高中生物第六章 从杂交育种到基因工程

高中生物第六章从杂交育种到基因工程第一页，共四十二页，编辑于2023年，星期六一、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(选择和培育)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

。

6．过程：选择具有不同优良性状的亲本通过

获得F1，

F1连续

或杂交，从中筛选获得需要的类型。基因重组新基因缓慢杂交自交第二页，共四十二页，编辑于2023年，星期六杂交育种与杂种优势是一回事吗？不是；①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；②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。第三页，共四十二页，编辑于2023年，星期六二、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

基因突变育种进程第四页，共四十二页，编辑于2023年，星期六诱变育种与杂交育种相比，最大的区别是什么？二者最大的区别在于诱变育种能创造出新基因。第五页，共四十二页，编辑于2023年，星期六三、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。染色体数目变异秋水仙素第六页，共四十二页，编辑于2023年，星期六四、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(染色体组成倍地减少)明显缩短育种年限第七页，共四十二页，编辑于2023年，星期六五、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：

→

→

→

。

基因重组限制酶DNA连接酶

质粒噬菌体动植物病毒获取目的基因目的基因与运载体的结合目的基因导入受体细胞目的基因的表达和检测第八页，共四十二页，编辑于2023年，星期六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组。第九页，共四十二页，编辑于2023年，星期六运载体和细胞膜上的载体相同吗？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。第十页，共四十二页，编辑于2023年，星期六一、几种育种方法的比较名称原理方法优点缺点应用杂交育种基因重组杂交→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使分散在同一物种或不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上，即“集优”(1)育种时间长(2)局限于同一种或亲缘关系较近的个体用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦第十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期六名称原理方法优点缺点应用诱变育种基因突变(1)物理：紫外线、α射线、微重力、激光等处理、再筛选(2)化学：秋水仙素、硫酸二乙酯处理，再筛选提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些性状有利变异少，工作量大，需要大量的供试材料高产青霉菌、“黑农五号”大豆品种等的培育第十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期六名称原理方法优点缺点应用单倍体育种染色体变异(染色体组成倍地减少)(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明显缩短育种年限，加快育种进程技术复杂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第十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期六名称原理方法优点缺点应用多倍体育种染色体变异(染色体组成倍地增多)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、四倍体水稻第十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期六名称原理方法优点缺点应用转基因育种异源DNA(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”；转基因抗虫棉第十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期六太空育种：(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。第十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期六

(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．转基因考点一、生物变异在育种上的应用【答案】C第十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期六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。第十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期六下列关于育种的叙述中，正确的是 (双选)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【答案】AB第十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期六育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种等，下面对这五种育种的说法正确的是(双选)()A．涉及的原理有：基因突变、基因重组、染色体变异B．都不可能产生定向的可遗传变异C．都在细胞水平上进行操作D．诱变育种可通过产生新基因从而产生新性状考点二、育种方法的设计及应用【答案】AD第二十页，共四十二页，编辑于2023年，星期六如图是植物育种方式的简要概括图，请据图回答：第二十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期六(1)①→④表示的育种方法称为________，这种育种方式的目的是_____________________________________；同上述育种方式比较，①→⑤→⑧育种方式的优越性主要表现在______________。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

明显缩短育种年限第二十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期六(2)⑨方法所运用的原理是________________。过程11常用__________________处理萌发的种子或幼苗。(3)过程13使用的生物技术是______________，该育种方式的最大优点是_______________________________。基因突变秋水仙素(或低温)转基因技术按照人们的意愿直接定向改变生物性状(目的性强、育种周期短、克服远缘杂交不亲和的障碍)第二十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期六材料一：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。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。第二十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期六阅读以上材料，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)第二十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期六【答案】

(1)染色体变异(2)通过农药的选择会使真菌的抗药性增强，使农药杀灭真菌的效果降低(3)方案一：秋水仙素处理该二倍体野生香蕉的幼苗，获得四倍体香蕉，作母本，并与二倍体野生香蕉杂交，获得三倍体香蕉，然后从中选育出抗病的品种。方案二：用基因工程的方法从该野生香蕉细胞中获取抗病基因，与运载体质粒结合形成重组质粒，然后导入原有的三倍体香蕉体细胞中，利用植物组织培养技术培育出抗病的香蕉新品种。第二十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期六1．要将基因型为AaBB的生物，培育出以下基因型的生物：①AaBb；②AaBBC；③AAaaBBBB；④aB。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【答案】A第二十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期六2．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C第二十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期六3．两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传，要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是 ()A．单倍体育种B．杂交育种C．人工诱变育种

D．细胞工程育种B第二十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期六二、基因工程1．基因工程的概念理解基因工程别名操作对象操作水平原理操作环境结果(目的)基因拼接技术或DNA重组技术基因DNA分子水平基因重组生物体外定向地改造生物的遗传性状第三十页，共四十二页，编辑于2023年，星期六2.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)第三十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期六3．基因工程的基本步骤第三十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期六第三十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期六4．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。第三十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期六5．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。第三十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期六3．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B．DNA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D第三十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期六4．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①②③三种重组后细菌的外源基因插入点正确的一组是)第三十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期六A.①是c，②是b，③是aB．①是a和b，②是a，③是bC．①是a和b，②是b，③是aD．①是c，②是a，③是b细菌在含氨苄青霉素培养基上的生长情况细菌在含四环素培养基上的生长情况①能生长能生长②能生长不能生长③不能生长能生长【答案】A第三十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期六(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”