fù)雜用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥快速培育矮稈抗病小麥多倍體育種染色體數(shù)目變異用一定濃度的秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗操作簡(jiǎn)單，能較快獲得所需品種所獲品種發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低，一般只適用于植物三倍體無(wú)子西瓜、八倍體小黑麥基因工程育種基因重組提取目的基因一目的基因與①目的性強(qiáng)，育種周期短；技術(shù)復(fù)雜，安全性問(wèn)題多，轉(zhuǎn)基因“向日葵豆”、轉(zhuǎn)基因抗

運(yùn)載體結(jié)合一將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞一目的基因的表達(dá)與檢測(cè)一篩選獲得優(yōu)良個(gè)②克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙運(yùn)載體結(jié)合一將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞一目的基因的表達(dá)與檢測(cè)一篩選獲得優(yōu)良個(gè)②克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙有可能引起生態(tài)危機(jī)蟲(chóng)棉（1）雜交育種選育的時(shí)間是從F2開(kāi)始，原因是從F2開(kāi)始發(fā)生性狀分離；選育后是否連續(xù)自交取決于所選優(yōu)良性狀是顯性還是隱性。（2）誘變育種盡管能提高突變率，但處理材料時(shí)仍然是未突變的遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于突變的個(gè)體；突變的不定向性和一般有害的特性決定了在突變的個(gè)體中有害仍多于有利，只是與自然突變相比較，二者都增多。（3）基因工程育種可按照人們的意愿定向培育新品種，且可突破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)不同物種間的基因重組。親本（?、4）種子或幼苗AfFi單倍體純合體新細(xì)胞h|愈傷組織物基因長(zhǎng)出的植株具有新基因的種子或幼苗染色體組

加倍的種

子或幼苗胚狀體親本（?、4）種子或幼苗AfFi單倍體純合體新細(xì)胞h|愈傷組織物基因長(zhǎng)出的植株具有新基因的種子或幼苗染色體組

加倍的種

子或幼苗胚狀體F?選擇性狀穩(wěn)

定遺傳的品種?新品種￡I新品種推廣人工種子（1）首先要識(shí)別圖解中各字母表示的處理方法：A一雜交，D——自交，B——花藥離體培養(yǎng)，C——秋水仙素處理，E——誘變處理，F(xiàn)—秋水仙素處理，G—轉(zhuǎn)基因技術(shù)，H——脫分化，I一再分化，J——包裹人工種皮。這是識(shí)別各種育種方法的主要依據(jù)。（2）根據(jù)以上分析可以判斷：“親本A、D》新品種”為雜交育種，“親本A、D》新品種”為單倍體育種，“種子或幼苗一^新品種”為誘變育種，“種子或幼苗一^新品種”為多倍體育種，“植物細(xì)胞G＞新細(xì)胞H＞愈傷組織——胚狀體——人工種子 ＞新品種”為基因工程育種。.基于個(gè)體基因型的育種圖解識(shí)別根據(jù)基因型的變化可以判斷：“aabbxAABBTAaBb—AAbb”為雜交育種，“aabbxAABBTAaBb—Ab—AAbb”為單倍體育種，“AABB—AaBB”為誘變育種，“aabbxAABBTAaBb—AAaaBBbb”為多倍體育種。典題調(diào)調(diào)研1下列關(guān)于培育生物新品種的敘述，正確的是A.雜交育種培育的新品種必須是純合子B.單倍體育種是為了獲取單倍體新品種C.誘變育種獲得的優(yōu)良性狀均可穩(wěn)定遺傳D.培育三倍體轉(zhuǎn)基因植物，可以防止基因污染【答案】D【解析】雜交育種培育的新品種，也可能是雜合子，A錯(cuò)誤,單倍體育種是為了獲取能夠穩(wěn)定遺傳的新品種，E錯(cuò)誤；誘變育種的原理是基因突變，而基因突變是不定向的，因此獲得的優(yōu)良性狀不一定都能穩(wěn)定遺傳，C錯(cuò)誤；三倍體在減數(shù)分裂過(guò)程中，同源染色體聯(lián)會(huì)縈亂，不能形成可育的配子，所以,培育三倍體轉(zhuǎn)基因植物，可以防止基因污染，D正確。調(diào)研2如圖①?⑤列舉了五種育種方法，請(qǐng)回答相關(guān)問(wèn)題:①甲品種X乙品種Fi人工選擇v①甲品種X乙品種Fi人工選擇vO

性狀穩(wěn)定遺

傳的新品種②甲品種X乙品種花藥離培養(yǎng)幼苗秋水I仙素若干植株人工,，選擇新品種③正常的幼苗

秋水Y仙素若干植株人工Y選擇新品種④種子衛(wèi)星搭載,，太空旅行返地種植多種生異植株,，人工選擇新品種⑤甲種生物某基因

通過(guò)基因

'，載體插入

乙種生物新生物個(gè)體(1)①屬于育種。(2)第④種育種方法的原理是，紅色種皮的花生種子用第④種育種方法培育獲得了一株紫色種皮的變異植株，其自交后代中有些結(jié)出了紅色種皮的種子，其原因是 。(3)能體現(xiàn)細(xì)胞具有全能性的是方法(填①?⑤)。與方法①相比，方法②的優(yōu)點(diǎn)是(4)通過(guò)育種方法⑤培育抗蟲(chóng)棉屬基因工程育種，此操作過(guò)程中抗蟲(chóng)基因表達(dá)時(shí)的遺傳信息傳遞方向是 O【答案】(1)雜交(2)基因突變 該突變?yōu)轱@性突變(或該變異植株是雜合子)(3)② 明顯縮短育種年限(4)DNA一轉(zhuǎn)錄＞RNA—翻譯》蛋白質(zhì)【解析】依題意和圖示分析可知：①?⑤列舉的五種育種方法分別是雜交育種、單倍體育種、多倍體育種、人工誘變育種、基因工程育種口(1)①屬于常規(guī)的雜交育種口(2)@是誘變育種，其原理是基因突變「依題意紫色種皮的變異植株，其自交后代中有些結(jié)出了紅色種皮的種子，說(shuō)明發(fā)生了性狀分離，該變異植株是雜合子，該突變?yōu)轱@性突變。(3)②屬于單倍體育種，運(yùn)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)將離體的花藥培養(yǎng)成完整的單倍體植株，體現(xiàn)了細(xì)胞具有全能性。單倍體育種的優(yōu)點(diǎn)是明顯縮短育種年限。(4)⑤是基因工程育種。抗蟲(chóng)基因表達(dá)是指抗蟲(chóng)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，因此抗蟲(chóng)基因表達(dá)時(shí)的遺傳信息傳遞方向是：DNA會(huì)、RNA7三、蛋白質(zhì)?？键c(diǎn)2育種方案的選擇及育種年限的分析一、關(guān)于育種方式的選擇要根據(jù)育種目的和提供的材料選擇合適的育種方法。(1)培育無(wú)子果實(shí)可選擇多倍體育種，其原理是三倍體植株在進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)聯(lián)會(huì)紊亂，通常不能產(chǎn)生正常的配子，因而不能結(jié)子。(2)要獲得本物種沒(méi)有的性狀可采用誘變育種或基因工程育種，其中基因工程育種的目的性強(qiáng)。(3)如果要將不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中到某一個(gè)體上，則可以選擇雜交育種或單倍體育種，其中單倍體育種可大大縮短育種年限，從而快速獲得純種個(gè)體。(4)如果要克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，則可以選擇基因工程育種和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。(5)如果要培育具有隱性性狀的個(gè)體，則可用自交或雜交的方法，只要出現(xiàn)該性狀即可。(6)如果要使染色體加倍，則可以采用秋水仙素或低溫處理等方法。

(7)有些植物如小麥、水稻等，雜交實(shí)驗(yàn)較難操作，則在選育顯性純合子時(shí)最簡(jiǎn)便的方法是自交。(8)實(shí)驗(yàn)植物若為營(yíng)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。(9)實(shí)驗(yàn)材料若為原核生物，則不能運(yùn)用雜交育種，細(xì)菌一般采用誘變育種和基因工程育種。、關(guān)于育種年限的分析不同的育種方法需要的時(shí)間不同，即使是同一種育種方法，也會(huì)因?yàn)槲锓N、性狀的不同而存在時(shí)限上的差異。下面所有分析均為理論年限分析，在實(shí)踐中，所需時(shí)間可能有變化。.雜交育種——性狀表現(xiàn)于植株一年生作物育種，以玉米為例。育種目標(biāo)為具有雙顯性性狀的植株。玉米種群中存在高產(chǎn)不抗病(AAbb)、低產(chǎn)抗病(aaBB)兩種類型，以此為材料培育高產(chǎn)抗病(AABB)新品種。P高產(chǎn)不抗病x低產(chǎn)抗病(AAbb)(aaBB)FiP高產(chǎn)不抗病x低產(chǎn)抗病(AAbb)(aaBB)Fi高產(chǎn)抗病(AaBb)第一年：雜交第二年：自交自v交F2高產(chǎn)抗病(AABB、AaBB、AABb、AaBb)自［交F3高產(chǎn)抗病(AABB、AaBB、AABb、AaBb)自3交

高產(chǎn)抗病(AABB)第三年：人工選擇一高產(chǎn)不抗病、低產(chǎn)抗病、低產(chǎn)不抗病(淘汰)第四年：分別種植、自交，選出后代不發(fā)生性狀分離的高產(chǎn)抗病類型留種(高產(chǎn)抗病新品種)一年生作物育種，以玉米為例。育種目標(biāo)為具有雙隱性性狀的植株。參照?qǐng)D示可知：理論上，第三年就可以得到所需品種(aabb)。一年生作物育種，以玉米為例。育種目標(biāo)為具有一顯一隱性狀的植株。參照?qǐng)D示可知：理論上到第四年就能獲得所需品種。.雜交育種——性狀表現(xiàn)于種子一年生作物育種，以豌豆為例。育種目標(biāo)為具有雙顯性性狀的植株。參照上圖可知：性狀表現(xiàn)于種子時(shí)，理論上，雙顯性性狀育種或單顯性性狀育種所需時(shí)限應(yīng)比性狀表現(xiàn)于植株時(shí)節(jié)省一年的時(shí)間，即到第三年就能獲得所需品種。一年生作物育種，以豌豆為例。育種目標(biāo)為具有雙隱性性狀的植株。參照上圖可知：性狀表現(xiàn)于種子時(shí)，理論上，第二年就能獲得所需品種。如果是三對(duì)以上相對(duì)性狀的育種，則育種時(shí)限會(huì)在上述基礎(chǔ)上相應(yīng)延長(zhǎng)。.雜交育種——多年生植物如果育種對(duì)象為多年生植物，則雜交育種的周期就會(huì)更長(zhǎng)。.單倍體育種花藥離體培養(yǎng)必然是第二年的工作，誘導(dǎo)單倍體幼苗的染色體數(shù)加倍，所需的時(shí)間很短，故理論上，第二年就可以得到所需新品種。【特別提醒】（1）育種目標(biāo)不同育種方案的選擇不同育種目標(biāo)育種方案集中雙親優(yōu)良性狀單倍體育種（明顯縮短育種年限）雜交育種（耗時(shí)較長(zhǎng)，但簡(jiǎn)便易行）對(duì)原品系實(shí)施“定向”改造基因工程及植物細(xì)胞工程（植物體細(xì)胞雜交）育種讓原品系產(chǎn)生新性狀（無(wú)中生有）誘變育種（可提高變異頻率，期望獲得理想性狀）使原品系營(yíng)養(yǎng)器官“增大”或“加強(qiáng)”多倍體育種（2）關(guān)注“三最”定方向①最簡(jiǎn)便——側(cè)重于技術(shù)操作，雜交育種操作最簡(jiǎn)便。②最，快?——側(cè)重于育種時(shí)間，單倍體育種所需時(shí)間明顯縮短。③最準(zhǔn)確——側(cè)重于目標(biāo)精準(zhǔn)度，基因工程技術(shù)可“定向”改變生物性狀。典題調(diào)研調(diào)研1現(xiàn)有某種植物的四種不同基因型的種子，其基因型分別為aaBBCCDD、AAbbCCDD、AABBccDD、AABBCCdd，四對(duì)基因獨(dú)立遺傳。該種植物從播種到收獲種子需要一年的時(shí)間。利用現(xiàn)有種子獲得基因型為aabbccdd的種子至少需要A.3年 B.4年C.5年 D.6年【答案】A【解析】第1年可將基因型為aaBBCCDD與AAbbCCDD、AAEEKDD與AAEBCCdd的植株分別同時(shí)雜交，分別得到基因型為AaBbCCDD和AaBECcDd的種子」第2年將上一年得到的兩種種子播種后雜交，得到16種不同基因型的種子,其中含有基因型為MBbCcDd的種子j第3年將上一年得到的所有種子種植，然后讓其分別自交，即可獲得基因型為aahhzEd的種子。調(diào)研2普通小麥中有高稈抗病（TTRR）和矮稈易感?。╰trr）兩個(gè)品種，控制兩對(duì)相對(duì)性狀的基因分別位于兩對(duì)同源染色體上。實(shí)驗(yàn)小組利用不同的方法進(jìn)行了如下三組實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)分析回答:A蛆A蛆P高科抗病;矮桿易感病P高拜抗病?心高對(duì)F］高W1Fj 矮稈抗病【矮B組《矮稈易感病套病C組P高科抗病JY射線矮稈法病III花幕晶體培養(yǎng)抗病II（1）A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,TOC\o"1-5"\h\z（2）i、n、m三類矮稈抗病植株中，最可能產(chǎn)生不育配子的是 類。（3）A、B、C三組方法中，最不容易獲得矮稈抗病小麥新品種的方法是組，原因是B組的育種方法是 。B組育種過(guò)程中“處理”的具體方法是 。（5）在一塊高稈（純合體）小麥田中，發(fā)現(xiàn)了一株矮稈小麥。該性狀出現(xiàn)的原因是 ?！敬鸢浮浚?）自交2/3（2）H（3）C 基因突變發(fā)生的頻率極低，且具不定向性（4）單倍體育種 用低溫處理或用一定（適宜）濃度的秋水仙素處理矮稈抗病H的幼苗（5）該性狀的出現(xiàn)可能是由環(huán)境引起的，也可能是基因突變引起的【解析】（1）圖示A組表示雜交育種的過(guò)程，其中F1獲得F2的方法叫自交，F(xiàn)2矮稈抗病植株為ttR_,其中不能穩(wěn)定遺傳的占2/3。（2）圖示b組為單倍體育種，圖示c組為誘變育種。i、n、m三類矮稈抗病植株中，II是單倍體植株，具有高度不育性，所以最可能產(chǎn)生不育配子。（3）A、B、C三組方法中，最不容易獲得矮稈抗病小麥新品種的方法是誘變育種，因?yàn)榛蛲蛔兙哂胁欢ㄏ蛐院偷皖l性。（4）B組育種過(guò)程中“處理”的具體方法是用低溫或者秋水仙素處理單倍體幼苗。（5）在一塊高稈（純合體）小麥田中，發(fā)現(xiàn)了一株矮稈小麥，可能是由環(huán)境引起，也可能是基因突變引起?？键c(diǎn)3基因工程1.基因工程的操作工具（1）限制性核酸內(nèi)切酶①特點(diǎn)：一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核甘酸序列，并在特定的切點(diǎn)切割DNA分子。②存在：主要存在于微生物中。③結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端（堿基互補(bǔ)配對(duì)）或平末端。（2）DNA連接酶①連接的部位：兩核甘酸之間的磷酸二酯鍵（“梯子的扶手”），而不是氫鍵（“梯子的踏板”）。②結(jié)果：兩個(gè)相同的黏性末端或平末端相連。（3）運(yùn)載體①條件：a.能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制；b.有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接;c.有標(biāo)記基因，以便篩選。②常用的運(yùn)載體'成分：小型環(huán)狀DNA分子a.質(zhì)粒1存在：細(xì)菌及酵母菌的細(xì)胞質(zhì)中，不在核區(qū)內(nèi)、最常用的：大腸桿菌的質(zhì)粒，含有抗藥性基因b.噬菌體（又叫細(xì)菌病毒）。c.動(dòng)植物病毒。2.基因重組與基因工程的異同比較項(xiàng)目基因重組（狹義）基因工程不同點(diǎn)重組基因同一物種的不同基因不同物種間的不同基因繁殖方式有性生殖無(wú)性生殖變異大小小大意義是生物變異的來(lái)源之一，對(duì)生物進(jìn)化有重要意義使人類有可能按自己的意愿直接定向地改造生物，培育出新品種相同點(diǎn)都實(shí)現(xiàn)了不同基因間的重新組合，都能使生物產(chǎn)生變異，基因工程屬于廣義的基因重組【特別提醒】(1)基因重組發(fā)生于有性生殖中，不能打破生殖隔離，而基因工程則可實(shí)現(xiàn)異種生物的基因轉(zhuǎn)移。(2)基因工程可使受體獲得新的基因，表