版生物一轮精品复习学案6 从杂交育种到基因工程必修2Word下载.docx
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（1）DNA连接酶：
在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。
（2）DNA聚合酶：
可将单个的脱氧核苷酸加到已有的脱氧核苷酸片段上，形成磷酸二酯键。
（3）相同点：
这两种酶是由蛋白质构成的，可以形成两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。
三、基因工程的应用
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。
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。
【要点名师透析】
一、几种育种方法的比较
1、育种发放比较
名称
常用方法
优点
缺点
杂交→自交→筛选
使分散在同一物种或不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上，即“集优”
⑴育种时间长
⑵局限于同一种或亲缘关系较近的个体
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
培育杂合子品种：
一般是选取纯和双亲杂交，产生子一代
年年制种
⑴物理：
紫外线、α射线、微重力、激光等处理、再筛选
⑵化学：
秋水仙素、硫酸二乙酯处理，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，需要大量的供试材料
高产青霉菌、“黑农五号”大豆品种等的培育
单倍体育种
染色体变异（染色体组成倍地减少）
⑴先将花药离体培养，培养出单倍体植株
⑵将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子
明显缩短育种年限，子代均为纯合子，加快育种进程
技术复杂
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
多倍体育种
染色体变异（染色体组成倍地增多）
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
技术复杂，发育延迟，结实率低，一般只适用于植物
三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦、四倍体水稻
基因工程育种
提取目的基因→装入运载体→导入受体细胞→目的基因的检测与表达→筛选出符合要求的新品种
目的性强；
育种周期短；
克服了远缘杂交不亲和的障碍
技术复杂，安全性问题多，有可能引起生态危机
转基因“向日葵豆”；
转基因抗虫棉
2、总结提醒
（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。
【典例】在实验田中偶然出现了一株抗旱、抗盐的玉米，设想利用该植株培育能稳定遗传的抗旱、抗盐水稻品种，用到的育种方法和技术应有（ ）
①诱变育种 ②单倍体育种 ③转基因技术 ④组织培养技术
A．①②③B．②③④
C．①③④D．①②④
【解析】将玉米中的相关基因转移到水稻细胞中，可以用基因工程技术（转基因技术），然后将获得该基因的水稻细胞培养成植株。
以后的过程可以采用单倍体育种的方法尽快获得含抗性基因的纯合子。
【答案】B
二、比较基因重组与基因工程
基因工程
减数分裂时，非同源染色体上的非等位基因的自由组合或同源染色体上的等位基因的交叉互换
重组方式
同一物种的不同基因
不同物种的不同基因
变异大小
小
大
意义
生物变异的来源之一，对生物进化有重要意义
使人类有可能按照自己意愿，直接定向改变生物的遗传性状，培育出新品种
相同点
实现不同基因的重新组合，使生物产生变异
【感悟高考真题】
1、（2011·
浙江高考）将ada（腺苷酸脱氨酶基因）通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。
下列叙述错误的是（）
A.每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒
B.每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
C.每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada
D.每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子
【解析】A项，ada为目的基因，大肠杆菌为受体细胞，将目的基因导入大肠杆菌时如果能成功表达说明每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒；
B项，要让目的基因与质粒形成重组质粒，两者必须用同种限制性核酸内切酶切割，所以每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点；
C项，质粒作为运载体的条件之一是有多种限制性核酸内切酶的识别位点，但每种限制性核酸内切酶只有一个识别位点，只能插入一个目的基因（ada）；
D项，ada导入大肠杆菌成功的标志是表达腺苷酸脱氨酶，因此每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子。
【答案】C
2、（2011·
海南高考）回答有关基因工程的问题：
（1）构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生末端。
若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生（相同、不同）黏性末端的限制酶。
（2）利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是。
在用表达载体转化大肠杆菌时，常用处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；
为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为。
为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成，常用抗原—抗体杂交技术。
（3）如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的上。
【解析】
（1）限制酶切割产生两种末端：
黏性末端和平末端；
若用DNA连接酶连接两个末端，两个末端必须是相同的。
（2）基因工程检测的方法：
检测目的基因是否导入，使用DNA分子杂交技术；
检测目的基因是否转录，使用分子杂交技术；
检测是否形成蛋白质，使用抗原—抗体杂交技术。
（3）基因工程的目的是获得稳定遗传的新品种，因此要把目的基因插入到染色体的DNA分子中。
【答案】
（1）平相同
（2）RNA聚合酶识别和结合的部位Ca2+分子杂交技术蛋白质
（3）T—DNA染色体DNA
3、（2010·
安徽高考）
I．（15分）如图所示，科研小组用60Co照射棉花种子。
诱变当代获得棕色（纤维颜色）新性状，诱变I代获得低酚（棉酚含量）新性状。
已知棉花的纤维颜色由一对基因（A、a）控制，棉酚含量由另一对基因（B、b）控制，两对基因独立遗传。
（1）两个新性状中，棕色是________性状，低酚是______性状。
（2）诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是_______，白色、高酚的棉花植株基因型是_______。
（3）棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。
为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变I代中棕色、高酚植株自交。
每株自交后代种植在一个单独的区域，从________的区域中得到纯合棕色、高酚植株。
请你利用该纯合体作为一个亲本，再从诱变I代中选择另一个亲本，涉及一方案，尽快选育出抗虫高产（棕色、低酚）的纯合棉花新品种（用遗传图解和必要的文字表示）。
II．（9分）草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代，导致产量降低。
品质变差。
运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。
草莓微型繁殖的基本过程如下：
外植体
愈伤组织
芽、根
植株
请回答：
（1）微型繁殖培育无病毒草莓苗时，一般选取_________作为外植体，其依据是____。
（2）在过程①中，常用的MS培养基主要成分包括大量元素、微量元素和______，在配制好的培养基中，常常需要添加________，有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织。
接种后2~5d，若发现外植体边缘局部污染，原因可能是__________。
（3）在过程②中，愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根，但分化出了芽，其原因可能是_____________。
【解析】本题考查有关遗传、变异、育种及细胞工程相关知识。
Ⅰ亲代棕色、高酚自交后代是棕色、高酚，白色、高酚因此棕色是显性，亲代白色、高酚自交后代是白色、低酚，白色、高酚因此低酚是隐性。
诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株的基因型是AaBB，白色高酚的棉花植株基因型是aaBb，纯合体后代不发生性状分离，因此应从不发生性状分离（或全为棕色棉或没有出现白色棉）的区域中选择出纯合棕色、高酚植株。
育种时间短应选择单倍体育种方案。
Ⅱ培育无病毒植株苗，应选择不含病毒部分培养，而植物体新生部位不含病毒，植物组织培养培养基成分应包含大量元素、微量元素、有机物，另外常常需要添加植物激素诱导植物细胞分裂、分化，外植体边缘局部污染，说明消毒不彻底，不同植物激素的比例影响植物细胞发育方向，生长素用量比细胞分裂素用量，比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成，比值高低，有利于芽的分化、抑制根的形成。
【答案】Ⅰ⑴显性隐性表现型为棕色、低酚
⑵AaBBaaBb
⑶不发生性状分离或全为棕色棉或没有出现白色棉
Ⅱ⑴茎尖、根尖不含病毒⑵有机物植物激素外植体消毒不彻底
⑶培养基中生长素类物质和细胞分裂素类物质用量的比值偏低
4、（2010·
四川高考）回答下列ⅠⅡ两个小题
Ⅰ.为提高小麦的抗旱性，有人将大麦的抗旱基因（HVA）导入小麦，筛选出HVA基因成功整合到染色体上的高抗旱性T。
植株（假定HVA基因都能正常表达）。
（1）某T。
植株体细胞含一个HVA基因。
让该植株自交，在所得种子种，种皮含HVA基因的种子所占比例为_________，胚含HVA基因的种子所占比例为_____________.。
（2）某些T。
植株体细胞含两个HVA基因，这两个基因在染色体上的整合情况有下图所示的三种类型（黑点表示HVA基因的整合位点）。
将T。
植株与非转基因小麦杂交：
若子代高抗旱性植株所占比例为50%，则两个HVA基因的整合位点属于图_______类型；
若子代高抗旱性植株所占的比例为100%，则两个HVA基因的整合位点属于图_______类型。
让图C所示类型的T。
植株自交，子代中高抗旱性植株所占比例为____________。
【解析】本题考遗传相关知识，考查学生的综合应用能力
第1小题：
T植株含一个HVA基因，可以考虑为Aa，A代表HAV基因，自交，种皮是其体细胞，基因型全为Aa，胚为F1幼体，含A基因的比例为3/4。
第2小题：
A图考虑为AA，而非转基因小麦考虑为aa，则A图杂交后代抗旱比例为100%,B图可考虑为Aa（因两个HAV基因都在一条染色体上），则B图杂交后代抗旱比例为50%,C图可考虑为AaBb（A，B任一都抗旱），此时非转基因小麦考虑为aabb，则C图杂交后代抗旱比例为15/16（仅aabb不抗旱）。
【答案】I：
（1）100%75%
（2）BA15/16
5、（2010·
江苏高考）育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植蛛，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。
下列叙述正确的是
A.这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的
B.该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体
C.观察细胞有丝分裂中期染色体形卷可判断基因突变发生的位置
D.将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系
【解析】本题以突变实例为载体考查基因突变的特点、鉴别应用等。
因不知该突变体的基因型，故不能判断其变异为隐性还是显性突变引起，A项错误。
若一杆双穗为隐性突变，则该植株为隐性纯合体，则自交后权威一杆双穗；
若为显性突变，则该个体为杂合体，其自交后代一杆双穗纯合体比例为1/4，B项正确。
基因突变为分子水平变异，在显微镜下观察不到，C项错误，花药离体培养后形成的植株中无同源染色体，不可育，D项错误。
6、（2010·
江苏高考）为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵二出现肉质下降的问题，人们培育出三倍体牡蛎。
利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是
A.利用水压抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新个体
B.用被
射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后培育形成新个体
C.将早期胚胎细胞的细胞核植人去核卵细胞中，然后培育形成新个体
D.用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体，然后培育形成新个体
【解析】本题考查多倍体育种方法操作，抑制第一次卵裂导致染色体加倍，培育而成的个体为四倍体，A项错误，用
射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后形成的新个体为单倍体，B项错误。
C项利用移植方法获得的个体为二倍体，C项错误。
极体中含有一个染色体组，受精卵含有两个染色体组，含有极体的受精卵中含有三个染色体组，发育而成的个体为三倍体，D项正确。
【答案】D
7、（2009·
上海高考）下列技术中不能获得抗锈高产小麦新品种的是
A.诱变育种
B.细胞融合
C.花粉离体培养
D.转基因
【解析】花药离体培养获得是单倍体，一般高度不育。
8、（2009·
广东高考）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培育种方法，过程如下。
请回答问题。
（1）从对该种除草剂敏感的二倍水稻植株上取花药离体培养，诱导成幼苗。
（2）用
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。
自交，若
的性状分离比为15（敏感）：
1（抗性），初步推测。
【解析】本题考查了单倍体育种，诱变育种等知识，同时考查了多倍体育种的方法和遗传规律的应用。
花药离体培养是单倍体育种的基本手段，射线激光有诱发突变的能力，而且体细胞突变必须经过无性繁殖才能保留该突变形状，所以需要经过组织培养，为了获得可育的植株，需用秋水仙素使染色体加倍，加倍获得的是纯和子，通过与敏感型植株杂交，子一代表现出来的性状是显性，子二代出现性状分离，分离比是15：
1，不符合分离定律，可以用自由组合定律来解释，只有两对基因都隐性时才表现为抗性。
所以初步推测该抗性植株中两个基因发生了突变。
（1）单倍体
（2）诱发基因突变抗该除草剂的能力
（3）加倍二倍体
（4）（纯合）敏感型植株
都是敏感型该抗性植株中有两个基因发生了突变
9、（2009·
海南高考）填空回答下列问题：
（1）水稻杂交育种是通过品种间杂交，创造新变异类型而选育新品种的方法。
其特点是将两个纯合亲本的______通过杂交集中在一起，再经过选择和培育获得新品种。
（2）若这两个杂交亲本各具有期望的优点，则杂交后，F1自交能产生多种非亲本类型，其它原因是F1在______形成配子过程中，位于______基因通过自由组合，或者位于______基因通过非姐妹染色单体交换进行重新组合。
（3）假设杂交涉及到n对相对性状，每对相对性状各受一对等位基因控制，彼此间各自独立遗传。
在完全显性的情况下，从理论上讲，F2表现型共有______种，其中纯合基因型共有______种，杂合基因共有______种。
（4）从F2代起，一般还要进行我代自交和选择。
自交的目的是_____；
选择的作用是______。
（1）优良性状（或优良基因）（2分）
（2）减数分裂（1分）非同源染色体上的非等位（1分）同源染色体上的非等位（2分）（3）
（1分）
（2分）
（4）获得基因型纯合的个体保留所需的类型（每空2分，共4分，其他合理答案也给分）
10、（2009·
浙江高考）下列关于基因工程的叙述，错误的是
A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物
B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶
C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性
D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达
【解析】基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物；
常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶；
人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性，只有经过一定的物质激活以后，才有生物活性。
载体上的抗性基因主要是有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因的表达。
所以D错误。
【考点模拟演练】
1、现有三个番茄品种，甲品种的基因型为AaBBdd，乙品种的基因型为AaBbDd，丙品种的基因型为aaBBDD，三对等位基因分别位于三对同源染色体上，分别控制叶形、花色和果形三对相对性状，正确的说法是（ ）
A．甲、乙两个品种杂交，后代基因型有8种
B．甲、乙两个品种杂交，后代纯合子的概率为1/12
C．乙、丙两个品种杂交，后代花色和果形的性状都不同
D．通过单倍体育种技术，获得基因型为aabbdd植株的时间只要一年
【解析】甲乙杂交后代基因型种类的计算方法为3×
2×
2＝12种；
后代纯合子的概率为
×
＝1/8。
2、下列关于育种的说法中正确的是（ ）
A．基因突变可发生在任何生物DNA复制过程中，此现象可用于诱变育种
B．诱变育种和杂交育种均可产生新的基因和新的基因型
C．三倍体植物不能由受精卵发育而来，可通过植物组织培养方法获得
D．普通小麦花粉中有三个染色体组，由其发育来的个体是三倍体
【解析】任何生物DNA复制时出现基因中的碱基对的增添、缺失或替换，都属于基因突变；
杂交育种不能产生新的基因；
三倍体植物可以由四倍体与二倍体植株杂交形成的受精卵发育而来，也可通过植物组织培养方法获得；
由花粉发育来的植株是单倍体。
【答案】A
3、下列有关生物技术安全性的叙述，不正确的是（ ）
A．由于生殖隔离，转基因农作物肯定不会将目的基因传给杂草
B．从某些实例来看，人们对转基因食品的担心并非是多余的
C．转基因生物安全性的争论主要在食物安全、生物安全和环境安全三个方面
D．生物技术既可造福人类，又能威胁社会
【解析】有的基因转移会影响到其他动植物，如转基因油菜会将外来的基因传给杂草。
4、上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。
他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高了30多倍，标志着我国转基因研究向产业化的目标又迈进了一大步。
以下与此有关的叙述中，正确的是（ ）
A．所谓“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因
B．可将白蛋白基因导入牛的卵细胞中，通过组织培养形成转基因牛
C．人们只在转基因牛的乳汁中才能获取人白蛋白，是因为只在转基因牛的乳腺细胞中才有人白蛋白基因
D．运用基因工程技术让牛合成人白蛋白，该技术将导致定向变异
【解析】“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中的人白蛋白基因合成出更多的蛋白质。
动物细胞的全能性较难实现，用牛的卵细胞不能培养形成转基因牛。
转基因牛的细胞中都含有人白蛋白基因，人们只在转基因牛的乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中表达。
5、（2011·
徐州模拟）下图中，甲、乙表示水稻的两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑧表示培育水稻新品种的过程，则下列说法错误的是（ ）
A．①→②操作简便，但培育周期长
B．②和⑦的变异都发生于有丝分裂间期
C．③过程常用的方法是花药离体培养
D．⑤与⑧过程的育种原理不相同
【解析】①→②过程是杂交育种，要获得AAbb品种，育种年限长，因为要连续自交纯化时间长。
②过程发生了基因重组，发生在减数分裂过程中，⑦过程发生了染色体变异，是由分裂期纺锤体形成受到抑制引起的。
③过程常用的方法是花药离体培养。
根据图解可知⑤过程发生了基因突变，⑧过程育种原理是基因重组，因为导入了外源基因C。
6、（2011·
临沂模拟）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，下列说法正确的是（ ）
A．涉及的原理有基因突变、基因重组、染色体变异
B．都不可能产生定向的可遗传变异
C．基因工程是在细胞水平上进行的操作
D．杂交育种也可以通过产生新基因从而产生新性状
【解析】杂交育种和基因工程育种的原理是基因重组，诱变育种的原理是基因突变，单倍体育种和多倍体育种的原理是染色体变异。
基因工程育种产生的变异是定向的，是在分子水平上进行的操作。
杂交育种没有产生新的基因，只产生了新的基因型。
7、现代生物技术利用突变和基因重组的原理，来改变生物的遗传性状，以达到人们所期望的目的。
下列有关叙述错误的是（ ）
A．转基因技术导致基因重组，可产生不定向的变异
B．体细胞杂交技术克服了远缘杂交的不亲和性，可培育新品种
C．人工诱变没有改变突变的本质，但可使生物发生定向变异
D．现代生物技术和人工选择的综合利用，使生物性状更符合人类需求
【解析】本题考查多种育种方法，属中档题。
A正确，Ⅲ过程获得的是单倍体，所以通常采用花药离体培养法。
B正确，Ⅳ过程获得的是多倍体，常用的方法是用秋水仙素处理。
C错误，由通过Ⅲ、Ⅴ获得到⑤的方法属于单倍体育种，优点是大大缩短了育种时间。
D错误，由①和②经Ⅰ、Ⅱ获得⑤的过程属于杂交育种，此方法具有育种周期长、过程繁琐等缺点。
【答案】AB
8、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：
甲生物的
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