2017版高考生物一轮复习 第7单元 生物的变异、育种与进化 第3讲 从杂交育种到基因工程课件

请回答： (1)自然状态下该植物一般都是________合子。 (2)若采用诱变育种，在γ射线处理时，需要处理大量种子，其原因是基因 突变具有________和有害性这三个特点。 (3)若采用杂交育种，可通过将上述两个亲本杂交，在F2等分离世代中 ________抗病矮茎个体，再经连续自交等________手段，最后得到稳定遗传的 抗病矮茎品种。据此推测，一般情况下，控制性状的基因数越多，其育种过程 所需的________。若只考虑茎的高度，亲本杂交所得的F1在自然状态下繁殖， 则理论上F2的表现型及其比例为________。
(3)杂交育种一般通过杂交、选择、纯合化手段培育新品种，控制性状的 基因数越多，通过自交进行纯合化的时间会越长。根据题干信息可知，两个亲 本感病矮茎和抗病高茎的基因型分别为rrDDEE和RRddee，若只考虑茎的高 度，杂交得到的F1的基因型为DdEe，则F1自交后代F2有3种表现型：矮茎、中 茎、高茎，其比例为9(D__E__)∶6(3D__ee、3ddE__)∶1(1ddee)。 (4)单倍体育种的过程包括花药离体培养和染色体加倍两个过程，其中涉 及基因重组、染色体畸变等原理。单倍体育种的遗传图解见答案。
(6)没有限制酶就无法使用质粒运载体。(√) (7)我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度。(√) (8)重组质粒中每个限制酶识别位点至少插入一个目的基因。(×) (9)自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后，其DNA整合到细菌DNA 上属于基因工程。(×)
2．小麦高茎(D)对矮茎(d)为显性，抗锈病(T)对不抗锈病(t)为显性(两对基 因独立遗传)。现有高茎抗锈病纯合子和矮茎不抗锈病纯合子两个亲本，要想 获得矮茎抗锈病的纯合新品种，育种专家提出了两种育种方案。如下图所示， 请回答下列问题：
①物理：紫外线、 提高变异 X射线或γ射线，微 频率，加 重力、激光等处理，快育种进 再筛选；②化学： 程，大幅 亚硝酸、硫酸二乙 度改良某 酯处理，再选择 些性状
高产青霉 有利变异 菌，“黑 少，需处 农五号” 理大量实 大豆品种 验材料(有 等的培育 很大盲目 和高产雄 性) 性家蚕的 培育 用纯种高 秆抗病小 麦与矮秆 不抗病小 麦快速培 育矮秆抗 病小麦
【解析】 (1)(2)方案甲是用两个纯合的亲本进行杂交，获得杂种一代， 通过对杂种后代的不断优选自交，获得所需的能够稳定遗传的个体，属于杂交 育种；而方案乙只利用了其中的一个亲本，经过(四)获得新个体(ddTt)，由于 基因T是亲本中所没有的，因此只能来自基因突变，由于基因突变具有不定向 性，多数是不利的变异，因而影响育种效率。而杂交育种目的性更强一些。 (3)诱发基因突变可以用物理或化学的方法，诱变育种的特点是能够提高 突变的频率，增加所需性状出现的概率。 (4)DdTt自交，所得后代中性状符合要求的占3/16，ddT_中能够稳定遗传 的个体占1/3。
选择 和培育，获得新品种的方法。
交配 集中在一起，再
2．原理： 基因重组 3．过程：选择具有
。
不同优良性状
的亲本→ 杂交 ，获得
F1→F1 自交 →获得 F2→鉴别、选择需要的类型→优良品种。
4．优点：操作 简便 ，可以把多个品种的 优良性状 集中在一起。 5．缺点 (1)只能利用已有的基因进行 重组 ，不能创造 新基因 。 (2)杂交后代会出现
(1)图中(一)、(二)所示过程在遗传学上分别叫________和________。 (2)图中表示的两种常见的育种方法是____________育种和________育种， 其中哪种育种方法较为理想？________，其优越性是________。 (3)图中(四)处理的方法是____________， 目的是_________________。 (4)图中(二)产生的矮茎抗锈病的个体比例是________，ddT_中能够稳定遗 传的个体占________。
染色 体数 目变 异
用一定浓度 的秋水仙素 处理萌发的 种子或幼苗
操作简单， 能较快获得 所需品种
能定向地改 变生物遗传 性状；目的 性强；育种 周期短；克 服了远缘杂 交不亲和的 障碍
所获品种 三倍体无 发育延迟， 子西瓜、 结实率低， 八倍体小 一般只适 黑麦 用于植物
基 因 工 程 基因 育 重组 种
三、基因工程及其应用 1．定义：又叫 基因拼接 技术或 DNA重组技术。按照人们的意愿，把一 种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造 ，然后放到另一种生物的细胞里， 定向地改造生物的遗传性状。 2．工具 (1)基因的“剪刀”— 的 核苷酸
限制性核酸内切 酶(简称限制酶)：识别特定
序列，并在特定的切点上切割DNA分子。
(4)若采用单倍体育种，该过程涉及的原理有________。 请用遗传图解表示其过程(说明：选育结果只需写出所选育品种的基因 型、表现型及其比例)。 【解析】 (1)杂合子连续自交，后代纯合子比例逐渐增加，杂合子比例
逐渐减小。因此，自然状态下闭花授粉(连续自交)的植物一般都是纯合子。 (2)基因突变有多方向性、稀有性和有害性等特点，这决定了诱变育种需 处理大量的材料。
单 ①先杂交，使优良 倍 性状集中于同一个 体 体；②先花药离体 染色 育 培养，培养出单倍 体数 种 体幼苗；③将单倍 目变 体幼苗经一定浓度 异 的秋水仙素处理获 得纯合子；④从中 选择优良植株
明显缩短 育种年限， 技术复杂 子代均为 且需与杂 纯合子， 交育种配 加速育种 合 进程
多 倍 体 育 种
【答案】 (1)纯 (2)多方向性、稀有性 (3)选择 纯合化 年限越长 高茎∶中茎∶矮茎＝1∶6∶9 (4)基因重组和染色体畸变
[考点精讲] 几种育种方法的比较
名 原 称 理 方法 优点 缺点 ①育种时 间长 ②局限于 同一种或 亲缘关系 较近的个 体 应用 用纯种高 秆抗病小 麦与矮秆 不抗病小 麦培育矮 秆抗病小 麦
DNA连接酶能够使目的基因与运载体连接在一起形成重组DNA分子；常 用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。抗病棉花培育过程中常用的运载 体是细菌的质粒，将重组DNA分子导入农杆菌，然后让农杆菌去感染棉花细 胞，最后经检测与筛选，获得抗病的棉花新品种。抗病基因表达的产物是蛋白 质，使棉花表现出抗病性状。
切割后，得到的分子末端序列为 端是________。
，则能与该运载体连接的抗病基因分子末
(3)切割完成后，采用________酶将运载体与该抗病基因连接，连接后得 到的DNA分子称为________。 (4)再将连接得到的DNA分子导入农杆菌，然后用该农杆菌去________棉 花细胞，利用植物细胞具有的________性进行组织培养，从培养出的植株中 ________出抗病的棉花。 (5)该抗病基因在棉花细胞中表达的产物是________。 A．淀粉 C．蛋白质 B．脂质 D．核酸
【答案】 (1)从细胞中分离 人工合成 Ti质粒 (2)限制性内切酶(限制酶) A (3)DNA连接 重组DNA分子 (4)感染 全能 筛选(选择) (5)C (6)抗病性状
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考点突破| 领悟高考方向
考点1 遗传育种的原理及应用 [典例导悟1] (2015· 浙江高考)某自花且闭花授粉植物，抗病性和茎的高度 是独立遗传的性状。抗病和感病由基因R和r控制，抗病为显性；茎的高度由 两对独立遗传的基因(D、d，E、e)控制，同时含有D和E表现为矮茎，只含有 D或E表现为中茎，其他表现为高茎。现有感病矮茎和抗病高茎两品种的纯合 种子，欲培育纯合的抗病矮茎品种。
5．基因工程的安全性
[特别提醒] (1)限制酶切割DNA分子断裂的化学键是磷酸二酯键，DNA连接酶所修复 的也是磷酸二酯键。 (2)基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵 母菌和动植物细胞。 (3)用同种限制酶切割含目的基因的DNA分子和运载体，才能产生相同的 黏性末端。
基础自测 1．判断 (1)太空育种能按人的意愿定向产生优良性状。(×) (2)诱变育种时突变的个体中有害个体多于有利个体。(√) (3)杂交育种和诱变育种都能产生前所未有的新基因，创造变异新类型。 (× ) (4)杂合子品种的种子只能种一年，需要年年制种。(√) (5)采用诱变育种可改良缺乏某种抗病性的水稻品种。(√)
知 识 梳 理
当 堂 验 收
考 点 突 破
第3讲
从杂交育种到基因工程
2.转基因食品的安全(Ⅰ)
分 层 限 时 跟 踪 练 二 十 二
[考纲导学] 1.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)
方 法 技 巧 类 5
知识梳理| 夯实高考双基 回扣教材 一、杂交育种 1．定义：将 两个或多个品种 的优良性状通过 经过
杂 交 育 种
基 因 重 组
培育纯合子品种： 杂交→自交→筛 使分散在同 选出符合要求的 一物种不同 表现型，自交到 品种中的多 不发生性状分离 个优良性状 为止(纯合子) 集中于同一 个体上，即 培育杂种优势品 “集优” 种：一般是选取 纯合双亲杂交
杂交水稻、 年年制种 玉米
诱 变 育 种 基因 突变
(2)基因的“针线”— DNA连接酶：连接脱氧核糖和 磷酸 之间的缺口。 (3)基因的运载体：将外源基因送入受体细胞，常用的运载体有 质粒 、噬 菌体和
动植物病毒 等。 运载体 结合→将目的基因
3．步骤：提取 目的 基因→目的基因与 导入
受体 细胞→目的基因的 检测 与 鉴定。
4．应用 目的：培育出具有各种 抗逆性 的作物新品种 (1)作物育种实例：抗棉铃虫的 转基因抗虫棉 意义：减少了 农药 用量，保护环境 实例 (2)药物研制――→生产人的胰岛素 过程 ――→胰岛素基因导入 大肠杆菌 内，并在大肠杆菌内表达 (3)环境保护：利用转 基因细菌 、降解有毒有害的化合物，吸收环境 中的重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等。
【答案】 (1)杂交 自交 (2)杂交 诱变 杂交育种 目的性强，能够将多个品种的优良性状集中 在一起 (3)用物理方法或化学方法诱发基因突变 提高变异频率，获得所需要的 变异个体 (4)3/16 1/3
3．农业科技工作者在烟草中找到一抗病基因，现拟采用基因工程技术将该基因 转入棉花，培育抗病棉花品系。请回答下列问题： (1)要获得该抗病基因，可采用________、________等方法。为了能把抗病基因转 入棉花细胞中，常用的运载体是________。 (2)要使运载体与该抗病基因连接，首先应使用________进行切割。假如运载体被
分离 缓慢
现象，育种进程
。
二、诱变育种 1．定义：利用 物理因素或化学 因素来处理生物，使生物发生 基因突变 。 2．原理： 基因突变 。 3．过程：选择生物→ 诱发基因突变 →选择理想类型→培育。 4．特点 (1)可以提高 突变率 ，在较短时间内获得更多的优良变异类型。 (2)大幅度地改良某些性状。 (3)具有盲目性，需大量处理材料。 5．应用：培育具有 新性状 的品种。
提取目的基 因→转入运 载体→导入 受体细胞→ 目的基因的 表达与检测 →筛选出符 合要求的新 品种
Байду номын сангаас
转基因 技术复杂， “向日葵 安全性问 豆”、转 题多 基因抗虫 棉
[名师点睛] 单倍体育种≠花药离体培养
单倍体育种主要包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选四个过 程。
(6)转基因棉花获得的________是由该表达产物来体现的。
【解析】 基因工程的操作一般要经历四个步骤：一是提取目的基因，二 是目的基因与运载体结合，三是将目的基因导入受体细胞，四是目的基因的检 测与鉴定。提取目的基因主要有两条途径：一是从供体细胞的DNA中直接分 离目的基因，二是人工合成。人工合成目的基因有两种方法：一是通过 mRNA→单链DNA→双链DNA，二是根据蛋白质氨基酸序列→mRNA序列→ 推测出结构基因核苷酸序列→通过化学方法人工合成。整个操作过程需要用到 许多工具，基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶，将含目的基因的DNA分 子与运载体用同种限制性核酸内切酶进行切割，可以切出互补的黏性末端；