基因工程育种

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3.(2013·台州模拟)现有三个番茄品种,A品种的基因型为 aaBBDD,B品种的基因型为AAbbDD,C品种的基因型为AABBdd,三 种等位基因分别位于三对同源染色体上。若要通过杂交育种获
得aabbdd植株,且每年只繁殖一代,至少需要的时间为(
A.2年 B.3年 C.4年 D.5年
)
显优势是 。 过程④产生的变异是定向的
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7.(2012·海南高考)无子西瓜是由二倍体(2n=22)与同源四倍
体杂交后形成的三倍体。回答下列问题： (1)杂交时选用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，取 其花粉涂在四倍体植株的_____ 雌蕊(或柱头)_上，授粉后套袋。四 倍体植株上产生的雌配子含有_______ 22 条染色体，该雌配子与 二倍体植株上产生的雄配子结合，形成含有_______ 33 条染色体 的合子。
(3)花药离体培养只是单倍体育种中的一个程序,要想得到可育
的品种,一般还需要用秋水仙素处理单倍体使染色体加倍。
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【典例1】农科所通过如下育种过程培育出了高品质的糯小麦, 相关叙述正确的是( )
A.该育种过程中运用的遗传学原理是基因突变
B.要获得yyRR,b过程需要进行连续自交来提高纯合率 √
(5)若要培育原物种没有的性状,可用诱变育种和基因工程,其中基
因工程是有目的地改良。 (6)若培育植物为营养繁殖,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。
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【易错提醒】(1)有些植物如小麦、水稻等,杂交实验较难操作, 其最简便的方法是自交。
(2)单倍体育种包括两个过程:花药离体培养和秋水仙素处理。
病的大肠杆菌作为受体细胞。
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【拓展延伸】与DNA有关酶的作用
(1)DNA酶:即DNA水解酶,可以将DNA水解成脱氧核苷酸。 (2)DNA聚合酶:在DNA复制的过程中,连接单个游离的脱氧核苷 酸到DNA片段上,需要模板。 (3)DNA连接酶:连接两个DNA片段,形成磷酸二酯键,不需要模板。 (4)解旋酶:在DNA复制时,破坏氢键,使DNA双链打开。 (5)限制性核酸内切酶:破坏脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。
)
A.培育无子西瓜的原理是生长素促进果实发育
C.青霉素高产菌株的选育原理和杂交育种相同
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2.如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤,这一步骤需 用到的工具是( )
A.DNA连接酶和解旋酶
B.DNA聚合酶和限制性核酸内切酶 C.限制性核酸内切酶和DNA连接酶 √ D.DNA聚合酶和RNA聚合酶
B.转抗虫基因的植物,不会导致昆虫群体抗性基因频率增加 C.动物的生长激素基因转入植物后不能表达 D.如转基因植物的外源基因来源于自然界,则不存在安全性问 题
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6.
(1)由品种AABB、aabb经过①②③过程培
育出新品种的育种方式称为 杂交育种,其 基因重组 原理是_________________ 。 用此育种方式一般从 育AAbb个体,是因为 从F2开始出现AAbb个体 。 (2)若经过过程②产生的子代总数为1 552 F2 才能开始选
株,则其中基因型为AAbb的植株在理论上
有
97
株。基因型为Aabb的植株经过
过程③,子代中AAbb与aabb的数量比
是 1∶ 1 。
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(3)过程⑤常采用
技术得到Ab个体。与过程①②③的 花药离体培养 育种方法相比,过程⑤⑥的优势是 能明显缩短育种年限 。 (4)过程⑦的育种方式是 诱变育种,与过程⑦比较,过程④的明
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3.(2010全Fra Baidu bibliotek卷ⅡT5D)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。( × )
4.(2010浙江T2A)可用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的
核酸,进行构建抗除草剂的转基因烟草。( × )
5.单倍体育种在所有育种方法中所用的年限最短。( )
【分析】育种年限的长短取决于所需要的品种 ,如果需要隐性 纯合子,诱变育种所用年限短。 6.杂交育种第一步杂交的目的是将两个亲本的优良性状集中到 一个个体上。( )
的切点上切割DNA分子。
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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,能将外来的DNA切断,对自 己的DNA无损害。
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(2)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。
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7.太空育种能按人的意愿定向产生优良性状。( × )
8.在所有的基因工程步骤中都涉及碱基互补配对。( × )
【分析】将重组DNA导入受体细胞中,这一步骤中没有涉及碱基 互补配对。
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考点 一
原理 杂 交 育 种
五种育种方法的比较
常用方式 杂交 ↓ 自交 ↓ 选种 ↓ 自交 优 点 缺 点 举 例
如只有花药离体培养则得到单倍体,植株弱小,高度不育。 水稻是雌雄同株，开花时颖壳张角度小，柱 头不外露，完全是自花授粉的构造。
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【变式训练】育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育 种、多倍体育种、基因工程育种等。下面对这五种育种方式的 说法正确的是( )
A.涉及的原理有基因突变、基因重组、染色体变异 √
提示:DNA分子扩增,获得大量目的基因。
(2)图中从大肠杆菌获得的B结构,其作用是什么? 提示:B是质粒,作为运载体,其作用是与目的基因结合,将目的 基因导入受体细胞。
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【变式训练】(2012·郑州四校联考)人们试图利用基因工程的 方法,用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程是:甲 种生物的蛋白质
【解析】选C。aaBBDD×AAbbDD→AaBbDD 1年, AaBbDD×AABBdd
aabbdd 1年,种植aabbdd种子1年得 →AaBbDd 1年,AaBbDd
aabbdd植株,所以至少需要4年的时间。
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4.用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述中
基因 重组
①使不同个体 优良性状集中 在一个个体上 ②操作简便
①育种时间长 ②局限于亲缘 关系较近的个 体
矮秆抗 病小麦
诱 变 育 种
基因 突变
提高变异频率, 辐射、激光、 加速育种进程, 空间诱变等 大幅度改良性 状
有很大盲目性, 有利变异少,需 大量处理实验 材料
青霉素 高产菌 株
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单 倍 体 育 种 多 倍 体 育 种 基 因 工 程 育 种
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(4)若A中共有a个碱基对,其中鸟嘌呤有b个,若③④⑤过程连续 进行4次,至少需提供胸腺嘧啶 15(a-b) 个。 (5)在利用A、B获得C的过程中,常用 切 同一种限制性核酸内切酶 割A和B,使它们产生 相同的黏性末端 才可形成C。 ,再加入 DNA连接酶 ,
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【互动探究】
(1)图中⑤是什么过程?
B.都不可能产生定向的可遗传变异 C.都在细胞水平上进行操作 D.都不能通过产生新基因而产生新性状 杂交育种、诱变育种、多倍体育种都是个体水平上的操作, 单倍体育种的花药离体培养属细胞水平的操作, 基因工程育种属分子水平上的操作
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1.下列关于育种的叙述中,正确的是( B.培育八倍体小黑麦的原理是染色体变异 √ D.培育无子番茄的原理是基因重组
原理
染色 体变 异
常用方式
花药离体培 养,用秋水仙 素处理 用秋水 仙素处 理萌发 的种子 或幼苗 将一种生物 的特定基因 转移到另一 种生物细胞 中
优
点
缺
点
举
例
①明显缩短育 种年限 ②子代均为纯 合子
技术复杂,需与 杂交育种配合
单倍体 育种获 得矮秆 抗病小 麦 三倍体 无子西 瓜
染色 体变 异
器官大,提高营 养物质含量
(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
③
mRNA ① 目的基因 ② 与质粒DNA重组
导入乙种生物的细胞中 ④ 获得甲种生物的蛋白质。下列 )
说法正确的是(
A.①过程需要的酶是逆转录酶,原料是A、U、G、C
√
B.②过程要用限制酶切断质粒DNA,再用DNA连接酶将目的基因
与质粒连接在一起 C.如果受体细胞是细菌,可以选用枯草杆菌、炭疽杆菌等 D.④过程中用的原料不含A、U、G、C
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(3)常用的运载体——质粒:
①本质:小型环状DNA分子。
②作用:
a.作为运载工具,将目的基因运送到受体细胞中去; b.用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。 ③条件: a.能在受体细胞内稳定保存并大量复制; b.有多个限制酶切点; c.有标记基因。
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2.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。
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合理选择育种的方法 【典例】某植物的基因型为AaBB,通过不同的生物技术可以分 别将它转变为以下基因型的植物:
①AABB
②aB
③AaBBC
④AAaaBBBB
)
则所用到的生物技术排列正确的是(
A.诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合
√
B.杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种 C.花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术 D.多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术
√ C.③培育出⑥常用的是化学或物理的方法进行诱变处理
B.用③培育出④常用的方法Ⅲ是花药离体培养 D.图中培育出⑤所依据的原理是基因突变和基因重组
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考点 二 基因工程的操作工具及基本步骤
1.基因工程操作工具 (1)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
P133 【方法归纳】育种目的不同,选择育种方法也不同,具体分析如下:
(1)将同一物种两亲本的性状集中到同一生物体上 ,可利用杂交育 种,这是最简便的育种方法。
(2)将两物种的优良性状集中在一起,可用基因工程,也可用细胞杂
交。 (3)若要快速获得纯种,可用单倍体育种方法。 (4)若要提高营养物质含量,可用多倍体育种方法。
只适用于植物, 发育延迟,结实 率低
基因 重组
打破物种界限, 定向改造生物 的遗传性状
技术复杂,生态 安全问题较多
转基因 抗虫棉 的培育
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【高考警示】
不同育种方法需注意的问题 (1)原核生物不能进行减数分裂,所以不能运用杂交的方法进行 育种,如细菌的育种一般采用的方法是诱变育种。 (2)杂交育种不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种 ,需要 连续自交筛选,直至性状不再发生分离;若选育隐性优良纯种, 则只要出现该性状个体即可。
不正确的是(
)
A.常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒
√
B.DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶 C.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 D.导入大肠杆菌的目的基因不一定成功表达
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5.下列关于转基因植物的叙述,正确的是( )
√
A.转入到油菜的抗除草剂基因,可能通过花粉传入环境中
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【典例2】
(1)图中基因工程的基本过程可以概括为“四步曲”: 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 目的基因的检测与鉴定 (2)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程? 不能 ,为什么? 皮肤细胞中的胰岛素基因未表达 (或未转录),不能形成胰岛素mRNA 。 (3)过程②必需的酶是 逆转录 酶,过程③必需的酶是解旋 酶。
C.a、c过程都需要使用秋水仙素,都作用于萌发的种子 D.a过程能提高突变率,明显缩短育种年限
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【互动探究】 (1)通过a过程培育yyRR,需要几年时间? 提示:两年。YYRR与yyrr杂交获得YyRr一年;把YyRr种子种下,
产生花药,再进行花药离体培养得到单倍体幼苗,进行秋水仙素
处理得到yyRR个体,又需要一年。
(2)yyRR与YYyyRRrr杂交,能否培育出高品质的糯小麦?
提示:不能。其后代是YyyRRr,有三个染色体组,联会紊乱,不能 形成正常的配子。
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【变式训练】如图表示以某种作物中的①和②两个品种分别培
育出④⑤⑥三个新品种的过程,相关叙述正确的是
(
)
A.用①和②培育成⑤的过程中所采用的方法Ⅰ和Ⅱ分别称为杂 交和测交