高考生物一輪復(fù)習(xí) 第十二章 從雜交育種到基因工程訓(xùn)練 新人教版

【創(chuàng)新方案】年高考生物一輪復(fù)習(xí)第十二章從雜交育種到基因工程訓(xùn)練新人教版1.誘變育種時(shí)突變的個(gè)體中有害個(gè)體多于有利個(gè)體。2．誘變育種能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型。3．雜交育種能將多個(gè)優(yōu)良性狀集中到同一生物個(gè)體上。4．雜合子品種的種子只能種一年，需要年年制種。5．一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。6．DNA連接酶的作用是在DNA片段之間的磷酸與脫氧核糖之間形成磷酸二酯鍵。7．基因工程育種能定向改造生物性狀。一、雜交育種與誘變育種雜交育種誘變育種原理基因重組基因突變過程選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本通過雜交獲得F1，F(xiàn)1連續(xù)自交，從中篩選獲得需要的類型利用射線和化合物等理化因素誘導(dǎo)分裂的細(xì)胞發(fā)生基因突變，并選取需要的類型應(yīng)用改良作物品質(zhì)，提高農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量；培育優(yōu)良家畜、家禽主要用于農(nóng)作物和微生物eq\a\vs4\al([想一想])誘變育種與雜交育種相比，最大的區(qū)別是什么？提示：二者最大的區(qū)別在于誘變育種能產(chǎn)生新基因，從而創(chuàng)造出新性狀。二、基因工程及其應(yīng)用1．概念的理解基因工程別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體體外操作對(duì)象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切、拼接、導(dǎo)入、表達(dá)結(jié)果定向改造生物的遺傳性狀，獲得人類需要的基因產(chǎn)物2．基因操作的基本工具(1)基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶簡(jiǎn)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(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。(2)基因的“針線”——DNA連接酶。作用：連接磷酸和脫氧核糖形成磷酸二酯鍵。(3)基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體。最常用的運(yùn)載體是質(zhì)粒，還有噬菌體、動(dòng)植物病毒等。3．基因操作的基本步驟獲取目的基因→目的基因與運(yùn)載體結(jié)合→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與鑒定。eq\a\vs4\al([想一想])運(yùn)載體和細(xì)胞膜上的載體相同嗎？提示：不同。①運(yùn)載體是將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞的專門運(yùn)輸工具，常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、動(dòng)植物病毒、噬菌體等；②細(xì)胞膜上的載體是位于細(xì)胞膜上的載體蛋白質(zhì)，與控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞有關(guān)系。[知識(shí)體系構(gòu)建]eq\a\vs4\al(①誘變育種②單倍體育種③多倍體育種④基因重,組⑤基因突變⑥染色體變異⑦染色體變異⑧限,制性內(nèi)切酶⑨DNA連接酶\o(○,\s\up1(10))目的基因獲取→目的,基因與運(yùn)載體結(jié)合→目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因,檢測(cè)與鑒定)幾種生物育種方法比較1．(·天津高考)芥酸會(huì)降低菜籽油的品質(zhì)。油菜有兩對(duì)獨(dú)立遺傳的等位基因(H和h，G和g)控制菜籽的芥酸含量，下圖是獲得低芥酸油菜新品種(HHGG)的技術(shù)路線。已知油菜單個(gè)花藥由花藥壁(2n)及大量花粉(n)等組分組成，這些組分的細(xì)胞都具有全能性。據(jù)圖分析，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．①、②兩過程均需要植物激素來誘導(dǎo)細(xì)胞脫分化B．與④過程相比，③過程可能會(huì)產(chǎn)生二倍體再生植株C．圖中三種途徑中，利用花粉培養(yǎng)篩選低芥酸植株(HHGG)的效率最高D．F1減數(shù)分裂時(shí)，H基因所在染色體會(huì)與G基因所在染色體發(fā)生聯(lián)會(huì)解析：選D①②過程為脫分化，均需要植物激素來誘導(dǎo)。③過程形成的再生植株如果是由花藥壁(2n)細(xì)胞發(fā)育而來的，則為二倍體；如果是由花粉(n)細(xì)胞發(fā)育而來的，則為單倍體。②④過程屬于單倍體育種，能明顯縮短育種年限，并且通過該途徑得到的低芥酸新品種(HHGG)全部能穩(wěn)定遺傳，故與其他兩種途徑相比，其育種效率最高。在減數(shù)分裂過程中，同源染色體之間發(fā)生聯(lián)會(huì)，而H基因和G基因所在的染色體為非同源染色體，減數(shù)分裂過程中不會(huì)發(fā)生聯(lián)會(huì)。2．(·海南高考)無子西瓜是由二倍體(2n＝22)與同源四倍體雜交后形成的三倍體?；卮鹣铝袉栴}：(1)雜交時(shí)選用四倍體植株作母本，用二倍體植株作父本，取其花粉涂在四倍體植株的________上，授粉后套袋。四倍體植株上產(chǎn)生的雌配子含有________條染色體，該雌配子與二倍體植株上產(chǎn)生的雄配子結(jié)合，形成含有________條染色體的合子。(2)上述雜交獲得的種子可發(fā)育為三倍體植株。該植株會(huì)產(chǎn)生無子果實(shí)，該果實(shí)無子的原因是三倍體的細(xì)胞不能進(jìn)行正常的________分裂。(3)為了在短期內(nèi)大量繁殖三倍體植株，理論上可以采用________的方法。解析：(1)利用多倍體育種技術(shù)培育無子西瓜時(shí)，在二倍體西瓜的幼苗期，用秋水仙素處理得到四倍體植株，以其作母本，用二倍體植株作父本，兩者雜交，把得到的種子種下去會(huì)長(zhǎng)出三倍體植株；四倍體植株由二倍體植株經(jīng)染色體加倍而來，體細(xì)胞中含有4n＝44條染色體，減數(shù)分裂產(chǎn)生的雌配子所含的染色體數(shù)目為體細(xì)胞的一半(22條)，二倍體植株產(chǎn)生的雄配子含11條染色體，兩者結(jié)合形成含有33條染色體的受精卵。(2)三倍體植物體細(xì)胞中的染色體含有三個(gè)染色體組，減數(shù)分裂時(shí)會(huì)發(fā)生聯(lián)會(huì)紊亂，無法形成正常的配子。(3)利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可以快速、大量繁殖植物。答案：(1)雌蕊(或柱頭)2233(2)減數(shù)(3)組織培養(yǎng)3．(·浙江高考)玉米的抗病和不抗病(基因?yàn)锳、a)、高稈和矮稈(基因?yàn)锽、b)是兩對(duì)獨(dú)立遺傳的相對(duì)性狀?，F(xiàn)有不抗病矮稈玉米種子(甲)，研究人員欲培育抗病高稈玉米，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：取適量的甲，用合適劑量的γ射線照射后種植，在后代中觀察到白化苗4株、抗病矮稈1株(乙)和不抗病高稈3株(丙)。將乙與丙雜交，F(xiàn)1中出現(xiàn)抗病高稈、抗病矮稈、不抗病高稈和不抗病矮稈，選取F1中抗病高稈植物上的花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)獲得幼苗，經(jīng)過秋水仙素處理后選出純合二倍體的抗病高稈植株(丁)。另一個(gè)實(shí)驗(yàn)表明：以甲和丁為親本進(jìn)行雜交，子一代均為抗病高稈。請(qǐng)回答：(1)對(duì)上述1株白化苗的研究發(fā)現(xiàn)，控制其葉綠素合成的基因缺失了一段DNA，因此基因不能正常________，功能喪失，無法合成葉綠素，表明該白化苗的變異具有________的特點(diǎn)，該變異類型屬于________。(2)上述培育抗病高稈玉米的實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了________、單倍體育種和雜交育種技術(shù)，其中雜交育種技術(shù)依據(jù)的原理是________，花藥離體培養(yǎng)中，可通過誘導(dǎo)愈傷組織分化出芽、根獲得再生植株，也可通過誘導(dǎo)分化成________獲得再生植株。(3)從基因組成看，乙與丙植株雜交的F1中抗病高稈植株能產(chǎn)生________種配子。(4)請(qǐng)用遺傳圖解表示乙與丙植株雜交得到F1的過程。解析：(1)基因中缺失了一段DNA，這屬于基因突變。植物因基因突變而無法合成葉綠素，成為白化苗，體現(xiàn)了基因突變的有害性。(2)從育種過程看，除了單倍體育種、雜交育種外，還有誘變育種。雜交育種的原理是基因重組，可以有目的地將兩個(gè)或多個(gè)優(yōu)良性狀“組合”在一起，培育出更優(yōu)良的新品種。通過植物組織培養(yǎng)獲得新植株的途徑有兩條，一是通過調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的適當(dāng)配比，從愈傷組織中誘導(dǎo)出芽和根的頂端分生組織，并可由此再生出新的植株；二是將含有愈傷組織培養(yǎng)物的試管放在搖床上，通過液體懸浮培養(yǎng)分散成單細(xì)胞，在適宜的培養(yǎng)基中，這種單細(xì)胞可發(fā)育成胚狀體，胚狀體繼續(xù)發(fā)育，可以形成植株。(3)由于甲植株表現(xiàn)為不抗病矮稈，丁植株表現(xiàn)為抗病高稈，其后代全表現(xiàn)為抗病高稈，故抗病對(duì)不抗病為顯性，高稈對(duì)矮稈為顯性。由乙植株與丙植株雜交后代的表現(xiàn)型可推知，乙植株和丙植株都是雜合子，基因型分別是Aabb、aaBb，后代抗病高稈的基因型是AaBb，產(chǎn)生AB、Ab、aB、ab4種配子。(4)書寫遺傳圖解時(shí)應(yīng)注意寫出親本的基因型和表現(xiàn)型、配子、后代的基因型和表現(xiàn)型及其比例和各種符號(hào)。答案：(1)表達(dá)有害性基因突變(2)誘變育種基因重組胚狀體(3)4(4)遺傳圖解如下幾種遺傳育種的方法比較原理常用方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)舉例雜交育種基因重組eq\a\vs4\al(雜交)eq\a\vs4\al(自交)eq\a\vs4\al(選種)eq\a\vs4\al(自交)①使不同個(gè)體優(yōu)良性狀集中在一個(gè)個(gè)體上；②操作簡(jiǎn)便①育種時(shí)間長(zhǎng)；②局限于親緣關(guān)系較近的個(gè)體矮稈抗病小麥誘變育種基因突變輻射、激光、空間誘變等提高變異頻率，加速育種進(jìn)程，大幅度改良性狀有很大盲目性，有利變異少，需大量處理實(shí)驗(yàn)材料青霉素高產(chǎn)菌株單倍體育種染色體變異花藥離體培養(yǎng)，用秋水仙素處理①明顯縮短育種年限；②子代均為純合子技術(shù)復(fù)雜，需與雜交育種配合單倍體育種獲得矮稈抗病小麥多倍體育種染色體變異用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗器官大，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量只適用于植物，發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低三倍體無子西瓜基因工程育種基因重組將一種生物的特定基因轉(zhuǎn)移到另一種生物細(xì)胞中打破物種界限，定向改造生物的遺傳性狀技術(shù)復(fù)雜，生態(tài)安全問題較多轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育高考地位本考點(diǎn)知識(shí)自身難度不大，關(guān)鍵是與遺傳定律結(jié)合解決相關(guān)生物育種知識(shí)時(shí)，難度加大，在高考命題中屬于高頻考點(diǎn)之一命題角度(1)以選擇題形式考查不同育種方式的優(yōu)點(diǎn)，如典例1；(2)結(jié)合社會(huì)科技發(fā)展，考查生物育種方式及過程等相關(guān)知識(shí)，如典例2。[典例1]農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常常需要進(jìn)行作物育種，以保證正常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)。下列有關(guān)作物育種方法的敘述，正確的是()A．作物育種中最簡(jiǎn)捷的方法是雜交育種和單倍體育種B．只有單倍體育種能明顯縮短育種年限C．采用克隆的方法培育作物品種能保持親本的優(yōu)良性狀D．體細(xì)胞中染色體組數(shù)為奇數(shù)的作物品種都是經(jīng)花藥培養(yǎng)得來的[解析]選C雜交育種時(shí)間長(zhǎng)、工作量大；單倍體育種與雜交育種相比，能明顯縮短育種年限，但不是縮短育種年限的唯一方法；克隆是無性生殖，能保持親本的優(yōu)良性狀；三倍體無子西瓜的體細(xì)胞中染色體組數(shù)為奇數(shù)，但其并不是經(jīng)花藥培養(yǎng)得來的。[典例2]育種專家利用搭乘“神舟”五號(hào)飛船遨游太空的“彩色小麥”種子，培育出了具有保健作用的優(yōu)質(zhì)小麥品種。請(qǐng)回答下列問題：(1)將“彩色小麥”種子送入太空，太空中的空間輻射強(qiáng)度遠(yuǎn)大于地面，它不僅誘發(fā)細(xì)胞內(nèi)基因________，而且引發(fā)DNA鏈斷裂或染色體________，從而使小麥的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變。(2)育種專家送上太空的種子的基因型都是純合的，回收后為什么還要進(jìn)一步選育才能得到純合子？_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)他們選育的方法是先自交后雜交再自交，其目的分別是_____________________________________________________________________________________________。(4)由于轉(zhuǎn)基因食品存在安全問題，有些人對(duì)太空食品的安全性很是擔(dān)心，請(qǐng)你列出一條理由，解釋有些人的擔(dān)心是多余的_______________________________________。[解析]由于太空環(huán)境中存在高能離子輻射，還有微重力、宇宙磁場(chǎng)、超真空等特殊的情況，所以可使小麥種子發(fā)生在地面上不可模擬的變化，這些太空環(huán)境因素往往會(huì)引起染色體變異、基因突變等，所以回收后的種子的后代會(huì)發(fā)生性狀分離，需要進(jìn)一步選育，選育的方法是先自交，以獲得單株具有優(yōu)良性狀的純種，然后雜交，以獲得具有多個(gè)優(yōu)良性狀的植株，雜交后還要連續(xù)自交，以得到能夠穩(wěn)定遺傳的、具有多種優(yōu)良性狀的品種。太空育種并沒有將外源基因?qū)胱魑镏?，太空育種的原理是基因突變，這種變異和自然界植物的自然變異是一樣的。[答案](1)突變變異(2)因?yàn)檫z傳物質(zhì)發(fā)生改變，后代會(huì)發(fā)生性狀分離(3)自交的目的是獲得單株具有優(yōu)良性狀的純種，雜交是將具有不同優(yōu)良性狀的純種小麥雜交，以獲得具有多種優(yōu)良性狀的小麥，再自交的目的是獲得能夠穩(wěn)定遺傳的、具有多種優(yōu)良性狀的小麥(4)太空育種只是作物本身的基因發(fā)生改變，沒有外源基因的導(dǎo)入(其他合理答案也可)基因工程及育種1．(·浙江高考)天然的玫瑰沒有藍(lán)色花，這是由于缺少控制藍(lán)色色素合成的基因B，而開藍(lán)色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B，現(xiàn)用基因工程技術(shù)培育藍(lán)玫瑰，下列操作正確的是()A．提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA，經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA，再擴(kuò)增基因BB．利用限制性核酸內(nèi)切酶從開藍(lán)色花牽牛的基因文庫(kù)中獲取基因BC．利用DNA聚合酶將基因B與質(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細(xì)胞D．將基因B直接導(dǎo)入大腸桿菌，然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞解析：選A獲得目的的基因B，可先提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA，再經(jīng)PCR技術(shù)擴(kuò)增；基因文庫(kù)構(gòu)建時(shí)是將目的基因與載體連接起來，形成重組載體，再導(dǎo)入受體菌中儲(chǔ)存和擴(kuò)增，提取目的基因時(shí)不需使用限制酶；連接目的基因與質(zhì)粒的酶是DNA連接酶；將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞，常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，不使用大腸桿菌。2．(·浙江高考)將ada(腺苷酸脫氨酶基因)通過質(zhì)粒pET28b導(dǎo)入大腸桿菌并成功表達(dá)腺苷酸脫氨酶。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．每個(gè)大腸桿菌細(xì)胞至少含一個(gè)重組質(zhì)粒B．每個(gè)重組質(zhì)粒至少含一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)C．每個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)至少插入一個(gè)adaD．每個(gè)插入的ada至少表達(dá)一個(gè)腺苷酸脫氨酶分子解析：選C受體大腸桿菌成功表達(dá)腺苷酸脫氨酶，說明每個(gè)大腸桿菌細(xì)胞至少含有一個(gè)重組質(zhì)粒，且每個(gè)ada至少指導(dǎo)合成一個(gè)腺苷酸脫氨酶分子。重組質(zhì)粒的形成需先用限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和質(zhì)粒形成相同的黏性末端，再在DNA連接酶的作用下連接起來，連接起來的序列中會(huì)含有限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別位點(diǎn)。不同的限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)不同，不是每個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別位點(diǎn)都能插入ada。1．基因工程的操作步驟eq\a\vs4\al(提取目的,基因)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(目的基因：人們所需要的特定基因,\a\vs4\al(獲取途徑)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(直接分離基因,人工合成基因))))↓eq\a\vs4\al(目的基因與,運(yùn)載體結(jié)合)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①用同一種限制酶切割質(zhì)粒和目的基因,②加入DNA連接酶,③質(zhì)粒和目的基因結(jié)合成重組DNA分,子))↓將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞：主要是借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的方法↓eq\a\vs4\al(目的基因的,檢測(cè)與鑒定)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(檢測(cè)：根據(jù)受體細(xì)胞中是否具有標(biāo)記基因，,判斷目的基因?qū)肱c否,鑒定：受體細(xì)胞表現(xiàn)出特定的性狀，如棉,花抗蟲性狀的表現(xiàn)))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，且要求是同一種酶，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(yùn)載體，不要把質(zhì)粒和運(yùn)載體等同，除此之處，噬菌體和動(dòng)植物病毒也可作為運(yùn)載體。運(yùn)載體的化學(xué)本質(zhì)為DNA，其基本單位為脫氧核苷酸。(3)目的基因表達(dá)的標(biāo)志：通過翻譯合成相應(yīng)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(xì)菌。[關(guān)鍵一點(diǎn)]容易混淆的DNA連接酶和DNA聚合酶①DNA連接酶：在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。②DNA聚合酶：可將單個(gè)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(diǎn)：這兩種酶都是蛋白質(zhì)，都可以形成兩個(gè)脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。高考地位本考點(diǎn)知識(shí)難度不大，在高考命題時(shí)常與選修內(nèi)容結(jié)合考查，屬于命題高頻考點(diǎn)之一命題角度以操作過程圖示為信息載體，考查基因工程相關(guān)操作過程的基礎(chǔ)知識(shí)，如典例3。[典例3]下圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過程示意圖，請(qǐng)據(jù)圖作答：(1)圖中基因工程的基本過程可以概括為“四步曲”：______________；________________；________________；________________。(2)能否利用人的皮膚細(xì)胞來完成①過程？________，為什么？________________________________________________________________________。(3)過程②必需的酶是________酶，過程③必需的酶是________酶。(4)若A中共有a個(gè)堿基對(duì)，其中鳥嘌呤有b個(gè)，若③④⑤過程連續(xù)進(jìn)行4次，至少需要提供胸腺嘧啶______個(gè)。(5)在利用A、B獲得C的過程中，常用____________切割A(yù)和B，使它們產(chǎn)生____________，再加入________，才可形成C。[解析](1)基因工程的四個(gè)步驟：提取目的基因→目的基因與運(yùn)載體結(jié)合→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與鑒定。(2)圖中①過程是從細(xì)胞中直接獲取相應(yīng)的mRNA，由于基因的選擇性表達(dá)，人的皮膚細(xì)胞中的胰島素基因不轉(zhuǎn)錄，不表達(dá)，因此不能形成胰島素mRNA。(3)從mRNA→DNA是逆轉(zhuǎn)錄過程，需要逆轉(zhuǎn)錄酶。DNA分子的擴(kuò)增需用解旋酶將雙鏈DNA解旋為單鏈。(4)一個(gè)DNA分子中的鳥嘌呤(b個(gè))和胸腺嘧啶之合占?jí)A基總數(shù)(2a個(gè))的一半，所以一個(gè)DNA分子片段中胸腺嘧啶數(shù)為(a－b)個(gè)。連續(xù)復(fù)制4次，共產(chǎn)生DNA分子24＝16個(gè)，由于復(fù)制方式為半保留復(fù)制，故需要提供的胸腺嘧啶數(shù)量為(a－b)×(16－1)＝15(a－b(5)構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，需將目的基因與運(yùn)載體用同一種限制酶切割，產(chǎn)生相同的黏性末端，才可以在DNA連接酶作用下連接形成基因表達(dá)載體。答案：(1)提取目的基因目的基因與運(yùn)載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)與鑒定(2)不能皮膚細(xì)胞中的胰島素基因未表達(dá)(或未轉(zhuǎn)錄)，不能形成胰島素mRNA(3)逆轉(zhuǎn)錄解旋(4)15(a－b)(5)同一種限制性核酸內(nèi)切酶相同的黏性末端DNA連接酶實(shí)驗(yàn)平臺(tái)—eq\x(生物育種方法的選擇)eq\a\vs4\al(,,)1．育種的目的育種的根本目的是培育具有優(yōu)良性狀(抗逆性好、生活力強(qiáng)、產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)良)的新品種，以便更好地為人類服務(wù)。從基因組成上看，目標(biāo)基因型可能是純合體，可防止后代發(fā)生性狀分離，便于制種和推廣；也有可能是雜合體，即利用雜種優(yōu)勢(shì)的原理，如雜交水稻的培育、玉米的制種等。2．不同需求的育種方法(1)若要培育隱性性狀個(gè)體，則可用自交或雜交，只要出現(xiàn)該性狀即可。(2)有些植物如小麥、水稻等，雜交實(shí)驗(yàn)較難操作，則最簡(jiǎn)便的方法是自交。(3)若要快速獲得純種，則用單倍體育種方法。(4)若實(shí)驗(yàn)植物為營(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。(5)若要培育原先沒有的性狀，則可用誘變育種。(6)提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量可運(yùn)用多倍體育種。(7)將兩個(gè)親本的不同優(yōu)良性狀集中在一起，可利用雜交育種。(8)若要定向地改造生物性狀，則可用基因工程育種。(9)在實(shí)際育種過程中，并非單一地運(yùn)用某種育種方式，而是根據(jù)需要選擇多種育種方式綜合運(yùn)用。糧食是人類生存的基本條件，提高單位面積糧食的產(chǎn)量、質(zhì)量是解決糧食問題的主要途徑之一。(1)為提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，得到抗倒伏、抗銹病等優(yōu)良性狀，科學(xué)家往往采取多種育種方法來培育符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求的新品種。根據(jù)下面提供的材料，設(shè)計(jì)育種方案，以便最快得到所需品種。非生物材料：可自選。生物材料有：A．水稻的高稈(顯性)抗銹病(顯性)純種B．水稻的矮稈(隱性)不抗銹病(隱性)純種C．水稻的高稈(顯性)不抗銹病(隱性)純種①要得到能直接應(yīng)用于生產(chǎn)的具有抗倒伏、抗銹病等優(yōu)良性狀的品種，該品種應(yīng)是________。②所選擇的生物材料：________________(填寫代表生物材料的字母)。③育種過程中運(yùn)用的最常見的方法是______________________________________。④預(yù)期產(chǎn)生這種結(jié)果(所需性狀類型)的概率是________。如果從播種到獲得種子需要一年，則獲得該品種植株至少需要________年。(2)隨著科技的發(fā)展，許多新的育種方法已經(jīng)出現(xiàn)并投入使用。①用普通小麥和黑麥培育的八倍體小黑麥的原理是______________________________________________。②航天育種是目前的一個(gè)熱門話題，如“神七”就搭載了萌發(fā)著的植物種子。那么利用這種方法是否一定能獲得人們所期望的理想性狀？為什么？___________________________________________________。③螟蟲是危害水稻的主要害蟲之一。科學(xué)家為了減少農(nóng)藥的使用，希望培育出具有抗螟蟲性狀的水稻新品種，最適合的育種方法是__________________，其原理是____________。[解析](1)①能直接應(yīng)用于生產(chǎn)的品種要保持優(yōu)良性狀，其自交后代不發(fā)生性狀分離，一般為純合子。②雜交育種的原理是基因重組，將兩個(gè)品種的優(yōu)良性狀(抗倒伏、抗銹病)組合到一起，選擇A、B兩個(gè)親本可以達(dá)到這一目的。③最快的育種方法是單倍體育種，常用技術(shù)有雜交、花藥離體培養(yǎng)、人工誘導(dǎo)染色體加倍等。④親本雜交后的子代花藥離體培養(yǎng)、人工誘導(dǎo)染色體加倍后得到4種純合子，比例相同，因此抗倒伏抗銹病性狀的概率為1/4。親本雜交得到種子(子代)需要1年，子代花藥離體培養(yǎng)、人工誘導(dǎo)染色體加倍后，得到純合子需要1年。(2)①普通小麥為六倍體，黑麥為二倍體，兩者雜交得到的個(gè)體有4個(gè)染色體組，人工誘導(dǎo)染色體加倍后為八倍體，屬于染色體變異。③抗蟲性狀的基因一般來自原核生物，運(yùn)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將抗蟲基因移接到植物體，屬于基因重組。[答案](1)①純合子(純種)②A、B③雜交、花藥離體培養(yǎng)、人工誘導(dǎo)染色體加倍(答出任意一項(xiàng)即可)④1/42(2)①染色體變異②不一定。因?yàn)榛蛲蛔兪遣欢ㄏ虻蘑刍蚬こ逃N基因重組技法平臺(tái)—eq\x(評(píng)價(jià)改進(jìn)型實(shí)驗(yàn)題的解題答題模板)eq\a\vs4\al(,,)[典例]為證明豌豆植株的高莖性狀對(duì)矮莖性狀呈顯性，有人設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：實(shí)驗(yàn)材料和用具：純種高莖豌豆、純種矮莖豌豆、剪刀、毛筆。實(shí)驗(yàn)步驟：第一步：用剪刀去掉純種高莖豌豆花中的雄蕊。第二步：用毛筆蘸取矮莖豌豆花中的花粉，并涂到純種高莖豌豆花中雌蕊的柱頭上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：將此高莖豌豆植株上所結(jié)種子種下，所得植株全部為高莖。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：豌豆植株的高莖對(duì)矮莖呈顯性。老師評(píng)價(jià)指出：(1)操作過程不嚴(yán)謹(jǐn)，請(qǐng)你指出不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡胤绞莀_____，原因是________________________。(2)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟不嚴(yán)密，僅就上述實(shí)驗(yàn)步驟不足以嚴(yán)密論證以上結(jié)論，請(qǐng)?jiān)谏鲜鰧?shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上予以補(bǔ)充。①________________________；②__________________________。預(yù)期結(jié)果：__________________________________________________________。[解析](1)在進(jìn)行豌豆等的雜交實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在去雄及授粉后進(jìn)行套袋，以免其他花粉的干擾。(2)在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意進(jìn)行正交和反交，以排除細(xì)胞質(zhì)遺傳和伴性遺傳。[答案](1)應(yīng)套袋防止其他花粉的干擾(2)①用剪刀去掉純種矮莖豌豆花中的雄蕊并套袋②用毛筆蘸取高莖豌豆花中的花粉，并涂到純種矮莖豌豆花中雌蕊的柱頭上之后套袋預(yù)期結(jié)果：將此矮莖豌豆植株上所結(jié)種子種下，所得植株全部為高莖eq\a\vs4\al([技法歸納])1．一般答題程序閱讀試題→明確研究的問題和試題條件→形成自己的實(shí)驗(yàn)方案→對(duì)照試題實(shí)驗(yàn)方案→提出自己的觀點(diǎn)和想法→書寫答案2．評(píng)價(jià)角度分析實(shí)驗(yàn)原理及方法是否正確、有無更為簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌瓿珊蛯?shí)驗(yàn)的安全性如何。常見的試題主要考查下面的幾個(gè)方面：eq\a\vs4\al(一看對(duì)照)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(無對(duì)照實(shí)驗(yàn),\a\vs4\al(有對(duì)照實(shí)驗(yàn)，,看對(duì)照設(shè)置,是否合理)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(實(shí)驗(yàn)變量設(shè)置,是否有標(biāo)記,是否遵循了單一變量原則,是否遵循了等量原則,是否排除了干擾因素))))↓eq\a\vs4\al(二看步驟)eq\a\vs4\al(\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(步驟的順序是否合理,步驟是否完整,具體操作有無違反生物學(xué)基本原理)))↓eq\a\vs4\al(三看驗(yàn)證)eq\a\vs4\al(\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證是否準(zhǔn)確,實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證是否得當(dāng))))↓eq\a\vs4\al(四看材料)eq\a\vs4\al(\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(生物材料的選擇是否恰當(dāng),實(shí)驗(yàn)器材的選擇是否合理,藥劑的選擇、使用、用量是否準(zhǔn)確)))↓eq\a\vs4\al(五看條件)eq\a\vs4\al(\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(是否需要攪拌、加熱等,實(shí)驗(yàn)所需的溫度、光照等條件是否合理)))[高考隨堂體驗(yàn)]1．(·浙江高考)在用基因工程技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草過程中，下列操作錯(cuò)誤的是()A．用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草花葉病毒的核酸B．用DNA連接酶連接經(jīng)切割的抗除草劑基因和載體C．將重組DNA分子導(dǎo)入煙草原生質(zhì)體D．用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞解析：選A限制性核酸內(nèi)切酶切割的是DNA，而煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)為RNA；目的基因與載體的連接由DNA連接酶催化連接；受體細(xì)胞為植物細(xì)胞，所以可以是煙草原生質(zhì)體；目的基因?yàn)榭钩輨┗?，所以篩選的時(shí)候應(yīng)該用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因細(xì)胞。2．(·天津高考)為獲得純合高蔓抗病番茄植株，采用了下圖所示的方法：圖中兩對(duì)相對(duì)性狀獨(dú)立遺傳。據(jù)圖分析，不正確的是()A．過程①的自交代數(shù)越多，純合高蔓抗病植株的比例越高B．過程②可以取任一植株的適宜花藥作培養(yǎng)材料C．過程③包括脫分化和再分化兩個(gè)過程D．圖中篩選過程不改變抗病基因頻率解析：選D過程①的自交代數(shù)越多，雜合高蔓抗病的比例越來越少，純合高蔓抗病的比例越來越高。過程②可以任取F1植株的適宜花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)。過程③由高度分化的葉肉細(xì)胞培養(yǎng)成為轉(zhuǎn)基因植株，必須經(jīng)過脫分化和再分化兩個(gè)過程。圖中人為保留抗病植株，篩選掉感病植株，會(huì)提高抗病基因頻率。3．(·廣東高考)改良缺乏某種抗病性的水稻品種，不宜采用的方法是()A．誘變育種 B．單倍體育種C．基因工程育種 D．雜交育種解析：選B因題中交代是缺乏某種抗病性的水稻品種，欲改變其品種，可以用基因工程的方法，定向?qū)朐摲N抗病性基因以改變其性狀；也可以用雜交育種的方法，將該水稻品種與另一有該抗病性的水稻品種雜交，使優(yōu)良性狀集中在一起；或者可采用誘變育種的方法，誘導(dǎo)該水稻品種發(fā)生基因突變，產(chǎn)生該抗病性基因。4．(·江蘇高考)科學(xué)家將培育的異源多倍體的抗葉銹病基因轉(zhuǎn)移到普通小麥中，育成了抗葉銹病的小麥，育種過程見圖。圖中A、B、C、D表示4個(gè)不同的染色體組，每組有7條染色體，C染色體組中含攜帶抗病基因的染色體。請(qǐng)回答下列問題：(1)異源多倍體是由兩種植物AABB與CC遠(yuǎn)緣雜交形成的后代，經(jīng)________________________方法培育而成，還可用植物細(xì)胞工程中________方法進(jìn)行培育。(2)雜交后代①染色體組的組成為________，進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)形成________個(gè)四分體，體細(xì)胞中含有________條染色體。(3)雜交后代②中C組的染色體減數(shù)分裂時(shí)易丟失，這是因?yàn)闇p數(shù)分裂時(shí)這些染色體__________________。(4)為使雜交后代③的抗病基因穩(wěn)定遺傳，常用射線照射花粉，使含抗病基因的染色體片段轉(zhuǎn)接到小麥染色體上，這種變異稱為__________________。解析：(1)植物AABB和CC遠(yuǎn)緣雜交得到的F1植株ABC是高度不育的，需經(jīng)秋水仙素處理誘導(dǎo)其染色體數(shù)目加倍，得到AABBCC的異源多倍體可育植株；另外也可利用植物細(xì)胞工程中的植物體細(xì)胞雜交技術(shù)，將AABB和CC的細(xì)胞進(jìn)行融合形成雜種細(xì)胞后再經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到可育植株AABBCC。(2)雜交后代①是AABBCC和AABBDD有性雜交得到的，其染色體組的組成為AABBCD，因每個(gè)染色體組中含7條染色體，故進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)AA和BB能分別形成7個(gè)四分體，而C和D不能形成四分體；AABBCD6個(gè)染色體組共含42條染色體。(3)在減數(shù)分裂中不能正常進(jìn)行聯(lián)會(huì)(同源染色體配對(duì))的染色體很容易丟失。(4)抗病基因存在于C組的染色體上，而普通小麥的染色體中不含C組染色體，故含抗病基因的染色體片段轉(zhuǎn)接到小麥染色體上是非同源染色體之間的移接，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位。答案：(1)秋水仙素誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍植物體細(xì)胞雜交(2)AABBCD1442(3)無同源染色體配對(duì)(4)染色體結(jié)構(gòu)變異5．(·四川高考)小麥的染色體數(shù)為42條。下圖表示小麥的三個(gè)純種品系的部分染色體及基因組成：Ⅰ、Ⅱ表示染色體，A為矮稈基因，B為抗矮黃病基因，E為抗條斑病基因，均為顯性。乙品系和丙品系由普通小麥與近緣種偃麥草雜交后，經(jīng)多代選育而來(圖中黑色部分是來自偃麥草的染色體片段)。(1)乙、丙品系在培育過程中發(fā)生了染色體的________變異。該現(xiàn)象如在自然條件下發(fā)生，可為________提供原材料。(2)甲與乙雜交所得到的F