必修二第六章从杂交育种到基因工程.ppt
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1、【考纲展示考纲展示】1生物变异在育种上的应用生物变异在育种上的应用()2转基因食品的安全性问题转基因食品的安全性问题()【热点考向热点考向】1诱变育种、杂交育种等育种方法的原理、应用诱变育种、杂交育种等育种方法的原理、应用2基因工程在育种中的应用基因工程在育种中的应用3过程:过程:选择具有不同优良性状的亲本通过选择具有不同优良性状的亲本通过获得获得F1,F1连续连续或杂交,从中筛选获得需要的类型。或杂交,从中筛选获得需要的类型。一、杂交育种一、杂交育种1概念:概念:将两个或多个品种的将两个或多个品种的通过交配集中在通过交配集中在一起,再经过一起,再经过,获得新品种的方法。,获得新品种的方法。2
2、原理:原理:。优良性状优良性状选择和培育选择和培育基因重组基因重组杂交杂交自交自交二、诱变育种二、诱变育种1概念:概念:利用物理因素或化学因素处理生物,使生物利用物理因素或化学因素处理生物,使生物发生发生,从而获得优良变异类型的育种方法。,从而获得优良变异类型的育种方法。2原理:原理:。3特点:特点:可以可以,在较短时间内获得更多的,在较短时间内获得更多的优良变异类型。优良变异类型。基因突变基因突变基因突变基因突变提高突变率提高突变率三、基因工程三、基因工程1概念:概念:又叫基因拼接技术或又叫基因拼接技术或,是按照人们,是按照人们的意愿,把一种生物的的意愿,把一种生物的提取出来,加以修饰提取出
3、来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,改造,然后放到另一种生物的细胞里,地改造生物地改造生物的遗传性状。的遗传性状。2基本工具基本工具(1)基因的剪刀:基因的剪刀:。(2)基因的针线:基因的针线:。(3)基因的运载体:常用的有基因的运载体:常用的有、噬菌体和、噬菌体和等。等。DNA重组技术重组技术某种基因某种基因定向定向DNA限制性内切酶限制性内切酶DNA连接酶连接酶质粒质粒动植物病毒动植物病毒3操作步骤操作步骤(1)提取提取。(2)目的基因与目的基因与结合。结合。(3)将目的基因导入将目的基因导入。(4)目的基因的目的基因的。4应用应用基因工程主要在基因工程主要在、药物研制和、药物研
4、制和等等方面取得了重大成就。方面取得了重大成就。目的基因目的基因运载体运载体受体细胞受体细胞检测和鉴定检测和鉴定作物育种作物育种环境保护环境保护名名称称原原理理方法方法优优点点缺点缺点应应用用杂杂交交育育种种基基因因重重组组杂杂交交自交自交筛选筛选使分散使分散在同一在同一物种不物种不同品种同品种中的多中的多个个优优良良性状集性状集中于同中于同一个体一个体上上育种育种时间时间一般一般比比较长较长局限于同种或局限于同种或亲缘亲缘关系关系较较近的近的个体个体需及需及时发现优时发现优良品种良品种用用纯纯种高种高秆秆抗病抗病小麦与矮小麦与矮秆秆不抗不抗病小麦培育矮病小麦培育矮秆秆抗病小麦抗病小麦培育培育
5、杂杂合子合子品种:一般品种:一般是是选选取取纯纯合合双双亲亲 子一代子一代年年制种年年制种杂杂交水稻、交水稻、杂杂交交玉米等玉米等名名称称原理原理方法方法优优点点缺点缺点应应用用诱诱变变育育种种基因基因突突变变诱变诱变因素因素处处理后理后筛选筛选提高提高变变异异频频率,加快育率,加快育种种进进程,大程,大幅度改良某幅度改良某些性状些性状盲目性大,盲目性大,有利有利变变异少,异少,工作量大,工作量大,需要大量的需要大量的供供试试材料材料高高产产青霉青霉菌菌名名称称原理原理方法方法优优点点缺点缺点应应用用单单倍倍体体育育种种染色染色体体变变异异杂杂交交F1花花药药离体培养离体培养秋水仙素加倍秋水仙
6、素加倍幼苗幼苗选选育育明明显缩显缩短短育种年限,育种年限,子代均子代均为为纯纯合子,合子,加速育种加速育种进进程程技技术术复复杂杂用用纯纯种高种高秆秆抗病小麦与抗病小麦与矮矮秆秆不抗病不抗病小麦快速培小麦快速培育矮育矮秆秆抗病抗病小麦小麦名称名称原理原理方法方法优优点点缺点缺点应应用用多倍多倍体育体育种种染色染色体数体数目目变变异异用一定用一定浓浓度的秋度的秋水仙素水仙素处处理萌理萌发发的种子或幼苗的种子或幼苗操作操作简单简单,能能较较快快获获得所需品得所需品种种所所获获品种品种发发育育延延迟迟,结实结实率率低,一般只适低,一般只适用于植物用于植物三倍体无三倍体无子西瓜、子西瓜、八倍体小八倍体
7、小黑麦黑麦基因基因工程工程育种育种基因基因重重组组提取目的基因提取目的基因目的基因与运目的基因与运载载体体结结合合将目的将目的基因基因导导入受体入受体细细胞胞目的基因的目的基因的检测检测与与鉴鉴定定筛筛选获选获得得优优良个体良个体目的性目的性强强,育种,育种周期短;周期短;克服了克服了远缘杂远缘杂交交不不亲亲和的和的障碍障碍技技术术复复杂杂,安,安全性全性问题问题多,多,有可能引起生有可能引起生态态危机危机转转基因基因“向日葵向日葵豆豆”、转转基因抗虫基因抗虫棉棉基因工程育种可按照人们的意愿定向培育新品种,且可基因工程育种可按照人们的意愿定向培育新品种,且可突破生殖隔离,实现不同物种间的基因重
8、组。突破生殖隔离,实现不同物种间的基因重组。例例1如图是植物育种方式的简要概括图,请据图回答:如图是植物育种方式的简要概括图,请据图回答:(1)表示的育种方法称为表示的育种方法称为_,这种育种方式,这种育种方式的目的是的目的是_;同上述育种方式比较,同上述育种方式比较,育种方式的优越性主育种方式的优越性主要表现在要表现在_。(2)方法所运用的原理是方法所运用的原理是_。过程。过程常常用用_处理萌发的种子或幼苗。处理萌发的种子或幼苗。(3)过程过程使用的生物技术是使用的生物技术是_,该育种方式,该育种方式的最大优点是的最大优点是_。课堂笔记课堂笔记图中图中是杂交育种,其目的是将两个或是杂交育种,
9、其目的是将两个或多个优良性状通过杂交集中在一起,依据的原理是基因重多个优良性状通过杂交集中在一起,依据的原理是基因重组。图中组。图中是单倍体育种,其最大的优点是明是单倍体育种,其最大的优点是明显缩短了育种年限。显缩短了育种年限。(2)图中图中是诱变育种,依据的原理是基因突变。是诱变育种,依据的原理是基因突变。是多倍体育种,常用秋水仙素是多倍体育种,常用秋水仙素(低温低温)处理萌发的种处理萌发的种子或幼苗。子或幼苗。(3)过程过程是基因工程育种,其优点是能定向改造生物的性是基因工程育种,其优点是能定向改造生物的性状,克服远缘杂交不亲和的障碍。状,克服远缘杂交不亲和的障碍。答案答案(1)杂交育种将
10、两个或多个品种的优良性状通过杂交育种将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起明显缩短育种年限交配集中在一起明显缩短育种年限(2)基因突变秋水仙素基因突变秋水仙素(或低温或低温)(3)转基因技术按照人们的意愿直接定向改变生物性状转基因技术按照人们的意愿直接定向改变生物性状(目目的性强、育种周期短、克服远缘杂交不亲和的障碍的性强、育种周期短、克服远缘杂交不亲和的障碍)下列关于育种的叙述中,正确的是下列关于育种的叙述中,正确的是()A用物理因素诱变处理可提高突变率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三
11、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诱变获得的突变体多数表现出优良性状解析:解析:物理因素可以提高基因的突变率;杂交育种的原理物理因素可以提高基因的突变率;杂交育种的原理是基因重组,并没有形成新的基因;三倍体是指由受精卵是基因重组,并没有形成新的基因;三倍体是指由受精卵发育而来,体细胞中含有三个染色体组的个体,如三倍体发育而来,体细胞中含有三个染色体组的个体,如三倍体无子西瓜;诱变育种的原理是基因突变,而基因突变是不无子西瓜;诱变育种的原理是基因突变,而基因突变是不定向的。定向的。答案:答案:A一、操作工具一、操作工具1基因的基因的“剪刀剪刀”限制性核酸内切酶限制性
12、核酸内切酶(简称限制酶简称限制酶)(1)存在:主要在微生物体内。存在: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,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并在特定的切点上切割DNA分子。分子。(3)实例:实例:EcoRI限制酶能专一识别限制酶能专一识别GAATTC序列,并在序列,并在G和和A之间将这段序列切开。之间将这段序列切开。(4)切割结果:产生切割结果:产生2个带有黏性末端的个带有黏性末端的DNA片段。片段。(5)作用:基因工程中重要的切割工具,能将外来的作用:基因工程中重要的切割工具,能将外来的DNA切断,切断,对自己的对自己的DNA
13、无损害。无损害。2基因的基因的“针线针线”DNA连接酶连接酶DNA连接酶的作用是在连接酶的作用是在DNA分子连接过程中,黏合脱分子连接过程中,黏合脱氧核糖和磷酸之间的缺口。如果把氧核糖和磷酸之间的缺口。如果把DNA分子看成分子看成“梯梯子形子形”,DNADNA连接酶的作用是把梯子的扶手连接起来连接酶的作用是把梯子的扶手连接起来。3常用的运载体常用的运载体质粒质粒(1)本质:小型环状本质:小型环状DNA分子。分子。(2)作用作用作为运载工具,将目的基因送到宿主细胞中去;作为运载工具,将目的基因送到宿主细胞中去;用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。(3)
14、作为运载体应具备的条件:作为运载体应具备的条件:能在宿主细胞内稳定保存并大量复制;能在宿主细胞内稳定保存并大量复制;有多个限制酶切点;有多个限制酶切点;有标记基因。有标记基因。二、操作步骤二、操作步骤例例2(2010烟台质检烟台质检)以下说法正确的是以下说法正确的是()A所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列B质粒是基因工程中唯一的运载体质粒是基因工程中唯一的运载体C运载体必须具备的条件之一是:具有多个限制酶切点,运载体必须具备的条件之一是:具有多个限制酶切点,以便与外源基因连接以便与外源基因连接DDNA连接酶使黏性末端的碱基之间形成氢键连接酶使黏性末
15、端的碱基之间形成氢键课堂笔记课堂笔记选选每一种限制酶只能识别一种每一种限制酶只能识别一种(或者一类或者一类)特定的核苷酸序列,不同的限制酶所识别的序列不同;质特定的核苷酸序列,不同的限制酶所识别的序列不同;质粒是常用的运载体,但不是唯一的。粒是常用的运载体,但不是唯一的。DNA连接酶连接的是连接酶连接的是两个被限制酶切割的两个被限制酶切割的DNA片段的切口,互补的碱基之间通片段的切口,互补的碱基之间通过氢键连接。过氢键连接。C回回顾顾考考情情从近几年新从近几年新课标课标地区生物地区生物试题试题看,考看,考查查点主要在以下点主要在以下几个方面:几个方面:1生物育种方法的比生物育种方法的比较较与与
16、选择选择。如。如2007年山年山东东卷第卷第26题题考考查查了了诱变诱变育种、育种、单单倍体育种和倍体育种和杂杂交育种;交育种;2009年广年广东东卷第卷第33题题,综综合考合考查查了了单单倍体育种和倍体育种和诱变诱变育种。育种。2对对于基因工程的考于基因工程的考查查,多在,多在选选修内容中涉及。修内容中涉及。瞻瞻望望考考向向生物育种生物育种综综合了合了遗传规遗传规律与律与变变异及异及进进化的有关内容,化的有关内容,知知识识考考查查点全面,因此一直是高考命点全面,因此一直是高考命题题的的热热点。点。试试题题多以多以简简答答题题形式考形式考查查,也可以育种方案,也可以育种方案设计设计等等实实验题
17、验题形式考形式考查查。为了快速培育抗某种除草剂的水稻,育种工作为了快速培育抗某种除草剂的水稻,育种工作者综合应用了多种育种方法,过程如下。请回答问题。者综合应用了多种育种方法,过程如下。请回答问题。(1)从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体培从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体培养,诱导成养,诱导成_幼苗。幼苗。(2)用用射线照射上述幼苗,目的是射线照射上述幼苗,目的是_;然后用该除;然后用该除草剂喷洒其幼叶,结果大部分叶片变黄,仅有个别幼叶的草剂喷洒其幼叶,结果大部分叶片变黄,仅有个别幼叶的小片组织保持绿色,表明这部分组织具有小片组织保持绿色,表明这部分组织具有_。命题设
18、计命题设计(3)取该部分绿色组织再进行组织培养,诱导植株再生后,用取该部分绿色组织再进行组织培养,诱导植株再生后,用秋水仙素处理幼苗,使染色体秋水仙素处理幼苗,使染色体_,获得纯合,获得纯合_,移栽到大田后,在苗期喷洒该除草剂鉴定其,移栽到大田后,在苗期喷洒该除草剂鉴定其抗性。抗性。(4)对抗性的遗传基础做进一步研究,可以选用抗性植株与对抗性的遗传基础做进一步研究,可以选用抗性植株与_杂交,如果杂交,如果_,表明抗性是隐性性状。,表明抗性是隐性性状。F1自自交,若交,若F2的性状分离比为的性状分离比为15(敏感敏感)1(抗性抗性),初步推测,初步推测_。【解题指导解题指导】二倍体水稻经花药离体
19、培养可形成单倍体幼二倍体水稻经花药离体培养可形成单倍体幼苗。用苗。用射线对单倍体幼苗进行照射的目的是诱导产生抗除射线对单倍体幼苗进行照射的目的是诱导产生抗除草剂的水稻幼苗,除草剂处理后叶片仍保持绿色的植株表明草剂的水稻幼苗,除草剂处理后叶片仍保持绿色的植株表明组织内含有抗该除草剂的基因。单倍体幼苗经秋水仙素处理组织内含有抗该除草剂的基因。单倍体幼苗经秋水仙素处理后,使其染色体数加倍,从而获得纯合二倍体。选用抗性水后,使其染色体数加倍,从而获得纯合二倍体。选用抗性水稻与敏感水稻进行杂交,如果稻与敏感水稻进行杂交,如果F1表现为抗该除草剂,表明抗表现为抗该除草剂,表明抗该除草剂为显性性状,如果该除
20、草剂为显性性状,如果F1表现敏感则表明抗该除草剂为表现敏感则表明抗该除草剂为隐性性状。隐性性状。F1自交后得自交后得F2的性状分离比的性状分离比15 1,可初步推测水,可初步推测水稻的抗除草剂性状由两对基因控制,基因型为双隐性时才表稻的抗除草剂性状由两对基因控制,基因型为双隐性时才表现抗该除草剂,否则表现为敏感型。现抗该除草剂,否则表现为敏感型。【答案答案】(1)单倍体单倍体(2)诱发基因突变抗该除草剂的能力诱发基因突变抗该除草剂的能力(3)加倍二倍体加倍二倍体(4)(纯合纯合)敏感型植株敏感型植株F1都是敏感型该抗性植株中有两个都是敏感型该抗性植株中有两个基因发生了突变基因发生了突变探究性生
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