2013一轮复习金版新学学案

第1、2节 杂交育种与诱变育种基因工程及其应用判断下列说法是否正确：5．基因工程育种与杂交育种的原理相同(

)√人工诱变育种的优点可以提高突变率，加速育种工作的进程(

√

)人工诱变所引起的基因突变或染色体的变异都是有利的

(×)基因工程育种中所用的工具酶有3种(×)杂交育种一定需要时间长(×)一、杂交育种概念：将两个或多个品种的优良性状集中在一起，进而获得新品种的方法。原理：

基因重组

。方法：杂交。目的：培育动植物优良品种。特点：只能利用已有的基因重组，不能创造

新基因；育种过程

缓慢

。1.在杂交育种中，如果新品种是杂合子，如玉米、水稻应注意什么？如果新品种是纯合子，如小麦应该注意什么？提示：在杂交育种中，如果新品种是杂合子，每年都要育种。如果新品种是纯合子，要通过多代自交淘汰杂合子，直到不出现性状分离为止。二、诱变育种概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生

基因突变

，从而获得优良变异类型的育种方法。原理：

基因突变

。过程：选择生物→诱发基因突变→选择理想类型

→

培育。4．优点可以提高

突变频率

，在较短时间内获得更多的优良变异类型。大幅度地改良某些性状。5．缺点：诱发产生的突变，有利的个体往往不多，需处理大量材料。诱变育种与杂交育种的最大的区别是诱变育种能创造出新基因。三、基因工程及其应用概念又叫

基因拼接技术或

DNA重组技术。按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以

修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，

定向地改造生物的遗传性状。原理：不同生物间的

基因重组。基因的“剪刀”——

限制性核酸

内切酶工具基因的“针线”——

DNA连接酶

基因的运载体——

质粒、噬菌体、动植物病毒等步骤：提取

目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导入

受体

细胞→目的基因的

表达

与

检测

。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。名称原理方法优点缺点应用杂交→自交→筛选出符合要求的表现型，通过自交至不发生性状分离为止培育杂合子品种：一般是选取纯合双亲杂交子一代――→使分散在①育种时用纯种高同一物种间长秆抗病小或不同品②局限于麦与矮秆杂交育种基因重组种中的多个优良性状集中于同一种或亲缘关系较近的个不抗病小麦培育矮秆抗病小同一个体体麦上，即“③年年制杂交水稻集优”种、玉米名称原理方法优点缺点应用①物理：紫外有利变异少，工作量大，需要大量的供试材料高产青霉菌、

“黑农五号”大豆品种等的培育线、α射线、微重力、激光提高变异频率，加诱变基因等处理、再筛快育种进育种突变选②化学：秋程，大幅水仙素、硫酸度改良某二乙酯处理，些性状再筛选名称原理方法优点缺点应用①先将花药离体用纯种高单倍体育种染色体变异培养，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明显缩短育种年

限，加快育种进程技术复杂秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦多倍体育种染色体变异用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗植物茎秆粗壮，叶片果实种子均大，营养物质含量提高技术复

杂，发育延迟，结实率低，一般只适用于植物三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦、四倍体水稻名称原理方法优点缺点应用转基因育种基因重组提取目的基因→装入运载体→导入受体细胞→目的基因的检测与表达→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，安全性问题多转基因

“向日葵豆”；转基因抗虫棉育种方法的分析：杂交育种是最简捷的方法，而单倍体育种是最快获得的纯合子的方法，可缩短育种年限。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，且细胞融合可在两个不同物种之间进行。原核生物不能进行减数分裂，所以不能运用杂交的方法进行育种，如细菌的育种一般采用诱变育种。1．下图表示以某种作物中的①和②两个品种分别培育出④⑤⑥三个新品种的过程，相关叙述正确的是(

)用①和②培育成⑤的过程中所采用的方法Ⅰ和Ⅱ分别称为杂交和测交用③培育出④常用的方法Ⅲ是花药离体培养

C．③培育出⑥常用的是化学或物理的方法进行诱变处理

D．图中培育出⑤所依据的原理是基因突变和基因重组解析：用①和②培育成⑤的过程中所采用的方法Ⅰ和Ⅱ分别称为杂交和自交。③培育出⑥常用的化学药剂是秋水仙素，属于多倍体育种。图中培育出⑤所依据的原理是基因重组和染色体变异。答案：

B2．(2012·咸阳模拟)用纯种的高秆(DD)抗锈病(TT)小麦与矮秆(dd)易染锈病(tt)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下，有关叙述正确的是(

)此育种方法可以获得具有新性状的植株符合生产要求的品种基因型为dT

C．通过过程④处理后，得到的植物是可育的，而且能稳定遗传D．如果F1自交，那么F2矮秆抗锈病的植株中能稳定遗传的占1/16答案：

C1．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：得到平末端或黏性末端。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。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；

(3)含有标记基因，以便于筛选。限制性内切酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。动物一般用受精卵作为受体细胞，植物一般用去掉细胞壁的体细胞作为受体细胞，可用组织培养的方式形成新个体。基因工程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组。3．(2012·北京模拟)下列关于基因工程的叙述，错误的是(

)A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物

B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶

C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性D．运载体上的抗性基因利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因表达答案：

D育种方法的选择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，亦可利用单倍体育种。要求快速育种，则运用单倍体育种。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。要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用多倍体育种。杂交育种选育的时间是从F2代开始，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。(2012·浏阳模拟)农科所通过如图育种过程培育出了高品质的糯小麦，相关叙述正确的是(

)该育种过程中运用的遗传学原理是基因突变要获得yyRR，b过程需要进行不断的自交来提高纯合率

C．a、c过程都需要使用秋水仙素，都作用于萌发的种子

D．a过程能提高突变率，明显缩短育种年限解析：如图所示，a为单倍体育种，b为杂交育种，c为多倍体育种。杂交育种的原理是基因重组，单倍体育种和多倍体育种的原理是染色体变异。将YyRr

通过连续自交可以得到

yyRR，以提高纯合率。c过程中秋水仙素作用于萌发的种子或幼苗，a过程能够缩短育种年限，但不能提高突变率。答案：

Ba、c过程中用秋水仙素处理的目的是什么？如图由亲本到yyRR过程与诱变育种相比，本质区别是什么？提示：1.a过程用秋水仙素处理的目的是使单倍体的染色体加倍而恢复育性，c过程用秋水仙素处理的目的是为了得到多倍体。2．由亲本到yyRR过程表示单倍体育种或杂交育种，遗传物质没有改变，只是出现了新的基因型；诱变育种过程遗传物质发生了改变，出现了新的基因。理清基因工程中的酶限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间形成的磷酸二酯键(不是氢键)，只是一个切开，一个连接。要想从DNA上切下某个基因，应切2个切口，产生4个黏性末端。(3)DNA酶即DNA水解酶，是将DNA水解的酶；DNA聚合酶是在DNA复制过程中，催化形成新DNA分子的酶，是将单个游离的脱氧核苷酸加到DNA片段上，需要模板；但DNA连接酶是将两个DNA片段的两个缺口同时连接，不需要模板，两者作用的化学键相同，都是磷酸二酯键。(2012·潍坊期末)下列关于限制酶和DNA连接酶的理解，正确的是(

)

A．其化学本质都是蛋白质B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键

C．它们不能被反复使用

D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶解析：选项正误判断理由A√限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质B×DNA连接酶连接的是两个DNA片段间相邻两个碱基间的磷酸二酯键C×酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用D×DNA聚合酶是在细胞内DNA分子复制时发挥作用的，不能替代DNA连接酶答案：

ADNA连接酶和限制酶分别作用于图中的()A．①③

B．④④C．②②

D．①④解析：

两种酶都作用于核苷酸之间形成的磷酸二酯键，而非氢键等其他化学键。答案：

B杂交育种实验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。培育双显纯合子或一隐一显杂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。1．(2012·安徽蚌埠二模)用高秆抗锈病(DDTT)和矮秆不抗锈病(ddtt)的二倍体水稻品种进行育种时，方法一是杂交得到

F1，F1再自交得到F2，然后选育所需类型；方法二是用F1的花药进行离体培养，再用秋水仙素处理幼苗得到相应植株。下列叙述正确的是()方法一所得F2中重组类型、纯合子各占3/8、1/4方法二所得植株中纯合子、可用于生产的类型比例分别为1/2、1/4方法一和方法二依据的主要原理分别是基因重组和染色体结构变异方法二的最终目的是获得单倍体植株，秋水仙素可提高基因突变频率解析：考查学生对基因的自由组合定律的应用。由题目信息联想到基因的自由组合定律和单倍体育种的知识，两个亲本的基因型是DDTT和ddtt，为双显性和双隐性纯合子，可知其子二代中重组类型、纯合子各占3/8、1/4是正确的。单倍体育种所得子代均为纯合子，B错；单倍体育种依据的主要原理是染色体数目的变异，C错；单倍体育种的最终目的是获得符合生产要求的纯合植株，D错；故选A。答案：A2．普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种，控制两对相对性状的等位基因分别位于两对同源染色体上。实验小组常试用不同的方法进行了实验。实验过程如下：据图回答下列问题：图中A至D方向所示的途径表示

育种方式，这种方法属常规育种，一般从F2

开始选种，这是因为

。A→B→C的途径表示

育种方式，这两种育种方式中后者的优越性主要表现在

。B常用的方法为

。E

方法所用的原理是

，

所用的方法如

、

。育种时所需处理的种子应是萌动的(而非休眠的)种子，原因是

。C、F过程最常用的药剂是

，其作用的原理

是

。由G

到H

过程中涉及的生物技术有

和

。K→L→M

这种育种方法的优越性表现在

。缩短育种年限(2)花药离体培养

(3)基因突变答案：

(1)杂交

从F2开始发生性状分离

单倍体

明显X射线、紫外线、激光照射需各说出一项)亚硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素处理(理化因素种子萌动后进行细胞分裂，DNA在复制过程中可能由于某种因素的影响发生基因突变

(4)秋水仙素

在细胞分裂时，抑制纺锤体形成，引起染色体数目加倍(或DNA拼接技术或DNA重组技术或转基因技术)(5)基因工程植物组织培养技术

(6)克服了远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本范围1．(2012·山东潍坊高三抽样)下列关于育种的叙述中，正确的是(

)

A．培育无子西瓜的原理是生长素促进果实发育B．培育八倍体小黑麦的原理是染色体变异

C．青霉菌高产菌种的选育原理和杂交育种相同D．培育无子番茄的原理是基因重组解析：培育无子西瓜的原理是染色体变异。青霉菌高产菌种的选育是利用了基因突变的原理。无子番茄的获得是利用了生长素促进果实发育的原理。异源八倍小黑麦的培育原理是染色体变异。答案：

B2．(2012·苏北四市二次联考)以下培育原理相同的一组是(

)A．太空椒和抗虫棉

B．无子番茄和“番茄—马铃薯”

C．高产优质杂交水稻和青霉素高产菌株

D．无子西瓜和八倍体小黑麦解析：太空椒、青霉素高产菌株属于人工诱变育种，原理是基因突变；番茄—马铃薯利用了植物体细胞杂交的方法；高产优质杂交水稻利用了杂交育种方法，原理是基因重组；抗虫棉属于基因工程，原理是基因重组；无子番茄利用了生长素促进果实发育的原理；八倍体小黑麦和无子西瓜的原理都是染色体变异，属于多倍体育种。答案：D3．如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤需用到的工具是(

)A．DNA连接酶和解旋酶B．DNA聚合酶和限制性核酸内切酶

C．限制性核酸内切酶和DNA连接酶

D．DNA聚合酶和RNA聚合酶答案：C4．(2012·郑州市四校联考)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()①过程需要的酶是逆转录酶，原料是A、U、G、C②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如果受体细胞是细菌，可以选用枯草杆菌、炭疽杆菌等

D．④过程中用的原料不含A、U、G、C解析：①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；②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；④过程是基因的表达过程，原料中含有A、U、G、C。答案：B5．(2012·黄山质检)将某种植物①、②两个植株杂交，得到③，将③再做进一步处理，如下图所示，下列分析错误的是(

)由③到④的育种过程依据的主要原理是基因突变由⑤×⑥过程形成的⑧植株能培育出新物种若③的基因型为AaBbdd，则⑩植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4由③到⑨