版高考生物一轮复习第7单元生物的变异育种和进化第3讲从杂交育种到基因工程学案.docx

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版高考生物一轮复习第7单元生物的变异育种和进化第3讲从杂交育种到基因工程学案

第3讲　从杂交育种到基因工程

考纲要求

全国卷五年考情

1.生物变异在育种上的应用（Ⅱ）

2015·卷ⅠT29,2014·卷ⅠT32,2013·卷ⅠT40

2.转基因食品的安全（Ⅰ）

无考题

考点一|五种常见育种方法的比较

（对应学生用书第144页）

[识记—基础梳理]

1．杂交育种

（1）概念：

将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。

（2）过程：

①植物：

选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型，自交至不发生性状分离为止。

②动物：

选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F2个体。

（3）优良性状的选择

①若采用杂交育种，一般应从F2开始进行筛选，原因是F2才出现性状分离。

②若采用单倍体育种，对优良性状的选择应在秋水仙素处理之后（填“前”或“后”），原因是秋水仙素处理之前为单倍体，一般植株较小，不能表现出优良性状。

2．诱变育种

（1）概念：

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。

（2）过程：

选择生物→诱发基因突变→选择理想类型→培育。

（3）诱变育种与上述杂交育种相比，二者最大的区别在于诱变育种能创造出新基因。

3．生物育种方法、实例（连线）

a．杂交育种Ⅰ.高产青霉菌

b．单倍体育种Ⅱ.京花1号小麦

c．诱变育种Ⅲ.抗虫棉

d．多倍体育种Ⅳ.三倍体无子西瓜

e．基因工程育种Ⅴ.杂交水稻

【提示】　a－Ⅴ　b－Ⅱ　c－Ⅰ　d－Ⅳ　e－Ⅲ

1．判断正误

（1）将大豆种子用60Co处理后，筛选出一株杂合子抗病植株连续自交若干代，则其纯合抗病植株的比例逐代下降。

（×）

【提示】　杂合子自交，随自交后代数增加，纯合子逐代增多。

（2）通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育，培育出作物新类型。

（√）

（3）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，此实践活动包含基因工程技术。

（×）

【提示】　此育种方式属于杂交育种，原理是基因重组，不包含基因工程技术。

（4）通过诱变育种可获得青霉素高产菌株。

（√）

（5）育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的，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。

（×）

【提示】　花粉离体培养获得的是单倍体，需用秋水仙素处理单倍体幼苗，才能获得稳定遗传的纯合品系。

（6）最简捷的育种方法是杂交育种，快速育种时常选用单倍体育种。

（√）

2．据图思考

如图甲、乙表示水稻两个品种，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，①～⑥表示培育水稻新品种的过程，请思考：

（1）图中③→⑤为单倍体育种。

（用序号及箭头表示）

（2）图中哪一标号处需用秋水仙素处理？

应如何处理？

图中⑤处需用秋水仙素处理单倍体幼苗，从而获得纯合子；图中⑥处，需用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，以诱导染色体加倍。

（3）图中④、⑥的育种原理分别是基因突变、染色体变异。

（4）图中最简便的育种途径是①→②所示的杂交育种，最难以达到育种目的是④诱变育种。

[理解—深化探究]

填表比较各类育种方法

原理

常用方式

优点

缺点

举例

杂交

育种

基因

重组

杂交

↓

自交

↓

选种

↓

自交

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

辐射、激光、太空诱变等

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

染色

体变

异

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

基因

重组

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

[运用—考向对练]

考向1　考查育种过程、原理、方法等

1．下列关于常见作物育种方法的叙述，不正确的是（　　）

A．利用杂交育种可培育出新物种，促进生物的进化

B．利用单倍体育种可获得纯合子，明显缩短育种年限

C．利用多倍体育种可增加染色体的数目，获得茎秆粗壮的植株

D．利用诱变育种可增大突变频率，利于获得新基因

A　[杂交育种的原理是基因重组，不产生新基因，只产生新的基因型，不会改变基因频率，不能产生新物种，能促进生物进化，A错误。

]

2．（2017·邯郸市高三摸底）利用基因型为Aa的二倍体植株培育三倍体幼苗，其途径如图所示，下列叙述正确的是（　　）

A．①过程需要秋水仙素处理，并在有丝分裂后期发挥作用

B．②过程为单倍体育种，能明显缩短育种期限

C．两条育种途径依据的生物学原理都主要是基因突变和染色体变异

D．两条育种途径中，只有通过途径一才能获得基因型为AAA的三倍体幼苗

D　[①是人工诱导染色体数目加倍过程，该过程需要秋水仙素处理，而秋水仙素作用原理是抑制纺锤体的形成，因此其在有丝分裂前期发挥作用，A错误；图中只有多倍体育种和体细胞杂交育种，没有单倍体育种，B错误；图中途径一为多倍体育种，其原理是染色体变异；途径二为植物体细胞杂交育种，其原理是染色体变异，C错误；途径一得到的三倍体的基因型为AAA或AAa或Aaa或aaa，途径二得到的三倍体的基因型为AAa或Aaa，D正确。

]

　黑龙江省农科院欲通过下图所示的育种过程培育出高品质的糯玉米。

下列有关叙述正确的是（　　）

A．a过程中运用的遗传学原理是基因重组

B．a过程需要用秋水仙素处理萌发的种子

C．利用c过程定能更快获得高品质的糯玉米

D．b过程需要通过逐代自交来提高纯合率

D　[a过程为单倍体育种，育种过程中需用秋水仙素处理萌发的单倍体幼苗，育种原理是染色体变异，A、B错误；c过程为诱变育种，由于基因突变具有不定向性，在较短的时间内不一定能获得高品质的糯玉米，C错误；b过程为杂交育种，需通过逐代自交来提高纯合率，D正确。

]

从育种材料和方法特点的角度确定育种方法，如图所示。

考向2　育种方案的设计

3．回答下列有关育种的问题：

（1）现有甲、乙、丙、丁四个品系的纯种玉米，其基因型依次为AABBGG、aaBBGG、AAbbGG、AABBgg。

若想培育出AaaBBbGGG新类型，试用遗传图解表示育种的过程（要求写出配子）。

（2）现有水稻的两纯系品种AArr（无芒而易感病）和aaRR（有芒而抗病），两对相对性状独立遗传。

为培育无芒而抗病的纯系品种（AARR），请用遗传图解表示从F1开始的最快的育种程序，并写出相应的文字说明。

[解析]　

（1）培育出的AaaBBbGGG新类型是三倍体，而所给材料均为二倍体，因此要将其中之一（品系乙aaBBGG）用秋水仙素处理使其染色体加倍形成四倍体，然后再与二倍体（品系丙AAbbGG）杂交，可得到三倍体。

（2）题中要求写出从F1开始的最快的育种程序，因此要采用单倍体育种。

[答案]　

（2）

　小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮秆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种，请设计小麦品种间杂交育种程序。

要求用遗传图解表示并加以简要说明。

（写出包括亲本在内的前三代即可。

）

[答案]　第一代　　AABB×aabb　亲本杂交得F1

　　　　　　　　　　↓

第二代　　　　AaBb　　　

考点二|基因工程的操作工具及步骤

（对应学生用书第146页）

[识记—基础梳理]

1．概念

按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。

2．原理

不同生物之间的基因重组。

3．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，并在特定的切点上切割DNA分子。

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或平末端的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。

（2）DNA连接酶

①催化对象：

两个具有相同黏性末端或平末端的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。

（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。

4．基本步骤

5．应用

（1）育种，如抗虫棉。

（2）药物研制，如胰岛素等。

（3）环境保护，如转基因细菌分解石油。

6．转基因生物和转基因食品的安全性——“两种态度”

（1）转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制。

（2）转基因生物和转基因食品安全，应该大范围推广。

1．判断正误

（1）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。

（×）

【提示】　基因工程是在人为作用下进行的，噬菌体感染细菌无人为因素，所以不属于基因工程。

（2）DNA连接酶和限制酶是基因工程中两类常用的工具酶。

（√）

（3）将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株，属于基因工程。

（√）

（4）载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因。

（×）

【提示】　载体质粒上抗生素抗性基因可作为标记基因，供重组DNA的鉴定和选择，不是抗生素合成基因。

（5）为达到相应目的，“携带链霉素抗性基因受体菌的筛选”必须通过分子检测。

（×）

【提示】　根据受体菌是否对链霉素产生抗性进行筛选，不需要分子检测。

（6）转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中。

（×）

【提示】　动物食入转基因植物后，其消化系统能将植物基因分解成小分子物质，基因不能转入动物体细胞中。

2．据图思考

下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图。

（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必需用的酶是逆转录酶。

（4）在利用A、B获得C的过程中，常用限制性核酸内切酶切割B，使它产生一定的黏性末端，再加入DNA连接酶才可形成C。

[运用—考向对练]

考向　考查基因工程的原理及应用

近日，美国和澳大利亚的研究人员发现，从锥形蜗牛体内提取出的毒液可望帮助人类开发出超级速效的胰岛素。

他们研究表明锥形蜗牛毒蛋白（ConInsGl）能加速受体细胞信号转换，比人类胰岛素更加快速的发挥