第七单元 第3讲 从杂交育种到基因工程

从杂交育种到基因工程2017备考·最新考纲1．生物变异在育种上的应用(Ⅱ)。2.转基因食品的安全(Ⅰ)。请说出你所知道的育种方法有哪些？从杂交育种到基因工程(2016浙江卷)32.(18分)若某研究小组用普通绵羊通过转基因技术获得了转基因绵羊甲和乙各1头,具体见下表。请回答：(1)A+基因转录时，在

的催化下，将游离核苷酸通过

键聚合成RNA分子。翻译时,核糖体移动到mRMA的

,多肽合成结束。RNA聚合酶磷酸二酯

终止密码子16年高考题引领为选育黑色细毛的绵羊，以绵羊甲、绵羊乙和普通绵羊为亲本杂交获得F1，选择F1中表现型为

的绵羊和

的绵羊杂交获得F2。用遗传图解表示由F1杂交获得F2的过程。黑色粗毛白色细毛(3) 为获得稳定遗传的黑色细毛绵羊,从F2中选出合适的1对个体杂交得到F3,再从F3中选出2头黑色细毛绵羊（丙、丁)并分析A+和B+基因的表达产物,结果如下图所示。不考虑其他基因对A+和B+基因表达产物量的影响，推测绵羊丙的基因型是

，理论上绵羊丁在F3中占的比例是

。A+A+B+B-1/16生物变异在育种实践中的应用一向为高考热点，题型多为非选择题，考查内容多涉及育种方法的选择、育种方案的设计、育种过程分析等，备考时应加大针对性训练，并注重育种方法的归纳整合。栏目索引1备考基础

回扣排查●234重难突破

考向聚焦●学科素养

专项提升●高考模拟

题组演练●请点击相关栏目1.诱变育种与杂交育种的最大的区别是什么？提示：诱变育种可以创造新基因。2.运载体和细胞膜上的载体相同吗？提示：不同：①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。②细胞膜上的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。3．基因工程育种的优点是什么？提示：目的性强，定向改造生物的性状，克服远缘杂交不亲和的障碍。1．判断下列有关生物育种叙述的正误。(1)植株x连续自交若干代，纯合抗病植株比例逐代降低

(2013•四川卷，5C)()(2)单倍体育种在所有育种方法中所用的年限最短()(3)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()(4)诱变育种和杂交育种均可形成新基因(2008•江苏卷，

23B)()(5)花药离体培养技术也能培育获得抗锈病高产小麦新品种(2009•上海卷，21C)()√××××杂交育种不会产生新的基因花药离体培养得到的单倍体高度不育理解能力×××2．判断下列有关基因工程叙述的正误。(1)自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后，其DNA

整合到细菌DNA上属于基因工程(2010•全国卷Ⅱ，

5D)()(2)可用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸，进行构建抗除草剂的转基因烟草(2010•浙江卷，

2A)()(3)在所有的基因工程步骤中都涉及碱基互补配对()(4)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•新课标全国卷Ⅱ，5C)()属于基因重组限制性核酸内切酶只能切割DNA,而烟草花叶病毒的核酸是RNA目的基因导入受体细胞不涉及碱基配对√识图析图单倍体育种与杂交育种的关系①为杂交，目的是将两个控制优良性状的基因重组在一起。②减数分裂形成配子。③秋水仙素处理幼苗。(不能写成处理萌发的种子)④选取所需类型，连续自交，直到不发生性状分离。⑤双隐性个体一旦出现即为纯合。

考点一分析系谱图，判断遗传病的特点(2015•泸州一模)假设a、B为玉米的优良基因，现有AABB、aabb两个品种，控制两对相对性状的基因位于两对同源染色体上，实验小组用不同方法进行了实验(见下图)，下列说法不正确的是(

)A．过程①⑧育种方法运用的原理是基因突变，最大优点是能提高突变率，在短时间内获得更多的优良变异类型B．过程⑤使用的试剂是秋水仙素，它可作用于正在分裂的细胞，抑制纺锤体的形成C．过程②③④育种方法运用的原理是基因重组，基因型

aaB_的类型经④后，子代中aaBB所占比例是5/6D．过程②⑥⑦应用了单倍体育种的方法，最大的优点是明显缩短育种年限①⑧是诱变育种。②③④为杂交育种，原理是基因重组，基因型为aaB_的类型中aaBB占1/3,aaBb占2/3，经过自交后，子代中aaBB所占比例是1/2,故C错误。解题流程：审图示①⑧为诱变育种②③④为杂交育种②⑤为多倍体育种②⑥⑦为单倍体育种识图确认各种育种方式析选项自主解答————C方法规律根据目的选择育种方法(1)培育无子果实可选择多倍体育种，其原理是三倍体植株在进行减数分裂时联会紊乱，因而不能结子。(2)要获得本物种没有的性状可采用诱变育种或基因工程育种，其中基因工程育种的目的性强。(3)如果要将不同个体的优良性状集中到某一个体上，则可以选择杂交育种或单倍体育种，其中单倍体育种可大大缩短育种年限，从而快速获得纯种个体。(4)如果要克服远缘杂交不亲和的障碍，则可以选择基因工程育种和植物体细胞杂交技术。(5)如果要培育具有隐性性状个体，则可用自交或杂交的方法，只要出现该性状即可。(6)如果要使染色体加倍，则可以采用秋水仙素处理等方法，也可以采用细胞融合的方法，并且细胞融合可在两个不同物种之间进行。(7)实验材料若为原核生物，则不能运用杂交育种，细菌的育种一般采用诱变育种和基因工程育种。不同的育种方法比较名称原理方法优点缺点杂交育种诱变育种考点突破培育纯合子品种：杂交→自交→筛选出符合要求的表现型，自交到不发生性状分离为止(纯合化)操作简单，目的性强①育种时间长②局限于同一种或亲缘关系较近的个体培育杂种优势品种：一般是选取纯合双亲杂交年年制种基因重组紫外线、X射线或γ射线、激光、化学药品等处理，再选择提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些性状有利变异少，需大量处理实验材料(有很大盲目性)基因突变不同的育种方法比较名称原理方法优点缺点单倍体育种多倍体育种基因工程育种花药离体培养，培养出单倍体植株；用秋水仙素处理单倍体幼苗获得纯合子明显缩短育种年限，子代均为纯合子，加快育种进程技术复杂且需与杂交育种配合染色体数目变异染色体数目变异用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗操作简单，能较快获得所需品种所获品种发育延迟，结实率低，一般只适用于植物基因重组提取目的基因→装入运载体→导入受体细胞→目的基因的表达与检测→筛选出符合要求的新品种目的性强；育种周期短；克服了远缘杂交不亲和的障碍技术复杂，安全性问题多注意单倍体育种与多倍体育种处理秋水仙素处理的对象不同走出误区1植物、动物育种的区别实例：培育基因型为AAbb的个体。走出误区2单倍体育种≠花药离体培养1．(2015•河南洛阳统考)下图表示培育高品质小麦的几种方法，下列叙述正确的是(

)A．图中涉及的育种方法有杂交育种、单倍体育种和诱变育种B．a过程能提高突变频率，从而明显缩短育种年限C．a、c过程都需要用秋水仙素处理萌发的种子D．要获得yyRR，b过程需要进行不断自交来提高纯合率D跟踪训练解析：图中涉及的育种方法有杂交育种、单倍体育种和多倍体育种，A错误；a过程表示秋水仙素处理诱导染色体加倍，其原理不是提高突变频率，B错误；单倍体yR不结种子，a过程只能处理单倍体幼苗，C错误。2．(2015•安徽马鞍山模拟)如图甲、乙表示水稻两个品种(两对相对性状独立遗传)，①～⑧表示培育水稻新品种的过程。下列说法正确的是(

)A．如果过程②中逐代自交，那么自交代数越多纯合植株的比例越高B．⑤与⑧过程的育种原理不同，③过程表示单倍体育种C．育种过程②⑤⑥中需要进行筛选，筛选不会改变任何一个基因的频率D．经过①和⑦过程培育的品种和甲、乙品种基因型不同，但是仍然属于同一个物种A解析：由图可知，①②为杂交育种，①③④为单倍体育种，①⑧为基因工程育种；①⑦为多倍体育种，⑤⑥为诱变育种。杂合子连续自交，随自交代数的增加纯合子的比例逐代增加；诱变育种原理是基因突变，基因工程育种的原理是基因重组；筛选过程种群基因频率发生改变；甲、乙品种为二倍体植物，经过①和⑦过程培育的品种为四倍体植物，二倍体植物与四倍体植物杂交后代是三倍体，由于三倍体植物不可育，因此二倍体与四倍体间存在生殖隔离，为不同的物种。

考点二基因工程的操作工具及步骤

(2015•“江南十校”联考)如图表示利用农杆菌转化法获得某种转基因植物的部分操作步骤。以下说法错误的是()A．利用含有四环素的培养基可将含Ⅱ的细菌筛选出来B．Ⅲ是农杆菌，通过步骤③将目的基因导入植株C．⑥可与多个核糖体结合，并可以同时翻译出多种蛋白质D．①过程的完成需要限制酶和DNA连接酶的参与⑥是一个mRNA分子，可与多个核糖体结合形成多聚核糖体，由于翻译的模板是同一个mRNA分子，故翻译出的是同一种蛋白质①为构建基因表达载体②为将目的基因导入受体细胞③为植物组织培养④多肽链⑤为tRNA⑥mRNA解题流程：审图示析选项C自主解答————1．基因工程的操作工具(1)限制性核酸内切酶——基因的“剪刀”①存在场所：主要是存在于微生物细胞中。②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。③作用结果：得到平末端或黏性末端。(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。考点突破只能切割DNA，不切割RNA(3)运载体——基因的运输工具作用：①作为运载工具，将目的基因送到宿主细胞中去；②用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。具备条件：①能够在宿主细胞内复制并稳定地保存；②含有多个限制酶切点，以便和外源基因相连；③含有标记基因，以便于筛选。补充：请你说出高中生物与核酸有关的酶有哪些？分别作用于什么底物，形成或断裂什么化学键？DNA聚合酶RNA聚合酶逆转录酶解旋酶DNA连接酶DNA酶限制性核酸内切酶2．基因工程操作步骤图解同种3．番茄叶片受害虫损伤后，叶肉细胞迅速合成蛋白酶抑制剂，抑制害虫的消化作用。人们尝试将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米，以对付猖獗的玉米螟。下图为培育转基因抗虫玉米的流程图，下列描述正确的是(

)C跟踪训练A．可利用限制性核酸内切酶从番茄的基因库中获取蛋白酶抑制剂基因B．用氯化钙处理玉米受体细胞，有利于含目的基因的重组质粒导入C．重组Ti质粒应有RNA聚合酶识别和结合的部位，以启动蛋白酶抑制剂基因的转录D．若将目的基因导入玉米花粉细胞，通过花药离体培养可获得稳定遗传的转基因玉米解析：本题考查基因工程内容。目的基因是用限制性核酸内切酶将DNA酶切后得到的，需筛选；氯化钙是用于处理细菌细胞的，如果受体细胞是植物细胞，则需用纤维素酶处理，以增加目的基因导入的成功率；基因成功表达的前提是能转录和翻译，转录时需RNA聚合酶识别转录的起点才能启动；花药离体培养得到的是玉米的单倍体，需再用秋水仙素处理单倍体，使染色体加倍才能得到稳定遗传的转基因玉米。4．研究人员将抗虫基因(SCK基因)导入水稻，筛选出SCK基因成功整合到染色体上的抗虫植株(假定SCK基因都能正常表达)。某些抗虫植株体细胞含两个SCK基因，假设这两个基因在染色体上随机整合，出现如图所示三种情况。下列相关说法正确的是(

)BA．甲图个体自交，F1中抗虫植株和非抗虫植株之间的比例为3∶1B．乙图个体与正常水稻进行杂交，子代中抗虫植株和非抗虫植株之间的比例为1∶1C．丙图个体减数分裂产生的配子有1/2含SCK基因D．丙图个体自交，F1中抗虫植株和非抗虫植株之间的比例为9∶1解析：图甲所示基因型可看作AA，而非转基因水稻基因型可看作aa，图乙所示基因型可看作Aa(因两个SCK基因都在一条染色体上)，图丙所示基因型可看作AaBb(A，B任一都抗虫)。则甲图个体自交，F1中所有的个体都抗虫，A错误；乙图个体(Aa)与正常水稻(aa)进行杂交，子代中抗虫植株和非抗虫植株之间的比例为1∶1，B正确；丙图个体减数分裂产生的配子有3/4含SCK基因，C错误；丙图个体自交，F1中抗虫植株和非抗虫植株之间的比例为15∶1，D错误。1．育种程序图的识别(1)首先要识别图解中各字母表示的处理方法：A——杂交，D——自交，B——花药离体培养，C——秋水仙素处理，E——诱变处理，F——秋水仙素处理，G—转基因技术，H——脱分化，I——再分化，J——包裹人工种皮。这是识别各种育种方法的主要依据。(2)根据以上分析可以判断：“亲本A、D

新品种”为杂交育种，“亲本B、C

新品种”为单倍体育种，“种子或幼苗E

新品种”为诱变育种，“种子或幼苗G

新品种”为多倍体育种，“植物细胞G

新细胞H

愈伤组织I

胚状体J

人工种子新品种”为基因工程育种。2．基因个体基因型的育种图解识别根据基因型的变化可以判断：“aabb×AABB→AaBb→AAbb”为杂交育种，“aabb×AABB→AaBb→Ab→AAbb”为单倍体育种，“AABB→AaBB”为诱变育种，“aabb×AABB→AaBb→AAaaBBbb”为多倍体育种。

1．(2015•成都外国语学校理综)如图为水稻的几种不同育种方法示意图，下列相关分析错误的是(

)A．经A→D过程和A→B→C过程都可选育出所需良种B．A→D过程和E过程所表示的两种育种方法的原理相同C．为了缩短育种时间，培育任何纯种都应选择A→B→C方法D．C、F过程常用的药剂相同，药剂的作用原理也相同C强化过关解析：A→B→C育种方法是单倍体育种，优点是缩短育种时间，如果培育隐性纯种，可以用自交的方法。2．(2015•山东济南上学期期末)现有两个小麦品种，一个纯种小麦性状是高秆(D)，抗锈病(T)；另一个纯种小麦的性状是矮秆(d)，易染锈病(t)。两对基因独立遗传，育种专家提出了如图所示的Ⅰ、Ⅱ两种育种方法以获得小麦新品种。问：(1)方法Ⅱ依据的遗传学原理是____________；要缩短育种年限，应选择的方法是____________。(2)图中④基因型为____________。(3)(二)过程中，D和d的分离发生在________________；(三)过程采用的方法称为________________；(四)过程最常用的化学药剂是________________。(4)(五)过程产生的矮秆抗锈病植株中的纯合子占________；如果让F2按(五)、(六)过程自交一代，则⑥中符合生产要求并能稳定遗传的个体占________________。(5)如果方法Ⅰ中(二)过程中掺杂了一些花药壁细胞进去，由花药壁细胞经过(三)过程形成的植株一定是____________(纯合子、杂合子)。基因重组方法ⅠddTT减数第一次分裂(或减数第一次分裂后期)花药离体培养秋水仙素1/31/2杂合子解析：(1)方法Ⅱ为杂交育种，原理是基因重组；用单倍体育种方法(方法Ⅰ)可缩短育种年限。(2)图中①基因型为DT，②基因型为dT，所以④基因型是ddTT。(3)(二)过程表示减数分裂，(三)过程表示利用花药离体培养获得单倍体，(四)过程表示秋水仙素处理诱导单倍体加倍。(4)(五)过程表示DdTt自交，矮秆抗锈病植株(ddT_)中的纯合子占1/3；ddT_自交后代中ddTT占1/3＋2/3×1/4＝1/2。(5)花药壁细胞由F1体细胞发育而来，经(三)形成的植株基因型与F1相同，即DdTt。生物育种D课堂★题组练1．(2014•江苏单科)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X射线处理挑取200个单细胞菌株初筛选出50株复筛选出5株X射线处理多轮重复筛选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B．X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解析：X射线既可改变基因的碱基序列引起基因突变，又能造成染色体片段损伤导致染色体变异；图中是高产糖化酶菌株的人工定向选择过程。通过此筛选过程获得的高产菌株的其他性状未必符合生产要求，故不一定能直接用于生产；诱变可提高基因的突变率，但每轮诱变相关基因的突变率不一定都会明显提高。2．(2015•北京东城模拟)让植株①、②杂交得到③，再将③分别作如图所示处理。有关分析正确的是(

)A．图中秋水仙素的作用是使染色单体分离，染色体数目加倍B．由③至④过程中产生的变异都是有利的C．获得④和⑧植株的育种原理基本上相同D．由③到⑦的过程涉及减数分裂和细胞全能性的表现D解析：秋水仙素的作用是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，使细胞内染色体加倍，A错误；③至④过程为人工诱变，而基因突变大多是有害的，B错误；获得④植株的育种原理为基因突变，获得⑧植株的育种原理为染色体数目的变异，C错误；由③幼苗形成花粉，需进行减数分裂，而由花粉形成⑦试管苗需进行植物组织培养，其原理为细胞的全能性，D正确。3．(2015•安徽合肥模考)将纯种的某二倍体植物品种甲(AA)与近缘纯种乙(EE)杂交后，经多代选育出如图所示的新品种丙(图中的同源染色体黑色部分是来自品种乙的染色体片段，品种甲没有此片段)。下列相关叙述错误的是(

)新品种丙部分染色体及染色体上基因示意图A．杂交选育过程中一定发生过染色体结构上的变异B．杂交选育过程中一定发生过DNA上碱基对的替换C．丙品种的产生为生物的进化提供了原材料D．丙品种自交后代中有1/2个体能稳定遗传B解析：理解染色体结构变异的类型是解题关键。据题图中染色体上基因的种类可知，在杂交育种过程中一定发生了染色体结构变异；DNA分子上碱基对的替换是基因突变的原因之一，可能发生；染色体结构变异属于生物可遗传变异的来源之一，能够为生物进化提供原材料；丙品种自交，后代的基因型及比例为AAEE∶AaEE∶aaEE＝1∶2∶1，其中AAEE和aaEE能稳定遗传。基因工程4．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解析：本题要求考生综合理解单倍体育种、杂交育种、基因工程育种和诱变育种的原理。A项为单倍体育种，原理是染色体变异；B项为杂交育种，原理为基因重组；C项为基因工程育种，需要利用基因工程技术将重组DNA分子导入受体细胞，原理为基因重组；D项为诱变育种，原理为基因突变。C5．(2015•陕西宝鸡市金台区期末)大肠杆菌大都有PUC118质粒，该质粒的某限制酶唯一酶切序列，位于该质粒的lacZt基因中。lacZt基因中如果没有插入外源基因，便可表达出β­半乳糖苷酶。当培养基中含有X­gal和IPTG物质时，会被β­半乳糖苷酶水解成蓝色沉淀物质，使