本章内容,一、杂交育种与诱变育种 1.杂交育种 (1)含义：将_的优良性状通过交配集中在一 起，再经过_，获得新品种的方法。 (2)育种原理：_。 (3)方法：杂交_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 _。 (2)育种原理： _。,两个或多个品种,选择和培育,基因重组,自交,基因突变,基因突变,二、基因工程及其应用 1.基因工程的概念 基因工程又叫_或DNA重组技术，即按照人们的意 愿，把一种生物的某种基因提取出来，_，然后放 到另一种生物的细胞里，_生物的遗传性状。 2.基因操作的基本工具 (1)基因的“剪刀”：指_，简称限制酶。 分布：主要在_。 特性：一种限制酶只能识别一种特定的_，并在特 定的切点上切割DNA分子。,基因拼接技术,加以修饰改造,定向地改造,限制性核酸内切酶,微生物体内,核苷酸序列,(2)基因的“针线”：指_，连接磷酸和脱氧核糖形成 _。 (3)基因的“运输工具”：即_。 实例：_、噬菌体、动植物病毒。 3.基因操作的基本步骤 提取目的基因_与运载体结合将目的基因导入 _目的基因的_。,DNA连接酶,磷酸二酯键,运载体,质粒,目的基因,受体细胞,检测与鉴定,【思维判断】 1.诱变育种时突变的个体中有害个体多于有利个体。( ) 【分析】基因突变具有不定向性，产生的有害个体多于有利个 体。 2.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。( ) 【分析】诱变育种的原理是基因突变，基因突变产生了新的基 因，故创造出变异新类型；杂交育种的原理是基因重组，没有 产生新的基因，只是实现原有基因的重新组合。,3.杂合子品种的种子只能种一年，需要年年制种。( ) 【分析】杂合子品种种植一代，子代发生性状分离，需要年年 制种。 4.基因工程定向改造生物性状，能够定向地引起基因突变。 ( ) 【分析】基因工程能够定向改造生物性状，这属于基因重组， 不属于基因突变。,几种遗传育种的方法比较,基因 重组,杂交 自交 选种 自交,使不同个体优良性状集中在一个个体上; 操作简便,育种时间长; 局限于亲缘关系较近的个体,矮秆抗病小麦,基因 突变,染色 体变 异,辐射、 激光、 空间诱 变等,花药离 体培 养,用 秋水仙 素处理,提高变异频 率,加速育 种进程,大 幅度改良性 状,明显缩短 育种年限; 子代均为 纯合子,有很大盲目性,有利变异少,需大量处理实验材料,青霉素高产菌株,单倍体育种获得矮秆抗病小麦,技术复杂,需与杂交育种配合,染色 体变 异,基因 重组,用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中,器官大,提 高营养物 质含量,打破物种界 限,定向改 造生物的遗 传性状,只适用于植物,发育延迟,结实率低,三倍体 无子西 瓜,转基因 抗虫棉 的培育,技术复杂,生态安全问题较多,【技巧点拨台】 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。,【典例训练1】下列有关育种说法正确的是( ) A.用杂交的方法进行育种，F1自交后代有可能筛选出符合人类需要的优良品种 B.用辐射的方法进行诱变育种，诱变后的植株一定比诱变前的植株具备更多的优良性状 C.用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，所育的种自交后代约有1/4为纯合子 D.用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种，所育的种和原品种杂交一定能产生可育后代,【解题指南】 1.知识储备：(1)诱变育种具有不定向性。 (2)二倍体进行单倍体育种，形成的后代都是纯合子。 2.考查实质：诱变育种、单倍体育种、杂交育种和多倍体育种的操作程序及特点。,【解析】选A。考查生物育种的方式。诱变育种的原理是基因突变，而基因突变具有不定向性，所以诱变后的植株在性状上也具有不确定性；单倍体育种得到的个体都是纯合子，其自交后代也都为纯合子；用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种，得到的个体为DDddTTtt(四倍体)，DDddTTtt(四倍体)和原品种(DdTt)杂交后代为三倍体，三倍体不可育。,【互动探究】 (1)用杂交的方法进行育种，选取杂交种从哪一代开始选择？ 提示：F1。 分析：选取杂交种是利用杂种优势，纯合个体杂交，F1是杂合子，应该从F1中选择。 (2)基因型为DdTt的植株利用C项和D项的育种方式，所培育的子代中纯合子各占多少？ 提示：100%，0。,分析：C项育种方式是单倍体育种，经过花药离体培养形成单倍体，再经秋水仙素处理加倍，所培育的都是纯合子；D项育种方式是多倍体育种，利用秋水仙素或者低温处理，子代的基因型是DDddTTtt，均为杂合子。,【变式备选】某植物的基因型为AaBB，通过下列技术可以分别将它转变为以下基因型的植物： AABB aB AaBBC AAaaBBBB 则以下排列正确的是( ) 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,【解析】选B。由于某植物的基因型为AaBB，通过AaBB与A_B_杂交，则可获得基因型为AABB的植物；选取AaBB的花粉进行离体培养，则获得基因型为aB的单倍体；将外源基因C导入植物的某个细胞中，经组织培养获得基因型为AaBBC的植物；将植物AaBB用秋水仙素处理，则获得基因型为AAaaBBBB的四倍体植物。,基因工程育种 1.基因工程的操作步骤,2.有关基因工程的相关提醒 (1)限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求同一种酶，目的是产生相同的黏性末端；第二步中两种工具酶都用到。 (2)质粒是最常用的运载体，不要把质粒和运载体等同，除此之处，噬菌体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)目的基因表达的标志：通过翻译合成相应的蛋白质。 (4)通过基因工程培育的抗虫棉，只能抗虫，不能抗病毒、细菌。,【高考警示钟】 容易混淆的DNA连接酶和DNA聚合酶 (1)DNA连接酶：在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。 (2)DNA聚合酶：可将单个的脱氧核苷酸加到已有的脱氧核苷酸序列上，形成磷酸二酯键。 (3)相同点：这两种酶都是蛋白质，可以形成两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。,【典例训练2】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”的三位科学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是( ) A追踪目的基因在细胞内的复制过程 B追踪目的基因插入到染色体上的位置 C追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布 D追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构,【解析】选C。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质带有绿色荧光，从而可以追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布。故C正确。,【互动探究】（1）将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因融合的过程，需要哪些工具？ 提示：限制性核酸内切酶和DNA连接酶。 分析：将两个DNA片段连接起来时，需要有相同的黏性末端，然后再用DNA连接酶将其连接起来。 （2）将该融合基因转入真核生物细胞时，需要哪种工具？ 提示：运载体。 分析：需将融合基因与运载体构建成重组质粒后，再转入真核生物细胞。,【变式备选】下列有关基因工程的相关叙述中，正确的是 （ ） A.基因治疗就是去除生物体细胞中有缺陷的突变基因 B.运载体上抗性基因的存在有利于对目的基因是否表达进行检测 C.在基因工程操作中，必须用同种限制性核酸内切酶剪切目的基因和质粒 D.转基因技术造成的变异，实质上相当于人为的基因重组，但却产生了定向变异,【解析】选D。基因治疗是将外源正常基因通过转基因技术插入病人适当的受体细胞中，用外源基因制造的产物治疗某种疾病。运载体上抗性基因的存在有利于检测运载体是否导入受体细胞。一般用同种限制性核酸内切酶剪切目的基因和质粒，但也有两种不同的限制酶产生相同的黏性末端，如GATTCG 和ATTC。通过转基因技术实现基因重组，可以定向改造生物的性状。,正确理解基因重组与基因工程间的关系,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，下面对这五种育种方式的说法正确的 是( ) 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.都不能通过产生新基因而产生新性状,【解题指南】 1.考查实质：不同育种方法的原理及相关操作。 2.知识储备：杂交育种和基因工程育种的原理是基因重组，单 倍体育种和多倍体育种的原理是染色体变异，诱变育种的原理 是基因突变。,【解析】选A。杂交育种原理是基因重组，单倍体育种原理是染色体变异，诱变育种原理是基因突变，多倍体育种原理是染色体变异，基因工程育种原理是基因重组。基因工程育种可产生定向的可遗传变异；杂交育种、诱变育种、多倍体育种都是个体水平上的操作，而单倍体育种的花药离体培养属细胞水平的操作，基因工程育种属分子水平上的操作；诱变育种可以产生新基因，进而形成新性状。,提示信息在补充完善型实验中的应用 验证某基因对性状的控制 【案例】番茄(2n=24)的正常植株(A)对矮生植株(a)为显性， 红果(B)对黄果(b)为显性，两对基因独立遗传。请回答下列问 题： (1)现有基因型AaBB与aaBb的番茄杂交，其后代的基因型有_ 种，_基因型的植株自交产生的矮生黄果植株比例最高，自交后代的表现型及比例为_。,(2)在AAaa杂交中，若A基因所在的同源染色体在减数第一次分裂时不分离，产生的雌配子染色体数目为_，这种情况下杂交后代的株高表现型可能是_。 (3)假设两种纯合突变体X和Y都是由控制株高的A基因突变产生的，检测突变基因转录的mRNA，发现X的第二个密码子中第二个碱基由C变为U，Y 在第二个密码子第二个碱基前多了一个U，与正常植株相比，_突变体的株高变化可能更大，试从蛋白质水平分析原因：_ _。,(4)转基因技术可使某基因在植物体内过量表达，也可以抑制某基因表达。假设A基因通过控制赤霉素的合成来控制番茄的株高，请完成如下实验设计，以验证假设是否成立。 实验设计：(借助转基因技术，但不要求转基因的具体步骤) a.分别测定正常与矮生植株的赤霉素含量和株高。 b._。 c._。 支持上述假设的预期结果：_ _