第三課時生物育種上海新王牌一、雜交育種1.概念:將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在

一起,再經過①選擇和培育,獲得新品種的方法。2.原理:②基因重組。3.過程:選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本→③雜交,獲得F1

→F1自交或雜交獲得F2→鑒別,選擇需要的類型。4.優(yōu)點:可以把多個品種的④優(yōu)良性狀集中在一起。5.缺點:獲得新品種的周期⑤長。上海新王牌6.應用:改良作物品質,提高農作物⑥單位面積的產量的

常規(guī)方法,同時也可用于家畜、家禽的育種。二、誘變育種1.概念:利用物理因素或⑦化學因素來處理生物,使生物

發(fā)生⑧基因突變從而獲得優(yōu)良變異類型的育種方法。2.原理:基因突變。3.過程:選擇生物→⑨誘發(fā)突變→選優(yōu)良性狀→培育。4.優(yōu)點:(1)可以提高突變率,在較短時間內獲得更多上海新王牌上海新王牌2.基因工程的基本工具(1)基因剪刀:

限制性核酸內切酶(一種限制酶只能識別并切割一種特定的脫氧核苷酸序列,產生兩個黏性末

端)。(2)基因針線:DNA連接酶——將由同一種限制酶切割

后的黏性末端(堿基互補)的

脫氧核糖和

磷酸連接起來。(3)基因的運載體——常用的有

質粒、噬菌體、

動植物病毒等。上海新王牌3.基因工程的基本步驟提取目的基因→

目的基因與運載體的結合→將目的基因導入受體細胞→

目的基因的檢測與鑒定。上海新王牌上海新王牌(4)要求提高品種產量,提高營養(yǎng)物質含量,可運用多倍

體育種。2.常規(guī)育種方法比較上海新王牌上海新王牌上海新王牌

思維誤區(qū)規(guī)避1.雜交育種選育的是F2,原因是從F2開始發(fā)生性狀分離;選育后是否連續(xù)自交取決于所選優(yōu)良性狀是顯性還是隱性。2.雜交育種是通過雜交的方法培育具有優(yōu)良性狀且能穩(wěn)定遺傳(純合子)的新品種,而雜種優(yōu)勢則是通過雜交獲得種子,一般不是純合子,在雜種后代上表現出多個優(yōu)良性狀,但只能用雜種一代,因為后代會發(fā)生性狀分離。3.誘變育種盡管提高突變率,但處理材料時仍然是未突變的遠遠多于突變的;突變的不定向性和一般有害的特

性決定了在突變的個體中有害仍多于有利,只是與自然

突變相比較,二者都增多。上海新王牌

典例1

在試驗田中偶然出現了一株抗旱、抗鹽的玉米,設想利用該植株培育能穩(wěn)定遺傳的抗旱、抗鹽水稻品種,用到的育種方法和技術應有(

)①誘變育種②單倍體育種③轉基因技術④組織

培養(yǎng)技術A.①②③B.②③④C.①③④D.①②④上海新王牌1.基因重組與基因工程的比較二、基因工程及其應用上海新王牌上海新王牌2.基因工程的應用(1)基因工程與作物育種。人們利用基因工程的方法,

獲得了高產、穩(wěn)產和具有優(yōu)良品種的農作物,培育出了

具有各種抗逆性的作物新品種,如抗蟲棉。(2)基因工程與藥物研制。用基因工程方法能夠高效率

地生產出各種高質量、低成本的藥物,如胰島素、乙肝

疫苗等。(3)基因工程與環(huán)境保護。如超級菌分解泄漏石油。上海新王牌上海新王牌4.基因工程應注意的若干個問題(1)限制性內切酶和DNA連接酶的作用部位都是脫氧

核苷酸之間形成的磷酸二酯鍵(不是氫鍵),只是一個切

開,一個連接。(2)質粒是最常用的運載體,不要把質粒與運載體等同,

除質粒之外,噬菌體和動植物病毒也可作為運載體。運

載體的化學本質為DNA,其基本單位為脫氧核苷酸。(3)基因工程中工具酶有兩種——限制性內切酶和

DNA連接酶;工具有三種,除上述兩種工具酶外還包括上海新王牌運載體。(4)基因工程四個步驟中只有第3步將目的基因導入受

體細胞不涉及到堿基互補配對。(5)受體細胞常用微生物的原因——繁殖快、代謝快、

目的基因產物多。(6)培育轉基因植物,受體細胞可選用受精卵或體細胞

。若受體細胞是體細胞,再將含目的基因的體細胞進行

植物組織培養(yǎng),即可獲得轉基因植株。(7)目的基因的檢測是利用質粒中的標記基因,如大腸上海新王牌

典例2

(2011年重慶理綜)擬南芥是遺傳學研究的模式植物,其突變體可用于驗證相關基因的功能。野生型擬南芥的種皮為深褐色(TT),某突變體的種皮為黃色(tt),下圖是利用該突變體驗證油菜種皮顏色基因(Tn)功能的流程示意圖。上海新王牌(1)與擬南芥t基因的mRNA相比,若油菜Tn基因的mR-

NA中UGA變?yōu)锳GA,其末端序列成為“—AGCGC-

GACCAGACUCUAA”,則Tn比t多編碼

個氨

基酸(起始密碼子位置相同,UGA、UAA為終止密碼子)。(2)圖中①應為

,若②不能在含抗

生素Kan的培養(yǎng)基上生長,則原因是

。若③的種皮顏色為

,則說明油菜Tn基因與

擬南芥T基因的功能相同。上海新王牌體進行了復制,基因也進行了復制,因而基因型為TnT

ntt。設③轉基因擬南芥的葉片卷曲與正常葉是由B、

b基因控制,正常葉為顯性,而該對性狀與種皮性狀為

獨立遺傳,則這兩對性狀遵循基因的分離與自由組合

定律。則:③轉基因擬南芥

×雙雜合擬南芥TntbbTtBb進行逐對分析:Tnt×Tt

1/4TnT、1/4Tnt、1/4Tt、1/4tt上海新王牌由于Tn和T的功能相同,所以表現為3/4T_(深褐色)、1/4tt(黃色)bb×Bb

1/2Bb(正常葉)、1/2bb(卷曲葉)所以后代中有四種表現型:3/8種皮深褐色正常葉;3/8

種皮深褐色卷曲葉;1/8種皮黃色正常葉;1/8種皮黃色

卷曲葉。?、坜D基因擬南芥的莖尖培養(yǎng)為植物組織

培養(yǎng),故為無性生殖,所以后代性狀一般不變(排除基

因突變)。由上可知,所得③轉基因擬南芥Tnt和野生型

擬南芥TT兩個品種相當于發(fā)生基因突變,沒有隔離,能雜交產生可育后代,因此是同一個物種。上海新王牌【答案】(1)2

(2)重組質粒(重組DNA分子)重組質

粒未導入深褐色

(3)TnTntt黃色正常、黃色卷曲

不變

(4)是

上海新王牌1.誘變育種與雜交育種的不同之處是

(

)①能大幅度改良某些性狀②能形成新的基因③能

形成新基因型④一般對個體生存有利A.①②B.①③C.②③D.②④上海新王牌【思路剖析】該誘變育種與雜交育種都能形成新基

因型,故③不對;誘變育種原理是基因突變,一般對個

體有害,所以④不是誘變育種的特點?！敬鸢浮緼上海新王牌2.下列品種的培育與育種原理相符的是

(

)A.無子西瓜的培育——染色體數目變異B.高產青霉菌株的培育——基因重組C.用花粉(Ab)培養(yǎng)成幼苗,再用秋水仙素處理獲得純種

植株(AAbb)——單倍體育種D.培育能產生人胰島素的大腸桿菌——基因突變上海新王牌植株(AAbb),其原理是染色體變異;培育能產生人胰島

素的大腸桿菌利用了基因工程技術,其原理是基因重

組?！敬鸢浮緼【思路剖析】高產青霉菌株的培育原理是基因突變;

用花粉(Ab)培養(yǎng)成幼苗,再用秋水仙素處理獲得純種上海新王牌3.螢火蟲體內的熒光素酶催化的系列反應導致螢火蟲

發(fā)光。如果熒光素酶存在于植物體內,也可以使植物體

發(fā)光。一直以來熒光素酶的唯一來源是從螢火蟲腹部

提取。但科學家成功地通過基因工程將熒光素酶基因

導入到大腸桿菌體內,使其產生熒光素酶。請分析回答

下列問題:(1)在此基因工程中,目的基因是

。(2)將此目的基因導入受體細胞內需要載體的幫助。下

列各項在選取載體時不必考慮的是

(用字母上海新王牌表示)。A.能夠在宿主細胞內復制并穩(wěn)定保存B.具有多個限制酶的切點C.具有與目的基因完全相同的堿基序列D.具有某些標記基因(3)在基因表達載體構建的過程中,需要

、

等多種酶的參與。(4)在此基因工程中受體細胞為

。上海新王牌(5)通過基因工程來培育新品種的主要優(yōu)勢是

。【思路剖析】(1)此基因工程的目的是將熒光素酶基

因導入到大腸桿菌體內,使其產生熒光素酶,所以熒光

素酶基因是人類所需要的基因,是目的基因。(2)作為

基因工程的載體必須具備三個條件,即能夠在宿主細

胞內復制并穩(wěn)定保存、具有多個限制酶的切點、具

有某些標記基因,但不一定具有與目的基因相同的堿

基片斷。(3)基因表達載體的構建需要限制酶、DNA上海新王牌連接酶等參與。(4)根據本基因工程的目的可確定受

體細胞是大腸桿菌。(5)通過基因工程育種的優(yōu)勢主

要是能定向改造生物的遺傳性狀?！敬鸢浮?1)熒光素酶基因

(2)C

(3)限制性核酸內

切酶(或限制酶)DNA連接酶

(4)大腸桿菌

(5)定

向地改造生物的遺傳性狀上海新王牌上海新王牌一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分)1.(基礎再現)中國返回式衛(wèi)星上搭載的水稻種子返回

地面后,經種植培育出的水稻穗多粒大,畝產達600kg,

蛋白質含量增加8%~20%,生長周期平均縮短10天。這

種育種方式屬于

(

)A.雜交育種B.單倍體育種C.誘變育種D.多倍體育種上海新王牌【思路剖析】此育種是利用太空育種技術,在太空中

通過強輻射、微重力和高真空等條件誘發(fā)植物種子

的基因發(fā)生突變的作物育種技術?！敬鸢浮緾上海新王牌2.(基礎再現)研究人員想將生長激素基因通過質粒導

入大腸桿菌細胞內,以表達產生生長激素。已知質粒中

存在兩個抗性基因;A是抗鏈霉素基因,B是抗氨芐青霉

素基因,且目的基因不插入到基因A、B中。大腸桿菌

不帶有任何抗性基因,則篩選獲得“工程菌”的培養(yǎng)基

的抗生素首先應該

(

)A.僅有鏈霉素B.僅有氨芐青霉素C.同時含鏈霉素和氨芐青霉素D.無鏈霉素和氨芐青霉素上海新王牌【思路剖析】篩選“工程菌”應用選擇性培養(yǎng)基。

因混合細胞中同時存在沒有導入重組質粒的大腸桿

菌和導入重組質粒的大腸桿菌兩種細胞,要篩選出導

入了重組質粒的大腸桿菌就需在培養(yǎng)基中加入與質

粒中標記基因所對應的抗生素?！敬鸢浮緾上海新王牌3.(基礎再現)下圖是培育高品質的糯小麥的過程。有

關敘述正確的是

(

)A.a過程中運用的原理是基因重組B.b過程可以通過自交來提高純合率上海新王牌C.a過程用秋水仙素作用于萌發(fā)的種子D.a、b過程均能快速獲得目的植株【思路剖析】a過程為單倍體育種,其原理是染色體變

異;b為自交過程,不能提高突變率和縮短育種年限;a

過程需要使用秋水仙素,但其作用對象是花藥離體培

養(yǎng)形成的單倍體幼苗;雜合子自交可以提高后代中純

合子的比例。【答案】B上海新王牌4.(基礎再現)下列育種過程中需要對母本進行去雄處

理的是

(

)A.用雜合抗病小麥連續(xù)自交得到純合抗病植株B.無子番茄的培育C.培育四倍體西瓜植株D.對三倍體無子西瓜授以二倍體西瓜花粉,結出無子西

瓜上海新王牌物處理未受粉的雌蕊柱頭,所以應對母本進行去雄處

理?！敬鸢浮緽【思路剖析】無子番茄培育的原理是用生長素類似上海新王牌5.(視角拓展)單倍體育種是植物育種手段之一。以下

有關敘述正確的是

(

)A.普通小麥的配子培養(yǎng)產生的植株是三倍體植株B.單倍體是具有一個染色體組的植株體C.可以利用花藥培養(yǎng)的方法直接能產生結果實的純合

子D.單倍體育種的方法可明顯縮短種年限上海新王牌但由配子培養(yǎng)成的個體,無論含有多少個染色體組,均

屬于單倍體,所以單倍體不一定只含有一個染色體組

。由于單倍體通常是含有奇數染色體組,所以是高度

不育的?！敬鸢浮緿【思路剖析】雖然普通小麥配子中有三個染色體組,上海新王牌6.(視角拓展)用現代生物技術能創(chuàng)造生物新類型,其原

因不包括

(

)A.可通過誘變提高基因突變率B.可通過轉基因迅速改變生物的基因組成C.可通過多倍體育種使新物種的產生不需要經過生殖

隔離D.可通過組織培養(yǎng)迅速使新品種形成種群上海新王牌多倍體育種可使新物種的產生不經過地理隔離。【答案】C【思路剖析】新物種的形成必需經過生殖隔離,通過上海新王牌7.(視角拓展)美國生物學家CraigVenter宣布開發(fā)出了

第一個由一個合成的基因組所控制的細胞。在這項研

究中,CraigVenter博士等人通過化學的方法合成了蕈

狀支原體的基因組,然后將其植入到與它親緣關系很近

的山羊支原體的細胞里,獲得了全新的蕈狀支原體,植

入的基因組能調控這一細胞,新移植的基因組取代原基

因組發(fā)揮作用,把寄主細胞轉變成蕈狀支原體。下列有

關敘述正確的是

(

)A.蕈狀支原體基因組即其一個染色體組所包含的全套上海新王牌基因B.寄主細胞轉變成蕈狀支原體是利用了基因突變的原

理C.這個合成的基因組一定是通過逆轉錄得到的D.支原體是目前發(fā)現的最小的、最簡單的具有自我繁

殖能力的細胞,其基因組也是原核生物中最小的,因此

便于操作上海新王牌中最小的,故D項正確;支原體是原核生物,沒有染色

體,故A項錯誤;該轉變過程原理為基因重組,而非基因

突變,故B項錯誤;該基因組的合成不一定通過逆轉錄

得到,故C項錯誤?！敬鸢浮緿【思路剖析】支原體是目前發(fā)現的最小的、最簡單

的具有自我繁殖能力的細胞,其基因組也是原核生物上海新王牌8.(視角拓展)在某作物育種時,將①、②兩個植株雜交,

得到③,將③再作如圖所示處理。下列分析錯誤的是

(

)A.由③到④過程一定發(fā)生了非同源染色體上非等位基

因的自由組合上海新王牌異C.若③的基因型為AaBbdd,則⑩植株中能穩(wěn)定遺傳的

個體占總數的1/4D.由③到⑦過程可能發(fā)生突變和基因重組【思路剖析】由③到④過程的原理是基因突變,不存

在等位基因分離、非同源染色體上非等位基因自由

組合?！敬鸢浮緼B.由⑤×⑥的育種過程中,依據的主要原理是染色體變上海新王牌二、非選擇題(本題共4小題,共52分)9.(基礎再現,12分)2008年9月25號,隨“神舟”七號航

天飛船飛入太空的還有小麥種子,科學家將這些遨游太

空后的種子播種后,長出的眾多秧苗中,只有其中1株出

現與眾不同的特性。在此后幾年的種植培養(yǎng)過程中,這

株小麥的后代發(fā)生了變異,有早熟型、長粒型、高粗稈

大穗型、小粒型、大粒型等十多個品種。(1)實驗結果表明該變異最有可能是

,這

種育種方法是

。(2)眾多秧苗中,只有其中1株出現與眾不同的特性,而其上海新王牌后代發(fā)生變異形成了十多個品種,說明突變具有

的特點。(3)小麥矮稈是一種優(yōu)良性狀。某純種高稈小麥種子經

太空搭載后仍表現為高稈,但其自交后代中出現了一定

數量的矮稈植株。請簡述該矮稈植株形成的過程:

。(4)已知小麥的穗形受兩對等位基因(Sd1和sd1、Sd2和

sd2)共同控制,兩對基因獨立遺傳,并表現為基因的累加

效應,即:基因型為Sd1_Sd2_的植株表現為大穗,基因型上海新王牌為sd1sd1Sd2_、Sd1_sd2sd2的植株均表現為中穗,而基因

型為sd1sd1sd2sd2的植株則表現為小穗。某小穗小麥種

子經誘變處理后,表現為大穗。為了獲得穩(wěn)定遺傳的大

穗品種,下一步應該采取的方法可以是

。上海新王牌(或F1)因性狀分離出現矮稈

(4)取大穗水稻品種連續(xù)

自交,直至獲得能穩(wěn)定遺傳的大穗品種(或取該大穗水

稻的花藥離體培養(yǎng),用秋水仙素處理幼苗獲取純合子,

選取其中的大穗個體即可)【答案】(1)基因突變誘變育種

(2)發(fā)生頻率低、不定向(3)高稈基因經宇宙射線誘變發(fā)生(隱性)突變,自交后代上海新王牌10.(視角拓展,15分)中國是世界上最大的茄子生產國,

為培育優(yōu)良品種,育種工作者應用了多種育種方法。請

回答:(1)茄子的早期栽培品種為二倍體,有人利用秋水仙素

處理二倍體茄子的幼苗,選出四倍體茄子。其原理是:

秋水仙素作用于正在分裂的植物細胞,會抑制

的形成,導致

加倍。(2)茄子晚開花(A)對早開花(a)為顯性,果實顏色有深紫

色(BB)、淡紫色(Bb)與白色(bb)之分,兩對基因自由組上海新王牌合。為培育早開花深紫色果實的茄子,選擇基因型

AABB與aabb的植株為親本雜交,F1自交得到的F2中有

種表現型,其中早開花深紫色果實的植株應占

。(3)青枯病是茄子的主要病害,抗青枯病(T)對易感青枯

病(t)為顯性,基因T、t與控制開花期的基因A、a自由組

合。若采用二倍體早開花、易感青枯病茄子(aatt)與四

倍體晚開花、抗青枯病茄子(AAAATTTT)為育種材料,

運用雜交和花藥離體培養(yǎng)的方法,培育出純合的二倍體上海新王牌早開花、抗青枯病茄子,則主要步驟為:①第一步:

。②第二步:以基因型為

和

的茄子為親

本雜交,得到F1(AaTt)③第三步:(用遺傳圖解或文字簡要描述)。上海新王牌后代表現型和基因型的種類分步相乘,分類相加?！敬鸢浮?1)紡錘體(或紡錘絲)染色體數目

(2)6

1/16(3)①種植四倍體晚開花、抗青枯病茄子(AAAATTTT)取花藥離體培養(yǎng),獲得基因型為AATT的子代(用圖解方式作答亦可)②aattAATT【思路剖析】本題主要考查染色體變異在育種方面

的應用,秋水仙素的作用是抑制有絲分裂紡錘體的形

成,使染色體數量增加一倍。對于多對相對性狀來說,上海新王牌上海新王牌上海新王牌11.(高度提升,12分)假設A、b代表玉米的優(yōu)良基因,這

兩種基因是自由組合的?，F有AABB、aabb兩個品種,

為培育出優(yōu)良新品種AAbb,可以采用的方法如圖所示

。上海新王牌(1)由品種AABB、aabb經過①、②、③過程培育出新

品種的育種方法稱為

。若經過②過程產生的子代總數為1552株,則其中基因型為AAbb的植株理論

上有

株?；蛐虯abb的類型經過過程③,子

代中AAbb與aabb的數量比是

。上海新王牌(2)過程⑤常采用

由

AaBb得到Ab個體。與過程①、②、③的育種方法相

比,過程⑤、⑥育種的優(yōu)勢是

。(3)過程④在完成目的基因與運載體的結合時,必須用

到的工具酶是

。與過程⑦的育種方法相比,過程④育種的優(yōu)勢是

。上海新王牌【思路剖析】AABB、aabb經過①、②、③過程培育

出新品種的育種方式是雜交育種,經過②過程產生的

子代總數為1552株,其中基因型為AAbb的植株理論上

占總數的1/16,共97株。過程⑤為單倍體育種,常采用

花藥離體培養(yǎng)法由AaBb得到Ab個體。與雜交育種方

法相比,單倍體育種可明顯縮短育種年限。過程④為

基因工程育種,與過程⑦的誘變育種相比,基因工程育種的優(yōu)勢是能定向地改造生物的遺傳性狀。上海新王牌【答案】(