杂交育种与诱变育种应用

程
材料多
株
方法
原理
常用方法
优点 操作简单， 并可以在较 短时间内获 得新品种
缺点 新品种发育 迟缓、结实
代表
实例
无子西 瓜、八 倍体小 黑麦
多倍体 育种
染色
秋水仙素处
体变
异
理萌发的种
子或幼苗
率低，在动
物中无法开 展Baidu Nhomakorabea
单倍体 育种
染色
体变 异
花药离体培
养后，再用 明显缩短育 秋水仙素处 种年限 理
技术复杂，
合二倍体基因型有4种。过程③为基因工程育种。过程④
为诱变育种，其优点是可以提高突变率，在短时间内获 得更多的变异类型。
答案：(1)杂交育种
1/3 (2)单倍体育种
(3)基因工程育种
4
AAbb、
(4)诱
aabb、AABB、aaBB
全能
(1)过程①表示的育种方式是________，F1自交获得的F2 中，高蔓抗病植株中纯合体占________。 (2)过程②表示的育种方式是__________，可以取任一植 株的适宜花药作培养材料，培养得到的单倍体基因型有 __________种；用秋水仙素处理，使染色体数目加倍， 获得的二倍体植株的基因型分别是________。
(3)过程③表示的育种方式是________，叶肉细胞培育成 转基因植株的过程体现了细胞的________性。 (4)过程④表示的育种方式是________，该育种方法的优
点是________________________。
解析：过程①表示的育种方法是杂交育种，F2中高蔓抗
病植株的基因型为A_bb，则其中纯合体占1/3。过程② 表示的是单倍体育种，方法是先花药离体培养得到单倍 体幼苗，再用秋水仙素处理，使染色体数目加倍，获得 纯合体。F1的基因型为AaBb，所以单倍体育种得到的纯
为aabbdd的种子，该种子可长成基因型为aabbdd的植株
[链一串] 各种育种方式的比较 方法 原理 杂交 基因 育种 重组 常用方法 优点 操作简单， 目标性强 缺点 代表实
例
矮秆抗 病小麦
杂交
育种年限长
诱变 基因 辐射诱变、 育种 突变 激光诱变等
提高突变率，有利变异少， 高产青 加速育种进 需处理实验 霉素菌
限制酶和DNA连接酶 。
(3)怎样确认目的基因已被导入受体细胞？ 若受体细胞表现出运载体“标记基因”所控制的性状，说明
目的基因已被导入受体细胞。
3．应用
(1)作物育种：利用基因工程，获得高产、稳产和具有优良
品质的农作物，培育出具有各种 抗逆性 的作物新品种， 如 抗虫棉 。 (2)药物研制：利用基因工程，培育转基因生物，利用转基 因生物生产出各种高质量、低成本的药品，如 胰岛素 、 干扰素 、乙肝疫苗等。 (3)环境保护：如利用 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。
[解析] 本题主要考查基因工程的一般步骤、操作工具、应 用以及转基因技术的安全性等知识。(1)基因工程的基本操 作中用到的工具酶是限制性核酸内切酶、DNA连接酶。(2) 不同生物的DNA分子的化学组成和空间结构相同，即都具 有相同的物质基础和结构基础。(3)人体蛋白质基因导入羊
体内并成功地表达，使羊产生新的性状，这是将一种基因
需要与杂交 育种配合
“京花
一号” 小麦
方法
原理
常用方法
优点
缺点
代表实 例
将一种生物
基因工 基因 特定的基因 转移到另一 种生物细胞 中 能定向改 有可能 造生物的 引发生 遗传性状 态危机 转基因
程育种 重组
抗虫棉
[关键一点]
(1)在所有育种方法中，最简便、常规的育种方法是杂交
育种，可以培育具有优良性状且能稳定遗传的新品种， 防止后代发生性状分离，便于制种和推广。 (2)杂交育种不一定都需要连续自交，若选育显性优良纯 种，则需要连续自交，直至性状不再发生分离；若选育
[做一题]
[例2]
(2012· 安徽百校联考)下图为水稻的几种不同育种
方法示意图，据图回答下列问题：
(1)B常用的方法是______________，用到秋水仙素的过程 有________(用图中字母表示)。 (2)打破物种界限的育种方法是________(用图中的字母表
示)，该方法所运用的原理是____________________。
(3)假设你想培育一个稳定遗传的水稻品种，它的性状都是 由隐性基因控制的，其最简单的育种方法是 ____________；如果都是由显性基因控制的，为缩短育 种时间常采用的方法是________。(用图中的字母表示)
(4)现有三个水稻品种，①的基因型为aaBBDD，②的基因型
为AAbbDD，③的基因型为AABBdd，三对等位基因分别
(4) 质粒是最常用的运载体，不要把质粒同运载体等同，除 此之外，噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。运载体
的化学本质为DNA，其基本单位为脱氧核苷酸。
(5) 原核生物基因(如抗虫基因来自苏云金芽孢杆菌)可为真 核生物(如棉花)提供目的基因。 (6) 基因工程可按照人们的意愿定向培育新品种，且可突破 生殖隔离，实现不同物种间的基因重组。
隐性优良纯种，则只要出现该性状即可。
(3)杂种优势是通过杂交获得种子，一般不是纯合子，在 杂种后代上表现出多个优良性状，但只能用杂种一代， 因为后代会发生性状分离，如杂交玉米的制种。
[通一类] 3．为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方
法。图中两对相对性状独立遗传，高蔓(A)、感病(B)
是显性性状。据图分析回答：
________________________________________________。
[解析] 图中A过程代表杂交、D过程代表自交、B过程代 表花药离体培养、C和F过程代表用秋水仙素使染色体加 倍、E过程代表基因工程。其中基因工程可以在任何生物
之间进行，该技术的原理为基因重组。如果选育的性状都
[通一类] 1．(2011· 烟台质检)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：具有一个至多个限制
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：每一种限制酶只能识别一种(或者一类)特定的核苷 酸序列，不同的限制酶所识别的序列不同；质粒是常用 的运载体，但不是唯一的。DNA连接酶连接的是两个被 限制酶切割的DNA片段的切口，即断开的磷酸二酯键， 而不是碱基之间的氢键。
(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是________。人 体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中需要 的酶是______________。 (2)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，原因
是___________________________________。
(3)将人体蛋白质基因导入羊体内并成功地表达，使羊产生 新的性状。这种变异属于________，这里“成功地表达 ”的含义是________________________________。 (4)你认为此类羊产生的奶安全可靠吗？理由是什么？
导入另一种生物，变异类型属于基因重组，目的基因成功 表达的含义是人体蛋白质基因在羊体细胞内通过转录、翻 译两个过程控制合成人体蛋白质。(4)为开放性的题目，但 要注意回答的理由要与观点相对应。
[答案]
(1)限制性核酸内切酶
DNA连接酶
(2)人和羊
DNA分子的空间结构、化学组成相同；有互补的碱基序 列(答出其中一点即可) (3)基因重组 人体蛋白质基因 (4)安全，因为目的
连接酶和限制性内切酶，RNA聚合酶的作用是催化合成
RNA。
答案： C
考点二
生物变异在育种中的应用 高考中通常以实验设计题、图解题形式考
考情 解读
查生物育种的原理、流程、优缺点等，综合性
强。预计2013年有可能与遗传规律、细胞增殖
和分化等知识联系，与生产生活、最新科技成 果等结合命制实验题目，对该考点进行考查。
两种工具酶都用到。
(3) DNA酶即DNA水解酶，是将DNA水解的酶；DNA聚 合酶是在DNA复制过程中，催化形成新DNA分子的酶， 是将单个游离的脱氧核苷酸加到DNA片段上，需要模板； 但DNA连接酶是将两个DNA片段的两个缺口同时连接， 不需要模板，DNA聚合酶和DNA连接酶作用的化学键相 同，都是磷酸二酯键。
品种作亲本杂交得到杂交一代，然后杂交一代与剩下一个 品种杂交得到杂交二代，杂交二代自交即可得到基因型为 aabbdd的种子，由基因型为aabbdd的种子长成的植株即 为符合要求的植株。
[答案] (1)花药离体培养 (3)AD ABC
C、F
(2)E
基因重组
(4)①与②杂交得到杂交一代，杂交一代与
③杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，可以得到基因型
在羊体细胞内控制合成人体蛋白质
基因导入受体细胞后没有改变，控制合成的人体蛋白质
成分没有改变。(或不安全，因为目的基因导入受体细胞 后，可能由于羊细胞中某些成分的影响，合成的蛋白质 成分可能发生一定的改变。)
[链一串]
有关基因工程中的几个问题归纳 (1) 限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核 苷酸之间形成的磷酸二酯键(不是氢键)，只是一个切开， 一个连接。 (2) 限制性核酸内切酶在第一步和第二步操作中都用到，且 要求同一种酶，目的是产生相同的黏性末端；第二步中
一、杂交育种与诱变育种
杂交育种 原理
基因重组
诱变育种
基因突变
选择 具有不同优良性状 的亲本通 过程 过杂交获得F1， F1连续自交 ， 从中筛选获得需要的类型
利用射线和化合物等
理化因素诱导分裂的 细胞发生 基因突变， 并选取需要的类型 主要用于 农作物和
改良作物品质 ，提高农作物单
应用 位面积产量；培育优良家畜、家
是隐性性状，最简单的方法是杂交育种，因为隐性性状表 现出来即为纯合，可稳定遗传，即A→D过程；如选育的 性状都是显性性状，用杂交育种年限比较长，可明显缩短 育种年限的育种方法是单倍体育种，即A→B→C过程。三
个水稻品种，基因型均为“双显＋一隐”的组合方式。要利
用杂交育种培育基因型为aabbdd的品种，可选择任意两个
4．转基因生物和转基因食品的安全性 2001年5月，我国国务院公布了《农业转基因生物安全管 理条例》，对农业转基因生物的 研究和试验 、生产和加 工、经营和进出口等作了具体规定。
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考点一
基因工程 高考中常涉及基因工程的简单应用，转基因生
考情 物及转基因食品的安全性等知识，在2013年高考中 解读 仍会呈现。基因工程的基本工具的特点及操作步骤
亦是常考点，不容忽视。
[做一题]
[例1] 通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为 转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质， 下图表示了这一技术的基本过程，在该过程中所用的基因“ 剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请回答：
微生物
禽
二、基因工程 1．基本工具 (1)基因的剪刀是 限制性核酸内切酶 。 (2)基因的针线是 DNA连接酶 。 (3)常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等 。
2．操作步骤 (1)写出基因工程的四个步骤： 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细胞 → 目的基因的表达与检测 (2)第二步的操作用到什么工具？
位于三对同源染色体上。现运用杂交育种方法利用以上 三个品种获得基因型为aabbdd的植株(用文字简要描述获 得过程即可)：___________________________________ _________________________________________________
_________________________________________________
答案： C
2．用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质，下列叙
述不正确的是 ( . A．常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒 )
B．可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了 重组质粒 C．DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工 具酶
D．导入大肠杆菌中的目的基因不一定能成功表达
解析：构建重组质粒(重组DNA分子)必需的工具酶是DNA