2025版高考生物一轮复习第6章从杂交育种到基因工程教案新人教版必修2

PAGE8-第6章从杂交育种到基因工程考点一常见的育种方法1.育种方法的比较：名称原理优点缺点杂交育种基因重组使分散在同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上，即“集优”育种时间长；局限于同一种或亲缘关系较近的个体诱变育种基因突变提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些性状有利变异少，需处理大量试验材料(有很大盲目性)单倍体育种染色体数目变异明显缩短育种年限，子代均为纯合子，加速育种进程技术困难且需与杂交育种协作多倍体育种染色体数目变异操作简洁，能较快获得所需品种所获品种发育延迟，牢固率低，一般只适用于植物基因工程育种基因重组能定向地变更生物遗传性状；目的性强；育种周期短；克服了远缘杂交不亲和的障碍技术困难，平安性问题多2.育种方法的选择：育种目标育种方法集中双亲优良性状单倍体育种、杂交育种对原品系实施“定向”改造基因工程及植物细胞工程(植物体细胞杂交)育种让原品系产生新性状(无中生有)诱变育种使原品系养分器官“增大”或“加强”多倍体育种【高考警示】杂交育种≠杂种优势(1)杂交育种是在杂交后代众多类型中选择符合育种目标的个体进一步培育，直到获得稳定遗传的具有优良性状的新品种。(2)杂种优势是杂合子(F1)在一种或多种性状上优于两个亲本的现象。具有杂种优势的杂交子代一般都表现自交衰退现象，如玉米的植株高度显示杂种优势，也可以明显地看到自交衰退现象，因此玉米不能自己留种。【典例】(2024·北京高考)油菜是我国重要的油料作物，培育高产优质新品种意义重大。油菜的杂种一代会出现杂种优势(产量等性状优于双亲)，但这种优势无法在自交后代中保持。杂种优势的利用可显著提高油菜籽的产量。(1)油菜具有两性花，去雄是杂交的关键步骤，但人工去雄耗时费劲，在生产上不具备可操作性。我国学者发觉了油菜雄性不育突变株(雄蕊异样，肉眼可辨)，利用该突变株进行的杂交试验如下：①由杂交一结果推想，育性正常与雄性不育性状受________对等位基因限制。在杂交二中，雄性不育为_______性性状。

②杂交一与杂交二的F1表现型不同的缘由是育性性状由位于同源染色体相同位置上的3个基因(A1、A2、A3)确定。品系1、雄性不育株、品系3的基因型分别为A1A1、A2A2、A3A3。依据杂交一、二的结果，推断A1、A2、A3之间的显隐性关系是____________________________________。

(2)利用上述基因间的关系，可大量制备兼具品系1、3优良性状的油菜杂交种子(YF1)，供农业生产运用，主要过程如下：①经过图中虚线框内的杂交后，可将品系3的优良性状与___________性状整合在同一植株上，该植株所结种子的基因型及比例为___________。

②将上述种子种成母本行，将基因型为___________的品系种成父本行，用于制备YF1。

③为制备YF1，油菜刚开花时应拔除母本行中具有某一育性性状的植株。否则，得到的种子给农户种植后，会导致油菜籽减产，其缘由是________________________。

(3)上述辨别并拔除特定植株的操作只能在油菜刚开花时(散粉前)完成，供操作的时间短，还有因辨别失误而漏拔的可能。有人设想：“利用某始终观的相对性状在油菜开花前推断植株的育性”，请用限制该性状的等位基因(E、e)及其与A基因在染色体上的位置关系展示这一设想。【解析】本题考查遗传规律在育种中的应用。(1)分析杂交一，两亲本杂交，F1均为育性正常，说明品系1(A1)育性正常对雄性不育(A2)为显性性状，F1自交出现3∶1的性状分别比，说明育性正常与雄性不育性状受一对等位基因限制。分析杂交二，两亲本杂交，F1均为雄性不育，说明雄性不育(A2)对品系3(A3)育性正常为显性性状。(2)图中虚线框内的杂交组合为A2A3×A3A3，所得后代为A2A3∶A3A3=1∶1，因此通过杂交可将品系3的优良性状与雄性不育整合在同一植株上。将基因型为A2A3、A3A3的种子种成母本行，将基因型为A1A1的品系1作为父本，可制备YF1。为制备YF1，油菜刚开花时应拔除母本行中基因型为A3A3的植株，否则，所得种子中会有A3A3自交产生的种子A3A3、A2A3与A3A3杂交产生的种子A2A3和A3A3，这些种子在生产上无杂种优势且部分雄性不育，会导致油菜籽减产。(3)让E、e与A2、A3两对基因位于一对同源染色体上，可以依据E、e限制的性状区分雄性不育和育性正常植株。答案：(1)①一显②A1对A2为显性，A2对A3为显性(2)①雄性不育A2A3∶A3A3=1∶1②A1A1③所得种子中混有A3A3自交产生的种子、A2A3与A3A3杂交所产生的种子，这些种子在生产上无杂种优势且部分雄性不育(3)(2024·中山模拟)如图表示培育新品种(或新物种)的不同育种方法，下列分析错误的是 ()A.②③过程自交的目的不同，后者是筛选符合生产要求的纯合子B.④⑤过程的育种和⑦过程的育种原理相同，均利用了染色体变异的原理C.①②③过程的育种方法能产生新的基因型，⑥过程的育种方法能产生新的基因D.图中A、B、C、D、E、F中的染色体数相等，通过⑦过程产生的新物种的染色体数是B的两倍【解析】选D。②③过程自交的目的不同，前者是产生符合要求的性状，后者是筛选符合生产要求的纯合子，A项正确；④⑤过程为单倍体育种，⑦过程是多倍体育种，它们的育种原理相同，均利用了染色体变异的原理，B项正确；①②③过程的育种方法为杂交育种，能产生新的基因型，⑥过程是诱变育种，原理是基因突变，能产生新的基因，C项正确；图中E幼苗是由花药发育而来，为单倍体植株，染色体数目减半，即E中染色体数目是A、B、C、D、F中的染色体数目的一半，D项错误。不同育种技术的选择技巧(1)杂交育种——最简便，易操作的育种技术，但耗时较长。(2)转基因技术——可定向变更性状的育种技术，但技术含量高。(3)诱变育种——能产生新基因的育种技术。(4)多倍体育种——能提高产量的育种技术。(5)单倍体育种——可明显缩短育种年限的育种技术。【加固训练】现有小麦种质资源包括：①高产、感病；②低产、抗病；③高产、晚熟等品种。为满意不同地区及不同环境条件下的栽培需求，育种专家要培育3类品种：a.高产、抗病；b.高产、早熟；c.高产、抗旱。下述育种方法不行行的是 ()A.利用①②品种杂交筛选获得aB.对品种③进行染色体加倍处理筛选获得bC.a、b和c的培育均可采纳诱变育种方法D.用转基因技术将外源抗旱基因导入③中获得c【解析】选B。欲获得高产、抗病品种，可利用①和②进行品种杂交筛选；欲获得高产、早熟品种，则应对③进行诱变育种；诱变育种可以产生新基因，因此a、b和c都可以通过诱变育种获得；基因工程可定向变更生物性状，要获得高产、抗旱品种，可通过基因工程导入外源抗旱基因实现。考点二基因工程基因工程操作步骤图解：(1)限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。(2)要想将目的基因整合到质粒上，必需保证目的基因与质粒的黏性末端相同。因此，获得目的基因、切割运载体须要用同种限制酶。【高考警示】(1)DNA连接酶和DNA聚合酶的作用对象不同。①DNA连接酶：作用于两个DNA片段。②DNA聚合酶：将单个的脱氧核苷酸连接起来，形成DNA单链。(2)DNA连接酶和DNA聚合酶的相同点：这两种酶都是蛋白质，都可以形成两个脱氧核苷酸之间的化学键。(3)运载体≠质粒：质粒是最常用的运载体，除此之外，λ噬菌体的衍生物和动植物病毒也可作为运载体。【典例】(2024·深圳模拟)如图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图作答。(1)图中基因工程的基本过程可以概括为四步：_____________________；____；

______________________________；_________________________。

(2)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程？_______，为什么？_____________。

(3)过程②必需的酶是_______酶，过程③必需的酶是_____酶。

(4)在利用A、B获得C的过程中，常用___________切割B，使它产生________，再加入_______才可形成C。

【解析】(1)基因工程的步骤包括：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→目的基因的检测与鉴定。(2)图中①过程是从细胞中获得相应的mRNA，由于基因的选择性表达，人的皮肤细胞中的胰岛素基因不转录，不表达，因此不能形成胰岛素mRNA。(3)从mRNA→DNA是逆转录的过程，须要逆转录酶。③表示解旋过程，须要用到解旋酶，将双链DNA解旋为单链。(4)构建基因表达载体时，必需将质粒用限制酶切割，产生肯定的黏性末端，才可以在DNA连接酶的作用下与目的基因连接形成基因表达载体。答案：(1)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检测与鉴定(2)不能皮肤细胞中的胰岛素基因未表达(或未转录)，不能形成胰岛素mRNA(3)逆转录解旋(4)限制性核酸内切酶肯定的黏性末端DNA连接酶(1)体外大量获得A的方法称为PCR技术。所需酶的特点为耐高温。(2)利用大肠杆菌生产的人胰岛素能降低血糖含量吗？为什么？提示：不能。因为在大肠杆菌细胞内合成的人胰岛素的两条肽链，不具有生物活性，须要利用人工的方法通过二硫键使这两条肽链连接才能成为有活性的人胰岛素。下列实践活动包含基因工程技术的是 ()A.水稻F1花药经培育和染色体加倍，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，经组织培育获得抗病植株D.用射线照耀大豆使其基因结构发生变更，获得种子性状发生变异的大豆【解析】选C。水稻F1花药经培育和染色体加倍所获得的基因型纯合新品种的过程中，用到的是植物组织培育技术；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，属于杂交育种的范畴；将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培育获得抗病植株，用到了转基因技术；用射线照耀大豆使其基因结构发生变更，获得种子性状发生变异的大豆，属于人工诱变育种。【加固训练】(2024·泉州模拟)假设A、b代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种，为培育出优良品种AAbb，可采纳的方法如图所示，有关叙述错误的是 ()A.由品种AABB、aabb经过①②③过程培育出新品种的育种方式的优点在于可以将多种优良性状集中在一个生物体上B.与①②③过程的育种方法相比，⑤⑥过程的优势是明显缩短了育种年限C.图中A_bb的类型经过③过程，子代中AAbb与aabb的数量比是3∶1