2019版高考生物一輪復習 第7單元 生物的變異、育種和進化 第3講 從雜交育種到基因工程學案

1、第3講從雜交育種到基因工程考綱要求全國卷五年考情1.生物變異在育種上的應用()2015卷T29,2014卷T32,2013卷T402.轉(zhuǎn)基因食品的安全()無考題考點一| 五種常見育種方法的比較(對應學生用書第144頁)識記基礎(chǔ)梳理1雜交育種(1)概念：將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法。(2)過程：植物：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交，獲得F1F1自交獲得F2鑒別、選擇需要的類型，自交至不發(fā)生性狀分離為止。動物：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交，獲得F1F1雌雄個體交配獲得F2鑒別、選擇需要的類型與隱性類型測交，選擇后代不發(fā)生性狀分離的F2個體。(3

2、)優(yōu)良性狀的選擇若采用雜交育種，一般應從F2開始進行篩選，原因是F2才出現(xiàn)性狀分離。若采用單倍體育種，對優(yōu)良性狀的選擇應在秋水仙素處理之后(填“前”或“后”)，原因是秋水仙素處理之前為單倍體，一般植株較小，不能表現(xiàn)出優(yōu)良性狀。2誘變育種(1)概念：利用物理因素或化學因素來處理生物，使生物發(fā)生基因突變，從而獲得優(yōu)良變異類型的育種方法。(2)過程：選擇生物誘發(fā)基因突變選擇理想類型培育。(3)誘變育種與上述雜交育種相比，二者最大的區(qū)別在于誘變育種能創(chuàng)造出新基因。3生物育種方法、實例(連線) a雜交育種 .高產(chǎn)青霉菌 b單倍體育種 .京花1號小麥 c誘變育種 .抗蟲棉d多倍體育種 .三倍體無子西瓜 e

3、基因工程育種 .雜交水稻【提示】abcde1判斷正誤(1)將大豆種子用60Co處理后，篩選出一株雜合子抗病植株連續(xù)自交若干代，則其純合抗病植株的比例逐代下降。()【提示】雜合子自交，隨自交后代數(shù)增加，純合子逐代增多。(2)通過誘導多倍體的方法可克服遠緣雜交不育，培育出作物新類型。()(3)抗蟲小麥與矮稈小麥雜交，通過基因重組獲得抗蟲矮稈小麥，此實踐活動包含基因工程技術(shù)。()【提示】此育種方式屬于雜交育種，原理是基因重組，不包含基因工程技術(shù)。(4)通過誘變育種可獲得青霉素高產(chǎn)菌株。()(5)育種專家在稻田中發(fā)現(xiàn)一株十分罕見的“一稈雙穗”植株，經(jīng)鑒定該變異性狀是由基因突變引起的，將該株水稻的花粉離

4、體培養(yǎng)后即可獲得穩(wěn)定遺傳的高產(chǎn)品系。()【提示】花粉離體培養(yǎng)獲得的是單倍體，需用秋水仙素處理單倍體幼苗，才能獲得穩(wěn)定遺傳的純合品系。(6)最簡捷的育種方法是雜交育種，快速育種時常選用單倍體育種。()2據(jù)圖思考如圖甲、乙表示水稻兩個品種，A、a和B、b表示分別位于兩對同源染色體上的兩對等位基因，表示培育水稻新品種的過程，請思考：(1)圖中為單倍體育種。(用序號及箭頭表示)(2)圖中哪一標號處需用秋水仙素處理？應如何處理？圖中處需用秋水仙素處理單倍體幼苗，從而獲得純合子；圖中處，需用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，以誘導染色體加倍。(3)圖中、的育種原理分別是基因突變、染色體變異。(4)圖中最簡便的

5、育種途徑是所示的雜交育種，最難以達到育種目的是誘變育種。理解深化探究填表比較各類育種方法原理常用方式優(yōu)點缺點舉例雜交育種基因重組雜交自交 選種 自交使不同個體優(yōu)良性狀集中在一個個體上操作簡便育種時間長局限于親緣關(guān)系較近的個體矮稈抗病小麥誘變育種基因突變輻射、激光、太空誘變等提高變異頻率，加速育種進程，大幅度改良性狀有很大盲目性，有利變異少，需大量處理實驗材料青霉素高產(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_明顯縮短育種年限子代均為純合子技術(shù)復雜，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，提高營養(yǎng)物質(zhì)含量只適用于植物，發(fā)育延

6、遲，結(jié)實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)移到另一種生物細胞中打破物種界限，定向改造生物的遺傳性狀技術(shù)復雜，生態(tài)安全問題較多轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育運用考向?qū)毧枷?考查育種過程、原理、方法等1下列關(guān)于常見作物育種方法的敘述，不正確的是()A利用雜交育種可培育出新物種，促進生物的進化B利用單倍體育種可獲得純合子，明顯縮短育種年限C利用多倍體育種可增加染色體的數(shù)目，獲得莖稈粗壯的植株D利用誘變育種可增大突變頻率，利于獲得新基因A雜交育種的原理是基因重組，不產(chǎn)生新基因，只產(chǎn)生新的基因型，不會改變基因頻率，不能產(chǎn)生新物種，能促進生物進化，A錯誤。2(2017邯鄲市高三摸底)利用基

7、因型為Aa的二倍體植株培育三倍體幼苗，其途徑如圖所示，下列敘述正確的是()A過程需要秋水仙素處理，并在有絲分裂后期發(fā)揮作用B過程為單倍體育種，能明顯縮短育種期限C兩條育種途徑依據(jù)的生物學原理都主要是基因突變和染色體變異D兩條育種途徑中，只有通過途徑一才能獲得基因型為AAA的三倍體幼苗D是人工誘導染色體數(shù)目加倍過程，該過程需要秋水仙素處理，而秋水仙素作用原理是抑制紡錘體的形成，因此其在有絲分裂前期發(fā)揮作用，A錯誤；圖中只有多倍體育種和體細胞雜交育種，沒有單倍體育種，B錯誤；圖中途徑一為多倍體育種，其原理是染色體變異；途徑二為植物體細胞雜交育種，其原理是染色體變異，C錯誤；途徑一得到的三倍體的基因

8、型為AAA或AAa或Aaa或aaa，途徑二得到的三倍體的基因型為AAa或Aaa，D正確。黑龍江省農(nóng)科院欲通過下圖所示的育種過程培育出高品質(zhì)的糯玉米。下列有關(guān)敘述正確的是()Aa過程中運用的遺傳學原理是基因重組Ba過程需要用秋水仙素處理萌發(fā)的種子C利用c過程定能更快獲得高品質(zhì)的糯玉米Db過程需要通過逐代自交來提高純合率Da過程為單倍體育種，育種過程中需用秋水仙素處理萌發(fā)的單倍體幼苗，育種原理是染色體變異，A、B錯誤；c過程為誘變育種，由于基因突變具有不定向性，在較短的時間內(nèi)不一定能獲得高品質(zhì)的糯玉米，C錯誤；b過程為雜交育種，需通過逐代自交來提高純合率，D正確。從育種材料和方法特點的角度確定育種

9、方法，如圖所示?？枷?育種方案的設計3回答下列有關(guān)育種的問題：(1)現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四個品系的純種玉米，其基因型依次為AABBGG、aaBBGG、AAbbGG、AABBgg。若想培育出AaaBBbGGG新類型，試用遺傳圖解表示育種的過程(要求寫出配子)。(2)現(xiàn)有水稻的兩純系品種AArr(無芒而易感病)和aaRR(有芒而抗病)，兩對相對性狀獨立遺傳。為培育無芒而抗病的純系品種(AARR)，請用遺傳圖解表示從F1開始的最快的育種程序，并寫出相應的文字說明。解析(1)培育出的AaaBBbGGG新類型是三倍體，而所給材料均為二倍體，因此要將其中之一(品系乙aaBBGG)用秋水仙素處理使其染色體加倍

10、形成四倍體，然后再與二倍體(品系丙AAbbGG)雜交，可得到三倍體。(2)題中要求寫出從F1開始的最快的育種程序，因此要采用單倍體育種。答案(2)小麥品種是純合體，生產(chǎn)上用種子繁殖，現(xiàn)要選育矮稈(aa)、抗病(BB)的小麥新品種，請設計小麥品種間雜交育種程序。要求用遺傳圖解表示并加以簡要說明。(寫出包括親本在內(nèi)的前三代即可。)答案第一代AABBaabb親本雜交得F1 第二代AaBb 考點二| 基因工程的操作工具及步驟(對應學生用書第146頁)識記基礎(chǔ)梳理1概念按照人們的意愿，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胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。2原理不同生物之間的基

11、因重組。3工具(1)限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱限制酶)分布：主要在微生物體內(nèi)。特性：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。實例：EcoR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。切割結(jié)果：產(chǎn)生兩個帶有黏性末端或平末端的DNA片段。作用：基因工程中重要的切割工具，能將外來的DNA切斷，對自己的DNA無損害。(2)DNA連接酶催化對象：兩個具有相同黏性末端或平末端的DNA片段。催化位置：脫氧核糖與磷酸之間的缺口。催化結(jié)果：形成重組DNA。(3)常用的運載體質(zhì)粒本質(zhì)：小型環(huán)狀DNA分子。作用：a作為運載工具，將目的基因運送到受體細胞中去；b用它在受

12、體細胞內(nèi)對目的基因進行大量復制。4基本步驟5應用(1)育種，如抗蟲棉。(2)藥物研制，如胰島素等。(3)環(huán)境保護，如轉(zhuǎn)基因細菌分解石油。6轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性“兩種態(tài)度”(1)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品不安全，要嚴格控制。(2)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品安全，應該大范圍推廣。1判斷正誤(1)自然界中天然存在的噬菌體自行感染細菌后，其DNA整合到細菌DNA上屬于基因工程。()【提示】基因工程是在人為作用下進行的，噬菌體感染細菌無人為因素，所以不屬于基因工程。(2)DNA連接酶和限制酶是基因工程中兩類常用的工具酶。()(3)將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株，屬于

13、基因工程。()(4)載體質(zhì)粒通常采用抗生素合成基因作為篩選標記基因。()【提示】載體質(zhì)粒上抗生素抗性基因可作為標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇，不是抗生素合成基因。(5)為達到相應目的，“攜帶鏈霉素抗性基因受體菌的篩選”必須通過分子檢測。()【提示】根據(jù)受體菌是否對鏈霉素產(chǎn)生抗性進行篩選，不需要分子檢測。(6)轉(zhuǎn)基因作物被動物食用后，目的基因會轉(zhuǎn)入動物體細胞中。()【提示】動物食入轉(zhuǎn)基因植物后，其消化系統(tǒng)能將植物基因分解成小分子物質(zhì)，基因不能轉(zhuǎn)入動物體細胞中。2據(jù)圖思考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。(1)圖中基因工程的基本過程可以概括為“四步曲”：提取目的基因；目的基因

14、與運載體結(jié)合；將目的基因?qū)胧荏w細胞；目的基因的檢測與鑒定。(2)能否利用人的皮膚細胞來完成過程？不能，為什么？皮膚細胞中的胰島素基因未表達(或未轉(zhuǎn)錄)，不能形成胰島素mRNA。(3)過程必需用的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶。(4)在利用A、B獲得C的過程中，常用限制性核酸內(nèi)切酶切割B，使它產(chǎn)生一定的黏性末端，再加入DNA連接酶才可形成C。運用考向?qū)毧枷蚩疾榛蚬こ痰脑砑皯媒眨绹桶拇罄麃喌难芯咳藛T發(fā)現(xiàn)，從錐形蝸牛體內(nèi)提取出的毒液可望幫助人類開發(fā)出超級速效的胰島素。他們研究表明錐形蝸牛毒蛋白(ConIns Gl)能加速受體細胞信號轉(zhuǎn)換，比人類胰島素更加快速的發(fā)揮作用。因此制造這類“速效胰島素”以及利

15、用轉(zhuǎn)基因技術(shù)實現(xiàn)批量生產(chǎn)成為型糖尿病治療的新思路。請回答下列問題：(1)利用基因工程制造ConIns Gl這種速效胰島素過程中，構(gòu)建基因表達的載體一般包括目的基因、啟動子、標記基因和_，標記基因的作用是_。(2)為了獲得目的基因可以通過提取分析ConIns Gl毒蛋白中的_序列推知毒蛋白基因的核苷酸序列，再用DNA合成儀直接大量合成。基因工程中需要DNA連接酶，根據(jù)酶的來源不同分為_兩類。(3)將人工合成的目的基因?qū)氪竽c桿菌體內(nèi)，一般先用藥物處理大腸桿菌使之成為_細胞。再將重組DNA溶于_中與該類細胞融合，在一定溫度下促進細胞吸收重組DNA分子完成轉(zhuǎn)化過程。(4)經(jīng)過目的基因的檢測和表達，獲

16、得的ConIns Gl毒蛋白活性未能達到期待的“速效胰島素”的生物活性，導致這種差異的原因可能是_。解析(1)基因表達載體的成分包括啟動子、終止子、目的基因和標記基因，其中標記基因的作用是檢測目的基因是否導入了受體細胞。(2)人工合成目的基因，可以根據(jù)ConIns Gl毒蛋白中的氨基酸序列推mRNA中的核糖核苷酸序列，進而推測出毒蛋白基因的核苷酸序列，再用DNA合成儀直接大量合成?；蚬こ讨械腄NA連接酶可以分為EcoliDNA連接酶和T4DNA連接酶兩類。(3)將人工合成的目的基因?qū)氪竽c桿菌等微生物體內(nèi)，先用氯化鈣處理大腸桿菌，使之成為感受態(tài)，再將重組DNA溶于緩沖液中與該類細胞融合。(4

17、)由于大腸桿菌是原核生物，細胞中沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等多種細胞器，不能對合成的蛋白質(zhì)進行加工、分類和包裝，所以獲得的ConIns Gl毒蛋白活性未能達到期待的“速效胰島素”的生物活性。答案(1)終止子鑒別和篩選含有目的基因的細胞(2)氨基酸EcoliDNA連接酶和T4DNA連接酶(3)感受態(tài)緩沖液(4)大腸桿菌中基因表達獲得的蛋白質(zhì)未加工真題驗收| 感悟高考淬煉考能 (對應學生用書第147頁)1(2013大綱全國卷)下列實踐活動包含基因工程技術(shù)的是()A水稻F1花藥經(jīng)培養(yǎng)和染色體加倍，獲得基因型純合新品種B抗蟲小麥與矮稈小麥雜交，通過基因重組獲得抗蟲矮稈小麥C將含抗病基因的重組DNA導入玉米細

18、胞，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得抗病植株D用射線照射大豆使其基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，獲得種子性狀發(fā)生變異的大豆CA項屬于單倍體育種，原理是染色體變異；B項屬于雜交育種，原理是基因重組；C項屬于基因工程育種，原理是基因重組；D項屬于誘變育種，原理是基因突變。2(2014全國卷)現(xiàn)有兩個純合的某作物品種：抗病高稈(易倒伏)和感病矮稈(抗倒伏)品種。已知抗病對感病為顯性，高稈對矮稈為顯性，但對于控制這兩對相對性狀的基因所知甚少?；卮鹣铝袉栴}：(1)在育種實踐中，若利用這兩個品種進行雜交育種，一般來說，育種目的是獲得具有_優(yōu)良性狀的新品種。(2)雜交育種前，為了確定F2代的種植規(guī)模，需要正確預測雜交結(jié)果。若按照孟德爾遺傳

19、定律來預測雜交結(jié)果，需要滿足3個條件：條件之一是抗病與感病這對相對性狀受一對等位基因控制，且符合分離定律；其余兩個條件是_。(3)為了確定控制上述這兩對性狀的基因是否滿足上述3個條件，可用測交實驗來進行檢驗，請簡要寫出該測交實驗的過程。解析(1)雜交育種能將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過雜交集中在一起，抗病與矮稈(抗倒伏)為優(yōu)良性狀。(2)雜交育種依據(jù)的原理是基因重組，控制兩對相對性狀的基因位于非同源染色體上，遵循基因的自由組合定律，每對基因單獨考慮時符合分離定律。(3)測交是指用F1和隱性純合子雜交，故應先用純合的抗病高稈植株與感病矮稈植株雜交得到F1，然后再進行測交實驗。答案(1)抗病矮稈(

20、2)高稈與矮稈這對相對性狀受一對等位基因控制，且符合分離定律；控制這兩對相對性狀的基因位于非同源染色體上(3)將純合的抗病高稈植株與感病矮稈植株雜交，產(chǎn)生F1，讓F1與感病矮稈植株雜交。3(2014安徽高考)香味性狀是優(yōu)質(zhì)水稻品種的重要特性之一。(1)香稻品種甲的香味性狀受隱性基因(a)控制，其香味性狀的表現(xiàn)是因為_，導致香味物質(zhì)積累。(2)水稻香味性狀與抗病性狀獨立遺傳?？共?B)對感病(b)為顯性。為選育抗病香稻新品種，進行了一系列雜交實驗。其中，無香味感病與無香味抗病植株雜交的統(tǒng)計結(jié)果如圖所示，則兩個親代的基因型是_。上述雜交的子代自交，后代群體中能穩(wěn)定遺傳的有香味抗病植株所占比例為_。

21、(3)用純合無香味植株作母本與香稻品種甲進行雜交，在F1中偶爾發(fā)現(xiàn)某一植株具有香味性狀。請對此現(xiàn)象給出兩種合理的解釋：_；_。(4)單倍體育種可縮短育種年限。離體培養(yǎng)的花粉經(jīng)脫分化形成_，最終發(fā)育成單倍體植株，這表明花粉具有發(fā)育成完整植株所需的_。若要獲得二倍體植株，應在_時期用秋水仙素進行誘導處理。解析(1)根據(jù)題意分析，a基因控制香味性狀的出現(xiàn)，說明a基因純合時，參與香味物質(zhì)代謝的某種酶缺失，導致香味物質(zhì)不能轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，從而使香味物質(zhì)積累。(2)據(jù)圖中雜交結(jié)果分析，無香味有香味31，抗病感病11，可知親本的基因型為Aabb(無香味感病)、AaBb(無香味抗病)，則F1基因型為1/8AABb、1/8AAbb、1/4AaBb、1/4Aabb、1/8a