(金版方案)2019高考生物二輪練習“學案”資料：第24講生物的變異與育種技術(shù)

返回學案24生物的變異與育種技術(shù)1.雜交育種（1）含義：將

的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過

，獲得新品種的方法。（2）育種原理：

。（3）方法：雜交→

→選種→自交。2.誘變育種（1）含義：利用物理因素或化學因素來處理生物，使生物發(fā)生

。（2）育種原理：

。3.基因工程的概念：基因工程又叫

或DNA重組技術(shù)，即按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，

，然后放到另一種生物的細胞里，

生物的遺傳性狀。定向地改造兩個或多個品種選擇和培育基因重組自交基因突變基因突變基因拼接技術(shù)加以修飾改造4.基因工程操作的基本工具（1）基因的“剪刀”：指

，簡稱限制酶。①分布：主要在

。②特性：一種限制酶只能識別一種特定的

，并在特定的切點切割DNA分子。（2）基因的“針線”：指

，連接磷酸和脫氧核糖形成

。（3）基因的“運輸工具”：即

。實例：

、噬菌體、動植物病毒。5.基因工程操作的步驟提取目的基因→

與運載體結(jié)合→將目的基因?qū)胧荏w細胞→

。目的基因的檢測與鑒定限制性核酸內(nèi)切酶微生物體內(nèi)核苷酸序列DNA連接酶磷酸二酯鍵運載體質(zhì)粒目的基因6.思維判斷（1）誘變育種時突變的個體中有害個體多于有利個體（）（2）雜交育種與誘變育種都能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型（）（3）雜合子品種的種子只能種一年，需要年年制種（）（4）基因工程定向改造生物性狀，能夠定向地引起基因突變（）（5）雜交育種第一步雜交的目的是將兩個親本的優(yōu)良性狀集中到一個親本上（）（6）太空育種能按照人們的意愿定向產(chǎn)生優(yōu)良性狀（）（7）雜交育種的范圍只能在有性生殖的植物中（）√√√××××考點1幾種遺傳育種的方法比較＊考點精講＊方法原理常用方法優(yōu)點缺點代表實例雜交育種基因重組雜交操作簡單，目標性強育種年限長矮稈抗病小麥誘變育種基因突變輻射誘變、激光誘變等提高突變率，加速育種進程有利變異少，需處理實驗材料多青霉素高產(chǎn)菌株多倍體育種染色體變異秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗器官大，營養(yǎng)物質(zhì)多發(fā)育遲緩、結(jié)實率低，在動物中無法開展無子西瓜、八倍體小黑麥方法原理常用方法優(yōu)點缺點代表實例單倍體育種染色體變異花藥離體培養(yǎng)后，再用秋水仙素處理明顯縮短育種年限技術(shù)復(fù)雜，需要與雜交育種配合“京花一號”小麥基因工程育種基因重組將一種生物特定的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物細胞中定向改造生物的遺傳性狀有可能引發(fā)生態(tài)危機轉(zhuǎn)基因抗蟲棉說明：（1）誘變育種與雜交育種相比，前者能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型；后者不能產(chǎn)生新基因，只是實現(xiàn)原有基因的重新組合。（2）在所有育種方法中，最簡捷、常規(guī)的育種方法是雜交育種。（3）根據(jù)不同育種需求選擇不同的育種方法①將兩親本的兩個不同優(yōu)良性狀集中于同一生物體上，可利用雜交育種，亦可利用單倍體育種。②要求快速育種，則運用單倍體育種。③要求大幅度改良某一品種，使之出現(xiàn)前所未有的性狀，可利用誘變育種和雜交育種相結(jié)合的方法。④要求提高品種產(chǎn)量，提高營養(yǎng)物質(zhì)含量，可運用多倍體育種。（4）雜交育種選育的時間是F2，原因是從F2開始發(fā)生性狀分離；選育后是否連續(xù)自交取決于所選優(yōu)良性狀是顯性還是隱性。（5）雜交育種是通過雜交培育具有優(yōu)良性狀且能穩(wěn)定遺傳（純合子）的新品種；而雜種優(yōu)勢則是通過雜交獲得種子，雜種后代表現(xiàn)出多個優(yōu)良性狀，但只能用雜種一代，因為后代會發(fā)生性狀分離。（6）誘變育種盡管能提高突變率，但處理材料時仍然是未突變的個體遠遠多于突變的個體；突變的不定向性和一般有害的特性決定了突變個體中有害仍多于有利，只是與自然突變相比較，二者都增多。＊典例剖析＊【例1】芥酸會降低菜籽油的品質(zhì)。油菜有兩對獨立遺傳的等位基因（H和h，G和g）控制菜籽的芥酸含量。如圖是獲得低芥酸油菜新品種（HHGG）的技術(shù)路線，已知油菜單個花藥由花藥壁（2n）及大量花粉（n）等組分組成，這些組分的細胞都具有全能性。據(jù)圖分析，下列敘述錯誤的是（）A.①、②兩過程均需要植物激素來誘導(dǎo)細胞分化B.與④過程相比，③過程可能會產(chǎn)生二倍體再生植株C.圖中三種途徑中，利用花粉培養(yǎng)篩選低芥酸油菜新品種（HHGG）的效率最高D.F1減數(shù)分裂時，H基因所在染色體會與G基因所在染色體發(fā)生聯(lián)會解析：減數(shù)分裂時，發(fā)生聯(lián)會的染色體是同源染色體，即H基因所在的染色體與h基因所在的染色體、G基因所在的染色體與g基因所在的染色體可以發(fā)生聯(lián)會，D項錯誤。答案：D【易錯點撥】不同的育種方法所依據(jù)的原理不同，其適用條件及用途也會有差別，應(yīng)認真審題，明確試題要求，結(jié)合各種育種方法的特點及適用條件進行合理的選擇與利用，否則，易出現(xiàn)以下兩種類型的錯誤。（1）忽視育種要求而出錯：如“最簡便”、“最準確”、“時間最短”、“產(chǎn)生新基因、新性狀或新的性狀組合”等。（2）對不同育種方法的優(yōu)缺點及其適用條件不清楚而出錯。如誘變育種可能產(chǎn)生新基因、新性狀，但不能定向改變生物性狀，也有可能失去優(yōu)良的性狀；基因工程育種、細胞工程育種可定向改變生物的遺傳物質(zhì)組成；單倍體育種可明顯縮短育種年限。＊對應(yīng)訓(xùn)練＊1.科學家將培育的異源多倍體的抗葉銹病基因轉(zhuǎn)移到普通小麥中，育成了抗葉銹病的小麥，育種過程如圖所示。圖中A、B、C、D表示4個不同的染色體組，每組有7條染色體，C染色體組中含攜帶抗病基因的染色體。請回答下列問題：（1）異源多倍體是由兩種植物AABB與CC遠源雜交形成的后代，經(jīng)

方法培育而成，還可用植物細胞工程中

方法進行培育。(2)雜交后代①染色體組的組成為

，進行減數(shù)分裂時形成

個四分體，體細胞中含有

條染色體。（3）雜交后代②中C組的染色體減數(shù)分裂時易丟失，這是因為減數(shù)分裂時這些染色體

。（4）為使雜交后代③的抗病基因穩(wěn)定遺傳，常用射線照射花粉，使含抗病基因的染色體片段轉(zhuǎn)接到小麥染色體上，這種變異稱為

。解析：（1）A、B、C、D表示4個不同的染色體組，植物AABB產(chǎn)生AB的配子，植物CC產(chǎn)生含C的配子，結(jié)合后形成ABC受精卵并發(fā)育為相應(yīng)的種子，用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，形成可育的后代AABBCC；還可以利用植物體細胞雜交技術(shù)獲得AABBCC的個體。（2）AABBCC產(chǎn)生的配子為ABC，AABBDD產(chǎn)生的配子為ABD，配子結(jié)合形成AABBCD的受精卵，減數(shù)分裂過程中同源染色體兩兩配對形成四分體，C染色體組和D染色體組中無同源染色體，不能形成四分體，兩個A染色體組可形成7個四分體，兩個B染色體組可形成7個四分體，共計14個四分體。由于①中有6個染色體組，每個染色體組7條染色體，共42條。（3）雜交后代②，減數(shù)分裂過程中C組染色體無同源染色體配對而丟失。（4）射線可能會導(dǎo)致C染色體斷裂，斷裂的部分如果含有抗病基因，抗病基因可通過易位的方式轉(zhuǎn)移到另一條非同源染色體上，這種變異為染色體結(jié)構(gòu)變異。答案：（1）秋水仙素誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍植物體細胞雜交（2）AABBCD1442（3）無同源染色體配對（4）染色體結(jié)構(gòu)變異考點2基因工程＊考點精講＊1.基因工程操作的工具（1）限制性核酸內(nèi)切酶——基因的“剪刀”①存在場所：主要存在于原核生物細胞中。②特性：一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能夠在特定的切點上切割DNA分子。③作用結(jié)果：得到平末端或黏性末端。（2）DNA連接酶——基因的“針線”①作用：連接限制性核酸內(nèi)切酶切開的斷口。E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶來源大腸桿菌T4噬菌體作用只連接黏性末端連接黏性末端、平末端分類不同點②常用的種類及來源（3）運載體——基因的運輸工具作為運載體必須具備以下條件：①能夠在宿主細胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存。②含有多個限制酶酶切位點，以便和外源基因相連。③含有標記基因，以便于篩選。2.基因工程與基因重組之間的關(guān)系比較項目基因重組基因工程不同點重組方式同一物種的不同基因不同物種間的不同基因繁殖方式有性生殖無性生殖變異大小小大意義是生物變異的來源之一，對生物進化有重要意義使人類有可能按照自己的意愿直接定向地改造生物，培育出新品種相同點都實現(xiàn)了不同基因間的重新組合，都能使生物產(chǎn)生變異說明：容易混淆的DNA連接酶和DNA聚合酶（1）DNA連接酶：在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。（2）DNA聚合酶：可將單個的脫氧核苷酸加到已有的脫氧核苷酸序列上，形成磷酸二酯鍵。（3）相同點：這兩種酶都是蛋白質(zhì)，可以形成兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。＊典例剖析＊【例2】DNA連接酶的重要功能是（）A.DNA復(fù)制時母鏈與子鏈之間形成氫鍵B.將兩條DNA片段的黏性末端之間的縫隙連接起來C.使黏性末端的堿基之間形成氫鍵D.A、B、C都不正確解析：DNA連接酶的作用只是恢復(fù)被限制酶切開了的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵，不能催化氫鍵的形成，也不能使已有的DNA片段與單個核苷酸之間形成磷酸二酯鍵。B【技巧點撥】解題時應(yīng)深刻理解各種工具酶的功能內(nèi)涵。限制性核酸內(nèi)切酶是基因工程中所用的重要切割工具，可以特異性地識別核苷酸序列，并在特定部位進行切割，有錯位切和平切兩種方式，錯位切產(chǎn)生黏性末端，平切產(chǎn)生平末端。DNA連接酶可以在兩個來源不同的DNA片段之間重新形成磷酸二酯鍵，將兩個DNA雙鏈上的兩個缺口同時連接起來，不需要模板。DNA聚合酶在ＤＮＡ復(fù)制過程中起作用，即以一條ＤＮＡ鏈為模板，將單個核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成一條與模板鏈互補的DNA鏈，也就是說，DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核酸片段的羥基上，形成磷酸二酯鍵。＊對應(yīng)訓(xùn)練＊2.為實現(xiàn)目的基因與載體結(jié)合，以便在大腸桿菌中大量表達相應(yīng)的蛋白質(zhì)，研究人員進行了如圖所示的操作。請分析回答下列問題：（1）將

同時用BamHI切割并混合，加入

進行連接，再與大腸桿菌感受態(tài)細胞混合，最后，將混合物接種在含有

的平板培養(yǎng)基上。（2）切割后的載體用堿性磷酸酶處理，除去末端的5′磷酸，可防止載體自我連接，目的基因片段不用堿性磷酸酶處理，仍然能與用堿性磷酸酶處理過的載體連接。在5組平板培養(yǎng)基上接種了不同操作的大腸桿菌感受態(tài)細胞，如下表所示。組別平板培養(yǎng)基上接種的大腸桿菌感受態(tài)細胞結(jié)果（菌落數(shù)）1未進行操作（只接種大腸桿菌感受態(tài)細胞）02導(dǎo)入未切割的載體>10003導(dǎo)入切割并連接的載體4354導(dǎo)入切割后用堿性磷酸酶處理并連接的載體255導(dǎo)入切割后用堿性磷酸酶處理，并與目的基因連接的載體34①第1組實驗?zāi)康氖谴_認

是否符合實驗要求。②第2組平板培養(yǎng)基菌落數(shù)目最大，說明大腸桿菌感受態(tài)細胞能夠

。③第3組實驗用來檢驗

酶是否具有活性。第4組實驗用來檢驗

酶是否具有活性。④實驗中用堿性磷酸酶處理載體可以降低僅有載體的菌落數(shù)，增加攜帶

的菌落比例。答案：（1）含目的基因的DNA與載體（或質(zhì)粒）DNA連接酶氨芐青霉素（2）①大腸桿菌感受態(tài)細胞和平板培養(yǎng)基②攝取載體（或“質(zhì)?！被颉巴庠碊NA”）③DNA連接酶和限制堿性磷酸④重組質(zhì)粒（或重組DNA）解析：（1）將含目的基因的DNA與載體（或質(zhì)粒）同時用BamHI切割，會露出黏性末端，再加入DNA連接酶進行連接，會形成重組質(zhì)粒，再將重組質(zhì)粒與大腸桿菌感受態(tài)細胞混合，最后，將混合物接種在含有氨芐青霉素的平板培養(yǎng)基上，會篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌。（2）本問主要考查學生提取信息的能力。1.誘變育種有很多突出優(yōu)點，也存在一些缺點，下列分析正確的是（）①結(jié)實率低，發(fā)育遲緩②提高變異頻率，因而可加快育種進程③大幅度改良某些性狀④莖稈粗壯，果實種子大，營養(yǎng)物質(zhì)含量高⑤有利個體不多，需要大量處理實驗材料A.①④B.②③⑤C.①④⑤D.①②④解析：考查誘變育種的特點。B2.下列有關(guān)作物育種的敘述，正確的是（）①在雜交育種中，F(xiàn)1自交后代可篩選出符合人類需要的優(yōu)良品種②單倍體育種可以明顯縮短育種的年限③人工誘導(dǎo)單倍體染色體數(shù)目加倍常用的方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子④誘變育種可以定向地把多個品種的優(yōu)良性狀集中在一起，獲得新的品種A.①②B.③④C.①④D.②④解析：單倍體一般是不育的，因此沒有種子，故③錯誤；誘變育種的原理是基因突變，基因突變是不定向的，故④錯誤。A3.某農(nóng)科所通過如圖所示的兩種育種方法培育成了高品質(zhì)的糯小麥。下列有關(guān)敘述正確的是（）A.該育種過程中運用的遺傳學原理是基因重組和染色體變異B.b過程需要通過雜交來提高純合率C.a過程需要使用秋水仙素，只作用于萌發(fā)的種子D.a過程提高了突變率，從而明顯縮短了育種年限解析：圖示為雜交育種和單倍體育種。A4.現(xiàn)有三個番茄品種，甲品種的基因型為AaBBdd，乙品種的基因型為AaBbDd，丙品種的基因型為aaBBDD，三對等位基因分別位于三對同源染色體上，分別控制葉形、花色和果形三對相對性狀，下列說法正確的是（）A.甲、乙兩個品種