從雜交育種到基因工程培訓課件

從雜交育種到基因工程二、基因工程及其應用1.基因工程的概念基因工程又叫_______________或DNA重組技術(shù)，即按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，______________，然后放到另一種生物的細胞里，___________生物的遺傳性狀。2.基因操作的基本工具(1)基因的“剪刀”：指_________________，簡稱限制酶。①分布：主要在______________。②特性：一種限制酶只能識別一種特定的___________，并在特定的切點上切割DNA分子?；蚱唇蛹夹g(shù)加以修飾改造定向地改造限制性核酸內(nèi)切酶微生物體內(nèi)核苷酸序列2從雜交育種到基因工程(2)基因的“針線”：指__________，連接磷酸和脫氧核糖形成____________。(3)基因的“運輸工具”：即________。實例：______、噬菌體、動植物病毒。3.基因操作的基本步驟提取目的基因→__________與運載體結(jié)合→將目的基因?qū)隷_________→目的基因的____________。

DNA連接酶磷酸二酯鍵質(zhì)粒目的基因受體細胞檢測與鑒定能將外源基因送入細胞的工具就是運載體。作用：將外源基因送入受體細胞。3從雜交育種到基因工程【思維判斷】1.誘變育種時突變的個體中有害個體多于有利個體。()【分析】基因突變具有不定向性，產(chǎn)生的有害個體多于有利個體。2.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。()【分析】誘變育種的原理是基因突變，基因突變產(chǎn)生了新的基因，故創(chuàng)造出變異新類型；雜交育種的原理是基因重組，沒有產(chǎn)生新的基因，只是實現(xiàn)原有基因的重新組合。√×4從雜交育種到基因工程3.雜合子品種的種子只能種一年，需要年年制種。()【分析】雜合子品種種植一代，子代發(fā)生性狀分離，需要年年制種。4.基因工程定向改造生物性狀，能夠定向地引起基因突變。()【分析】基因工程能夠定向改造生物性狀，這屬于基因重組，不屬于基因突變。

√×5從雜交育種到基因工程幾種遺傳育種的方法比較原理常用方式優(yōu)點缺點舉例雜交育種基因重組雜交↓自交↓選種↓自交①使不同個體優(yōu)良性狀集中在一個個體上;②操作簡便①育種時間長;②局限于親緣關(guān)系較近的個體矮稈抗病小麥6從雜交育種到基因工程原理常用方式優(yōu)點缺點舉例誘變育種單倍體育種基因突變?nèi)旧w變異輻射、激光、空間誘變等花藥離體培養(yǎng),用秋水仙素處理提高變異頻率,加速育種進程,大幅度改良性狀①明顯縮短育種年限;②子代均為純合子有很大盲目性,有利變異少,需大量處理實驗材料青霉素高產(chǎn)菌株單倍體育種獲得矮稈抗病小麥技術(shù)復雜,需與雜交育種配合7從雜交育種到基因工程原理常用方式優(yōu)點缺點舉例多倍體育種基因工程育種染色體變異基因重組用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗將一種生物的特定基因轉(zhuǎn)移到另一種生物細胞中器官大,提高營養(yǎng)物質(zhì)含量打破物種界限,定向改造生物的遺傳性狀只適用于植物,發(fā)育延遲,結(jié)實率低三倍體無子西瓜轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育技術(shù)復雜,生態(tài)安全問題較多8從雜交育種到基因工程【技巧點撥臺】根據(jù)育種目的選擇育種方式(1)若要培育隱性性狀個體，可用自交或雜交，只要出現(xiàn)該性狀即可。(2)有些植物如小麥、水稻等，雜交實驗較難操作，其最簡便的方法是自交。(3)若要快速獲得純種，可用單倍體育種方法。(4)若要提高營養(yǎng)物質(zhì)含量，可用多倍體育種方法。(5)若要培育原先沒有的性狀，可用誘變育種。(6)若培育植物為營養(yǎng)繁殖，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從雜交育種到基因工程【典例訓練1】下列有關(guān)育種說法正確的是()A.用雜交的方法進行育種，F(xiàn)1自交后代有可能篩選出符合人類需要的優(yōu)良品種B.用輻射的方法進行誘變育種，誘變后的植株一定比誘變前的植株具備更多的優(yōu)良性狀C.用基因型為DdTt的植株進行單倍體育種，所育的種自交后代約有1/4為純合子D.用基因型為DdTt的植株進行多倍體育種，所育的種和原品種雜交一定能產(chǎn)生可育后代10從雜交育種到基因工程【解題指南】1.知識儲備：(1)誘變育種具有不定向性。(2)二倍體進行單倍體育種，形成的后代都是純合子。2.考查實質(zhì)：誘變育種、單倍體育種、雜交育種和多倍體育種的操作程序及特點。11從雜交育種到基因工程【解析】選A?？疾樯镉N的方式。誘變育種的原理是基因突變，而基因突變具有不定向性，所以誘變后的植株在性狀上也具有不確定性；單倍體育種得到的個體都是純合子，其自交后代也都為純合子；用基因型為DdTt的植株進行多倍體育種，得到的個體為DDddTTtt(四倍體)，DDddTTtt(四倍體)和原品種(DdTt)雜交后代為三倍體，三倍體不可育。12從雜交育種到基因工程【互動探究】(1)用雜交的方法進行育種，選取雜交種從哪一代開始選擇？提示：F1。分析：選取雜交種是利用雜種優(yōu)勢，純合個體雜交，F(xiàn)1是雜合子，應該從F1中選擇。(2)基因型為DdTt的植株利用C項和D項的育種方式，所培育的子代中純合子各占多少？提示：100%，0。13從雜交育種到基因工程分析：C項育種方式是單倍體育種，經(jīng)過花藥離體培養(yǎng)形成單倍體，再經(jīng)秋水仙素處理加倍，所培育的都是純合子；D項育種方式是多倍體育種，利用秋水仙素或者低溫處理，子代的基因型是DDddTTtt，均為雜合子。14從雜交育種到基因工程【變式備選】某植物的基因型為AaBB，通過下列技術(shù)可以分別將它轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵禄蛐偷闹参铮孩貯ABB②aB③AaBBC④AAaaBBBB則以下排列正確的是()A.誘變育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、花藥離體培養(yǎng)、細胞融合B.雜交育種、花藥離體培養(yǎng)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、多倍體育種C.花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、多倍體育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)D.多倍體育種、花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)15從雜交育種到基因工程【解析】選B。由于某植物的基因型為AaBB，通過AaBB與A_B_雜交，則可獲得基因型為AABB的植物；選取AaBB的花粉進行離體培養(yǎng)，則獲得基因型為aB的單倍體；將外源基因C導入植物的某個細胞中，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得基因型為AaBBC的植物；將植物AaBB用秋水仙素處理，則獲得基因型為AAaaBBBB的四倍體植物。16從雜交育種到基因工程

基因工程育種1.基因工程的操作步驟17從雜交育種到基因工程18從雜交育種到基因工程2.有關(guān)基因工程的相關(guān)提醒(1)限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求同一種酶，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端；第二步中兩種工具酶都用到。(2)質(zhì)粒是最常用的運載體，不要把質(zhì)粒和運載體等同，除此之處，噬菌體和動植物病毒也可作為運載體。運載體的化學本質(zhì)為DNA，其基本單位為脫氧核苷酸。(3)目的基因表達的標志：通過翻譯合成相應的蛋白質(zhì)。(4)通過基因工程培育的抗蟲棉，只能抗蟲，不能抗病毒、細菌。19從雜交育種到基因工程限制性內(nèi)切酶（EcoRⅠ）作用過程點擊播放20從雜交育種到基因工程DNA連接酶的作用過程點擊播放21從雜交育種到基因工程？如何讓大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素？①從細胞中分離出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片斷③分離大腸桿菌中的質(zhì)粒④DNA重組⑤用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌⑥培養(yǎng)大腸桿菌克隆大量基因22從雜交育種到基因工程【高考警示鐘】容易混淆的DNA連接酶和DNA聚合酶(1)DNA連接酶：在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。(2)DNA聚合酶：可將單個的脫氧核苷酸加到已有的脫氧核苷酸序列上，形成磷酸二酯鍵。(3)相同點：這兩種酶都是蛋白質(zhì)，可以形成兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。23從雜交育種到基因工程【典例訓練2】2008年諾貝爾化學獎授予了“發(fā)現(xiàn)和發(fā)展了水母綠色熒光蛋白”的三位科學家。將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因連接起來組成一個融合基因，再將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細胞內(nèi)，表達出的蛋白質(zhì)就會帶有綠色熒光。綠色熒光蛋白在該研究中的主要作用是()A．追蹤目的基因在細胞內(nèi)的復制過程B．追蹤目的基因插入到染色體上的位置C．追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)的分布D．追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)24從雜交育種到基因工程【解析】選C。將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因連接起來組成一個融合基因，將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細胞內(nèi)，表達出的蛋白質(zhì)帶有綠色熒光，從而可以追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)的分布。故C正確。25從雜交育種到基因工程【互動探究】（1）將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因融合的過程，需要哪些工具？提示：限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。分析：將兩個DNA片段連接起來時，需要有相同的黏性末端，然后再用DNA連接酶將其連接起來。（2）將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細胞時，需要哪種工具？提示：運載體。分析：需將融合基因與運載體構(gòu)建成重組質(zhì)粒后，再轉(zhuǎn)入真核生物細胞。26從雜交育種到基因工程【變式備選】下列有關(guān)基因工程的相關(guān)敘述中，正確的是

（

）A.基因治療就是去除生物體細胞中有缺陷的突變基因B.運載體上抗性基因的存在有利于對目的基因是否表達進行檢測C.在基因工程操作中，必須用同種限制性核酸內(nèi)切酶剪切目的基因和質(zhì)粒D.轉(zhuǎn)基因技術(shù)造成的變異，實質(zhì)上相當于人為的基因重組，但卻產(chǎn)生了定向變異27從雜交育種到基因工程【解析】選D?；蛑委熓菍⑼庠凑；蛲ㄟ^轉(zhuǎn)基因技術(shù)插入病人適當?shù)氖荏w細胞中，用外源基因制造的產(chǎn)物治療某種疾病。運載體上抗性基因的存在有利于檢測運載體是否導入受體細胞。一般用同種限制性核酸內(nèi)切酶剪切目的基因和質(zhì)粒，但也有兩種不同的限制酶產(chǎn)生相同的黏性末端，如G↓ATTCG和↓ATTC。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)實現(xiàn)基因重組，可以定向改造生物的性狀。28從雜交育種到基因工程正確理解基因重組與基因工程間的關(guān)系比較項目基因重組基因工程不同點重組基因同一物種的不同基因一般是不同物種間的不同基因意義是生物變異的來源之一，對生物進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的遺傳性狀，培育出新品種相同點都實現(xiàn)了不同基因間的重新組合，都能使生物產(chǎn)生變異29從雜交育種到基因工程育種的方法有雜交育種、單倍體育種、誘變育種、多倍體育種、基因工程育種等，下面對這五種育種方式的說法正確的是()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)生新基因而產(chǎn)生新性狀30從雜交育種到基因工程【解題指南】1.考查實質(zhì)：不同育種方法的原理及相關(guān)操作。2.知識儲備：雜交育種和基因工程育種的原理是基因重組，單倍體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。31從雜交育種到基因工程【解析】選A。雜交育種原理是基因重組，單倍體育種原理是染色體變異，誘變育種原理是基因突變，多倍體育種原理是染色體變異，基因工程育種原理是基因重組。基因工程育種可產(chǎn)生定向的可遺傳變異；雜交育種、誘變育種、多倍體育種都是個體水平上的操作，而單倍體育種的花藥離體培養(yǎng)屬細胞水平的操作，基因工程育種屬分子水平上的操作；誘變育種可以產(chǎn)生新基因，進而形成新性狀。32從雜交育種到基因工程

提示信息在補充完善型實驗中的應用

——驗證某基因?qū)π誀畹目刂啤景咐糠?2n=24)的正常植株(A)對矮生植株(a)為顯性，紅果(B)對黃果(b)為顯性，兩對基因獨立遺傳。請回答下列問題：(1)現(xiàn)有基因型AaBB與aaBb的番茄雜交，其后代的基因型有___種，______基因型的植株自交產(chǎn)生的矮生黃果植株比例最高，自交后代的表現(xiàn)型及比例為_________________。33從雜交育種到基因工程(2)在♀AA×♂aa雜交中，若A基因所在的同源染色體在減數(shù)第一次分裂時不分離，產(chǎn)生的雌配子染色體數(shù)目為______，這種情況下雜交后代的株高表現(xiàn)型可能是________。(3)假設兩種純合突變體X和Y都是由控制株高的A基因突變產(chǎn)生的，檢測突變基因轉(zhuǎn)錄的mRNA，發(fā)現(xiàn)X的第二個密碼子中第二個堿基由C變?yōu)閁，Y在第二個密碼子第二個堿基前多了一個U，與正常植株相比，______突變體的株高變化可能更大，試從蛋白質(zhì)水平分析原因：______________________________________________________。34從雜交育種到基因工程(4)轉(zhuǎn)基因技術(shù)可使某基因在植物體內(nèi)過量表達，也可以抑制某基因表達。假設A基因通過控制赤霉素的合成來控制番茄的株高，請完成如下實驗設計，以驗證假設是否成立。①實驗設計：(借助轉(zhuǎn)基因技術(shù)，但不要求轉(zhuǎn)基因的具體步驟)a.分別測定正常與矮生植株的赤霉素含量和株高。b._________________________________________________。c._________________________________________________。②支持上述假設的預期結(jié)果：_____________________________________________________________________________。35從雜交育種到基因工程③若假設成立，據(jù)此說明基因控制性狀的方式：___________________________________________________?！久}人透析】(1)異常減數(shù)分裂對配子染色體數(shù)目的影響:減數(shù)分裂過程中同源染色體未分離，移向同一極，導致減數(shù)第一次分裂結(jié)束后的兩個細胞均異常，減數(shù)第二次分裂可看做一次特殊的有絲分裂，結(jié)果不變，因此異常雌配子可能多一條染色體，也可能少一條染色體。36從雜交育種到基因工程(2)赤霉素含量對植株株高的影響:赤霉素的主要作用是促進細胞伸長，從而引起植株增高，即赤霉素含量高，植株增高。(3)題干信息的獲取和利用:①“轉(zhuǎn)基因技術(shù)可使某基因在植物體內(nèi)過量表達，也可以抑制某基因表達”，由此推出實驗設計時一組是促進基因的表達，另一組是抑制基因的表達；②“分別測定正常與矮生植株的赤霉素含量和株高”，由此推出接受處理的植株分別是正常植株和矮生植株。37從雜交育種到基因工程【標準答案】(1)4aaBb矮生紅果∶矮生黃果=3∶1(2)13或11正?；虬?3)YY突變體的蛋白質(zhì)中氨基酸的改變比X突變體可能更多(或：X突變體的蛋白質(zhì)可能只有一個氨基酸發(fā)生改變，Y突變體的蛋白質(zhì)氨基酸序列可能從第一個氨基酸后都改變)(4)①b.通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，抑制正常植株A基因的表達，測定其赤霉素含量和株高c.通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，使A基因在矮生植株中過量表達，測定其赤霉素含量和株高38從雜交育種到基因工程②與對照比較，正常植株在A基因表達被抑制后，赤霉素含量降低，株高降低；與對照比較，A基因在矮生植株中過量表達后，該植株赤霉素含量增加，株高增加③基因通過控制酶的合成來控制代謝途徑，進而控制生物性狀39從雜交育種到基因工程【閱卷人點評】得分要點(2)必須答為“13或11正?；虬辈拍艿梅郑稹?3和11正常和矮生”不能得分。(4)必須體現(xiàn)如下內(nèi)容：①b.抑制正常植株A基因的表達，測定其赤霉素含量和株高。c.A基因在矮生植株過量表達，測定其赤霉素含量和株高。②正常植株在A基因表達被抑制后，赤霉素含量降低，株高降低；A基因在矮生植株中過量表達后，該植株赤霉素含量增加，株高增加。40從雜交育種到基因工程③基因通過控制酶的合成來控制代謝途徑，進而控制生物性狀。失分案例(2)答案不全，第一空答為“13”或“11”，第二空答為“正?！被颉鞍?。(3)錯答為“不確定突變基因后面的基因翻譯的氨基酸均發(fā)生了變化”。(4)②答案不全，只答出其中的一種情況。

41從雜交育種到基因工程1.與雜交育種、單倍體育種、多倍體育種和基因工程育種相比，盡管人工誘變育種具有很大的盲目性，但是該育種方法的獨特之處是()A.可以將不同品種的優(yōu)良性狀集中到一個品種上B.育種周期短，加快育種的進程C.改變基因結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造前所未有的性狀類型D.能夠明顯縮短育種年限，后代性狀穩(wěn)定快42從雜交育種到基因工程【解析】選C。只有誘變育種能夠產(chǎn)生新的基因，可以大幅度地改良某些性狀；將不同品種的優(yōu)良性狀集中到一個品種上，應該用雜交育種的方法；育種周期短，能夠加快育種的進程，明顯縮短育種年限，后代性狀穩(wěn)定快，應該用單倍體育種的方法。43從雜交育種到基因工程2.育種專家用高稈抗銹病水稻與矮稈不抗銹病水稻雜交，培育出了矮稈抗銹病水稻，與這種育種方式原理不相同的是()A.基因工程B.肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化C.三倍體無子西瓜的培育D.減數(shù)第一次分裂后期非同源染色體的自由組合【解析】選C。通過雜交讓位于不同個體的優(yōu)良性狀集中到一個個體上，屬于雜交育種，原理是基因重組。A、B、D都屬于基因重組，C屬于染色體變異。44從雜交育種到基因工程4.（2012·南京模擬）用純種的高稈（D）抗銹?。═）小麥與矮稈（d）易染銹?。╰）小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法如下，下列有關(guān)此育種方法的敘述中，正確的是（）高稈抗銹病×矮稈易染銹病F1雄配子幼苗選出符合生產(chǎn)要求的品種A.過程①的作用原理為染色體變異B.過程③必須經(jīng)過受精作用C.過程④必須使用生長素處理幼苗D.此育種方法可選出符合生產(chǎn)要求的品種占1/446從雜交育種到基因工程【解析】選D。圖示為單倍體育種，過程①原理為基因重組；③是將花藥培養(yǎng)為幼苗，屬于植物組織培養(yǎng)；④過程應該用一定濃度的秋水仙素處理幼苗。47從雜交育種到基因工程5.（2012·安徽聯(lián)考）下列關(guān)于基因工程的敘述，不正確的是

()A．基因工程最基本的工具是限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和運載體B．基因的運載體目前常用的有質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒等C．通常用一種限制性核酸內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA，用另一種處理運載體DNAD．為育成抗除草劑的作物新品種，導入抗除草劑基因時可以以受精卵為受體細胞48從雜交育種到基因工程【解析】選C。通常用相同的限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因的DNA和運載體DNA，從而得到相同的黏性末端，這樣兩者的黏性末端可以相互黏合，再經(jīng)DNA連接酶處理就可得到重組的DNA分子，因此C項不正確。A、B、D三項敘述正確。D項也可以是植物體細胞，因為植物體細胞具有全能性。49從雜交育種到基因工程6.(2012·承德模擬)請根據(jù)提供的材料，設計兩套育種方案。生物材料：A.小麥的高稈(顯性)抗銹病(顯性)純種B.小麥的矮稈不抗銹病純種C.水稻的遲熟種子非生物材料(滿足育種要求)

方案項目方案1方案2(1)育種名稱____育種____育種(2)選擇的生物材料(3)希望得到的結(jié)果50從雜交育種到基因工程【解析】A和B雜交，矮稈和抗銹病兩種優(yōu)良性狀會集合在一起，在F2中選擇出來，再經(jīng)過連續(xù)自交，就會得到符合育種要求的純合個體。水稻的遲熟性狀如果要改變成早熟新性狀，要經(jīng)過基因突變過程，誘變育種符合要求。

方案項目方案1方案2(4)簡要育種過程(可用圖解)(5)選擇穩(wěn)定遺傳的新品種的簡要方法51從雜交育種到基因工程答案：方案1：(1)雜交(2)A、B(3)矮稈抗銹病(4)高抗×矮病F1高抗F2高抗、矮抗、高病、矮病(5)將F2矮抗品種連續(xù)自交、分離、淘汰、提純，直到不分離為止方案2：(1)誘變(2)C(3)早熟水稻(4)用射線、激光照射或亞硝酸等化學試劑處理水稻，使之發(fā)生基因突變(5)將處理的水稻種植下去，進行觀察，選擇早熟水稻，并純化52從雜交育種到基因工程實驗方法：新品種的育種方法【理論指導】育種目標不同培育新品種的方法不同。(1)集中不同親本的優(yōu)良性狀——雜交育種選擇具有不同優(yōu)良性狀的個體作為親本，經(jīng)過雜交→自交過程，在F2中選擇，如果選取顯性個體，還需要連續(xù)自交。53從雜交育種到基因工程(2)集中優(yōu)良性狀，又縮短育種年限——單倍體育種選擇具有不同優(yōu)良性狀的個體作為親本，經(jīng)過雜交獲得F1，取F1的花藥進行離體培養(yǎng)，形成單倍體幼苗，再用秋水仙素處理。(