【师说】2015高考生物一轮复习课件：2.4.3从杂交育种到基因工程

考向一 突破“新品种育种方法的选择” 育种是解决世界面临的粮食问题的重要手段， 根据不同育种 需求选择合适的育种方法设计育种方案是常见题型，需引起重 视。在解答此类题目时，可依照以下方法进行： ①若要培育隐性性状个体，则可用自交或杂交，只要出现该 性状即可。 ②有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，最简便的 方法是自交。 ③若要快速获得纯种，则用单倍体育种方法。
解析：限制酶具有专一性，一种限制酶只能识别一种特定的 核苷酸序列；质粒是基因工程中最常用的运载体，此外还可以用 动植物病毒或噬菌体；运载体需要具有多个限制酶切点，以便与 外源基因相连接；DNA 连接酶作用于黏性末端两单链磷酸与五 碳糖之间的磷酸二酯键。 答案：C 思维点拨：本题考查限制酶、DNA 连接酶和运载体的特点 和作用实质等知识，要求考生熟练掌握基因工程操作工具的名 称、特点、作用实质和作用结果等相关知识。
操作简单， 能较快获 得所需品 种 ①目的性 强，育种周 期短；②克 服了远缘 杂交不亲 和的障碍
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
所获品种发育 三倍体无子 延迟，结实率 西瓜、八倍 低，一般只适 体小黑麦 用于植物
技术复杂，安 全性问题多， 转基因抗虫 有可能引起生 棉 态危机
跟踪训练 1 假设 A、b 代表玉米的优良基因，这两种基因 是自由组合的。现有 AABB，aabb 两个品种，为培育出优良品种 AAbb，可采用的方法如图所示。请根据图回答问题。
3．常用的运载体——质粒 (1)本质：小型环状 DNA 分子
①作为运载工具，将目的基因送到宿主 细胞中去 (2)作用 ②用它在宿主细胞内对目的基因进行大 量复制 ①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制 (3)条件②有多个限制酶切点 ③有标记基因
二、对基因工程步骤的五点说明 1． 限制酶和 DNA 连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间的 磷酸二酯键，只是前者切开，后者连接。 2．要想从 DNA 上切下某个基因，应切 2 个切口，产生 4 个黏性末端。 3．获取目的基因、切割运载体需要用同一种限制酶，目的 是产生相同的黏性末端。 4．将目的基因导入受体细胞，没有涉及碱基互补配对。 5．动物一般用受精卵作为受体细胞；植物一般用体细胞作 为受体细胞，再通过植物组织培养方式形成新个体；微生物常用 不致病的大肠杆菌作为受体细胞。
(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：产生两个带有黏性末端的 DNA 片段。 (5)作用： 基因工程中重要的切割工具。 在微生物体内能将外 来的 DNA 切断，对自己的 DNA 无损害。
2．基因的“针线”——DNA 连接酶 (1)催化对象：两个具有相同黏性末端的 DNA 片段。 (2)催化位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口。 (3)催化结果：形成重组 DNA。
杂交→自交→选优→自 物理射线处理、化学诱变 方法 交 剂处理 ①提高突变率，加快育种 ①不能产生新基因， 原有 进程②产生新基因，新性 特点 基因性状的重新组合② 状，大幅改良性状③盲目 育种进程缓慢 性大，有利变异少
思维激活 1 诱变育种与杂交育种相比，最大的区别是什么？ 提示：二者最大的区别在于诱变育种能产生新基因，从而创 造出新性状。
第3讲 从杂交育种到基因工程
基础梳理 一、杂交育种和诱变育种 杂交育种 将两个或多个品种的优 良性状通过交配集中在 概念 一起，再经过选择和培 育，获得新品种的方法 原理 基因重组 范围 有性生殖的生物
诱变育种 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，从而获得优良 变异类型的育种方法 基因突变 所有生物
特别提醒 (1)限制酶在第一步和第二步操作中都用到， 且要求是同一种 酶， 目的是产生相同的黏性末端， 第二步中还用到 DNA 连接酶。 (2)质粒是最常用的运载体，不要把质粒和运载体等同起来， 除质粒外，其他的运载体还有噬菌体、动植物病毒等。
山东检测以下说法正确的是( 跟踪训练 2 2014· ) 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， 以便与外源基因连接 D．DNA 连接酶使黏性末端的碱基之间形成氢键
解析：本题以图解的形式考查考生的识图、析图能力，并且 涉及了相关计算。 根据孟德尔自由组合定律， F2 中基因型为 AAbb 的植株占 1/16，所以共 97 株。Aabb 自交后代 AAbb 和 aabb 的 比例为 1:1。⑤⑥过程是单倍体育种，包括了花药离体培养和秋 水仙素诱导染色体加倍两个步骤，可以明显缩短育种年限。⑦是 利用射线，属于诱变育种，过程④与⑦相比，其具有的明显优势 是能定向地改造生物的遗传性状。
使分散在 同一物种 不同品种 中的多个 优良性状 集中于同 培育杂合子品 一个体上 种：一般是选取 年年制种 纯合双亲杂交
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
举例 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 杂交水稻、 杂交玉米等
明显缩短 育种年限， 子代均为 纯 合 子 ( 相 技术复杂 对二倍体 说的)， 加速 育种进程
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
染色 用 一 定 浓 度 的 多倍 体数 秋 水 仙 素 处 理 体育 目变 萌 发 的 种 子 或 种 异 幼苗 提取目的基因 →目的基因与 运载体结合→ 基因 将目的基因导 基因 工程 入受体细胞→ 重组 育种 目的基因的表 达与检测→筛 选获得优良个 体
二、基因工程及其应用 1．概念的理解 基因工程别名 基因并接技术或 DNA 重组技术 操作环境 生物体体外 操作对象 基因 操作水平 DNA 分子水平 基本过程 剪切、拼接、导入、表达 定向改造生物的遗传性状，获得人 结果 类需要的基因产物
基因的“剪刀”：限制酶 基因的“针线”：DNA连接酶 2.工具基因的运载体：常用的有质粒、噬菌体和 动物病毒等，目的是将目的基因送入 受体细胞 3．步骤：提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的 基因导入受体→目的基因的检测与鉴定 4．基因工程的应用 基因工程与作物育种，如抗虫棉 基因工程与药物研制，如胰岛素、乙肝疫苗等 基因工程与环境保护，如超级菌分解泄漏石油
孝感测试水稻是湖北主要的粮食产物，改善水稻 例 12014· 的遗传性状是育种工作者不断努力的目标， 如图表示水稻育种的 一些途径，请回答下列问题：
(1) 以矮秆易感病 (ddrr) 和高秆抗病 (DDRR) 水稻为亲本进行 杂交，得到 F1，F1 自交产生 F2，F2 中不能稳定遗传的个体占 ________， 选 F2 中的矮秆抗病的水稻植株进行自交， 子代中 ddRR 和 ddRr 的比例是________。 (2) 若 要 在 较 短 时 间 内 获 得 上 述 新 品 种 水 稻 ， 可 选 图 中 ________(用数字和箭头填空)途径所用的方法。其中⑦途径的常 用方法是________。
解析 图中 ①→② 为诱变育种， ③→④ 为基因工程育种， ⑤→⑥为杂交育种，⑤→⑦→⑧为单倍体育种，⑨→⑩为多倍体 育种，⑪→⑫为细胞工程育种。 (1) 用矮秆易感病 (ddrr) 和高秆抗病 (DDRR) 水稻杂交，得到 F1(DdRr)，F1 自交产生 F2，F2 中不能稳定遗传的个体占 1—4/16 ＝3/4。F2 中矮秆抗病水稻为 1/3ddRR、2/3ddRr，自交后子代中 ddRR 占 1/3＋2/3×1/4＝1/2，ddRr 占 2/3×1/2＝1/3，故 ddRR： ddRr＝3:2。
①物理方法：用 紫外线、X 或 γ 射线、微重力、 激光等处理生 诱变 基因 物，再筛选；② 育种 突变 化学方法：用亚 硝酸、硫酸二乙 酯处理生物，再 筛选
提高变异 频率，加快 育种进程， 大幅度改 良某些性 状
盲目性大，有 利变异少，工 作量大，需要 高产青霉菌 大量的供试材 料
具有不同性状 的 亲 本 杂 交 →F 1→ 花 药 离 体培养，培养出 染色 单倍 单倍体幼苗→ 体数 体育 将单倍体幼苗 目变 种 经一定浓度的 异 秋水仙素处理， 获得纯合子幼 苗→筛选优良 性状植株
思维激活 2 运载体和细胞膜上的载体相同吗？ 提示：不同； ①运载体是将外源基因导入受体细胞的专门运输工具， 常用 的运载体有质粒、动植物病毒、λ 噬菌体等。 ②细胞膜上的载体是位于细胞膜上的载体蛋白质， 与控制物 质进出细胞有关系。
知识整合 考点一 几种常见育种方法的比较 名称 原理 方法 优点 培育纯合子品 种：杂交→自交 →筛选出符合 要求的表现型， 杂交 基因 自交到不发生 育种 重组 性状分离为止
答案： (1)杂交育种 基因重组 F2 从 F2 开始出现 AAbb 个体(或 从 F2 开始出现性状分离) (2)97 1:1 (3)花药离体培养 明显缩短了育种年限 (4)诱变育种 过程④产生的变异是定向的(或基因工程育种 转入的基因是已知的，用基因工程手段产生的变异是定向的)
考点二 基因工程的操作工具及基本步骤 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)分布：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。
④若实验植物为营养繁殖类如土豆、地瓜等，则只要出现所 需性状即可，不需要培育出纯种。 ⑤若要培育原先没有的性状，则可用诱变育种。 ⑥提高营养物质含量可运用多倍体育种。 ⑦将两个亲本的不同优良性状集中在一起，可利用杂交育 种。 ⑧若要定向地改造生物性状，则可用基因工程育种。 ⑨在实际育种过程中，并非单一地运用某种育种方式，而是 根据需要选择多种育种方式综合运用。
答案 (1)3/4 3：2 (2)⑤→⑦→⑧ 花药离体培养 (3)③→④ 目的基因与运载体结合 转基因生物不安全， 要 严格控制； 转基因生物是安全的， 应该大范围推广； 等等„„(开 放性试题，答案合理即可) (4)①→②