1、第23講從雜交育種到基因工程1.生物變異在育種中的應(yīng)用() 2。轉(zhuǎn)基因食品的安全性(一)一、雜交育種和突變育種1.雜交育種與誘變育種的比較雜交育種誘變育種原則基因重組基因突變過程選擇具有相關(guān)性狀的親本，通過雜交獲得F1，獲得F1自交，獲得F2，篩選獲得所需類型利用射線或化合物等物理和化學(xué)因素在分裂細(xì)胞中誘導(dǎo)基因突變，并選擇所需的類型2.生物育種的原理、方法和實(shí)例對頻繁檢查的飼養(yǎng)方法的巧妙記憶二、基因工程及其應(yīng)用1.概念基因工程又稱為基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)，即根據(jù)人們的意愿，將一個(gè)生物體的某個(gè)基因提取、修飾和轉(zhuǎn)化，然后放入另一個(gè)生物體的細(xì)胞中，定向轉(zhuǎn)化該生物體的遺傳性狀。2.基因操作的基本

2、工具3.基因操作的基本步驟獲得目的基因?qū)⒛康幕蚺c載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞表達(dá)并檢測目的基因。4.基因工程的應(yīng)用1.雜交育種的兩個(gè)特點(diǎn)：它能把許多優(yōu)良性狀集中在同一生物個(gè)體上；這需要很長時(shí)間。2.誘變育種的方法和特點(diǎn)(1)兩種誘變方法：物理誘變和化學(xué)誘變。(2)兩個(gè)特點(diǎn)：多害少利；它可以產(chǎn)生新的基因，創(chuàng)造新的生物類型。3.基因工程的三個(gè)工具(1)限制性內(nèi)切酶：它能識(shí)別和切割特定的核苷酸序列。(2)脫氧核糖核酸連接酶：在兩個(gè)脫氧核糖核酸片段之間連接脫氧核糖和磷酸。(3)載體：外源基因被送到受體細(xì)胞。常用的載體包括質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒。測試方法一檢驗(yàn)基于變異的生物育種1.五種育種方法的比

3、較項(xiàng)目原則普通方法優(yōu)勢不足之處例如雜交育種基因重組(1)純種繁育：雜交自交選種自交雜交育種：雜交雜交(1)將不同個(gè)體的優(yōu)秀品質(zhì)集中在一個(gè)個(gè)體身上操作簡單繁殖時(shí)間較長(2)限于遺傳關(guān)系密切的個(gè)體矮稈抗病小麥誘變育種基因突變輻射、激光、空間誘變等提高突變頻率，加快育種進(jìn)程，大幅度提高性狀盲目性大，不利變異少，需要處理大量實(shí)驗(yàn)材料青霉素高產(chǎn)菌株的單倍體育種染色體紊亂花藥在體外培養(yǎng)并用秋水仙堿處理顯著縮短育種周期所有后代都是純合的這項(xiàng)技術(shù)很復(fù)雜，需要與雜交育種相協(xié)調(diào)單倍體抗矮病小麥多倍體的選育染色體紊亂用秋水仙堿處理發(fā)芽的種子或幼苗器官大，營養(yǎng)成分提高僅適用于發(fā)育遲緩、結(jié)實(shí)率低的植物三倍體無籽西瓜基因

4、工程育種基因重組將一種生物的特定基因轉(zhuǎn)移到另一種生物的細(xì)胞中打破物種界限，定向轉(zhuǎn)化生物體的遺傳特征技術(shù)復(fù)雜，存在許多生態(tài)安全問題轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育2.單倍體育種與雜交育種的關(guān)系3.不同目的的雜交育種過程(1)培育雜合子品種在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，第一代雜種可以直接用作種子，如水稻和玉米。其特點(diǎn)是可以利用雜種優(yōu)勢，獲得的品種產(chǎn)量高、抗性強(qiáng)，但種子只能種植一年。培養(yǎng)的基本步驟如下：選擇純種親本雜交()F1(即所需品種)。(2)培育隱性純合品種選擇雜交親本()F1F2選擇表型符合要求的個(gè)體進(jìn)行種植和推廣。(3)培育顯性純合品種選擇親本進(jìn)行雜交()F1F2選擇表型符合F3要求的個(gè)體，選擇遺傳穩(wěn)定的個(gè)體進(jìn)行推廣種

5、植。透視1以基本判斷或圖形分析的形式檢查繁殖原理和圖形分析1.(2016北京朝陽仿真)測試分析：選擇b. (1)過程是組織培養(yǎng)，細(xì)胞分裂時(shí)可能發(fā)生DNA復(fù)制，也可能發(fā)生基因突變。a是正確的；植物B是由花粉細(xì)胞體外培養(yǎng)的幼苗。秋水仙堿處理后，染色體加倍形成，是純合的，B是錯(cuò)的；由配子直接發(fā)育而來的個(gè)體是單倍體，C是正確的；實(shí)驗(yàn)過程表明，體細(xì)胞和生殖細(xì)胞都具有全能性，D是正確的。2.(原則判斷)(2016吉林長春模擬)以下關(guān)于人工培育農(nóng)作物新品種的說法不正確()A.突變育種不能定向改變?nèi)后w的基因頻率B.雜交育種的主要遺傳原理是基因重組C.雜交育種可以快速有效地培育出具有新性狀的作物新品種D.基因工

6、程是定向轉(zhuǎn)化的新品種，人工選擇育種是定向選擇的新品種分析：選擇c。誘變育種的原則是基因突變，它是非定向的，A是正確的；雜交育種的主要遺傳原理是基因重組，B是正確的；單倍體育種可以快速有效地培育出具有新性狀的作物新品種，而c是錯(cuò)誤的；基因工程屬于新品種的定向轉(zhuǎn)化，選育的關(guān)鍵在于人工選擇。兩者都屬于新品種定向選擇，D是正確的。透視2以案例分析的形式考察育種計(jì)劃的選擇3.現(xiàn)有小麥種子資源包括：產(chǎn)量高，易??；低產(chǎn)和抗病；高產(chǎn)晚熟品種。為了滿足不同地區(qū)和不同環(huán)境條件的栽培需要，育種專家應(yīng)培育三種類型的品種：a .高產(chǎn)抗??；高產(chǎn)量和早熟；高產(chǎn)抗旱。以下育種方法是可行的()A.通過品種和的雜交篩選獲得ab

7、.對品種進(jìn)行染色體加倍處理和篩選，得到b誘變育種方法不能用于栽培中國對蝦d .將外源抗旱基因?qū)耄ㄟ^轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得C分析：選擇d。為了獲得A，應(yīng)在和品種之間進(jìn)行交叉篩選，A是錯(cuò)誤的；染色體加倍后，結(jié)實(shí)率下降。如果你想得到B，你應(yīng)該對進(jìn)行誘變育種處理，但是B錯(cuò)了。突變育種可以產(chǎn)生新的基因，所以甲、乙、丙都可以通過突變育種獲得，而丙是錯(cuò)誤的；基因工程可以定向轉(zhuǎn)化生物體的性狀，外源抗旱基因可以通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)導(dǎo)入，獲得正確的C和d4.下圖是幾種不同水稻育種方法的示意圖，根據(jù)這些方法回答了以下問題：(1)工藝b的常用方法是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(

8、圖中用字母表示)。(2)突破物種界限的繁殖方法是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(3)要培育一個(gè)遺傳穩(wěn)定的水稻品種，所選性狀受隱性基因控制，最簡單的育種方法是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(圖中用字母表示)；如果選擇的性狀都受顯性基因控制，為了縮短育種周期，常用

9、的方法是_ _ _ _ _ _ _ _(圖中用字母表示)。(4)水稻品種有三個(gè)：基因型為AAbbDD，基因型為AABBdd，基因型為aaBBDD，三對等位基因位于三對同源染色體上?，F(xiàn)在，用雜交育種的方法獲得了aabbdd基因型的植株，并簡要描述了獲得過程。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

10、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。分析：在圖中，過程A代表雜交，過程D代表自交，過程B代表離體花藥培養(yǎng)，過程C和F代表用秋水仙堿使染色體數(shù)目加倍，過程E代表基因工程?；蚬こ炭梢栽诓煌纳镏g進(jìn)行，這項(xiàng)技術(shù)的原理是基因重組。如果選擇的性狀都是隱性性狀，最簡單的方法是雜交育種，因?yàn)殡[性性狀是純合的，可以穩(wěn)定遺傳，即AD過程；如果所有選擇的性狀都是顯性性狀，可以明顯縮短育種周期的育種方法是單倍體育種，即ABC過程。三個(gè)水稻品種的基因型都是“雙顯性一隱性”組合。通過

11、雜交育種培育aabbdd基因型的品種，可選擇任意兩個(gè)品種作為親本雜交獲得F1，然后F1與其余品種雜交獲得F2，F(xiàn)1自交獲得aabbdd基因型的種子，由aabbdd基因型的種子培育的植株滿足要求。答：(1)花藥離體培養(yǎng)(2)基因重組(3)甲甲乙丙(4)通過與雜交獲得F1，通過F1與雜交獲得F2，獲得基因型為aabbdd的種子，該種子可生長成基因型為aabbdd的植株(合理)測試方法2采用圖解法突破遺傳工程的操作工具和基本步驟基因工程的圖形化操作步驟1.限制性內(nèi)切酶和脫氧核糖核酸連接酶的作用位點(diǎn)是脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，但前者被切斷，后者被連接。2.要從基因中切割出一個(gè)基因，需要做兩個(gè)切口來產(chǎn)

12、生四個(gè)粘性末端。3.獲得目標(biāo)基因和切割載體需要相同的限制性酶，以便產(chǎn)生相同的粘性末端。4.目標(biāo)基因被引入受體細(xì)胞，這不涉及堿基互補(bǔ)配對。5.動(dòng)物通常使用受精卵作為受體細(xì)胞；植物通常使用體細(xì)胞作為受體細(xì)胞，然后通過植物組織培養(yǎng)形成新的個(gè)體；非致病性大腸桿菌經(jīng)常被用作微生物的受體細(xì)胞。透視1以基本判斷的形式檢查基因工程的基本知識(shí)1.(模式圖)(2016年北京朝陽質(zhì)檢)以下為質(zhì)粒示意圖，其中ori為復(fù)制必需序列，ampr為氨芐青霉素抗性基因，Tet為四環(huán)素抗性基因，箭頭表示限制性內(nèi)切酶的限制性位點(diǎn)。為了獲得含有能在四環(huán)素培養(yǎng)基上生長但不能在氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長的重組質(zhì)粒的細(xì)胞，合適的限制性位點(diǎn)應(yīng)該

13、是()分析：選擇c. Ori是復(fù)制的必要序列，不能有限制性位點(diǎn)；為了獲得含有能在四環(huán)素培養(yǎng)基上生長但不能在氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長的重組質(zhì)粒的細(xì)胞，限制性內(nèi)切酶的限制性位點(diǎn)應(yīng)該在氨芐青霉素抗性基因上，這樣可以破壞氨芐青霉素抗性基因，使其對青霉素不產(chǎn)生抗性，也不能破壞四環(huán)素抗性基因。c是正確的。2.(原則判斷類)以下關(guān)于基因工程載體的陳述是正確的()A.質(zhì)粒是最常用的載體，它以一種獨(dú)立于假核的方式存在于細(xì)菌中B.質(zhì)粒作為載體的原因之一是它是圓形的，便于切割后與目的基因連接C.載體中的標(biāo)記基因可以促進(jìn)目標(biāo)基因的表達(dá)當(dāng)受體細(xì)胞是大腸桿菌時(shí)，可以使用各種噬菌體作為載體，例如噬菌體和T2噬菌體分析：選擇A

14、。質(zhì)粒是最常用的載體，它以一種獨(dú)立于假核的方式存在于細(xì)菌中，A是正確的；質(zhì)粒可以用作載體，因?yàn)樗梢栽诖罅康氖荏w細(xì)胞中增殖，含有一個(gè)或多個(gè)限制性內(nèi)切酶切點(diǎn)來連接外源基因，具有一些用于篩選的標(biāo)記基因，而b是錯(cuò)誤的；載體中的標(biāo)記基因只便于篩選，不能促進(jìn)目的基因的表達(dá)，c錯(cuò)了；當(dāng)受體細(xì)胞是大腸桿菌時(shí)，不是所有種類的噬菌體都可以用作載體。噬菌體是溫和的，T2噬菌體是致命的。當(dāng)載體進(jìn)入受體細(xì)胞時(shí)，它需要大量的復(fù)制，同時(shí)，它需要攜帶靶基因在受體中表達(dá)。d錯(cuò)誤。透視2考察了遺傳工程技術(shù)在材料分析中的應(yīng)用3.(圖形信息)(2016安徽江南十校聯(lián)考)由限制性酶A切割的致病基因B及其正常基因B的特定序列如圖1所示

15、(bp代表堿基對)，根據(jù)該序列可以進(jìn)行基因診斷；圖2顯示了該疾病在一個(gè)家庭中的遺傳譜系。以下分析不正確()A.圖2中 1的基因型為bb，其致病基因來自雙親B.圖2中 2基因的診斷中有142bp、99bp和43bp三個(gè)片段C.圖1中限制性酶A的結(jié)果可以反映酶的特異性D.DNA分子雜交技術(shù)也可以用于家庭成員的遺傳診斷分析：選擇a。根據(jù)圖2，只能判斷遺傳病是隱性的，但不能判斷致病基因是位于常染色體還是性染色體上。如果是性別遺傳，致病基因來自它的母親，所以a是錯(cuò)的。無論是常染色體隱性遺傳還是X染色體隱性遺傳，I 2都必須有致病基因B，因此經(jīng)過限制性內(nèi)切酶處理后可以得到142bp、99bp和43bp的三

16、個(gè)片段，B是正確的。在圖1中，限制性酶a只能識(shí)別和切割b，而不能識(shí)別和切割b，這表明限制性酶是特異性的，c是正確的。除了圖1中的限制性酶A治療，遺傳疾病也可以通過DNA分子雜交來診斷，并且D是正確的。4.(原理判斷課)以下實(shí)踐活動(dòng)包括基因工程技術(shù)()A.培養(yǎng)水稻F1花藥并使染色體加倍，以獲得具有純合基因型的新品種b .將抗蟲小麥與矮生小麥雜交，通過基因重組獲得抗蟲矮生小麥c .將含有抗病基因的重組DNA導(dǎo)入玉米細(xì)胞，通過組織培養(yǎng)獲得抗病植株d .用射線照射大豆，改變大豆的基因結(jié)構(gòu)，得到種子性狀可變的大豆分析：選擇丙。甲項(xiàng)為單倍體育種，采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)；第二項(xiàng)是傳統(tǒng)雜交育種；抗病植物的培育采

17、用基因工程技術(shù)和植物組織培養(yǎng)技術(shù)；d項(xiàng)是突變育種。誤解彌補(bǔ)缺點(diǎn)易出錯(cuò)點(diǎn)1混淆了“最容易”和“最快”【指點(diǎn)】“最簡單”強(qiáng)調(diào)技術(shù)內(nèi)容應(yīng)“易于操作”，如雜交育種。雖然時(shí)間很長，農(nóng)民可以簡單地操作，但“最快”不一定簡單。單倍體育種可以明顯縮短育種年限，但其技術(shù)含量相對較高，僅靠花粉培養(yǎng)難以實(shí)現(xiàn)。易錯(cuò)點(diǎn)2混淆了無籽西瓜栽培中雌雄親本的選擇和處理【說明】(1)無籽西瓜栽培過程中，兩次授粉的目的：第一次授粉是通過雜交獲得三倍體種子，第二次授粉是刺激子房發(fā)育和結(jié)果。(2)如果以二倍體西瓜為母本，以四倍體西瓜為父本，也可以獲得三倍體種子，但帶有這種三倍體種子的西瓜不能達(dá)到“無種子”的目的，因?yàn)橹楸话l(fā)育成厚而硬的種皮。(3)用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗成為四倍體時(shí)，處理對象應(yīng)為“幼苗或發(fā)芽種子”。由于萌發(fā)的種子和幼苗具有分生能力，細(xì)胞經(jīng)歷有絲分裂，秋水仙堿處理可以使新細(xì)胞的染色體數(shù)目加倍。容易出錯(cuò)的第三點(diǎn)是不清楚基因工程中的一些觀點(diǎn)和陳述(1)限制性內(nèi)切酶和脫氧核糖核酸連接酶的作用位點(diǎn)是脫氧核苷酸之間形成的磷酸二酯鍵(