高考生物一轮复习 从杂交育种到基因工程 新人教版必修优秀PPT.ppt

高考生物一轮复习高考生物一轮复习 从杂交育种到基因工从杂交育种到基因工程课件程课件 新人教版必新人教版必修修第一页，本课件共有66页第6章从杂交育种到基因工程第二页，本课件共有66页观考情考纲考频1.生物变异在育种上的应用()3年12考2.转基因食品的安全()3年4考第三页，本课件共有66页第四页，本课件共有66页一、杂交育种1概念：将两个或多个品种的优良性状通过 集中在一起，再经过 获得新品种的方法。2原理、方法和范围：原理：_；方法：_。目的：培育动植物优良品种。范围：的生物。交配交配选择和培育选择和培育基因重组基因重组杂交杂交有性生殖有性生殖第五页，本课件共有66页3过程(1)植物：选择具有不同优良性状的亲本 ，获得F1F1自交获得F2 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F1F1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 个体。4优点：操作简便，可以把多个品种的 集中在一起。5缺点：获得新品种周期长，杂交后代会出现 现象，育种过程缓慢。6应用：根据需要培育理想类型，如改良作物品质，提高单位面积产量，也可用于家畜、家禽的育种。鉴别、选择鉴别、选择杂交杂交F2优良性状优良性状性状分离性状分离第六页，本课件共有66页二、诱变育种1概念：利用物理或化学因素来处理生物，使生物发生_，从而获得优良 类型的方法。2原理：_。基因突变基因突变变异变异基因突变基因突变亚硝酸亚硝酸 第七页，本课件共有66页4过程：选择生物诱发 选择理想类型培育。5优点：可以提高 ，在较短时间内获得更多的优良变异类型；大幅度地 。6缺点：有利变异个体往往不多，需处理大量材料(盲目性大)。7应用：培育具有 的类型，主要应用于农作物育种和微生物育种。基因突变基因突变突变频率突变频率改良某些性状改良某些性状新性状新性状第八页，本课件共有66页三、基因工程1概念：又叫 或 。即按照人们的意愿，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，地改造生物的遗传性状(操作水平为DNA分子水平)。2原理：不同物种间的 。基因拼接技术基因拼接技术DNA重组技术重组技术定向定向基因重组基因重组第九页，本课件共有66页3操作工具(1)基因的“剪刀”。特性：一种限制酶只能识别一种 序列，切割。作用：将外来的DNA切断，用 切取目的基因和运载体。(2)基因的“针线”：把脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的DNA骨架上的缺口“缝合”起来，即连接_形成 。限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶特定的核苷酸特定的核苷酸并在特定的切点上并在特定的切点上相同的限制酶相同的限制酶DNA连接酶连接酶磷酸和脱氧核糖磷酸和脱氧核糖磷酸二酯键磷酸二酯键第十页，本课件共有66页(3)基因的运载体特点：有 基因；有多个 切点；能在受体细胞中稳定保存并大量复制。举例：常用的有 、噬菌体、动植物病毒等。标记标记限制酶限制酶质粒质粒第十一页，本课件共有66页4步骤：提取 目的基因与 结合将目的基因 受体细胞目的基因的 。5重组成功的标志：获得 产物。目的基因目的基因运载体运载体导入导入检测与鉴定检测与鉴定目的基因目的基因第十二页，本课件共有66页四、基因工程的应用1作物育种：利用 的方法，获得高产、稳产和具有_的农作物，培育出具有各种 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 、的药品，如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等。3环境保护：利用转基因细菌降解 的化合物，分解泄漏石油，处理工业废水等。基因工程基因工程优良品质优良品质抗逆性抗逆性高质量高质量低成本低成本有毒有害有毒有害第十三页，本课件共有66页1判断下列有关生物育种叙述的正误。(1)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(2013年高考大纲全国卷)()(2)抗病植株连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低(2013年高考四川卷)()(3)用花粉离体培养获得的抗病植株，其细胞仍具有全能性(2013年高考四川卷)()(4)诱变育种和杂交育种均可形成新基因()(5)花药离体培养技术也能培育获得抗锈高产小麦新品种()第十四页，本课件共有66页(6)单倍体育种在所有育种方法中所用的年限最短()(7)杂交育种第一步杂交的目的是将两个亲本的优良性状集中到一个个体上()(8)太空育种能按人的意愿定向产生优良性状()(9)采用诱变育种可改良缺乏某种抗病性的水稻品种()第十五页，本课件共有66页2判断下列有关基因工程育种叙述的正误。(1)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(2013年高考大纲全国卷)()(2)用转基因技术将外源抗旱基因导入高产晚熟品种获得高产抗旱品种(2013年高考江苏卷改编)()(3)没有限制酶就无法使用质粒运载体(2013年高考上海卷)()第十六页，本课件共有66页1几种育种方法比较变异与育种变异与育种第十七页，本课件共有66页第十八页，本课件共有66页第十九页，本课件共有66页第二十页，本课件共有66页第二十一页，本课件共有66页2针对不同目的的杂交育种程序(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 ，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)。杂种优势杂种优势第二十二页，本课件共有66页第二十三页，本课件共有66页3针对不同育种目标的育种方案第二十四页，本课件共有66页第二十五页，本课件共有66页第二十六页，本课件共有66页第二十七页，本课件共有66页1对于下图所示育种方法的说法不正确的是()第二十八页，本课件共有66页A方向所示的途径依据的原理是基因重组B过程所示的育种方法依据的原理是染色体变异C、过程都要用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗D过程一般发生在生殖细胞中才具有遗传性解析：方向所示的途径表示杂交育种，原理是基因重组；过程所示的育种方法为多倍体育种，多倍体育种和单倍体育种的原理都是染色体变异；、过程中最常使用的药剂是秋水仙素，但是过程不能处理种子，只能处理幼苗；过程是基因突变，实质是DNA分子结构发生改变，基因突变可发生在生物个体发育的各个时期，但是，一般发生在生殖细胞中才具有遗传性。答案：C第二十九页，本课件共有66页第三十页，本课件共有66页(1)在A组的处育种工作者应采用的方法是_。(2)B组a代表的个体叫做_。B组的育种方法与A组的育种方法比较，最大优点是_。经过处理后的个体基因型按理论计算共有_种。(3)若是转录的模板链，则代表的氨基酸是_。(4)E组中丙个体的性状多数与_相似。(5)D组的辐射引起组成生物基因的脱氧核苷酸的_发生了改变，从而改变了_。第三十一页，本课件共有66页第三十二页，本课件共有66页1基因工程的操作工具(1)限制性核酸内切酶特点：一种限制酶只能识别一种 ，并在_切割DNA分子。存在：主要存在于微生物中。结果：产生黏性末端(碱基互补配对)。基因工程基因工程特定的核苷酸序列特定的核苷酸序列特定的切点特定的切点第三十三页，本课件共有66页(2)DNA连接酶连接的部位：磷酸二酯键(梯子的扶手)，而不是氢键(梯子的踏板)。结果：两个相同的黏性末端相连。(3)运载体条件：a.能在宿主细胞内 并大量 ；b.有多个_，以便与外源基因连接；c.有标记基因，以便 。常用的运载体稳定保存稳定保存复制复制限制酶切点限制酶切点筛选筛选DNA 第三十四页，本课件共有66页2基因重组与基因工程的异同第三十五页，本课件共有66页第三十六页，本课件共有66页3(2015年南京四校调研)下列关于培育生物新品种的叙述，不正确的是()A培育三倍体转基因植物可以防止基因污染B基因工程育种的原理是基因突变C单倍体育种的优点是明显缩短育种年限D多倍体育种得到的新品种结实率较低解析：三倍体植物不能繁殖后代，因此培育三倍体转基因植物可以防止基因污染；基因工程育种的原理是基因重组；单倍体育种的优点是明显缩短育种年限；多倍体育种得到的新品种果实大，但结实率较低。答案：B第三十七页，本课件共有66页4下列关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是()第三十八页，本课件共有66页解析：供体是提供目的基因的生物，受体是接受目的基因的生物，剪刀是限制酶，针线是DNA连接酶，常用的运载体是质粒。答案：C 第三十九页，本课件共有66页例1已知小麦中高秆对矮秆(抗倒伏)为显性、抗病对不抗病为显性，以纯合高秆抗病小麦和纯合矮秆不抗病小麦为亲本，培育抗病抗倒伏小麦，相关说法不正确的是()A单倍体育种利用了花粉细胞具有全能性及秋水仙素能抑制纺锤体的形成等原理B杂交育种过程需要不断筛选、自交，直到矮秆抗病个体的后代不发生性状分离C利用射线、亚硝酸盐等处理矮秆不抗病小麦种子可实现人工诱变，但成功率低D育种过程中的筛选实质上是通过自然选择实现种群中抗病基因频率的定向提高育种方式分析育种方式分析第四十页，本课件共有66页解析单倍体育种首先要通过花药离体培养得到单倍体幼苗，其原理是细胞的全能性，再使用秋水仙素使染色体数目加倍，作用的机理是前期抑制纺锤体的形成，A正确；杂交育种过程需要通过多次自交筛选才能得到稳定遗传的个体，B正确；基因突变的频率较低且具有不定向性，C正确；育种过程中的筛选是通过人工选择完成的，D错误。答案D第四十一页，本课件共有66页例2如图表示六倍体小麦(42条染色体)的两个纯种品系的部分染色体及基因组成：、表示染色体，A为矮秆基因，B为抗矮黄病基因，E为抗条斑病基因，均为显性。乙品系由普通小麦与近缘六倍体偃麦草杂交后，经多代选育而来，图中黑色部分是来自偃麦草的染色体片段，让甲和乙杂交，产生的F1自交，下列有关叙述不正确的是()多倍体育种多倍体育种第四十二页，本课件共有66页A普通小麦与近缘偃麦草杂交获得的个体为六倍体B在培育乙品系过程中，由于基因重组导致了染色体上基因E和a的组合C若减数分裂中甲与乙不能正常配对，F1形成的配子中最少含有20条染色体D若减数分裂中甲与乙正常配对，F2中约1/2的个体表现为矮秆、抗条斑病第四十三页，本课件共有66页解析普通小麦和近缘偃麦草都是六倍体，杂交后代也属于六倍体；由题干信息可知，含有E的黑色部分是来自偃麦草的染色体片段，属于染色体结构变异；若甲与乙不能正常配对，在减数第一次分裂时，甲与乙可能分开，也可能不分开，最后形成的配子中可能含甲、可能含乙、可能都含、可能都不含，因此配子中最少含有20条染色体；若减数分裂中甲与乙正常配对，F1产生AB、aEB两种类型的配子，随机组合后同时含有A和E的个体占总数的1/2。答案B第四十四页，本课件共有66页例3小麦是自花传粉植物。在种植白色籽粒小麦的田间偶然发现有一株小麦所结籽粒为红色。研究表明红色籽粒小麦是由种皮中的色素所引起的。第二年将该小麦的800多颗红色籽粒播种后，有600多株发育成熟，其中有160多株结白色籽粒，其余仍结红色籽粒。(回答题中基因型时用A表示显性基因，a表示隐性基因。)(1)最初产生结红色籽粒植株的原因很可能是由于_；红色籽粒中胚的基因型是_。育种过程分析育种过程分析第四十五页，本课件共有66页(2)若采用单倍体育种的方法，以尽快获得稳定遗传的红色籽粒小麦品种。具体步骤是：将最初得到的红色籽粒播种后，最好培养至_(填“传粉前”或“传粉后”)，取_进行离体培养。待得到_时，用秋水仙素处理使其_后，培养至成熟，得到的植株基因型为_。待_时，选_籽粒留种。此育种方式的实质是_。第四十六页，本课件共有66页解析从题中可知小麦是自花传粉植物，种植白色籽粒小麦的田间只偶然发现一株小麦所结籽粒为红色，说明该小麦田间的小麦植株均为纯合子，这株结红色籽粒的小麦植株发生了显性突变，即由a基因突变为A基因，该结红色籽粒的小麦植株的基因型为Aa，种子中胚的基因型有AA、Aa、aa，由于籽粒的颜色是由种皮中的色素所引起的，因而籽粒均为红色。进行单倍体育种时，应在传粉前取其花药进行离体培养获得单倍体幼苗，再用秋水仙素诱导幼苗使其染色体数加倍，由于花粉有A、a两种类型，因而经单倍体育种后获得的纯合子植株的基因型为AA或aa。答案(1)基因突变AA、Aa、aa(2)传粉前花药单倍体幼苗染色体加倍AA或aa籽粒成熟(结种子、结果实)红色染色体数目变异第四十七页，本课件共有66页第四十八页，本课件共有66页第四十九页，本课件共有66页微讲座二十三育种方式的相关问题1育种的相关问题(1)要获得本物种没有的性状可通过诱变和基因工程，其中基因工程是有目的的改良。(2)杂交育种是最简捷的育种方法，而单倍体育种是最快获得纯合子的方法，可缩短育种年限。(3)染色体加倍可以采用秋水仙素等方法使其加倍，也可以采用细胞融合，但细胞融合可在两个不同物种之间进行。(4)原核生物不能进行减数分裂，所以不能运用杂交育种，细菌的育种一般采用诱变育种。第五十页，本课件共有66页(5)动物杂交育种中，纯合子的获得不用通过逐代自交，可改为测交。(6)杂交育种与杂种优势不同：杂交育种是在杂交后代众多类型中选择符合育种目标的个体进一步培育，直至获得稳定遗传的具有优良性状的新品种；杂种优势主要是利用杂种F1的优良性状，并不要求遗传上的稳定。第五十一页，本课件共有66页2单倍体育种与多倍体育种的比较第五十二页，本课件共有66页3.混淆“最简便”与“最快”“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。第五十三页，本课件共有66页4不能正确掌握单倍体育种的过程单倍体育种主要包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选四个过程，不能简单认为花药离体培养就是单倍体育种的全部。第五十四页，本课件共有66页5可遗传可育三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现“不育”，但它们均属于可遗传变异其遗传物质已发生变化，若将其体细胞培养为个体，则可保持其变异性状这与仅由环境引起的不可遗传的变异有着本质区别。如无子番茄的“无子”原因是植株未受粉，生长素促进了果实发育，这种“无子”性状是不可以保留到子代的，将无子番茄进行组织培养时，若能正常受粉，则可结“有子果实”。第五十五页，本课件共有66页1(2015年浙江五校联考)如图所示是育种专家利用染色体部分缺失原理，对棉花品种的培育过程。下列相关叙述正确的是()A图中涉及的变异只有染色体结构的变异B粉红棉M的出现是染色体缺失的结果C白色棉N自交后代会发生性状分离，不能稳定遗传D深红棉S与白色棉N杂交，产生深红棉的概率为1/4第五十六页，本课件共有66页解析：太空育种涉及基因突变，粉红棉M的产生过程中有染色体结构变异，白色棉N的产生是基因重组的结果，A项错误；从粉红棉M及深红棉S的染色体及基因组成可以看出，粉红棉M的出现是染色体缺失的结果，B项正确；白色棉N相当于纯合子，自交后代不会发生性状分离，能稳定遗传，C项错误；深红棉S与白色棉N杂交，产生深红棉的概率为0，D项错误。答案：B第五十七页，本课件共有66页2(2012年高考江苏卷)科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到普通小麦中，育成了抗叶锈病的小麦，育种过程见图。图中A、B、C、D表示4个不同的染色体组，每组有7条染色体，C染色体组中含携带抗病基因的染色体。请回答下列问题：第五十八页，本课件共有66页(1)异源多倍体是由两种植物AABB与CC远缘杂交形成的后代，经_方法培育而成，还可用植物细胞工程中_方法进行培育。(2)杂交后代染色体组的组成为_，进行减数分裂时形成_个四分体，体细胞中含有_条染色体。(3)杂交后代中C组的染色体减数分裂时易丢失，这是因为减数分裂时这些染色体_。(4)为使杂交后代的抗病基因稳定遗传，常用射线照射花粉，使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上，这种变异称为_。第五十九页，本课件共有66页解析：此题考查多倍体及多倍体育种的相关知识。(1)异源多倍体AABBCC是由两种植物AABB与CC远缘杂交产生的后代ABC，再经过秋水仙素诱导染色体数目加倍形成的。在生产中还可由AABB细胞与CC细胞通过诱导融合培育产生。(2)亲本AABBCC和AABBDD杂交，杂交后代的染色体组的组成为AABBCD。杂交后代体细胞中染色体数目为7642条，该个体减数分裂时，由于C、D组染色体无同源染色体配对，因此只形成7214个四分体。(3)C组染色体由于无同源染色体配对，故减数分裂时易丢失。(4)射线照射有可能引起C组携带抗病基因的染色体片段断裂，而后又重接到普通小麦的染色体上，这种变异称为易位，属于染色体结构变异。答案：(1)秋水仙素诱导染色体数目加倍植物体细胞杂交(2)AABBCD1442(3)无同源染色体配对(4)染色体结构变异第六十页，本课件共有66页3(2015年广州调研)在大面积种植只含一种抗虫基因的转基因甘蓝(2N18)以后，调查发现，小菜蛾种群对该种甘蓝产生的毒蛋白具有更强的抗性。为此研究人员培育了体细胞含有两种外源抗虫基因(分别用A和B表示)的转基因甘蓝。这两种基因在染色体上的整合位点存在如图所示的情况(细胞中只有2个抗虫基因)。请回答下列问题。(不考虑染色体的交叉互换)第六十一页，本课件共有66页(1)检测A基因和B基因在细胞中是否得到转录可采用_技术。(2)请根据现代生物进化理论解释小菜蛾种群抗性增强的原因：_。(3)甘蓝是雌雄同株植物。体细胞含两种抗虫基因的甘蓝表现为强抗虫，含一种抗虫基因的甘蓝表现为弱抗虫，没有抗虫基因的甘蓝不抗虫(普通甘蓝)。体细胞含两个抗虫基因的转基因甘蓝与普通甘蓝杂交，若F1中表现为强抗虫的植株所占比例为25%，则该转基因甘蓝的两个抗虫基因的整合位点属于上图_类型。第六十二页，本课件共有66页可选取上图_类型的转基因甘蓝的花粉培育出单倍体强抗虫转基因甘蓝。利用花粉培养出幼苗的技术所依据的原理是_。上图甲所示类型的植株自交，F1中表现为强抗虫的植株所占的比例是_。第六十三页，本课件共有66页(4)如图为人工远缘杂交培育含有4个染色体组的可育萝卜甘蓝植株的示意图。图中过程需要做的处理是_；图中的受精卵处于有丝分裂后期时细胞中含有_条染色体。第六十四页，本课件共有66页解析：(1)采用分子杂交技术(DNARNA分子杂交)可检测A、B基因在细胞中是否转录。(2)通过自然选择，小菜蛾种群中抗性基因频率增加，抗性个体增多。(3)图甲的基因型可记为AaBb，产生的配子为Ab和aB，与aabb个体杂交，得到的子代基因型及其比例为AabbaaBb11，无强抗虫植株。其自交，则产生的子代基因型为AAbb、aaBB、AaBb，表现为强抗虫的植株占50%。图乙的基因型可记为AaBb，产生的配子为AB、ab，与aabb个体杂交，得到的子代基因型及其比例为AaBbaabb11，强抗虫植株占50%。图丙中基因型可记为AaBb，产生的配子为AB、Ab、aB、ab，与aabb个体杂交，得到的子代基因型及其比例为AaBbaaBbAabbaabb1111，强抗虫植株占25%。培育单倍体强抗虫转基因甘蓝，需要A、B两个基因位于同一花粉细胞中，即图乙类型或图丙类型转基因甘蓝产生的花粉，所依据的原理是植物细胞的全能性。第六十五页，本课件共有66页(4)为染色体数目加倍过程，可用秋水仙素处理。受精卵处于有丝分裂后期时细胞中含有72条染色体。答案：(1)分子杂交(或RNADNA分子杂交、核酸分子杂交、RNA分子杂交)(2)通过自然选择，小菜蛾种群中抗性基因频率增加(3)丙乙、丙植物细胞的全能性1/2(4)秋水仙素处理72第六十六页，本课件共有66页