【备战】高考生物 热点题型和提分秘籍 专题21 从杂交育种到基因工程（解析版）.doc

专题二十一 从杂交育种到基因工程 【高频考点解读】1.生物变异在育种上的应用2.转基因食品的安全【热点题型】题型一 遗传育种的方法及原理例1、如图表示某种农作物品种和培育出的几种方法，有关说法错误的是()a培育品种的最简捷途径是 b通过过程最不容易达到目的c通过过程的原理是染色体变异d过程常用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 【提分秘籍】1.诱变育种与杂交育种相比，前者能产生前所未有的新基因，创造变异新类型；后者不能产生新基因，只是实现原有基因的重新组合。2在所有育种方法中，最简捷、常规的育种方法杂交育种。3杂交育种选育的时间是f2，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。4杂交育种是通过杂交培育具有优良性状且能稳定遗传(纯合子)的新品种，而杂种优势则是通过杂交获得种子，一般不是纯合子，在杂种后代上表现出多个优良性状，但只能用杂种一代，因为后代会发生性状分离。5诱变育种尽管能提高突变率，但处理材料时仍然是未突变的远远多于突变的个体；突变的不定向性和一般有害的特性决定了在突变的个体中有害仍多于有利，只是与自然突变相比较，二者都增多。6杂交育种与杂种优势的区别(1)杂交育种是通过有性生殖，使不同的优良性状组合到后代的一个个体中，从而选育出优良品种的方法。(2)杂种优势是指基因型不同的个体杂交产生的杂交一代，在适应能力等方面优于两个亲本的现象。7不同育种目的的杂交育种的基本步骤及特点(1)培育杂合子品种杂种优势的利用在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接利用，如水稻、玉米等。 基本步骤：选取双亲p(、 )杂交f1。 特点：高产、优质、抗性强，但种子只能种一年。(2)培育纯合子品种 培育隐性纯合子品种的基本步骤选取双亲p(、 )杂交，f1自交f2选出表现型符合要求的个体种植推广。 培育双显纯合子或隐显纯合子品种的基本步骤选取双亲p(、 )杂交f1自交f2选出表现型符合要求的个体自交f3选出稳定遗传的个体推广种植。 特点：操作简单，但需要的时间较长。【举一反三】在实验田中偶然出现了一株抗旱、抗盐的玉米，设想利用该植株培育能稳定遗传的抗旱、抗盐水稻品种，用到的育种方法和技术应有() 诱变育种单倍体育种转基因技术组织培养技术abcd【解析】 题干中强调玉米植株中出现了抗性基因，要使水稻植株中含有该抗性基因，必须利用转基因技术，将抗性基因转入后进行组织培养获得的植株为杂合子，需要对其进行单倍体育种才能获得稳定遗传的抗性水稻品种。 【答案】 b 【热点题型】题型二 基因工程例2、质粒能成功转入植物细胞，并将质粒上的一部分外源dna整合到植物的dna中。下图表示利用质粒进行转化获得抗除草剂大豆的过程。请据图分析回答问题。(1)过程将目的基因导入质粒后，需要通过_使质粒与目的基因切口黏合。(2)整合了目的基因的重组质粒，在组成上还含有启动子、终止子和_。(3)过程可以采用的方法是_ _。(4)过程运用了细胞工程中的_技术，该技术的理论依据是_；在该技术应用的过程中，关键步骤是利用含有一定营养和激素的培养基诱导植物细胞进行_和_。(5)为了检测通过过程获得的幼苗是否具有抗除草剂的特性，可采用的方法是_。 (4)植物组织培养植物细胞具有全能性脱分化再分化(5)对幼苗喷施除草剂，观察其生长情况【提分秘籍】1.基因工程的原理(1)不同生物的dna分子具有相同结构。(2)基因是控制生物性状的基本结构单位和功能单位。(3)各种生物共用一套遗传密码。2基因工程操作的工具(1)限制性核酸内切酶基因的“剪刀”存在场所：主要是存在于微生物细胞中。 特性：一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能够在特定的切点上切割dna分子。作用结果：得到黏性末端。(2)dna连接酶基因的“针线”作用：连接限制性核酸内切酶切开的断口。 常用的种类及不同点 ecolidna连接酶 t4dna连接酶 来源 大肠杆菌 t4噬菌体 (3)运载体基因的运输工具作为运载体必须具备的条件： 能够在宿主细胞内复制并稳定地保存。 含有多个限制酶切点，以便和外源基因相连。 含有标记基因，以便于筛选。3基因工程与基因重组比较项目 基因重组 基因工程 不同点 重组方式 同一物种的不同基因 不同物种间的不同基因 繁殖方式 有性生殖 无性生殖 变异大小 小 大 意义 是生物变异的来源之一，对生物进化有重要意义 使人类有可能按自己的意愿直接定向地改造生物，培育出新品种 相同点 都实现了不同基因间的重新组合，都能使生物产生变异 【方法规律】1.基因工程的三种工具中，限制性核酸内切酶、dna连接酶是基因操作过程中的酶工具，化学本质是蛋白质。但它们的功能不同，前者切割磷酸二酯键，后者连接磷酸二酯键。而运载体可能是质粒或病毒。2限制性核酸内切酶、dna连接酶都是一类酶，不是一种酶。3dna连接酶与dna聚合酶的不同 dna聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3末端的羟基上；而dna连接酶是在两个dna片段之间形成磷酸二酯键，不是在单个核苷酸与dna片段之间形成磷酸二酯键。 dna聚合酶是以一条dna链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的dna链；而dna连接酶是将dna双链上的两个缺口同时连接起来，因此dna连接酶不需要模板。4基因重组发生于有性生殖中，不能打破生殖隔离，而基因工程则可实现异种生物的基因转移。5基因工程可使受体获得新的基因，表现出新的性状，该技术可看作是一种广义的基因重组。6转基因动、植物的培育，因其细胞全能性不同，外源基因的受体细胞也不同。培育转基因动物的受体细胞一般为受精卵；培育转基因植物的受体细胞可用生殖细胞，也可用体细胞。基因工程常需与其他工程技术配合，才能实现目的。【举一反三】人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程是：甲种生物的蛋白质mrna,目的基因,与质粒dna重组,导入乙种生物的细胞中,获得甲种生物的蛋白质，下列说法正确的是()a过程需要的酶是逆转录酶，原料是a、u、g、cb过程要用限制酶切断质粒dna，再用dna连接酶将目的基因与质粒连接在一起c如果受体细胞是细菌，可以选用枯草杆菌、炭疽杆菌等d过程中用的原料不含a、u、g、c解析：过程是逆转录，利用逆转录酶合成dna片段，需要的原料是a、t、g、c；过程是目的基因与质粒dna重组，需要限制酶切断质粒dna，再用dna连接酶将目的基因与质粒连接在一起；将重组质粒导入受体细胞时，如果受体细胞是细菌，则不应该用致病菌，而炭疽杆菌是致病菌；过程是基因的表达过程，原料中含有a、u、g、c。答案：b 【热点题型】题型三 考查不同育种方法的变异类型、来源及其应用 例3、现有基因型为aabb与aabb的水稻品种，通过不同的育种方法可以培育出不同的类型，下列有关叙述不正确的是()a杂交育种可获得基因型为aabb的个体，其变异发生在减数第二次分裂后期b单倍体育种可获得基因型为aabb的个体，变异的原理有基因重组和染色体变异c将基因型为aabb的个体人工诱变可获得基因型为aabb的个体，则等位基因的产生来源于基因突变d多倍体育种获得的基因型为aaaabbbb的个体比基因型为aabb的个体可表达出更多的蛋白质【提分秘籍】不同育种方法的变异类型、来源及其应用 不同的育种方法利用的变异来源有一定差别，有些育种方法的变异来源可能有几种，常考的几种育种方法的育种步骤与原理进行对比，可促进相应内容的理解与掌握，避免解题错误。1杂交育种：选择育种材料(具有所需优良性状的不同品种)杂交形成所需优良性状基因组合的杂合子自交、筛选获得多种优良性状的新品种，变异类型为基因重组，发生的时间是减数第一次分裂后期。2诱变育种：选择育种材料(具有某些优良性状，但部分性状需要改良)通过理化因素诱变自交多代获得发育后的新品种，变异类型是基因突变，主要发生在dna复制时。3基因工程育种：选择育种材料(待改良的品种及目的基因来源)通过基因工程将目的基因导入待改良品种的细胞培育获得符合要求的新品种，变异类型为基因重组。4单倍体育种：通过杂交、诱变或基因工程获得需要纯化的杂合子花药离体培养获得单倍体幼苗利用秋水仙素处理幼苗使染色体数目加倍得到纯合植株筛选得到所需的纯合植株，变异类型为基因重组(或人工诱变)和染色体变异。【方法技巧】不同的育种方法所依据的原理不同，其适用条件及用途也会有一定差别，应认真审题，明确试题要求，结合各种育种方法的特点及适用条件进行合理的选择与利用，否则，易出现以下两种类型的错误：(1)忽视育种要求而出错：如“最简便”“最准确”“时间最短”“产生新基因、新性状或新的性状组合”等。(2)对不同育种方法的优缺点及其适用条件不清楚而出错。如诱变育种可能产生新基因、新性状，但不能定向改变生物的性状，也有可能失去优良的性状；基因工程育种、细胞工程育种可定向改变生物的遗传物质组成；单倍体育种可显著缩短育种时间，但操作复杂。【举一反三】芥酸会降低菜籽油的品质。油菜有两对独立遗传的等位基因(h和h，g和g)控制菜籽的芥酸含量，如图是获得低芥酸油菜新品种(hhgg)的技术路线。已知油菜单个花药由花药壁(2n)及大量花粉(n)等组分组成，这些组分的细胞都具有全能性。据图分析，下列叙述错误的是()a两过程均需要植物激素来诱导细胞脱分化b与过程相比，过程可能会产生二倍体再生植株c图中三种途径中，利用花粉培养筛选低芥酸植株(hhgg)的效率最高df1减数分裂时，h基因所在染色体会与g基因所在染色体发生联会【高考风向标】 1（2014江苏卷）下图是高产糖化酶菌株的育种过程，有关叙述错误的是()出发菌株选出50株选出5株多轮重复筛选a通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株bx射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异c上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程d每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高2（2014北京卷）为控制野兔种群数量，澳洲引入一种主要由蚊子传播的兔病毒。引入初期强毒性病毒比例最高，兔被强毒性病毒感染后很快死亡，致兔种群数量大幅下降。兔被中毒性病毒感染后可存活一段时间。几年后中毒性病毒比例最高，兔种群数量维持在低水平。由此无法推断出()a病毒感染对兔种群的抗性具有选择作用b毒性过强不利于维持病毒与兔的寄生关系c中毒性病毒比例升高是因为兔抗病毒能力下降所致d蚊子在兔和病毒之间的协同(共同)进化过程中发挥了作用3（2014天津卷） mrsa菌是一种引起皮肤感染的“超级细菌”，对青霉素等多种抗生素有抗性。为研究人母乳中新发现的蛋白质h与青霉素组合使用对mrsa菌生长的影响，某兴趣小组的实验设计及结果如下表。下列说法正确的是()组别培养基中的添加物mrsa菌1100 g/ml蛋白质h生长正常220 g/ml青霉素生长正常32 g/ml青霉素100 g/ml蛋白质h死亡a.细菌死亡与否是通过光学显微镜观察其细胞核的有无来确定的b第2组和第3组对比表明，使用低浓度的青霉素即可杀死mrsa菌c实验还需设计用2 g/ml青霉素做处理的对照组d蛋白质h有很强的杀菌作用，是一种新型抗生素4（2014四川卷）油菜物种甲(2n20)与乙(2n16)通过人工授粉杂交，获得的幼胚经离体培养形成幼苗丙，用秋水仙素处理丙的顶芽形成幼苗丁，待丁开花后自交获得后代戊若干。下列叙述正确的是()a秋水仙素通过促进着丝点分裂，使染色体数目加倍b幼苗丁细胞分裂后期，可观察到36或72条染色体c丙到丁发生的染色体变化，决定了生物进化的方向d形成戊的过程未经过地理隔离，因而戊不是新物种5（2014广东卷）某种兰花有细长的花矩(如图)，花矩顶端贮存着花蜜，这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成，下列叙述正确的是()a蛾口器的特征决定兰花花矩变异的方向b花矩变长是兰花新种形成的必要条件c口器与花矩的相互适应是共同进化的结果d蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长6（2014江苏卷）某医院对新生儿感染的细菌进行了耐药性实验，结果显示70%的致病菌具有耐药性。下列有关叙述正确的是()a孕妇食用了残留抗生素的食品，导致其体内大多数细菌突变b即使孕妇和新生儿未接触过抗生素，感染的细菌也有可能是耐药菌c新生儿体内缺少免疫球蛋白，增加了致病菌的耐药性d新生儿出生时没有及时接种疫苗，导致耐药菌形成7（2014重庆卷）肥胖与遗传密切相关，是影响人类健康的重要因素之一。(1)某肥胖基因发现于一突变系肥胖小鼠，人们对该基因进行了相关研究。为确定其遗传方式，进行了杂交实验，根据实验结果与结论完成以下内容。实验材料：_小鼠；杂交方法：_。实验结果：子一代表现型均正常。结论：遗传方式为常染色体隐性遗传。正常小鼠能合成一种蛋白类激素，检测该激素的方法是_。小鼠肥胖是由于正常基因的编码链(模板链的互补链)部分序列“ctc cga”中的一个c被t替换，突变为决定终止密码(uaa或uga或uag)的序列，导致该激素不能正常合成，突变后的序列是_，这种突变_(填“能”或“不能”)使基因的转录终止。在人类肥胖症研究中发现，许多人能正常分泌该类激素却仍患肥胖症，其原因是靶细胞缺乏相应的_。(2)目前认为，人的体重主要受多基因遗传的控制。假如一对夫妇的基因型均为aabb(a、b基因使体重增加的作用相同且具累加效应，两对基因独立遗传)，从遗传角度分析，其子女体重超过父母的概率是_，体重低于父母的基因型为_。(3)有学者认为，利于脂肪积累的基因由于适应早期人类食物缺乏而得以保留并遗传到现代，表明_决定生物进化的方向。在这些基因的频率未明显改变的情况下，随着营养条件改善，肥胖发生率明显增高，说明肥胖是_共同作用的结果。8.（2013全国卷）下列实践活动包含基因工程技术的是()a水稻f1花药经培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种b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c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d用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆【答案】c【解析】本题通过生物变异、育种考查学生对基因工程的理解。基因工程指在生物体外，通过对dna分子进行人工“剪切”和“拼接”对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞，并在受体细胞表达，得到人类所需要的基因产物的技术。选项中只有c项符合。a项是单倍体育种，原理是染色体数目变异，b项是杂交育种，d项是诱变育种，三项都与基因工程无关。9.（2013江苏卷） 现有小麦种质资源包括：高产、感病；低产、抗病；高产、晚熟等品种。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求，育种专家要培育3类品种：a.高产、抗病；b.高产、早熟；c.高产、抗旱。下述育种方法可行的是()a利用品种间杂交筛选获得ab对品种进行染色体加倍处理筛选获得bca、b和c的培育均可采用诱变育种方法d用转基因技术将外源抗旱基因导入中获得c10.（2013四川卷）大豆植株的体细胞含40条染色体。用放射性60co处理大豆种子后，筛选出一株抗花叶病的植株x，取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株，其中抗病植株占50%。下列叙述正确的是()a用花粉离体培养获得的抗病植株，其细胞仍具有全能性b单倍体植株的细胞在有丝分裂后期，共含有20条染色体c植株x连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低d放射性60co诱发的基因突变，可以决定大豆的进化方向11.（2013浙江卷）在玉米中，控制某种除草剂抗性(简称抗性，t)与除草剂敏感(简称非抗，t)、非糯性(g)与糯性(g)的基因分别位于两对同源染色体上。有人以纯合的非抗非糯性玉米(甲)为材料，经过ems诱变处理获得抗性非糯性个体(乙)；甲的花粉经ems诱变处理并培养等，获得可育的非抗糯性个体(丙)。请回答：(1)获得丙的过程中，运用了诱变育种和_育种技术。(2)若要培育抗性糯性的新品种，采用乙与丙杂交，f1只出现抗性非糯性和非抗非糯性的个体；从f1中选择表现型为_的个体自交，f2中有抗性糯性个体，其比例是_。(3)采用自交法鉴定f2中抗性糯性个体是否为纯合子。若自交后代中没有表现型为_的个体，则被鉴定个体为纯合子；反之则为杂合子。请用遗传图解表示杂合子的鉴定过程。 (4)拟采用转基因技术改良上述抗性糯性玉米的抗虫性。通常从其他物种获得_，将其和农杆菌的_用合适的限制性核酸内切酶分别切割，然后借助_连接，形成重组dna分子，再转移到该玉米的培养细胞中，经筛选和培养等获得转基因抗虫植株。【答案】 (1)单倍体(2)抗性非糯性3/16(3)非抗糯性p：抗性糯性(ttgg)f1雌配子雄配子tgtgtgttgg抗性糯性ttgg抗性糯性tgttgg抗性糯性ttgg非抗糯性抗性糯性非抗糯性31(4)抗虫基因(或目的基因)ti质粒dna连接酶【解析】该题考查了遗传规律和变异育种的知识。甲(基因型为ttgg)的花粉经过ems诱变(诱变使基因突变，利用了诱变育种)处理并培养等，最终获得了可育的非抗糯性个体丙，从中分析可知，甲的花粉(基因组成为tg，经诱变处理后的)培养得到单倍体，但它不可育，再经过秋水仙素处理使染色体加倍获得可育的丙(基因型为ttgg)，该过程属于单倍体育种。乙(基因型为ttgg)和丙(基因型为ttgg)杂交，后代为抗性非糯性(基因型为ttgg)和非抗非糯性(基因型为ttgg)，取其中抗性非糯性(基因型为ttgg)个体自交，后代有抗性非糯性t_g_占9/16，非抗非糯性ttg_占3/16，抗性糯性t_gg占3/16，非抗糯性ttgg占1/16。纯合子自交后排若是代不会出现性状分离，所以f2中抗性糯性个体自交后代若不出现非抗糯性，即为纯合子。遗传图解见答案。由于玉米不具有抗虫基因，该目的基因必须来自其他物种。在转入受体细胞之前，要将目的基因和基因载体结合，一般取质粒作为基因载体，可以使目的基因在受体细胞中稳定遗传和正常表达。目的基因和质粒都是dna，用限制性核酸内切酶切开后要用dna连接酶将其连接。【随堂巩固】 1下列育种方式中培育原理相同的一组是()a太空椒和抗虫棉b“番茄马铃薯”和无子西瓜c矮秆抗病杂交水稻和无子番茄d青霉素高产菌株和八倍体小黑麦2各种育种方法或技术都有其优劣之处，下列相关叙述不正确的是 ()a传统的育种方法周期长，可选择的范围有限b通过人工诱变，人们有目的地选育新品种，能避免育种的盲目性c杂交育种难以克服远缘杂交不亲和的障碍，过程繁杂缓慢，效率低d基因工程可以实现基因在不同物种之间的转移，人们可以定向选育新品种3要把两个不同物种的优良性状集中在一起，应采用的育种方法是 ()a杂交育种 b单倍体育种c诱变育种 d基因工程育种解析把两个物种的优良性状集于一体，应采用基因工程育种的方法。答案d4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b诱变育种和杂交育种均可形成新的基因c自然条件下，三倍体与二倍体能进行杂交d诱变获得的突变体多数表现出优良性状解析诱变育种可利用物理、化学或生物方法提高其突变率；杂交育种是将原有基因进行重新组合不能产生新基因，只能产生新的基因型；自然条件下，三倍体不能进行正常的减数分裂，不能产生配子；诱变育种产生的突变体对生物本身来说，一般是不利的。答案a5粮食问题是当今举世瞩目的迫切问题之一。改善农作物的遗传性状、提高粮食产量是科学工作者不断努力的目标，下图是遗传育种的一些途径。有关分析不正确的是 ()a若要在较短时间内获得图示新品种，可选图中efg的育种方法bhi、jk都必须用到与g过程相同的技术操作ccd和hi过程都可以克服远缘杂交不亲和的障碍d图中的遗传育种途径，ab所表示的方法具有典型的不定向性6在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是 ()a用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸b用dna连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体c将重组dna分子导入烟草原生质体d用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞解析构建重组dna分子时，需用同种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体，再用dna连接酶连接形成重组dna分子，而烟草花叶病毒的遗传物质是rna，所以a项错误。重组dna分子形成后要导入受体细胞(若是植物细胞，则可导入其原生质体)，若导入的受体细胞是体细胞，经组织培养可获得转基因植物。目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，可用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞。答案a7下列有关基因工程操作的叙述正确的是()a用同种限制性核酸内切酶切割运载体与目的基因可获得相同黏性末端b以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列相同c检测到受体细胞含有目的基因就标志着基因工程操作的成功d用含抗生素抗性基因的质粒作为运载体是因为其抗性基因便于与外源基因连接8两个亲本的基因型分别为aabb和aabb，这两对基因按照自由组合定律遗传，欲培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的育种方法是 ()a人工诱变育种b基因工程育种c单倍体育种 d杂交育种9培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：纯种的高秆(d)抗锈病(t)纯种的矮秆(d)易染锈病(t)f1雄配子幼苗选出符合要求的品种。下列有关该育种方法的叙述中，正确的是()a过程3为单倍体育种b过程4必须使用生长素处理c过程3必须经过受精作用d过程2为减数分裂解析单倍体育种过程包括花药离体培养获得单倍体植株(过程3)和人工诱导使染色体数目加倍(过程4)，单倍体的幼苗要发育成正常的可育植株要用秋水仙素处理，使染色体数目加倍；配子只能由减数分裂产生。答案d10某生物的基因型为aabb，通过下列技术可以分别将它转变为以下基因型的生物：aabbabaabbcaaaabbbb则以下排列正确的是()a诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合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11下图中的表示培育番茄新品种的三种育种方法。下列有关说法不正确的是()a方法和的育种原理都是基因重组，但采用方法引起的变异是定向的b方法诱导单倍体的过程中，细胞全能性的表达与植物激素密切相关c方法可将抗病基因直接导入叶肉细胞，使其与细胞中的dna分子整合d上述三种育种方法都没有培育出新物种12根据以下所给信息回答有关遗传实验问题：.在水稻中，有芒(a)对无芒(a)为显性，抗病(r)对不抗病(r)为显性，用有芒抗病(aarr)和无芒不抗病(