高考生物總復(fù)習(xí)-233-從雜交育種到基因工程課件

第3講從雜交育種(zájiāoyùzhǒnɡ)到基因工程第一頁，共46頁。2015備考·最新考綱 1．生物變異在育種上的應(yīng)用(Ⅱ)。2.轉(zhuǎn)基因食品(shípǐn)的安全(Ⅰ)。第二頁，共46頁。考點1幾種(jǐzhǒnɡ)常見育種方式的比較(5年21考)(2013四川卷、江蘇卷、天津卷、浙江卷，2012天津卷，2011四川卷、福建卷……)第三頁，共46頁。雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種原理基因重組染色體變異基因重組常用方式①選育純種：雜交→

→選優(yōu)→②選育雜種：

→雜交種輻射誘變、激光誘變、空間誘變培養(yǎng)，然后再使染色體數(shù)目秋水仙素處理的種子或幼苗轉(zhuǎn)基因(DNA重組)技術(shù)將導(dǎo)入生物體內(nèi)，培育新品種基因(jīyīn)突變?nèi)旧w變異(biànyì)自交(zìjiāo)自交雜交花藥離體加倍萌發(fā)目的基因第四頁，共46頁。育種程序甲品種×乙品種F1?F2

?性狀穩(wěn)定遺傳的新品種生物地面理太空飛化處理船搭載

多種變異

新品種取相關(guān)植株花粉花藥離體培養(yǎng)人工誘導(dǎo)染,

色體數(shù)目加倍若干植株

新品種正常幼苗秋水仙素染色體數(shù)目加倍新品種目的基因＋運載體重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞培育轉(zhuǎn)基因生物人工(réngōng)選育人工(réngōng)選育人工(réngōng)選育人工選育單倍體幼苗第五頁，共46頁。優(yōu)點①使位于不同個體的優(yōu)良性狀

到一個個體上②操作可以提高變異的頻率、加速育種進(jìn)程且大幅度地改良某些性狀①明顯縮短育種年限②所得品種為純合子器官巨大，提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成分打破物種界限，定向改變生物的性狀集中(jízhōng)簡便(jiǎnbiàn)第六頁，共46頁。缺點①②不能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙有利變異少，需大量處理實驗材料(有很大盲目性)技術(shù)復(fù)雜且需與雜交育種配合只適用于植物，發(fā)育

，結(jié)實率有可能引發(fā)生態(tài)危機應(yīng)用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高產(chǎn)青霉菌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三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥轉(zhuǎn)基因“向日葵豆”、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉育種(yùzhǒng)時間長延遲(yánchí)低第七頁，共46頁。拓展(tuòzhǎn)提升1．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。2．在所有育種方法中，最簡捷、常規(guī)的育種方法——雜交育種。第八頁，共46頁。3．根據(jù)不同(bùtónɡ)育種需求選擇不同(bùtónɡ)的育種方法。 (1)將兩親本的兩個不同(bùtónɡ)優(yōu)良性狀集中于同一生物體上，可利用雜交育種，亦可利用單倍體育種。 (2)要求快速育種，則運用單倍體育種。 (3)要求大幅度改良某一品種，使之出現(xiàn)前所未有的性狀，可利用誘變育種和雜交育種相結(jié)合的方法。 (4)要求提高品種產(chǎn)量，提高營養(yǎng)物質(zhì)含量，可運用多倍體育種。第九頁，共46頁。4．隨著我國航天技術(shù)的日趨成熟(chéngshú)，太空育種正在興起，有兩個優(yōu)勢：①太空失重、真空狀態(tài)，將很多在地球重力場中無法完成的育種實驗變?yōu)槿菀讓崿F(xiàn)的現(xiàn)實；②太空高輻射環(huán)境為動、植物、微生物發(fā)生基因突變提供良好條件！第十頁，共46頁。思維激活1．判斷正誤 (1)太空育種能按人的意愿定向產(chǎn)生優(yōu)良性狀()。 (2)雜交育種的范圍只能在有性生殖的植物中()。 (3)誘變育種的優(yōu)點之一是需大量處理實驗材料()。 (4)誘變育種時突變的個體中有害個體多于有利個體 ()。 (5)雜交育種和誘變育種都能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型 ()。 (6)雜合子(hézǐ)品種的種子只能種一年，需要年年制種 ()。 答案(1)×(2)×(3)×提示此特點為缺點，不是優(yōu)點。(4)√(5)×(6)√第十一頁，共46頁。2．思考感悟 (1)雜交育種與雜種優(yōu)勢是一回事嗎？ (2)誘變育種與雜交育種相比，最大的區(qū)別是什么？ 提示(1)不是。兩者都是將兩個品種中的優(yōu)良(yōuliáng)性狀集中到一個親本上，但雜交育種培育成能穩(wěn)定遺傳的純合子，雜種優(yōu)勢主要是利用雜種F1的優(yōu)良(yōuliáng)性狀，并不要求遺傳學(xué)上的穩(wěn)定。(2)二者最大的區(qū)別在于誘變育種能創(chuàng)造出新基因。第十二頁，共46頁。 考查生物變異在育種上的應(yīng)用1．(2013·四川理綜，5)大豆植株的體細(xì)胞含40條染色體。用放射性60Co處理大豆種子后，篩選出一株抗花葉病的植株X，取其花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到若干單倍體植株，其中抗病植株占50%。下列敘述正確的是()。 A．用花粉離體培養(yǎng)獲得的抗病植株，其細(xì)胞仍具有全能性 B．單倍體植株的細(xì)胞在有絲分裂后期，共含有(hányǒu)20條染色體 C．植株X連續(xù)自交若干代，純合抗病植株的比例逐代降低 D．放射性60Co誘發(fā)的基因突變，可以決定大豆的進(jìn)化方向第十三頁，共46頁。解析單倍體植株體細(xì)胞仍具全能性，故A正確(zhèngquè)；單倍體植株的細(xì)胞中有20條染色體，在有絲分裂后期染色體加倍，應(yīng)含40條染色體；雜合子連續(xù)自交，其純合度提升；基因突變可為生物進(jìn)化提供原材料，不能決定生物進(jìn)化方向；生物進(jìn)化方向取決于“自然選擇”，故B、C、D選項所述不正確(zhèngquè)。答案A第十四頁，共46頁。2．(2013·江蘇卷改編)現(xiàn)有小麥種質(zhì)資源包括：①高產(chǎn)、感?。虎诘彤a(chǎn)、抗??；③高產(chǎn)、晚熟等品種。為滿足不同地區(qū)及不同環(huán)境條件下的栽培(zāipéi)需求，育種專家要培育3類品種：a.高產(chǎn)、抗??；b.高產(chǎn)、早熟；c.高產(chǎn)、抗旱。下述育種方法可行的是()。 (1)利用①、③品種間雜交篩選獲得a (2)對品種③進(jìn)行染色體加倍處理篩選獲得b (3)a、b和c的培育均可采用誘變育種方法 (4)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將外源抗旱基因?qū)擘壑蝎@得c A．(1)(2)B．(2)(3)C．(3)(4)D．(1)(4)第十五頁，共46頁。解析欲獲得高產(chǎn)、抗病品種，應(yīng)利用①和②進(jìn)行品種間雜交篩選，(1)錯誤；欲獲得高產(chǎn)、早熟品種，則應(yīng)對③進(jìn)行誘變育種，(2)錯誤；誘變育種可以產(chǎn)生新基因，因此(yīncǐ)a、b、c都可以通過誘變育種獲得，(3)正確；基因工程可定向改變生物性狀，要獲得高產(chǎn)、抗旱品種，可通過基因工程轉(zhuǎn)入抗旱基因?qū)崿F(xiàn)，(4)正確。答案C第十六頁，共46頁。題后反思(1)雜交育種選育的時間是從F2代開始，原因是從F2開始發(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)誘變育種大幅度改良生物性狀，這是優(yōu)點；能提高突變率，但突變的不定向性和一般有害的特性決定了在突變的個體中有害遠(yuǎn)多于有利，因而需要大量處理材料，工作量大，能否產(chǎn)生有價值的變異類型，不以(bùyǐ)人的意志為轉(zhuǎn)移，目的性差。第十七頁，共46頁。第十八頁，共46頁。解析誘變育種的生物學(xué)原理為基因突變，基因突變具有多害少利和不定向的特點，故誘變后的植株不一定比誘變前的植株具備更多優(yōu)良性狀，故B錯誤。用基因型為DdTt的植株進(jìn)行單倍體育種，產(chǎn)生的新品種全為純合子，其自交后代也全為純合子，故C錯誤。二倍體植株染色體加倍后成為四倍體植株，四倍體植株和原二倍體植株雜交(zájiāo)得到的三倍體植株是高度不育的，故D錯誤。答案A第十九頁，共46頁。2．(經(jīng)典題)下面為6種不同的育種(yùzhǒng)方法。第二十頁，共46頁。據(jù)圖回答下列問題。(1)圖中A至D方向所示的途徑表示________育種方式，這種方法屬常規(guī)育種，一般從F2代開始選種，這是因為__________________。A→B→C的途徑表示________育種方式，這兩種育種方式中后者的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在__________________________。(2)B常用(chánɡyònɡ)的方法為______________。(3)E方法所用的原理是____________，所用的方法如____________、________________________。育種時所需處理的種子應(yīng)是萌動的(而非休眠的)種子，原因是__________________________________________第二十一頁，共46頁。(4)C、F過程最常用的藥劑(yàojì)是____________，其作用的原理是__________________________。(5)由G到H過程中涉及的生物技術(shù)有____________________________和______________。(6)K→L→M這種育種方法的優(yōu)越性表現(xiàn)在___________________________第二十二頁，共46頁。答案(1)雜交從F2代開始發(fā)生性狀分離單倍體明顯縮短育種年限(2)花藥離體培養(yǎng)(3)基因突變X射線、紫外線、激光(jīguāng)亞硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素(理化因素需各說出一項)種子萌動后進(jìn)行細(xì)胞分裂，DNA在復(fù)制過程中可能由于某種因素的影響發(fā)生基因突變(4)秋水仙素在細(xì)胞分裂時，抑制紡錘體形成，引起染色體數(shù)目加倍(5)基因工程(或DNA拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)或轉(zhuǎn)基因技術(shù))植物組織培養(yǎng)(6)克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍第二十三頁，共46頁。考點2基因工程的操作工具及基本步驟(2013新課標(biāo)卷Ⅰ、Ⅱ，廣東卷、浙江卷、福建卷、天津卷、山東卷，2012新課標(biāo)卷、浙江卷、福建卷……)一、概念(gàiniàn)又叫 或DNA重組技術(shù)。通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里， 地改造生物的 。基因(jīyīn)拼接技術(shù)定向(dìnɡxiànɡ)遺傳性狀第二十四頁，共46頁。二、操作工具(gōngjù)1．基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱限制酶) (1)分布：主要在微生物體內(nèi)。 (2)特性：一種限制酶只能識別一種 ，并在特定的切點上切割DNA分子。 (3)實例：EcoRⅠ限制酶能專一識別GAATTC序列，并在G和A之間將這段序列切開。特定(tèdìng)的核苷酸序列第二十五頁，共46頁。 (4)切割結(jié)果：產(chǎn)生 的DNA片段。 (5)作用：基因工程中重要的切割工具。在微生物體內(nèi)能將外來的DNA切斷(qiēduàn)，對自己的DNA無損害。2．基因的“針線”——DNA連接酶 (1)催化對象：兩個具有相同黏性末端的DNA片段。 (2)催化位置： 。 (3)催化結(jié)果：形成重組DNA。兩個(liǎnɡɡè)帶有黏性末端脫氧核糖與磷酸(línsuān)之間的缺口第二十六頁，共46頁。小型(xiǎoxíng)環(huán)狀DNA分子限制(xiànzhì)酶切點標(biāo)記(biāojì)基因第二十七頁，共46頁。反轉(zhuǎn)錄(zhuǎnlù)法化學(xué)(huàxué)方法三、操作步驟第二十八頁，共46頁。質(zhì)粒

目的(mùdì)基因?qū)⒛康?mùdì)基因?qū)胧荏w細(xì)胞第二十九頁，共46頁。標(biāo)記(biāojì)基因目的(mùdì)基因第三十頁，共46頁。特別提醒(1)微生物常被用做受體細(xì)胞的原因是其具有(jùyǒu)繁殖快、代謝快、目的基因產(chǎn)物多的特點。(2)動物受體細(xì)胞一般選用受精卵，植物受體細(xì)胞可以是體細(xì)胞，但需與植物組織培養(yǎng)技術(shù)相結(jié)合。第三十一頁，共46頁。四、應(yīng)用1．作物育種：利用基因工程的方法，獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物，培育出具有各種抗逆性的作物新品種，如 等。2．藥物研制：利用基因工程的方法，培育轉(zhuǎn)基因生物，利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品，如胰島素、、乙肝疫苗等。3．環(huán)境保護(hù)：如利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌(xìjūn)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。抗蟲棉干擾素第三十二頁，共46頁。思維激活 (1)DNA連接酶和DNA聚合酶有何不同？ (2)運載體和細(xì)胞膜上的載體相同嗎？ 提示(1)DNA連接酶是修復(fù)愈合DNA片段間單鏈上的缺口，使之形成磷酸二酯鍵。DNA聚合酶是DNA分子復(fù)制時，按模板鏈的要求，逐個把脫氧核苷酸連接起來，形成DNA的子鏈。 (2)不同。①運載體是將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞的專門運輸工具，常用的運載體有質(zhì)粒、動植物病毒、噬菌體等。 ②位于細(xì)胞膜上的載體是蛋白質(zhì)，與控制物質(zhì)(wùzhì)進(jìn)出細(xì)胞有關(guān)系。第三十三頁，共46頁。 考查(kǎochá)雜交育種與基因工程育種(2013·浙江理綜，32)在玉米中，控制某種除草劑抗性(簡稱抗性，T)與除草劑敏感(簡稱非抗，t)、非糯性(G)與糯性(g)的基因分別位于兩對同源染色體上。有人以純合的非抗非糯性玉米(甲)為材料，經(jīng)過EMS誘變處理獲得抗性非糯性個體(乙)；甲的花粉經(jīng)EMS誘變處理并培養(yǎng)等，獲得可育的非抗糯性個體(丙)。請回答：第三十四頁，共46頁。(1)獲得丙的過程中，運用了誘變育種和______________育種技術(shù)。(2)若要培育抗性糯性的新品種，采用乙與丙雜交(zájiāo)，F(xiàn)1只出現(xiàn)抗性非糯性和非抗非糯性的個體；從F1中選擇表現(xiàn)型為______________的個體自交，F(xiàn)2中有抗性糯性個體，其比例是__________。(3)采用自交法鑒定F2中抗性糯性個體是否為純合子。若自交后代中沒有表現(xiàn)型為____________的個體，則被鑒定個體為純合子；反之則為雜合子。請用遺傳圖解表示雜合子的鑒定過程。第三十五頁，共46頁。(4)擬采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良上述抗性糯性玉米的抗蟲性。通常從其它物種獲得________，將其和農(nóng)桿菌的________用合適的限制性核酸(hésuān)內(nèi)切酶分別切割，然后借助________連接，形成重組DNA分子，再轉(zhuǎn)移到該玉米的培養(yǎng)細(xì)胞中，經(jīng)篩選和培養(yǎng)等獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲植株。第三十六頁，共46頁。第三十七頁，共46頁。(4)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的第一步是獲取目的基因，可以從其它生物直接獲取抗蟲基因，用同一種限制性核酸內(nèi)切酶分別切割目的基因和質(zhì)粒，然后在DNA連接酶的作用下將其拼接到載體質(zhì)粒上構(gòu)建基因表達(dá)載體(農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中是將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T—DNA中)，然后通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入到受體細(xì)胞(xìbāo)玉米細(xì)胞(xìbāo)中，通過組織培養(yǎng)獲得抗蟲植株，最后鑒定和篩選。第三十八頁，共46頁。第三十九頁，共46頁。[對點強化]1．下列關(guān)于基因工程及轉(zhuǎn)基因食品的安全性的敘述，正確的是()。 A．基因工程經(jīng)常以抗生素抗性基因作為目的基因 B．通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)可獲得抗蟲糧食作物，從而增加糧食產(chǎn)量，減少農(nóng)藥使用 C．通常用一種限制性核酸內(nèi)切酶處理(chǔlǐ)含目的基因的DNA，用另一種限制性核酸內(nèi)切酶處理(chǔlǐ)運載體DNA D．若轉(zhuǎn)入甘蔗中的外源基因來源于自然界，則生產(chǎn)出來的甘蔗不存在安全性問題第四十頁，共46頁。解析基因工程常以抗生素抗性基因作為標(biāo)記基因；在基因工程的實驗操作中一定要注意用同一種限制性核酸內(nèi)切酶來處理含目的基因的DNA和運載體DNA，使它們產(chǎn)生相同的黏性末端；若轉(zhuǎn)基因甘蔗中的外源基因來源于自然界，則仍可能存在食品安全、環(huán)境安全等安全性問題(wèntí)。答案B第四十一頁，共46頁。2．(2013·西城區(qū)質(zhì)檢)我們?nèi)粘３缘拇竺字需F含量極低，科研人員通過基因工程等技術(shù)，培育出了鐵含量比普通大米高60%的轉(zhuǎn)基因水稻，改良了稻米的營養(yǎng)(yíngyǎng)品質(zhì)。下圖為培育轉(zhuǎn)基因水稻過程示意圖，請分析回答有關(guān)問題。第四十二頁，共46頁。(1)鐵結(jié)合蛋白基因來自菜豆，且基因的脫氧核苷酸序列已知，可以用________法獲得此目的基因或用________擴增目的基因。(2)構(gòu)建重組Ti質(zhì)粒時，通常要用________分別切割________。將重組Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌時，可以用________處理農(nóng)桿菌，使重組Ti質(zhì)粒易于導(dǎo)入。(3)將含有重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與水稻愈傷組織共同培養(yǎng)時，通過培養(yǎng)基2的篩選培養(yǎng)，可以獲得________；培養(yǎng)基3與培養(yǎng)基2的區(qū)別(qūbié)是________。檢測培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是否達(dá)到，需要