必修二 第12章 从杂交育种到基因工程

一、杂交育种和诱变育种杂交育种诱变育种概念将

集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法利用处理生物，使生物发生

，从而获得优良变异类型的育种方法两个或多个品种的优良性状物理因素或化学因素基因突变杂交育种诱变育种过程选择

的亲本通过杂交获得F1，

，从中筛选获得需要的类型利用射线和化合物等理化因素诱导

的细胞发生

，并选取需要的类型应用

，提高农作物单位面积产量；培育优良家畜、家禽主要用于具有不同优良性状F1连续自交分裂基因突变改良作物品质农作物和微生物二、基因工程1．基本工具(1)基因的剪刀：

。(2)基因的针线：

。(3)基因的运载体：常用的有

、噬菌体和

等。限制性核酸内切酶DNA连接酶质粒动植物病毒2．操作步骤(1)提取

。(2)目的基因与

结合。(3)将目的基因导入

。(4)目的基因的

。3．应用基因工程主要在

、药物研制和

等方面取得了重大成就。目的基因运载体受体细胞检测和鉴定作物育种环境保护1．DNA连接酶的主要功能是(

)A．连接DNA复制时母链与子链之间形成的氢键

B．连接黏性末端碱基之间形成的氢键

C．将两条DNA末端之间的缝隙连接起来

D．将碱基、脱氧核糖、磷酸之间的键连接起来解析：DNA连接酶的作用是催化连接DNA双链外侧磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，它与碱基之间的氢键无关。答案：

C2．(双选)下列实例与所用的原理对应正确的是(

)A．无子番茄——单倍体育种B．无子西瓜——多倍体育种C．青霉素高产菌株——基因突变D．克隆羊“多利”的培育——基因重组解析：无子番茄是人为涂抹生长素获得的；无子西瓜是多倍体育种；克隆羊是细胞工程育种。答案：BC

3．(2011·长春调研)已知水稻的抗病(R)对感病(r)为显性，

有芒(B)对无芒(b)为显性。现有抗病有芒和感病无芒

两个品种，要想选育出抗病无芒的新品种，生产中

一般选用的育种方法是(

)A．诱变育种B．多倍体育种

C．基因工程育种

D．杂交育种解析：杂交育种能集两个亲本的不同优良性状于一身。答案：D4．下图表示一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外

源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的

是(

)A．X是能合成胰岛素的细菌细胞B．质粒具有标记基因和限制酶切割位点C．目的基因与运载体的重组只需要DNA连接酶D．该细菌的性状被定向改造解析：根据图示，重组质粒导入的是细菌细胞，所以X是能合成胰岛素的细菌细胞。质粒作为运载体需要有限制酶切割位点以便转运目的基因，同时具有标记基因以便检测目的基因是否导入受体细胞内。目的基因与运载体的重组需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。基因工程的特点是能够定向改造生物性状。答案：C5．为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法。

图中两对相对性状独立遗传，高蔓(A)、感病(B)是显性

性状。据图分析回答：(1)过程①表示的育种方式是________，F1自交获得的F2中，高蔓抗病植株中纯合体占________。(2)过程②表示的育种方式是________，可以取任一植株的适宜花药作培养材料，培养得到的单倍体基因型有________种；用秋水仙素处理，使染色体数目加倍，获得的二倍体植株的基因型分别是________。(3)过程③表示的育种方式是________，叶肉细胞培育成转基因植株的过程体现了细胞的________性。(4)过程④表示的育种方式是________，该育种方法的优点是________________________。解析：过程①表示的育种方法是杂交育种，F2中高蔓抗病植株的基因型为A_bb，则其中纯合体占1/3。过程②表示的是单倍体育种，过程是先花药离体培养得到单倍体幼苗，再用秋水仙素处理，使染色体数目加倍，获得纯合体。F1的基因型为AaBb，所以单倍体育种得到的纯合二倍体基因型有4种。过程③为基因工程育种。过程④为诱变育种，其优点是可以提高突变率，在短时间内获得更多的变异类型。答案：(1)杂交育种1/3

(2)单倍体育种4

AAbb、aabb、AABB、aaBB

(3)基因工程育种全能(4)诱变育种可以提高突变率，在短时间内获得更多的变异类型考点一生物育种方法的比较与选择命题解读

近年高考中多以生产生活实际、当前热点问题或与实验相联系进行命题，考查各种育种方式的原理、过程、优缺点与育种方式的选择。2012年高考很有可能通过新的背景材料命制生物育种方案设计或完善的题目。

[示例1]

(2010·安徽高考)如图所示，科研小组用60Co照射棉花种子，诱变当代获得棕色(纤维颜色)新性状，诱变1代获得低酚(棉酚含量)新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因(A、a)控制，棉酚含量由另一对基因(B、b)控制，两对基因独立遗传。(1)两个新性状中，棕色是_____性状，低酚是______性状。(2)诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株的基因型是_____，白色、高酚的棉花植株的基因型是______。(3)棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变1代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区域，从____________的区域中得到纯合棕色、高酚植株。请你利用该纯合体作为一个亲本，再从诱变1代中选择另一个亲本，设计一方案，尽快选育出抗虫高产(棕色、低酚)的纯合棉花新品种(用遗传图解和必要的文字表示)。[解析]

(1)由诱变当代自交，诱变1代发生性状分离可确定棕色为显性性状，低酚是隐性性状。(2)由诱变当代棕色、高酚自交结果，颜色发生性状分离，高酚稳定遗传，可确定棕色高酚植株的基因型为AaBB，同理可确定白色高酚植株的基因型为aaBb。(3)诱变1代中棕色高酚植株有纯合AABB和杂合的AaBB，自交不发生性状分离的为纯合体AABB。要培育棕色低酚的纯合植株AAbb，需用AABB植株与诱变1代的白色低酚aabb植株杂交，因要求尽快选育则需用可明显缩短育种年限的单倍体育种方法育种。[答案]

(1)显性隐性(2)AaBB

aaBb

(3)不发生性状分离(或全为棕色棉，或没有出现白色棉)表现为棕色、低酚(AAbb)性状的植株即为所要选育的新品种不同需求的育种方法选择与分析(1)育种的目的：育种的根本目的是培育具有优良性状

(抗逆性好、生活力强、产量高、品质优良)的新品种，

以便更好地为人类服务。从基因组成上看，目标基

因型可能是纯合体，可防止后代发生性状分离，便

于制种和推广；也有可能是杂合体，即利用杂种优

势的原理，如杂交水稻的培育、玉米的制种等。(2)不同需求的育种方法①若要培育隐性性状个体，则可用自交或杂交，只要

出现该性状即可。

②有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则

最简便的方法是自交。③若要快速获得纯种，则用单倍体育种方法。

④若实验植物为营养繁殖类如土豆、地瓜等，则只要

出现所需性状即可，不需要培育出纯种。⑤若要培育原先没有的性状，则可用诱变育种。⑥提高营养物质含量可运用多倍体育种。⑦将两个亲本的不同优良性状集中在一起，可利用杂交育种。⑧若要定向地改造生物性状，则可用基因工程育种。⑨在实际育种过程中，并非单一地运用某种育种方式，而是根据需要选择多种育种方式综合运用。1．如图为水稻的几种不同育种方法示意图，据图回答：(1)B常用的方法是__________________，C、F过程常用的药剂是________。(2)打破物种界限的育种方法是____________(用图中的字母表示)，该方法所运用的原理是________。(3)假设你想培育一个稳定遗传的水稻品种，它的性状都是由隐性基因控制的，其最简单的育种方法是________(用图中的字母表示)；如果都是由显性基因控制的，为缩短育种时间常采用的方法是________(用图中的字母表示)。(4)现有三种水稻品种，①的基因型为aaBBDD，②的基因型为AAbbDD，③的基因型为AABBdd，三种等位基因分别位于三对同源染色体上。如果每年只繁殖一代，若要获得aabbdd植株，至少需要________年的时间。解析：单倍体育种要先进行花药离体培养获得单倍体，然后再用秋水仙素处理获得纯合子。要培育的水稻品种，若性状都是由隐性基因控制的，简单的育种方法是杂交育种，若性状都是由显性基因控制的，快速育种常用的方法是单倍体育种。比较①②③三个品种与新品种的基因型，可以发现新品种中含①②③三个品种的基因各1对，如果要想缩短获得aabbdd植株的时间，可适当采用单倍体育种：第一年可以先让①与②(或③)杂交得到杂交一代AaBbDD(或AaBBDd)，第二年再用杂交一代与③(或②)杂交，得到杂交二代AaBbDd等，第三年种植杂交二代种子，待种子长成植株开花后，先用花药离体培养得到单倍体幼苗(基因型有ABD、ABd、AbD、Abd、aBD、aBd、abD、abd)，然后再用秋水仙素处理基因型为abd的幼苗，当年就能够获得aabbdd的植株。答案：(1)花药离体培养秋水仙素(2)E基因重组(3)A、D

A、B、C

(4)3考点二基因工程命题解读高考中常涉及基因工程的简单应用，转基因生物及转基因食品的安全性等知识，在2012年高考中仍会以选择题形式呈现。[示例2]通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质，下图表示了这一技术的基本过程，在该过程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请回答：

(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是______。人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中需要的酶是______________。(2)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，原因是________________________________________。(3)将人体蛋白质基因导入羊体内并成功地表达，使羊产生新的性状。这种变异属于________，这里“成功地表达”的含义是________________________________。(4)你认为此类羊产生的奶安全可靠吗？理由是什么？[解析]

本题主要考查基因工程的一般步骤、操作工具、应用以及转基因技术的安全性等知识。(1)基因工程的基本操作中用到的工具酶是限制性核酸内切酶、DNA连接酶。(2)不同生物的DNA分子的化学组成和空间结构相同，即都具有相同的物质基础和结构基础。(3)人体蛋白质基因导入羊体内并成功地表达，使羊产生新的性状，这是将一种基因导入另一种生物，变异类型属于基因重组，目的基因成功表达的含义是人体蛋白质基因在羊体细胞内通过转录、翻译两个过程控制合成人体蛋白质。(4)为开放性的题目，但要注意回答的理由要与观点相对应。[答案]

(1)限制性核酸内切酶DNA连接酶(2)人和羊DNA分子的空间结构、化学组成相同；有互补的碱基序列(答出其中一点即可)

(3)基因重组人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质(4)安全，因为目的基因导入受体细胞后没有改变，控制合成的人体蛋白质成分没有改变。(或不安全，因为目的基因导入受体细胞后，可能由于羊细胞中某些成分的影响，合成的蛋白质成分可能发生一定的改变。)1．限制性内切酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之

间形成的磷酸二酯键。2．限制性内切酶在提取目的基因、目的基因与运载体结合两

步骤中都用到，且要求是同一种酶，目的是产生相同的黏

性末端。3．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。4．基因工程可按