2013高考生物第1轮总复习必修2第12讲 从杂交育种到基因工程.ppt

第第1212讲讲 从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程（给定条件类实验）一、几种育种方法的比较续表续表 【例1】能够使植物表达动物蛋白的育种方法是()A单倍体育种 B杂交育种 C基因工程育种 D多倍体育种 C【解析】基因工程不仅能定向地改变生物的遗传性状，而且没有种间障碍，因此能够使植物表达动物蛋白的育种方法只能是基因工程育种。【例2】两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传。要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是()A人工诱变育种 B细胞工程育种 C单倍体育种 D杂交育种 D【解析】杂交育种能将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，并且是最简捷、常规的育种方法。二、基因工程的操作工具及基本步骤 (一)操作工具 1基因的“剪刀”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：EcoR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的DNA片段。(5)作用：基因工程中重要的切割工具。在微生物体内能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。2基因的“针线”DNA连接酶 (1)催化对象：两个具有相同黏性末端的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 (二)操作步骤 (三)对概念的理解基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切、拼接、导入、表达结果定向改造生物的遗传性状，获得人类需要的基因产物 【例3】下列各项中，a、b、c、d代表的物质正确的是()Aa：质粒RNA Bb：DNA连接酶 Cc：限制性核酸内切酶 Dd：外源基因D【解析】a代表质粒DNA，b代表限制性核酸内切酶，c代表DNA连接酶，d代表外源基因。【例4】下列有关基因工程技术的叙述，正确的是()A重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体 B所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 C选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快 D只要目的基因进入受体细胞就能实现表达 C【解析】微生物如细菌常被用做受体细胞的原因是其具有繁殖周期短、代谢快、操作简单的特点。1杂种优势不同于杂交育种，杂种优势是杂交子一代所表现的优良性状。2在所有育种方法中，最简捷、常规的育种方法杂交育种。3根据不同育种需求选择不同的育种方法(1)将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可利用杂交育种，亦可利用杂交后再单倍体育种。(2)要求快速育种，则运用单倍体育种。(3)要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可利用诱变育种和杂交育种相结合的方法。(4)要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用多倍体育种。4杂交育种选育的时间是从F2开始，原因是从F2开始发生性状分离；选育后是否连续自交取决于所选优良性状是显性还是隐性。一、理论归纳1概述给定条件类实验指在已知实验目的及一些附加条件(实验材料用具等)下，利用已有知识来写出实验原理、设计实验方案。2注意事项(1)读懂实验题目，弄清设计要求一个结论的证实，可通过许多不同的实验来证明，但设计方案的选择要根据题目的具体要求来确定，所以在把握实验目的之后，要细心地去弄清题目的设计要求。如：鉴定高秆小麦是纯种还是杂种。若题目要求用最简易的方法，则只能用自交。鉴定栗色雄马是否为纯种。试题中若要求在一个配种季节里完成，则需将该马与多匹白色雌马进行交配。(2)合理地设计操作过程基本的实验方法选定以后，就要制定具体的操作细节，这些操作细节的设计要合理规范、切实可行。二、演练石刁柏(嫩茎俗称芦笋)是一种名贵蔬菜，为XY型性别决定的雌雄异株植物。野生型石刁柏叶窄，产量低。在某野生种群中，发现生长着少数几株阔叶石刁柏(突变型)，雌株、雄株均有，雄株的产量高于雌株。(1)若已证实阔叶为基因突变所致，有两种可能：一是显性突变(由隐性突变为显性)、二是隐性突变(由显性突变为隐性)，请设计一个简单实验方案加以判定(要求写出杂交组合、杂交结果，得出结论)。选用多株阔叶突变型石刁柏雌、雄相交。若杂交后代出现了野生型，则为显性突变所致；若杂交后代仅出现突变型，则为隐性突变所致(2)若已证实阔叶为显性突变所致，突变基因可能位于常染色体上，还可能位于X染色体上。请设计一个简单实验方案加以判定(要求写出杂交组合，杂交结果，得出结论)。选用多对野生型雌性植株与突变型雄性植株作亲本杂交。若杂交后代野生型全为雄株，突变型全为雌株，则这对基因位于X染色体上；若杂交后代，野生型和突变型雌、雄均有，则这对基因位于常染色体上。【解析】由题中提供的信息可知，阔叶是由基因突变所致，因此窄叶与阔叶是一对相对性状，它们的遗传符合孟德尔的基因分离规律。若想知道阔叶性状是显性性状还是隐性性状，可利用杂交的方法。而解决突变基因是位于常染色体上还是位于X染色体上的问题时，要利用伴性遗传的特点。1.(2010江苏)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。下列叙述正确的是()A这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的B该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体C观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置D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B【解析】本题以突变实例为载体考查基因突变的特点、鉴别及应用等。因不知该突变体的基因型，故不能判断其变异为隐性还是显性突变引起，A项错误。若一秆双穗为隐性突变，则该植株为隐性纯合子，则自交后仍为一秆双穗；若为显性突变，则该个体为杂合子，其自交后代一秆双穗纯合子比例为1/4，B项正确。基因突变为分子水平变异，在显微镜下观察不到，C项错误。花药离体培养后形成的植株中无同源染色体，不可育，D项错误。2.(2011浙江)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是()A每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒B每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点C每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adaD每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子C【解析】每个限制性核酸内切酶识别位点只能插入一个外源基因，选项C错误。重组质粒导入受体细胞时，一个细胞可以接受多个质粒，选项A正确。作为一个合格的表达载体，重组质粒可以有一个或多个限制性核酸内切酶的识别位点，选项B正确。外源基因可以多次表达，合成多个产物，选项D正确。3.(2011重庆)拟南芥是遗传学研究的模式植物，某突变体可用于验证相关基因的功能。野生型拟南芥的种皮为深褐色(TT)，某突变体的种皮为黄色(tt)，下图是利用该突变体验证油菜种皮颜色基因(Tn)功能的流程示意图。(1)与拟南芥t基因的mRNA相比，若油菜Tn基因的mRNA中 UGA变 为 AGA，其 末 端 序 列 成 为“AGCGCGACCAGACUCUAA”，则Tn比t多编码2个氨基酸(起始密码子位置相同，UGA、UAA为终止密码子)。(2)图中应为重组质粒(重组DNA分子)。若不能在含抗生素Kan的培养基上生长，则原因是重组质粒未导入。若的种皮颜色为深褐色，则说明油菜Tn基因与拟南芥T基因的功能相同。(3)假设该油菜Tn基因连接到拟南芥染色体并替换其中一个t基因，则中进行减数分裂的细胞在联会时的基因型为TnTntt；同时，的叶片卷曲(叶片正常对叶片卷曲为显性，且与种皮性状独立遗传)，用它与种皮深褐色、叶片正常的双杂合体拟南芥杂交，其后代中所占比例最小的个体表现为黄色正常、黄色卷曲；取的茎尖培养成16棵植株，其性状通常不变(填“不变”或“改变”)。(4)所得的转基因拟南芥与野生型拟南芥是(填“是”或“不是”)同一个物种。【解析】(1)若油菜Tn基因的mRNA中UGA变为AGA，则其末端序列终止密码子UAA之前多了两个编码氨基酸的密码子。(3)由题意可知转基因拟南芥的基因型为Tnt，在减数第一次分裂联会时的细胞中，由于每条染色体上有两条相同的染色单体，因此，此时细胞的基因型为TnTntt；若叶片正常、叶片卷曲基因分别为A、a，则由题意可知的基因型为Tntaa，种皮深褐色、叶片正常的双杂合体拟南芥的基因型为TtAa，两者杂交，后代中个体表现型褐色黄色31，正常叶卷叶11，所以后代中所占比例最小的个体表现型为黄色正常叶占1/8，黄色卷叶占1/8。(4)转基因拟南芥与野生拟南芥不存在生殖隔离，属于同一物种。4.(2011泉州模拟)要运用基因型为AaBB的生物，培育 出 以 下 基 因 型 的 生 物：AaBb；AaBBC；AAaaBBBB；aB。应采用的育种方法依次是()A诱变育种、转基因技术、多倍体育种、花药离体培养B杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种C花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术D多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术A【解析】基因型为AaBB的生物要培育出AaBb的植物，可利用物理或化学方法处理材料，通过基因突变获得；要获得AaBBC的生物，由于本物种没有C基 因，所 以 必 须 通 过 转 基 因 技 术；要 获 得AAaaBBBB的生物，可通过多倍体育种；要获得aB的生物，可利用花药离体培养获得。5.(2011厦门模拟)育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种等，下面对这五种育种的说法正确的是()A涉及的原理有：基因突变或基因重组或染色体变异等B都不可能产生定向的可遗传变异C都在分子水平上进行操作D都可以通过产生新基因从而产生新性状A【解析】基因工程育种可以说是定向的变异；杂交育种并不是在分子水平上操作的；诱变育种可以产生新基因，其他方式不能。6.通过基因工程得到了具有某种目的基因的动物(二倍体)，但是检测发现该个体仅具有一个目的基因，因此不能稳定遗传。为了最快得到能稳定遗传的抗虫植株品系，可以采用的比较简便的方法是()A单倍体育种 B多倍体育种 C杂交育种 D基因工程C 【解析】杂交育种符合要求，通过杂交可以得到具有目的基因的纯合子；单倍体和多倍体育种在动物中一般不会采用；而基因工程相对比较繁琐，技术难度也大。7.(2010安徽)如图所示，科研小组用60Co照射棉花种子。诱变当代获得棕色(纤维颜色)新性状，诱变代获得低酚(棉酚含量)新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因(A、a)控制，棉酚含量由另一对基因(B、b)控制，两对基因独立遗传。(1)两个新性状中，棕色是 性状，低酚是 性状。(2)诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是 白色、高酚的棉花植株基因型是 。显性隐性AaBB，aaBb(3)棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变代中棕色、高酚植株自交。每株自交后代种植在一个单独的区域，从 的 区 域中得到纯合棕色、高酚植株。不发生性状分离(或全为棕色棉，或没有出现白色棉)请你利用该纯合子作为一个亲本，再从诱变代中选择另一个亲本，设计一方案，尽快选育出抗虫高产(棕色、低酚)的纯合棉花新品种(用遗传图解和必要的文字表示)。(作图如下)【解析】本题考查有关遗传、变异、育种相关知识。亲代棕色、高酚自交后代是棕色、高酚，白色、高酚，因此棕色是显性；亲代白色、高酚自交后代是白色、低酚，白色、高酚，因此低酚是隐性。诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株的基因型是AaBB，白色、高酚的棉花植株基因型是aaBb，纯合体后代不发生性状分离，因此应从不发生性状分离(或全为棕色棉或没有出现白色棉)的区域中选择出纯合棕色、高酚植株。育种时间短应选择单倍体育种方案。