第1、2节 杂交育种与诱变育种 基因工程及其应用

一、杂交育种和诱变育种

动、植物杂交育种有何区别?提示:植物杂交育种中纯合子的获得既可以通过测交获得,也可通过

逐代自交的方法获得;而动物杂交育种中纯合子的获得一般不通过逐

代自交,而通过测交的方法获得。二、基因工程及其应用1.概念的理解思考感悟提示基因工程别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切、拼接、导入、表达结果定向改造生物的遗传性状,获得人

类需要的基因产物①存在:主要在微生物体内,其作用是切割外源DNA分子。②特性:一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的切

点上切割DNA分子。③结果:产生两个带有黏性末端或平末端的DNA片段。(2)基因的“针线”:DNA连接酶①作用:连接两个DNA片段的黏性末端,形成磷酸二酯键。②结果:形成重组DNA分子。2.工具(1)基因的“剪刀”:限制性内切酶(3)基因的“运输工具”:运载体①作为目的基因运载体的条件a.能在宿主细胞内稳定保存,并能大量复制;b.有多个限制酶切割位点;c.有标记基因。②实例:质粒、噬菌体、动植物病毒。3.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

→目的基因的表达和检测。4.基因工程的应用(1)作物育种:利用基因工程,获得高产、稳产和具有优良品质的农作

物,培育出具有各种抗逆性的作物新品种,如抗虫棉。(2)药物研制:利用基因工程,培育转基因生物,利用转基因生物生产出

各种高质量、低成本的药品,如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等。(3)环境保护:如利用转基因细菌降解有毒有害的化合物,吸收环境中

的重金属,分解泄漏的石油,处理工业废水等。

转基因抗虫棉的目的基因来自哪里?抗虫棉培育成功的意义是什么?思考感悟提示:转基因抗虫棉的抗虫基因来自苏云金芽孢杆菌。该基因能够指

导合成一种毒性很强的蛋白质晶体,使棉铃虫等害虫致死。抗虫作物

的种植,不仅减少了农药用量,降低了生产成本,而且还减少了农药对

环境的污染。解析解析解析解析

根据上述过程,回答下列问题。(1)用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ称为

,方法Ⅱ称为

,所依据的原理是

。(2)用③培育出④的常用方法Ⅲ是

,由④培育成⑤的过程中

用化学药剂

处理④的

,方法Ⅲ和Ⅴ合称为

育种,其优点是

。(3)由③培育出⑥常用化学药剂

处理③的

,形成的

⑥叫

,方法Ⅳ称为

育种,依据的原理是

。答案:(1)杂交自交基因重组(2)花药离体培养秋水仙素幼苗单倍体明显缩短育种年限(3)秋水仙素种子或幼苗四倍体多倍体染色体变异解析

要点一不同的育种方法的比较

杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异基因重组常用方法①杂交→自交→选优→自交;②杂交→杂种辐射诱变

等花药离体培养,然后用秋水仙素处理使其加倍,得到纯合体秋水仙素

处理萌发

的种子或

幼苗将目的基

因引入生

物体细胞

内,培育新

品种续表

杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种优点方法简便,

使不同个

体的优良

性状集中

在一个个

体上可提高变

异频率或

出现新的

性状,加速

育种进程明显缩短

育种年限器官大,提

高产量和

营养成分定向改变

生物的性

状;克服远

缘杂交不

亲和的障

碍缺点时间长,需

及时发现

优良性状有利变异

少,需大量

处理实验

材料,具有

不定向性①技术复

杂②成活率

低适用于植

物,在动物

中难以开

展有可能引

起生态危

机(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。

杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种举例矮秆抗锈

病小麦青霉素高

产菌株、

太空椒快速培育

矮秆抗锈

病小麦三倍体无

子西瓜、

八倍体小

黑麦产生人胰

岛素的大

肠杆菌、

抗虫棉(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从F2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。(4)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;突变的不定向性和多害少利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。(5)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。【典题例析】某生物的基因型为AaBB,通过下列技术可以分别将它

们转变为以下基因型的生物:①AABB;②aB;③AaBBC;④AAaaBBBB。则下列排列正确的是

(

)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、转基因技术答案试解:B

解析:某生物的基因型为AaBB,可通过杂交育种获得基因型为AABB

的生物;通过单倍体育种可获得基因型为aB的生物;通过转基因技术

可获得基因型为AaBBC的生物;通过多倍体育种可获得基因型为AAaaBBBB的生物。规律方法:根据不同育种需求选择不同的育种方法(1)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。(2)要求快速育种,则运用单倍体育种。(3)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。(4)要求提高品种产量,提高营养物质含量,可运用多倍体育种。正确理解基因重组与基因工程间的关系要点二比较项目基因重组基因工程【对点训练】下列有关基因工程技术的叙述,正确的是…

(

)A.DNA重组技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体B.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快D.只要目的基因进入受体细胞就能实现表达解析:基因工程的工具酶是限制酶、连接酶,运载体是基因的运载工

具,不是工具酶;每种限制酶都只能识别特定的核苷酸序列,而并非同

一种核苷酸序列;目的基因进入受体细胞后,受体细胞表现出特定的性状,才能说明目的基因