必修二 第六章 从杂交育种到基因工程

二、诱变育种 1．概念：利用物理因素或化学因素处理生物，使生物 发生 基因突变 ，从而获得优良变异类型的育种方法。 2．原理： 基因突变 。 3．特点：可以 提高突变率 ，在较短时间内获得更多的 优良变异类型。
三、基因工程 1．概念：又叫基因拼接技术或 DNA重组技术 ，是按照人们 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
小片组织保持绿色，表明这部分组织具有________。
(3)取该部分绿色组织再进行组织培养，诱导植株再生后，用
秋水仙素处理幼苗，使染色体________，获得纯合
____________，移栽到大田后，在苗期喷洒该除草剂鉴定其 抗性。 (4)对抗性的遗传基础做进一步研究，可以选用抗性植株与 ________杂交，如果________，表明抗性是隐性性状。F1自 交，若F2的性状分离比为15(敏感)∶1(抗性)，初步推测 ________。
【解题指导】
二倍体水稻经花药离体培养可形成单倍
体幼苗。用γ射线对单倍体幼苗进行照射的目的是诱导产生 抗除草剂的水稻幼苗，除草剂处理后叶片仍保持绿色的植株 表明组织内含有抗该除草剂的基因。单倍体幼苗经秋水仙素
处理后，使其染色体数加倍，从而获得纯合二倍体。选用抗
性水稻与敏感水稻进行杂交，如果F1表现为抗该除草剂，表 明抗该除草剂为显性性状，如果F1表现敏感则表明抗该除草 剂为隐性性状。F1自交后得F2的性状分离比15∶1，可初步推 测水稻的抗除草剂性状由两对基因控制，基因型为双隐性时
方面取得了重大成就。
名 原 称 理
方法 杂交 ↓ 自交 ↓ 筛选
优点
缺点 ①育种时间一般 比较长 ②局限于同种或 亲缘关系较近的 个体 ③需及时发现优 良品种
应用
杂 交 育 种
基 因 重 组
使分散 在同一 物种不 同品种 中的多 个优良 培育杂合子 性状集 品种：一般 中于同 是选取纯合 一个体 双亲 上 子一代
【解题指导】
(1)将F1高秆抗病类型自交，在F2中
可获得高秆抗病、矮秆抗病、高秆易感病和矮秆易感病四 种类型，从四种类型中选择矮秆抗病Ⅰ。该矮秆抗病类型 的基因组成为ttRR和ttRr，其中，不能稳定遗传的(ttRr)在 矮抗植株中占2/3。(2)B组中矮秆抗病类型Ⅱ是由F1高秆抗 病类型的花药离体培养直接获得，其基因组成为tR，属单
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
年年制种
杂交水稻、杂交 玉米等
名 称
原理
方法
优点
缺点
应用
诱 变 基因 诱变因素处 育 突变 理后筛选 种
提高变异频 盲目性大， 率，加快育 有利变异少，高产
种进程，大 工作量大， 青霉
幅度改良某 需要大量的 菌 些性状 供试材料
名 原理 称
②用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。
(3)作为运载体应具备的条件： ①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制； ②有多个限制酶切点； ③有标记基因。
二、操作步骤
[例2] (2010· 河源质检)以下说法正确的是
(
)
A．所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B．质粒是基因工程中唯一的运载体
C．运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，
2．设计探究性假设 分五个实验步骤进行： (1)实验准备，包括必要的实验器材及实验药品的准备； (2)满足条件x，设计一个实验，观察事件P能否发生； (3)条件x改变，设计一个实验，观察事件P能否发生，发
生的程度如何？
(4)设计对照实验。对照实验是实验设计时必须遵循的原 则，对照的常用方法有以下几种：空白对照：不给对照组 任何处理因素；条件对照：虽然给对照组施以部分实验因
一、操作工具 1．基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶(简称限制酶) (1)存在：主要在微生物体内。
(2)特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，
并在特定的切点上切割DNA分子。 (3)实例：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A 之间将这段序列切开。
(4)切割结果：产生2个带有黏性末端的DNA片段。 (5)作用：基因工程中重要的切割工具，能将外来的DNA切断， 对自己的DNA无损害。
素，但不是所要研究的实验因素；自身对照：对照和实验
都在同一研究对象上进行；相互对照：不单独设立对照组，
而是几个实验组相互对照；
(5)梳理，实验是否遵循“单因子变量”、“平行重复” 原则。
3．观察、记录和结论
仔细观察并准确记录实验现象，并根据实验现象做出相
应的结论，一般规律是：
(1)若条件x存在，事件P能发生，条件x改变，事件P不能 发生(或发生程度改变)，结论是“________”。 (2)若条件x存在，事件P能发生，条件x改变，事件P能发 生(或发生程度改变)，结论是“________”。
_________________________________________________；
同上述育种方式比较，①→⑤→⑧育种方式的优越性主要 表现在______________。
(2)⑨方法所运用的原理是________________。过程⑪常用
__________________处理萌发的种子或幼苗。
下列关于育种的叙述中，正确的是 A．用物理因素诱变处理可提高突变率 B．诱变育种和杂交育种均可形成新的基因
(
)
C．三倍体植物不能由受精卵发育而来
D．诱变获得的突变体多数表现出优良性状
解析：物理因素可以提高基因的突变率；杂交育种的原理 是基因重组，并没有形成新的基因；三倍体是指由受精卵 发育而来，体细胞中含有三个染色体组的个体，如三倍体 无子西瓜；诱变育种的原理是基因突变，而基因突变是不 定向的。 答案：A
的遗传性状。 2．基本工具
(1)基因的剪刀： DNA限制性内切酶 。 (2)基因的针线： DNA连接酶 。 (3)基因的运载体：常用的有 质粒 、噬菌体和 动植物病毒 等。
4．操作步骤 (1)提取 目的基因 。
(2)目的基因与 运载体 结合。
(3)将目的基因导入 受体细胞 。 (4)目的基因的 检测和鉴定 。 5．应用 基因工程主要在 作物育种 、药物研制和 环境保护 等
生物育种综合了遗传规律与变异及进化的有关内容，
命题设计 为了快速培育抗某种除草剂的水稻，育种工
作者综合应用了多种育种方法，过程如下。请回答问题。
(1)从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体 培养，诱导成________幼苗。 (2)用γ射线照射上述幼苗，目的是________；然后用该除 草剂喷洒其幼叶，结果大部分叶片变黄，仅有个别幼叶的
2．基因的“针线”——DNA连接酶
DNA连接酶的作用是在DNA分子连接过程中，黏合脱
氧核糖和磷酸之间的缺口。如果把DNA分子看成“梯 子形”，DNA连接酶的作用是把梯子的扶手连接起来。
3．常用的运载体——质粒 (1)本质：小型环状DNA分子。 (2)作用 ①作为运载工具，将目的基因送到宿主细胞中去；
几个方面：
回 1．生物育种方法的比较与选择。如2007年山东卷第 顾 26题考查了诱变育种、单倍体育种和杂交育种； 考 情 2009年广东卷第33题，综合考查了单倍体育种和诱 变育种。
2．对于基因工程的考查，多在选修内容中涉及。
瞻 望 知识考查点全面，因此一直是高考命题的热点。试 考 题多以简答题形式考查，也可以育种方案设计等实 向 验题形式考查。
优点
缺点
应用
染色
体数 目变
操作简单， 所获品种发育 三倍体无
能较快获 得所需品 延迟，结实率 子西瓜、 低，一般只适 八倍体小
异
种
用于植物
黑麦
提取目的基因→ ①目的性 目的基因与运载 强，育种 技术复杂，安 全性问题多， 有可能引起生 态危机 转基因
基因
工程 育种
基因 重组
体结合→将目的 周期短；
基因导入受体细 ②克服了 胞→目的基因的 远缘杂交
不能稳定遗传的占__________。
(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育 配子的是________类。 (3)A、B、C三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦 品种的是________组，原因是____________。
(4)通过矮秆抗病Ⅱ获得矮秆抗病小麦新品种的方法是 __________________。获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传 的占__________________。 (5)在一块高秆(纯合体)小麦田中，发现了一株矮秆小 麦。请设计实验方案探究该矮秆性状出现的可能原因(简 要写出所用方法、结果和结论)。
【考纲展示】 1．生物变异在育种上的应用 2．转基因食品的安全性问题 (Ⅱ) (Ⅰ)
【热点考向】
1．诱变育种、杂交育种等育种方法的原理、应用
2．基因工程在育种中的应用
一、杂交育种
1．概念：将两个或多个品种的 优良性状 通过交配集中在
一起，再经过 选择和培育，获得新品种的方法。 2．原理： 基因重组 。 3．过程：选择具有不同优良性状的亲本通过 杂交 获得F1， F1连续 自交 或杂交，从中筛选获得需要的类型。
1．理论假设的提出
根据题目要求，确定实验的条件即实验变量x，实验中要
注意控制“变量”。一般只确定一个变量，即唯一一个
对实验结果可能产生影响的变量。在此基础上提出理论
假设，它常常可以描述为：“当条件x存在时，事件P(实
验现象)可能发生；当条件x改变时，若事件P发生，能得
出何结论：当事件P不发生，能得出何结论。”
(3)过程⑬是基因工程育种，其优点是能定向改造生物的
性状，克服远缘杂交不亲和的障碍。
[答案] (1)杂交育种
将两个或多个品种的优良性状通过
交配集中在一起