高考生物总复习第7单元第23讲从杂交育种到基因工程学案Word格式.docx

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能识别并切割特定的核苷酸序列。

（2）DNA连接酶：

连接两个DNA片段之间的脱氧核糖和磷酸。

（3）运载体：

将外源基因送入受体细胞。

常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。

考法一　以变异为基础，考查生物育种

1．五种育种方法的比较

项目

常用方法

优点

缺点

举例

①选育纯种：

杂交→自交→选种→自交

②选育杂种：

杂交→杂交种

①使不同个体优良性状集中到一个个体上

②操作简便

①育种时间较长

②局限于亲缘关系较近的个体

矮秆抗病小麦

辐射、激光、空间诱变等

提高变异频率，加速育种进程，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

高产菌株单倍体育种

染色体变异

花药离体培养，用秋水仙素处理

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多倍体育种

用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

器官大，提高营养物质含量

只适用于植物，发育延迟，结实率低

三倍体无子西瓜

基因工程育种

将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中

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

2.单倍体育种与杂交育种的关系

3．针对不同目的杂交育种流程

（1）培育杂合子品种

在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接使用，如水稻、玉米等。

其特点是可以利用杂种优势，获得的品种高产、抗性强，但种子只能种一年。

培育的基本步骤如下：

选取符合要求的纯种双亲杂交（♀×

♂）→F1（即为所需品种）。

（2）培育隐性纯合子品种

选取双亲杂交（♀×

♂）→F1

F2→选出表现型符合要求的个体种植并推广。

（3）培育显性纯合子品种

F2→选出表现型符合要求的个体

F3

……

选出稳定遗传的个体推广种植。

视角1►　以基础判断或图示分析的形式，考查育种原理及图解分析

1．（2016·

北京朝阳模拟）下图所示为利用玉米（2N＝20）的幼苗芽尖细胞（基因型BbTt）进行实验的流程示意图。

下列分析不正确的是（　　）

A．①过程中可能会发生基因突变

B．植株B为纯合子的概率为25%

C．植株C为单倍体，由配子发育而来

D．整个流程体现了体细胞与生殖细胞均具有全能性

解析：

选B。

①过程是组织培养，细胞分裂过程中DNA复制，可能会发生基因突变，A正确；

植株B是花粉细胞离体培养成的幼苗，经秋水仙素处理染色体加倍形成，都是纯合子，B错误；

由配子直接发育而成的个体是单倍体，C正确；

实验过程体现了体细胞与生殖细胞均具有全能性，D正确。

2．（原理判断类）（2016·

吉林长春模拟）下列有关人工培育作物新品种的说法，不正确的是（　　）

A．诱变育种不能定向的改变种群的基因频率

B．杂交育种所依据的主要遗传学原理是基因重组

C．杂交育种可快速、高效地培育出具有新性状的作物新品种

D．基因工程属于定向改造新品种，人工选择育种属于定向选择新品种

选C。

诱变育种原理是基因突变，具有不定向性，A正确；

杂交育种所依据的主要遗传学原理是基因重组，B正确；

单倍体育种可快速、高效地培育出具有新性状的作物新品种，C错误；

基因工程属于定向改造新品种，选择育种关键在于人工的选择，二者都属于定向选择新品种，D正确。

视角2►　以案例分析的形式，考查育种程序的选择

3．现有小麦种子资源包括：

①高产、感病；

②低产、抗病；

③高产、晚熟等品种。

为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求，育种专家要培育3类品种：

a.高产、抗病；

b.高产、早熟；

c.高产、抗旱。

下述育种方法可行的是（　　）

A．利用①、③品种杂交筛选获得a

B．对品种③进行染色体加倍处理筛选获得b

C．c的培育不可采用诱变育种方法

D．用转基因技术将外源抗旱基因导入③中获得c

选D。

欲获得a，应利用①和②品种间进行杂交筛选，A错误；

染色体加倍后结实率降低，欲获得b应对③进行诱变育种处理，B错误；

诱变育种可以产生新基因，因此a、b、c都可以通过诱变育种获得，C错误；

基因工程可定向改造生物的性状，可用转基因技术将外源抗旱基因导入③中获得c，D正确。

4．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过程常用的方法是____________，图中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）假设你想培育一个能稳定遗传的水稻品种，选育的性状都是由隐性基因控制的，其最简单的育种方法是________________（用图中字母表示）；

如果选育的性状都是由显性基因控制的，为缩短育种年限，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________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

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数目加倍，E过程代表基因工程。

其中基因工程可以在不同生物之间进行，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，可选择任意两个品种作亲本杂交得到F1，然后F1与剩下一个品种杂交得到F2，F1自交即可得基因型为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　C、F

（2）E　基因重组

（3）A→D　A→B→C

（4）①与②杂交得到F1，F1与③杂交，得到F2，F2自交，可以得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成基因型为aabbdd的植株（合理即可）

考法二　利用图解法突破基因工程的操作工具及基本步骤

基因工程操作步骤图解

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。

视角1►　以基础判断的形式，考查基因工程基础知识

1．（模式图类）（2016·

北京朝阳质检）下面是质粒的示意图，其中ori为复制必需的序列，ampr为氨苄青霉素抗性基因，tetr为四环素抗性基因，箭头表示限制性核酸内切酶的酶切位点。

若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组质粒的细胞，应选择合适的酶切位点是（　　）

ori为复制必需的序列，不能有酶切位点；

要得到能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组质粒的细胞，限制性核酸内切酶的酶切位点应在氨苄青霉素抗性基因内，破坏氨苄青霉素抗性基因，使其不抗青霉素，不能破坏四环素抗性基因，C正确。

2．（原理判断类）下列与基因工程载体有关的叙述，正确的是（　　）

A．质粒是最常用的载体，在细菌中以独立于拟核之外的方式存在

B．质粒作为载体的原因之一是它为环状，便于切割后与目的基因连接

C．载体中的标记基因可促进目的基因的表达

D．当受体细胞为大肠杆菌时，多种噬菌体均可作为载体，如λ噬菌体和T2噬菌体

选A。

质粒是最常用的载体，在细菌中以独立于拟核之外的方式存在，A正确；

质粒之所以能作为载体，是由于它在受体细胞中能大量增殖，含有1个或多个限制性核酸内切酶的切点，以便与外源基因连接，具有某些标记基因，以便进行筛选，B错误；

载体中的标记基因只是便于筛选，并不能促进目的基因表达，C错误；

当受体细胞为大肠杆菌时，并不是多种噬菌体均可作为载体，λ噬菌体是温和型，T2噬菌体是致死型，载体进入受体细胞中是要大量复制，同时还要带着目的基因在受体中得到表达，D错误。

视角2►　以材料分析的形式，考查基因工程技术的应用

3．（图解信息类）（2016·

安徽江南十校联考）某致病基因b与其正常基因B中的某一特定序列，经限制酶A切割后产生的片段如图1（bp表示碱基对），据此可进行基因诊断；

图2为某家庭有关该病的遗传系谱图。

A．图2中Ⅱ1的基因型为bb，其致病基因来自双亲

B．图2中Ⅰ2基因诊断会出现142bp、99bp、43bp三个片段

C．图1中限制酶A的作用结果能体现酶的专一性特点

D．对家庭成员进行基因诊断还可用DNA分子杂交技术

根据图2只能判断该遗传病为隐性遗传病，但无法判断致病基因位于常染色体上还是性染色体上，如果是伴性遗传，则致病基因来自其母亲，所以A错误。

无论是常染色体隐性遗传还是伴X染色体隐性遗传，Ⅰ2一定有致病基因b，所以用限制酶处理后能得到142bp、99bp、43bp三个片段，B正确。

图1中限制酶A只能识别并切割B而不能切割b，说明该限制酶具有专一性，C正确。

对该遗传病除了图1中的用限制酶A处理的方法外，还可以通过DNA分子杂交技术进行诊断，D正确。

4．（原理判断类）下列实践活动包含基因工程技术的是（　　）

A．水稻F1花药经培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种

B．抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦

C．将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株

D．用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆

A项为单倍体育种，用到植物组织培养技术；

B项为传统的杂交育种；

C项抗病植株的培育用到基因工程技术和植物组织培养技术；

D项为诱变育种。

[误区补短]

易错点1　混淆“最简便”与“最快速”

[点拨]　“最简便”着重于技术含量应为“易操作”，如杂交育种，虽然年限长，但农民自己可简单操作，但“最快速”则未必简便如单倍体育种可明显缩短育种年限，但其技术含量却较高，单就花粉培养成幼苗已很难实现。

易错点2　混淆无子西瓜培育过程中父本与母本的选择与处理

[点拨]　

（1）无子西瓜的培育过程中，两次传粉的目的：

第一次传粉是为了杂交得到三倍体种子，第二次传粉是为了刺激子房发育成果实。

（2）如果以二倍体西瓜为母本，四倍体西瓜为父本，也能得到三倍体种子，但这种三倍体种子结的西瓜，因珠被发育成厚硬的种皮，故达不到“无子”的目的。

（3）用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗使之成为四倍体时，处理的对象应是“幼苗或萌发的种子”。

因为萌发的种子和幼苗具有分生能力，细胞进行有丝分裂，秋水仙素处理后可达到使产生的新细胞染色体数目加倍的目的。

易错点3　对基因工程中一些观点、说法辨析不清

[点拨]　

（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）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。

（3）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。

（4）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。

►微观清障

1．判断下列有关生物育种的叙述

（1）诱变育种和杂交育种均可形成新基因。

（　　）

（2）若用AAbb和aaBB的植株培育出AABB的植株至少需用3年的时间。

（3）花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种。

（1）×

（2）×

　（3）×

2．判断下列有关基因工程的叙述

（1）在所有的基因工程步骤中都涉及碱基互补配对。

（2）没有限制酶就无法使用质粒运载体。

（3）我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度。

（4）重组质粒中每个限制酶识别位点至少插入一个目的基因。

（5）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。

（6）“将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株”包含了基因工程技术。

（2）√　（3）√　（4）×

　（5）×

　（6）√

[能力培优]

根据育种流程图来辨别育种方式

　[信息解读]

（1）根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法

①集中不同亲本的优良性状：

a.一般情况下，选择杂交育种，这也是最简捷的方法；

b.需要缩短育种年限（快速育种）时，选择单倍体育种。

②培育果实较大或植株较大或营养物质含量较高的新物种——多倍体育种。

③提高变异频率，“改良”“改造”或“直接改变”现有性状，获得当前不存在的基因或性状——诱变育种。

④若要培育隐性性状个体，可选择自交或杂交育种，只要出现该性状即可。

⑤实现定向改变现有性状——基因工程育种。

⑥若培育的植物的生殖方式为营养繁殖（如马铃薯），则不需要培育成纯种，只要出现该性状即可。

（2）根据育种流程图来辨别育种方式

①杂交育种：

涉及亲本的杂交和子代的自交。

②诱变育种：

涉及诱变因子，产生的子代中会出现新的基因，但基因的总数不变。

③单倍体育种：

常用方法为花药离体培养，然后人工诱导染色体加倍，形成纯合子。

④多倍体育种：

用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

►强化训练

广东中山模拟）如下图所示，将二倍体植株①和②杂交得到③，再将③作进一步处理。

对此分析错误的是（　　）

A．由⑤得到⑥的育种原理是基因重组

B．图中秋水仙素的作用是使染色体数目加倍

C．若③的基因型是AaBbdd，则⑨的基因型可能是aBd

D．③至④的过程中，所产生的变异都有利于生产

由⑤得到⑥的育种是杂交育种，其原理是基因重组，A正确；

图中秋水仙素的作用是抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，使染色体数目加倍，B正确；

若③的基因型是AaBbdd，能产生4种配子，则⑨的基因型可能是aBd，也可能是ABd、Abd或abd，C正确；

基因突变具有多害少利性，所以由③至④过程中产生的变异大多数不利于生产，D错误。

2．（2016·

福建武平月考）古法榨菜籽油，油中的芥子油苷和芥酸对人体健康有害，芥酸会降低菜籽油的品质。

油菜有两对独立遗传的等位基因（H和h，G和g）控制菜籽的芥酸含量，下图是获得低芥酸油菜新品种（HHGG）的技术路线。

已知油菜单个花药由花药壁（2n）及大量花粉（n）等组分组成，这些组分的细胞都具有全能性。

据图分析，下列叙述错误的是（　　）

A．图示育种过程中所发生的可遗传的变异有基因重组和染色体变异

B．与④过程相比，③过程可能会产生二倍体再生植株

C．图中三种途径中，利用花药培养筛选低芥酸植株（HHGG）的效率最高

D．①、②两过程均需要植物激素来诱导细胞脱分化，不需要光照

图示育种方法有杂交育种和单倍体育种，杂交育种利用的原理为基因重组，单倍体育种的原理为染色体变异，A正确；

由于单个花药由花药壁和花粉组成，因而与④过程相比，③过程可能会产生二倍体再生植株，B正确；

图中三种途径中，利用花粉培养筛选低芥酸植株（HHGG）的效率最高，C错误；

①、②两过程为脱分化，在此过程中需要植物激素来诱导，不需要光照，D正确。

3．普通小麦中有高秆抗病（TTRR）和矮秆易感病（ttrr）两个品种，控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。

实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验：

　　　　　A组　　　　　　　　　B组　　　　　　　　　C组

P　高秆抗病×

矮秆易感病　P高秆抗病×

矮秆易感病　P　高秆抗病

　↓↓↓γ射线

F1　　高秆抗病　　　　　　　F1高秆抗病　　　　　F1矮秆抗病Ⅲ

↓↓花药离体培养

F2　　矮秆抗病Ⅰ　　　　　　F2矮秆抗病Ⅱ

请分析回答：

（1）A组由F1获得F2的方法是__________，F2矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占____________。

（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）。

本题侧重于对诱变育种、杂交育种和单倍体育种的比较。

（1）杂交育种是具有两对相对性状的纯合子杂交得F1，F1再自交得F2，在F2中出现所需的类型，若是显性性状还需连续自交直至不发生性状分离为止。

F2中矮秆抗病有1ttRR、2ttRr，其中不能稳定遗传的（ttRr）占2/3。

（2）花药离体培养得到的是单倍体植株，不能进行正常的减数分裂，所以不能产生正常的配子。

（3）基因突变的频率较低，而且是不定向的。

（4）单倍体育种是先通过花药离体培养获得单倍体，再用秋水仙素处理单倍体幼苗，诱导染色体加倍，得到的个体一定是纯合体。

（5）高秆（纯合体）小麦田中，发现了一株矮秆小麦，可能有两个原因：

基因突变或环境因素的影响。

前者引起的变异是能遗传的；

仅环境影响引起的变异是不能遗传的，仍是高秆基因。

因是探究实验，结果和结论要分别考虑这两种情况。

（1）自交　2/3

（2）Ⅱ

（3）C　基因突变的频率极低且不定向

（4）秋水仙素（或低温）诱导染色体加倍　100%

（5）将矮秆小麦与高秆小麦杂交；

如果子一代为高秆，子二代高秆∶矮秆＝3∶1（或出现性状分离），则矮秆性状是基因突变造成的；

否则，矮秆性状是环境引起的。

或将矮秆小麦与高秆小麦种植在相同环境条件下，如果两者未出现明显差异，则矮秆性状由环境引起，否则，矮秆性状是基因突变的结果

考点一　变异原理在育种实践上的应用

福建厦门质检）现有基因型aabb和AABB的水稻品种，利用不同的育种方法可培育出不同的类型，相关叙述错误的是（　　）

A．通过杂交育种获得AAbb，原理是受精作用过程中发生基因重组

B．通过单倍体育种获得aaBB，原理是基因重组和染色体变异

C．通过诱变育种获得aaBb，原理是基因突变

D．通过多倍体育种获得AAAABBBB，原理是染色体变异

[导学号29520395]　解析：

通过杂交育种获得AAbb，原理是基因重组发生在减数第一次分裂过程中，A错误；

单倍体育种获得aaBB，先发生基因重组，生成AaBb个体，配子aB通过染色体加倍获得aaBB个体，B正确；

杂交育种获得AaBb，再通过诱变育种获得aaBb，原理是基因突变，C正确；

AABB通过诱导染色体组加倍获得AAAABBBB，原理是染色体变异，D正确。

福建宁德月考）下图是与水稻有关的育种途径，相关叙述不正确的是（　　）

A．A→B过程可获得原水稻没有的优良性状

B．C→D过程能定向改变水稻的性状

C．E→H过程依据的原理是基因重组

D．E→G过程用秋水仙素处理成熟植株

[导学号29520396]　解析：

图中A→B过程是诱变育种，可获得原水稻没有的优良性状，A正确；

C→D过程是基因工程育种，能定向改变水稻的性状，B正确；

E→H过程是杂交育种，依据的原理是基因重组，C正确；

E→G过程是单倍体育种，用秋水仙素处理幼苗，D错误。

3．（2016·

吉林长春质检）下列有关育种的叙述，错误的是（　　）

A．利用花药离体培养技术可获得单倍体植株

B．杂交育种能将两个或多个品种的优良性状集中在一起

C．三倍体无子西瓜的细胞中无同源染色体，不能进行正常的减数分裂

D．诱变育种可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型

[导学号29520397]　解析：