高三生物一轮复习必修二章从杂交育种到基因工程.pptx

最新考纲最新考纲高频考点高频考点1.生物变异在育种上的应用生物变异在育种上的应用2.转基因食品的安全转基因食品的安全 1.遗传和变异在育种方面的遗传和变异在育种方面的应用及流程设计与比较应用及流程设计与比较2.基因工程的简单应用基因工程的简单应用第第1页页/共共57页页一、杂交育种1概念：将两个或多个品种的优良性状集中在一起，进而获得新品种方法2原理：3方法：杂交4目的：培育动植物优良品种5特点：只能利用已有的基因重组，不能创造 ；育种过程。基因重组基因重组新基因新基因缓慢缓慢第第2页页/共共57页页1杂交育种与杂种优势是一回事吗？第第3页页/共共57页页二、诱变育种1概念：利用物理、化学因素处理生物使生物发生 2原理：3方法：物理诱变、化学诱变4特点：提高突变率、缩短；盲目性大。基因突变基因突变基因突变基因突变育种进程育种进程第第4页页/共共57页页2诱变育种与杂交育种相比，最大的区别是什么？第第5页页/共共57页页三、多倍体育种1原理：。2方法：用一定浓度的处理萌发的种子或幼苗。3特点：技术复杂，发育延迟，结实率低，一般只适用于植物。4举例：三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦、四倍体水稻。染色体数目变异染色体数目变异秋水仙素秋水仙素第第6页页/共共57页页四、单倍体育种1原理：。2方法：(1)先将花药离体培养，培养出单倍体植株；(2)将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子。3特点：，加快育种进程。4举例：用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦。染色体变异染色体变异(染色体组成倍地减少染色体组成倍地减少)明显缩短育种年限明显缩短育种年限第第7页页/共共57页页五、基因工程育种1原理：不同生物间的。2工具：基因剪刀：、基因针线：、运载体：、。3步骤：。基因重组基因重组限制酶限制酶DNA连接酶连接酶质粒质粒噬菌体噬菌体动植物病毒动植物病毒获取目的基因获取目的基因目的基因与目的基因与运载体的结合运载体的结合目的基因导入受体细胞目的基因导入受体细胞目的基因的表达和检测目的基因的表达和检测第第8页页/共共57页页3运载体和细胞膜上的载体相同吗？第第9页页/共共57页页思考探讨提示：1不是；杂交育种是在杂交后代众多类型中选留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。2二者最大的区别在于诱变育种能创造出新基因。3不同：运载体是将外源基因导入受体细胞的专门运输工具，常用的运载体有质粒、动植物病毒、噬菌体等；载体是位于细胞膜上的载体蛋白质，与控制物质进出细胞有关系。第第10页页/共共57页页一、几种育种方法的比较名称名称原理原理方法方法优点优点缺点缺点应用应用杂交育种杂交育种基因重基因重组组杂交杂交自交自交筛筛选出符合选出符合要求的表要求的表现型，通现型，通过自交至过自交至不发生性不发生性状分离为状分离为止止使分散使分散在同一物在同一物种或不同种或不同品种中的品种中的多个优良多个优良性状集中性状集中于同一个于同一个体上，即体上，即“集优集优”(1)育种育种时间长时间长(2)局限于同局限于同一种或亲一种或亲缘关系较缘关系较近的个体近的个体用纯种用纯种高秆抗病高秆抗病小麦与矮小麦与矮秆不抗病秆不抗病小麦培育小麦培育矮秆抗病矮秆抗病小麦小麦第第11页页/共共57页页名称名称原理原理方法方法优点优点缺点缺点应用应用诱变育诱变育种种基因基因突变突变(1)物理：物理：紫外线、紫外线、射线、射线、微重力、微重力、激光等处激光等处理、再筛理、再筛选选(2)化学：化学：秋水仙素、秋水仙素、硫酸二乙硫酸二乙酯处理，酯处理，再筛选再筛选提高变提高变异频率，异频率，加快育加快育种进程，种进程，大幅度大幅度改良某改良某些性状些性状有利变有利变异少，异少，工作量工作量大，需大，需要大量要大量的供试的供试材料材料高产青高产青霉菌、霉菌、“黑农黑农五号五号”大豆品大豆品种等的种等的培育培育第第12页页/共共57页页名称名称原理原理方法方法优点优点缺点缺点应用应用单倍体单倍体育种育种染色体染色体变异变异(染染色体组成色体组成倍地减少倍地减少)(1)先将先将花药离体花药离体培养，培培养，培养出单倍养出单倍体植株体植株(2)将单将单倍体幼苗倍体幼苗经一定浓经一定浓度的秋水度的秋水仙素处理仙素处理获得纯合获得纯合子子明显缩明显缩短育种年短育种年限，加快限，加快育种进程育种进程技术复技术复杂杂用纯种用纯种高秆抗病高秆抗病小麦与矮小麦与矮秆不抗病秆不抗病小麦快速小麦快速培育矮秆培育矮秆抗病小麦抗病小麦第第13页页/共共57页页名称名称原理原理方法方法优点优点缺点缺点应用应用多倍体育多倍体育种种染色体变染色体变异异(染色体染色体组成倍地增组成倍地增多多)用一定浓用一定浓度的秋水仙度的秋水仙素处理萌发素处理萌发的种子或幼的种子或幼苗苗植物茎秆植物茎秆粗壮，叶片粗壮，叶片果实种子均果实种子均大，营养物大，营养物质含量提高质含量提高技术复杂，技术复杂，发育延迟，发育延迟，结实率低，结实率低，一般只适用一般只适用于植物于植物三倍体无三倍体无子西瓜、八子西瓜、八倍体小黑麦、倍体小黑麦、四倍体水稻四倍体水稻转基因育转基因育种种异源异源DNA(基因基因)重组重组提取目的提取目的基因基因装入装入运载体运载体导导入受体细胞入受体细胞目的基因目的基因的检测与表的检测与表达达筛选出筛选出符合要求的符合要求的新品种新品种目的性强；目的性强；育种周期短；育种周期短；克服了远缘克服了远缘杂交不亲和杂交不亲和的障碍的障碍技术复杂，技术复杂，安全性问题安全性问题多多转基因转基因“向日葵豆向日葵豆”；转基因抗；转基因抗虫棉虫棉第第14页页/共共57页页太空育种：(1)太空育种主要是利用返回式卫星和高空气球所能达到的空间环境。通过强辐射、微重力和高真空等条件诱发植物种子的基因发生变异的作物育种技术。(2)太空的特殊条件能够引起农作物种子发生基因突变。它的特点是变异频率高、幅度大，是一条诱变育种的良好途径。经过太空遨游的农作物种子返回地面后再种植，不仅植物明显增高增粗，果型大，而且品质也得到提高。第第15页页/共共57页页1要将基因型为AaBB的生物，培育出以下基因型的生物：AaBb；AaBBC；AAaaBBBB；aB。则对应的育种方法依次是()A诱变育种、转基因技术、细胞融合、花药离体培养B杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种第第16页页/共共57页页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、转基因技术第第17页页/共共57页页2(2010年河北唐山)某科技活动小组将二倍体番茄植株的花粉进行组织培养得到幼苗A，用秋水仙素处理幼苗A得到植株B，据此下列分析错误的是 ()A植株B自花传粉，产生的后代能稳定遗传B植株B的染色体在体细胞增殖时，不发生联会现象C幼苗A是自养型生物，因此由花粉到幼苗A所用培养基不需添加有机物D若培养幼苗A至性成熟，其细胞能进行正常的有丝分裂，但不能进行正常的减数分裂第第18页页/共共57页页二、基因工程1基因工程的概念理解基因工基因工程别名程别名操作操作对象对象操作操作水平水平原理原理操作操作环境环境结果结果(目的目的)基因拼基因拼接技术或接技术或DNA重重组技术组技术基因基因DNA分子分子水平水平基因重基因重组组生物生物体外体外定向定向地改造地改造生物的生物的遗传性遗传性状状第第19页页/共共57页页2.基因工程的基本工具基因剪刀：限制性核酸内切酶(一种限制酶只能识别并切割一种特定的脱氧核苷酸序列，产生两个黏性末端)基因针线：DNA连接酶将由同一种限制酶切割后的黏性末端(碱基互补)的脱氧核糖和磷酸连接起来基因的运载体常用的有质粒、噬菌体、动植物病毒等。(质粒是存在于细菌及酵母菌等生物中，细胞染色体外能够自我复制的环状DNA分子)第第20页页/共共57页页3基因工程的基本步骤第第21页页/共共57页页第第22页页/共共57页页4基因工程的应用(1)作物育种：转基因抗虫棉、耐贮存的番茄，耐盐碱的棉花，抗除草剂的玉米、油菜、大豆等；抗虫基因作物的使用，不仅减少了农药的用量，大大降低了生产成本，而且还减少了农药对环境的污染。(2)药物研制：胰岛素、干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子，以及预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾等疫苗；基因工程生产药品的优点是效率高、成本低、品质好。第第23页页/共共57页页5转基因生物和转基因产品的安全性有两种观点，一种观点是转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制；另一种观点是转基因生物和转基因食品是安全的，应该大范围推广。第第24页页/共共57页页3下列对基因工程的四大操作步骤的理解有错误的一项是()A限制性内切酶主要存在于微生物体内，识别位点具有特异性BDNA连接酶是作用于断裂开的两个脱氧核苷酸之间的化学键C运载体和目的基因之间的连接必须要暴露出相同的黏性末端D在目的基因的检测与表达过程中只能使用含青霉素的选择培养基第第25页页/共共57页页4质粒是基因工程中最常用的运载体，它存在于许多细菌体内。质粒上有标记基因如右图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，下表是外源基因插入位置(插入点有a、b、c，a为抗氨苄青霉素基因，b为抗四环素基因)，请根据表中提供细菌的生长情况，推测三种重组后细菌的外源基因插入点正确的一组是()第第26页页/共共57页页第第27页页/共共57页页A.是c，是b，是aB是a和b，是a，是bC是a和b，是b，是aD是c，是a，是b细菌在含氨苄青霉素细菌在含氨苄青霉素培养基上的生长情况培养基上的生长情况细菌在含四环素培细菌在含四环素培养基上的生长情况养基上的生长情况能生长能生长能生长能生长能生长能生长不能生长不能生长不能生长不能生长能生长能生长第第28页页/共共57页页(2009年高考上海卷)下列技术中不能获得抗锈高产小麦新品种的是()A诱变育种 B细胞融合C花药离体培养 D转基因第第29页页/共共57页页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；杂交育种是最简捷的方法，而单倍体育种是最快获得纯合子的方法，可缩短育种的年限；染色体加倍可以是以秋水仙素等方法使其加倍，也可以是细胞融合，但细胞融合可在两个不同物种之间进行。第第30页页/共共57页页(2009年徐州模拟)材料一：野生香蕉是二倍体，通常有大量的硬子，无法食用。但在大约1万年前的东南亚，人们发现一种很少见的香蕉品种，这种香蕉无子，可食，是世界上第一种可食用的香蕉，后来人们发现这种无子香蕉是三倍体。第第31页页/共共57页页材料二：由于一种变异的致命真菌引起的香蕉叶斑病正在全球蔓延，香蕉可能在5年左右濒临灭绝。蕉农目前通过大量喷洒化学药剂来解决问题。在世界许多香蕉农场，每年多次喷洒杀菌剂，此举使香蕉成为世界上喷洒农药量最大的食物之一。但大量喷洒农药也恐怕未能阻止真菌进一步散播。材料三：生物学家们正在努力寻找能抵抗这种真菌的野生香蕉，以便培育出新的香蕉品种。第第32页页/共共57页页阅读以上材料，回答下列问题：(1)无子、可食香蕉的变异可能来自于_。(2)试分析为什么喷洒农药也不能有效地阻止真菌进一步散播？_。(3)假若生物学家找到了携带该真菌抗性基因的野生香蕉，如何培育出符合要求的无子香蕉？(请你简要写出育种思路)第第33页页/共共57页页(2009年安徽卷)2008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白”的三位科学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是()第第34页页/共共57页页A追踪目的基因在细胞内的复制过程B追踪目的基因插入到染色体上的位置C追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布D追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构第第35页页/共共57页页1探究目的基因插入质粒上的位置情况：若载体上含抗青霉素基因a和抗四环素基因b，当目的基因插入a片段中，则该基因不表达，在青霉素培养基上不存活，在四环素培养基上存活；若插入b基因片段，则结果相反。第第36页页/共共57页页(2)现象结论：都成活两种标记基因都有；只有一个培养基上成活只有其中一种，抗青霉素基因或抗四环素基因；都不成活两种抗性基因都不存在。第第37页页/共共57页页右图为某种质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制性内切酶EcoR、BamH的酶切位点，ampR为青霉素抗性基因，tetR为四环素抗性基因，P为启动子，T为终止子，ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoR、BamH在内的多种酶的酶切位点。据图回答：第第38页页/共共57页页第第39页页/共共57页页(1)将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoR酶切，酶切产物用DNA连接酶进行连接后，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有_、_、_三种。若要从这些连接产物中分离出重组质粒，需要对这些连接产物进行_。(2)用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验。之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是_；若接种到含青霉素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是_。第第40页页/共共57页页(3)目的基因表达时，RNA聚合酶识别和结合的位点是_，其合成的产物是_。(4)在上述实验中，为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应选用的酶是_。第第41页页/共共57页页1(2009年重庆卷)下表有关基因表达的选项中，不可能的是()基因基因表达的细胞表达的细胞表达产物表达产物A细菌抗虫蛋白基细菌抗虫蛋白基因因抗虫棉叶肉细胞抗虫棉叶肉细胞细菌抗虫蛋细菌抗虫蛋白白B人酪氨酸酶基因人酪氨酸酶基因正常人皮肤细胞正常人皮肤细胞人酪氨酸酶人酪氨酸酶C动物胰岛素基因动物胰岛素基因大肠杆菌工程菌大肠杆菌工程菌细胞细胞动物胰岛素动物胰岛素D兔血红蛋白基因兔血红蛋白基因兔成熟红细胞兔成熟红细胞兔血红蛋白兔血红蛋白第第42页页/共共57页页2(2009年上海理综卷)科学家运用基因工程技术将人胰岛素基因与大肠杆菌的质粒DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内获得成功表达。图示a处为胰岛素基因与大肠杆菌质粒DNA结合的位置，它们彼此能结合的依据是()A基因自由组合定律B半保留复制原则C基因分离定律D碱基互补配对原则第第43页页/共共57页页3(2009年武汉模拟)对下列有关形成原理或技术的叙述，正确的是()A培育无子西瓜是利用单倍体育种原理B“抗虫棉”的获得是利用杂交育种的原理C“太空椒”的获得主要利用了基因突变原理D培育青霉素高产菌株是利用了基因工程技术第第44页页/共共57页页4(2008年高考广东卷)改良缺乏某种抗病性的水稻品种，不宜采用的方法是()A诱变育种 B单倍体育种C基因工程育种 D杂交育种第第45页页/共共57页页5(2008年高考江苏卷)下列关于育种的叙述中，错误的是(多选)()A用物理因素诱变处理可提高突变率B诱变育种和杂交育种均可形成新的基因C三倍体植物不能由受精卵发育而来D诱变获得的突变体多数表现出优良性状第第46页页/共共57页页6(2008年高考天津卷)为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法：第第47页页/共共57页页图中两对相对性状独立遗传。据图分析，不正确的是()A过程的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高B过程可以任取一植株的适宜花药作培养材料C过程包括脱分化和再分化两个过程D图中筛选过程不改变抗病基因频率第第48页页/共共57页页7(2009年天津卷)水稻种子中70%的磷以植酸形式存在。植酸易同铁、钙等金属离子或蛋白质结合排出体外，是多种动物的抗营养因子，同时，排出的大量磷进入水体易引起水华。(1)磷元素除了形成植酸外，还可以出现在下列_分子或结构中(多选)。A核糖BATPC核糖体 D核膜(2)种植芦苇能有效抑制水华的发生，表明芦苇与引起水华的藻类关系是_。第第49页页/共共57页页(3)植酸酶可降解植酸，在谷物类饲料中添加植酸酶可提高饲料的_利用率。(4)酵母菌中植酸的活性较高。下图是从不同类型酵母菌的发酵液中提取植酸酶的工艺流程。第第50页页/共共57页页据图回答：植酸酶_(/)属于分泌蛋白。若植酸酶和的肽链组成不同，其差异体现在_。提纯的植酸酶需做活性条件测定。右图为测定结果。图中的自变量可为_(答一种)；因变量可以通过测定_来表示。第第51页页/共共57页页(5)为从根本上解决水稻中的高植酸问题，可将植酸酶基因导入水稻，培育低植酸转基因水稻品种。下图是获取植酸酶基因的流程。第第52页页/共共57页页据图回答：图中基因组文库_(小于/等于/大于)cDNA文库。B过程需要的酶是_；A、C过程中_(可以/不可以)使用同一种探针筛选含目的基因的菌体。目的基因和除从构建的文库中分离外，还可以分别利用图中_和_为模板直接进行PCR扩增，该过程中所用酶的显著特点是_。第第53页页/共共57页页(6)已获得的转植酸酶基因水稻品系植酸含量低，但易感病，下图为选育低植酸抗病水稻品种的过程。图中两对相对性状分别由两对基因控制，并独立遗传。采用上图育种过程，需从_代开始筛选，经筛选淘汰后，在选留的植株中低植酸抗病纯合体所占的比例是_。选留植株多代自交，经筛选可获得低植酸抗病性状稳定的品性。第第54页页/共共57页页8(2009年福建卷)转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有Pst、Sma、EcoR、Apa等四种限制酶切割位点。请回答：(1)构建含抗病基因的表达载体A时，应选用限制酶_，对_进行切割。(2)培养板中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使基因表达载体A中含有_，作为标记基因。第第55页页/共共57页页(3)香蕉组织细胞具有_，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中、依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的_。第第56页页/共共57页页感谢您的观看。感谢您的观看。第第57页页/共共57页页