高考生物大一轮复习 第七单元 第24讲 从杂交育种到基因工程教案

第24讲从杂交育种到基因工程[考纲要求] 1.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)。

2.转基因食品的安全(Ⅰ)。

一、杂交育种与诱变育种1．杂交育种(1)含义：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。

(2)育种原理：基因重组。

(3)方法：杂交→自交→选种→自交。

2．诱变育种(1)含义：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。

(2)育种原理：基因突变。

[判一判]1．太空育种能按人的意愿定向产生优良性状( ×) 2．杂交育种的范围只能在有性生殖的植物中( ×) 3．诱变育种的优点之一是需大量处理实验材料( ×)提示此特点为缺点，不是优点。

4．诱变育种时突变的个体中有害个体多于有利个体( √) 5．杂交育种和诱变育种都能产生前所未有的新基因，创造变异新类型( ×) 6．杂合子品种的种子只能种一年，需要年年制种( √) 二、基因工程1．基因工程的工具包括限制性核酸内切酶、DNA连接酶、运载体，其中两种工具酶作用的化学键都是磷酸二酯键。

2．原理：基因重组。

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、目的基因的检测与鉴定。

4．应用：(1)育种，如抗虫棉；(2)药物研制，如胰岛素等；(3)环境保护，如超级细菌分解石油。

[解惑] (1)基因工程操作水平——分子水平；操作环境——体外。

(2)操作工具有三种，但工具酶只有两种，另一种工具运载体的化学本质为DNA。

考点一比较几种遗传育种2．分析以下几种育种方法(1)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，可缩短育种年限。

(2)让染色体加倍可以用秋水仙素等进行处理，也可采用细胞融合的方法，且此方法能在两个不同物种之间进行。

(3)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，一般采用的方法是诱变育种。

易错警示与杂交育种有关的4点注意(1)杂交育种不一定需要连续自交。

若选育显性优良纯种，则需要连续自交筛选直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要在子二代出现该性状个体即可。

(2)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。

(3)杂交育种与杂种优势不同：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杂种优势主要是利用杂种F1的优良性状，并不要求遗传上的稳定。

(4)杂交种与多倍体的比较：二者都可产生很多优良性状如茎秆粗壮、抗倒伏、产量提高、品质改良，但多倍体生长周期长，晚熟；而杂交种可早熟，故根据成熟期早晚可判定是多倍体还是杂交种。

1．要将基因型为AaBB的植物，培育出以下基因型的品种：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解析用基因型为AaBB的植物要培育出AaBb的品种，可利用物理或化学方法处理材料，通过基因突变获得；要获得AaBBC的品种，由于本物种没有C基因，所以必须通过转基因技术；要获得AAaaBBBB的品种，可通过细胞融合；要获得aB的品种，可利用花药离体培养。

2．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，可采用的方法如图所示。

请据图回答问题：(1)由品种AABB、aabb经过①②③过程培育出新品种的育种方式称为____________，其原理是______________。

用此育种方式一般从____________才能开始选育AAbb个体，是因为_____________________________________________________________。

(2)若经过过程②产生的子代总数为 1 552株，则其中基因型为AAbb的植株在理论上有____________株。

基因型为Aabb的植株经过过程③，子代中AAbb与aabb的数量比是____________。

(3)过程⑤常采用____________________________技术得到Ab个体。

与过程①②③的育种方法相比，过程⑤⑥的优势是____________________________________________。

(4)过程⑦的育种方式是____________，与过程⑦比较，过程④的明显优势是________________________________________________________________________。

答案(1)杂交育种基因重组F2 从F2开始出现AAbb个体(或从F2开始出现性状分离) (2)97 1∶1(3)花药离体培养能明显缩短育种年限(4)诱变育种过程④产生的变异是定向的(或基因工程育种转入的基因是已知的，用基因工程手段产生的变异是定向的)解析根据孟德尔自由组合定律，F2中基因型为AAbb的植株占1/16，所以共97株。

Aabb自交后代AAbb和aabb的比例为1∶1。

⑤⑥过程是单倍体育种，包括了花药离体培养和秋水仙素诱导染色体加倍两个步骤，可以明显缩短育种年限。

⑦属于诱变育种。

过程④与⑦相比，其具有的明显优势是能定向地改造生物的遗传性状。

技法提炼根据育种目的选择育种方式1．若要培育隐性性状个体，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，其最简便的方法是自交。

3．若要快速获得纯种，可用单倍体育种方法。

4．若要提高营养物质含量，可用多倍体育种方法。

5．若要培育原先没有的性状，可用诱变育种。

6．若培育植物为营养繁殖，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。

考点二基因工程育种根据下面基因工程操作步骤图解，填写相关内容易错警示与基因工程有关的3点提示(1)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。

(2)质粒是最常用的运载体，不要把质粒等同于运载体，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。

运载体的化学本质为DNA，其基本单位为脱氧核苷酸。

(3)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．下列有关基因工程技术的叙述，正确的是( ) A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA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成功实现表达答案 C解析重组DNA技术所用的工具有三种，但其中工具酶是限制酶和DNA连接酶，运载体不是工具酶；限制酶具有专一性，每种限制酶只能识别特定的核苷酸序列；目的基因进入受体细胞不一定就能成功实现表达，需要通过检测来确定。

4．通过DNA重组技术使原有基因得以改造而得到的动物称为转基因动物。

运用这一技术可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－，请据图回答：(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时需要的酶是____________。

(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？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

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，使合成的蛋白质成分发生一定的改变)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。

基因工程操作的归纳总结1．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。

2．原核生物基因(如抗虫基因来自苏云金芽孢杆菌)可为真核生物(如棉花)提供目的基因。

3．受体细胞动物一般用受精卵，植物若用体细胞则通过组织培养的方式形成新个体。

4．抗虫棉只能抗虫，不能抗病毒、细菌。

5．第一步和第二步需要限制酶，且要求用同一种，目的是产生相同的黏性末端。

6．第二步中有两种工具酶并用到了运载体，故是基因工程中最核心的一步。

7．对基因操作是否成功不但要在分子水平上鉴定还要在个体水平上鉴定。

8．目的基因指要表达的基因，标记基因指运载体上且用于鉴定筛选的基因。

9．目的基因表达的标志：通过转录、翻译产生相应的蛋白质。

题组一有关遗传育种1．(2012·天津卷，2)芥酸会降低菜籽油的品质。

油菜有两对独立遗传的等位基因(H和h，G和g)控制菜籽的芥酸含量，下图是获得低芥酸油菜新品种(HHGG)的技术路线。