1、从杂交育种到基因工程考点一、几种常见育种方式的比较一、考点概述：1.此考点主要包括以下内容：几种育种方式的原理、方法、优点、缺点、具体事例几种育种方法的综合利用2.在高考试题中，以选择题或填空题的形式出现。二、具体考点分析：杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种细胞融合技术细胞核移植技术依据原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异基因重组细胞膜流动性、细胞全能性细胞核的全能性常用方法杂交自交选优自交辐射诱变，激光诱变，作物空间技术育种花药离体培养获得单倍体，再经秋水仙素或低温诱导处理秋水仙素处理萌发的种子、幼苗转基因(DNA重组)技术将目的基因引入生物体内，培育新品种让不同生物细胞原
2、生质体融合，同种生物细胞可融合为多倍体将具备所需性状的体细胞核移植到去核的卵细胞中优点将不同个体的优良性状集中于一个个体上可以提高变异的频率，加速育种进程，大幅度地改良某些品种可以明显地缩短育种年限器官巨大，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按照人们意愿改变细胞内遗传物质或获得细胞产品且克服了远缘杂交不亲和的障碍可改良动物品种或保护濒危物种缺点时间长，需及时发现优良品种有利变异少，需大量处理实验材料技术复杂且需与杂交配合发育延迟，结实率低有可能引起生态危机技术难度高技术要求高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
3、生人胰岛素的大肠杆菌、抗虫棉白菜甘蓝、番茄马铃薯克隆羊、鲤鲫移核鱼2.育种方式的综合应用作物育种方式包括杂交、诱变、单倍体育种、多倍体育种以及基因工程育种，育种的最终目的就是改变原有品种的遗传物质，培育出符合人类需求的新品种。在具体解题中，要正确区分不同育种的特点，恰当使用育种程序步骤综合分析，寻找出解题突破口。例如：绝大多数生物为二倍体，所以，其单倍体应高度不育，但对于部分属于多倍体的配子发育成的个体则有可能可育。同时，注意几种育种方法的处理时间，如利用基因突变育种时，处理时间是细胞分裂的间期，利用染色体变异育种时，处理时间是萌发的种子或幼苗。三、典例精析：1某生物的基因型为AaBB，通过下
4、列技术可以分别将它转变为以下基因型的生物：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。答案B2下列关于育种的说法，正确的是()A基因突变可发生在任何生物的DNA复制过程中，可用
5、于诱变育种B诱变育种和杂交育种均可产生新的基因和新的基因型C三倍体植物不能由受精卵发育而来，但可通过植物组织培养方法获得D普通小麦花粉中有三个染色体组，由其发育的个体是三倍体答案A 解析任何生物的DNA复制过程中出现的碱基对的增添、缺失和替换，都属于基因突变；杂交育种不能产生新的基因；三倍体植物可以由四倍体与二倍体植物杂交形成的受精卵发育而来，也可通过植物组织培养方法获得；由花粉发育而来的个体是单倍体。3某农科所通过如图所示的育种过程培育成了高品质的糯小麦。下列有关叙述正确的是()A该育种过程中运用的遗传学原理是基因突变Ba过程能提高突变率，从而明显缩短了育种年限Ca过程需要使用秋水仙素，只作
6、用于萌发的种子Db过程需要通过自交来提高纯合率答案D 解析从图中可看出a表示的是单倍体育种，其原理是染色体变异；b表示的是杂交育种，其原理是基因重组，b过程需要通过自交来提高纯合率。4下图为利用纯合高秆(D)抗病(E)小麦和纯合矮秆(d)染病(e)小麦快速培育 纯合优良小麦品种矮秆抗病小麦(ddEE)的示意图，下列有关此图叙述错误的是()ddEE (花药)(单倍体)A过程中发生了非同源染色体的自由组合B实施过程通常用一定浓度的秋水仙素C实施过程依据的主要生物学原理是细胞增殖D实施过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起答案C 解析过程为花药离体培养过程，依据的主要生物学原理是细胞的全
7、能性；过程为减数分裂产生配子的过程，发生了非同源染色体的自由组合；实施过程通常用一定浓度的秋水仙素使染色体数目加倍；过程为具有相对性状的亲本杂交，其主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起。 5现有3个纯种品系的玉米其基因型分别是：甲aaBBCC，乙AAbbCC和丙AABBcc。由基因a、b、c所决定的性状可提高玉米的市场价值，请回答下列问题(假定三个基因是独立分配的，玉米可以自交和杂交)：(1)获得aabbcc个体的杂交方案有多种，请补全下面的杂交方案。第一年：_；第二年：种植F1和纯系乙(丙、甲)，让F1与纯系乙(丙、甲)杂交，获得F2种子；第三年：_；第四年：种植F3，植株长成后，选
8、择aabbcc表现型个体，使其自交，保留种子。此杂交育种方案中，aabbcc表现型个体出现的概率是_。(2)玉米中aa基因型植株不能长出雌花而成为雄株，而基因B控制的性状是人类所需要的某种优良性状。现有基因型为aaBb的植株，为在短时间内获得大量具有这种优良性状的纯合雄性植株，请你写出简要的实验方案：_。用秋水仙素使单倍体加倍成纯合的二倍体，选取aaBB性状的植株。_。答案： (1)第一年：甲与丙(甲与乙、乙与丙)杂交，获得F1种子第三年：种植F2，让F2自交，获得F3种子1/256(2)取该植株的花药离体培养成单倍体植株幼苗将中选取的植株利用植物组织培养技术进行扩大培养解析甲、丙杂交后获得F
9、1种子，种植F1与纯系乙杂交，获得F2种子，其中AABbCC、AABbCc、AaBbCC、AaBbCc各占1/4，让其自交得F3，只有AaBbCc自交后代中会出现aabbcc，且概率为1/641/41/256。利用杂合子培育具备优良性状的纯合子时，用单倍体育种可缩短育种年限。6.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。请根据图回答问题： (1)由品种AABB、aabb经过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)若经过过程产生的子代总
10、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，子代中AAbb与aabb的数量比是_。(3)过程常采用_技术得到Ab个体。与过程的育种方法相比，过程的优势是_。(4)过程的育种方式是_，与过程比较，过程的明显优势是_。解析本题以图解的形式考查考生的识图、析图能力，并且涉及了相关计算。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11。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。是利用射线，属于诱变育种。过程与相比，其具有的明显优
11、势是能定向地改造生物的遗传性状。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)9711(3)花药离体培养明显缩短了育种年限(4)诱变育种过程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)7下面为6种不同的育种方法。据图回答下列问题：(1)图中A至D方向所示的途径表示_育种方式，这种方法属常规育种，一般从F2代开始选种，这是因为_。ABC的途径表示_育种方式，这两种育种方式中后者的优越性主要表现在_。(2)B常用的方法为_。(3)E方法所用的原理是_，所用的方法如_、_。育种时所需处理的种子应是萌发的(而非休眠
12、的)种子，原因是_。(4)上述育种过程中，哪两个过程所使用的方法相同？_(填写字母)，具体使用的方法有_(至少回答两个)，其作用机理是_。(5)G过程原理是_，H和I分别表示_和_过程。(6)KLM育种方法的优越性表现在_。(7)上述AI过程中，哪些过程作用前后没有改变作用对象的基因型？_(填写字母)。答案：(1)杂交从F2代开始发生性状分离单倍体明显缩短育种年限(2)花药离体培养(3)基因突变X射线、紫外线、激光、亚硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素(理化因素需各说出一项)种子萌发后进行细胞分裂，DNA在复制过程中可能由于某种因素的影响发生基因突变(4)C、F低温诱导和秋水仙素处理抑制纺锤体形成，导
13、致染色体不能移向两极而加倍(5)基因重组脱分化再分化(6)克服了远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围(7)H、I解析方法1应为杂交育种，它的可操作性最强，但育种周期最长；方法2为单倍体育种，其最大优点为明显缩短育种周期；方法3为诱变育种，这种方法获得新品种的速度最快，但因有利变异往往不多，需大量处理实验材料；方法4为多倍体育种，它可获得性状改良的多倍体；方法5为转基因技术即基因工程育种，它可定向改造生物性状获得新品种；方法6为细胞工程育种，它可克服远缘杂交不亲和的障碍，培育生物新品种。考点二、基因工程操作工具和步骤一、考点概述：1.此考点主要包括以下内容：基因工程操作工具基
14、因工程原理、操作步骤、注意事项、基因工程的应用2.在高考试题中，以选择题或填空题的形式出现。二、具体考点分析：1基因工程操作工具(1)基因的“剪刀”限制性核酸内切酶(简称限制酶)分布：主要在微生物体内。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。实例：EcoR限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。切割结果：产生两个带有黏性末端的DNA片段。作用：基因工程中重要的切割工具，能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。(2)基因的“针线”DNA连接酶催化对象：两个具有相同黏性末端的DNA片段。催化位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口。催化结果：
15、形成重组DNA。(3)常用的运载体质粒本质：小型环状DNA分子。作用a作为运载工具，将目的基因运送到宿主细胞中去；b用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。条件a能在宿主细胞内稳定保存并大量复制；b有多个限制酶切点；c有标记基因。2基因工程操作步骤图解三、典例精析：1(2011四川卷，5)北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是()A过程获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序B将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白C过程构成的重组
16、质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选D应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达解析因为一种氨基酸可能对应多种密码子、真核生物体内的基因含有内含子等因素，导致逆转录合成的目的基因与原基因有较大的差异，所以人工合成的目的基因不能用于比目鱼基因组测序，A选项错误；抗冻蛋白的11个氨基酸的重复序列重复次数越多，抗冻能力越强，并不是抗冻基因的编码区重复次数越多抗冻能力越强，抗冻基因编码区依次相连形成的新基因已不是原来的抗冻基因，因此不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白，B选项正确；农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的最常用方法，不是为了筛选含有标记基因的质粒，C选项错
17、误；应用DNA探针技术，可以检测转基因植物中目的基因的存在，但不能完成对目的基因表达的检测，D选项错误。 答案B2(2010浙江卷，2)在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是A用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和运载体C将重组DNA分子导入烟草原生质体D用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞答案A 解析构建重组DNA分子时，需用同种限制性核酸内切酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶连接形成重组DNA分子，而烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，所以A项错误。重组DNA分子形成后要导入受体细胞(若是植物细胞，则可导入其原生质体)
18、，若导入的受体细胞是体细胞，经组织培养可获得转基因植物。目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，可用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞。3(2011浙江卷，6)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是()A每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒B每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点C每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adaD每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子答案C 解析大肠杆菌成功表达出腺苷酸脱氨酶，说明这些大肠杆菌都至少含有一个重组质粒，A项正确；作为载体的条件为至少含有一个或
19、多个酶切位点，所以作为运载体的质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别位点，B项正确；作为基因表达载体应包括目的基因、启动子、终止子、标记基因四部分，但并不是每个酶切位点都至少插入一个ada，C项错误；由于这些目的基因成功表达，所以每个ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子，D项正确。 4(2010江苏卷，18)下列关于转基因植物的叙述，正确的是()A转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中B转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加C动物的生长激素基因转入植物后不能表达D如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题答案A解析转基因的抗虫植物在长期栽培过程中，会导致以该植物为
20、食物来源的昆虫的抗性基因频率增加。动物和植物共用一套遗传密码，因此转入植物体内的动物生长激素基因也可能进行表达。转基因植物的外源基因来源于自然界，也可能存在食物安全、生物安全和环境安全等安全性问题。5 (2012山东淄博一模)去冬今春，河北、山西、山东、河南、江苏和安徽等地的严重干旱导致农作物减产，故具有抗旱性状的农作物有重要的经济价值。研究发现，多数抗旱性作物能通过细胞代谢，产生一种代谢产物，调节根部细胞液内的渗透压，此代谢产物在叶肉细胞中却很难找到。(1)在抗旱性农作物的叶肉细胞中找不到与抗旱有关代谢产物的根本原因是_。(2)现有一抗旱植物，其体细胞内有一个抗旱基因R，其等位基因为r(不抗
21、旱)。R、r基因转录链上部分核苷酸序列如下：r：ATAAGCATGACATTAR：ATAAGCAAGACATTA请写出R基因转录成的RNA链上的核苷酸序列：_。这一片段编码的肽链中对应的氨基酸数目是_个。已知旱敏型rr植株的某一细胞基因型变成了Rr，则此变化是基因中_所导致的；若该细胞是一卵原细胞，则其分裂产生的卵细胞基因型是R的几率是_。(3)现已制备足够多的R探针和r探针，通过探针来检测某植物相关的基因型。据图回答下列问题：若已提取到某抗旱植物Rr的叶肉细胞总DNA，(能、不能)_以DNA为模板直接扩增抗旱基因。细胞中R或r基因的解旋发生在_过程中。DNA杂交发生在_两者之间。若被检植物发
22、生A现象，不发生C现象，则被检植物的基因型为_。(4)为培育能稳定遗传、具抗旱性和多颗粒产量的农作物，科研人员按以下两种流程图进行育种。(已知抗旱性和多颗粒是显性，两对性状各由一对等位基因控制)A纯合旱敏性多颗粒产量农作物纯合抗旱性少颗粒产量农作物F1F1F2人工选择(汰劣留良)自交F3人工选择自交性状稳定的优良品种B纯合旱敏性多颗粒产量农作物纯合抗旱性少颗粒产量农作物F1F1花药离体培养得到许多单倍体幼苗人工诱导染色体数目加倍若干植株F1人工选择性状稳定的新品种杂交育种利用的变异原理是_。A流程图中的“筛选和自交”环节从F2代开始，这是因为F2才出现符合要求的_，具体操作是将F2代的种子种植
23、在_环境中，经多年筛选才能获得理想品种。B流程与A流程图相比，B流程育种的突出优点是_。花粉细胞能发育成单倍体植株，表现出全能性，原因是细胞内有_。解析(1)由于基因选择性表达，所以细胞有了分化，虽然有相同的基因，但在不同的细胞中表达的基因不同，所以其代谢产物会有差异。(2)翻译的模板RNA链是以DNA的一条链为模板转录来的，其上的三个相邻的碱基形成的一个密码子对应一个氨基酸。所以，由15对脱氧核苷酸片段编码的基因可以控制合成5个氨基酸组成的肽链。等位基因是通过基因突变产生的。(3)目的基因获取后可以通过PCR技术扩增大量目的基因。DNA复制与转录过程中都需要由解旋酶使DNA双链解开。目的基因
24、通过一定的高温处理使之解旋为两个单链DNA，可以制作成R探针或r探针，通过探针与待测单链DNA是否杂交，可以用来检测某植物相关的基因型。(4)题中A过程为杂交育种，B过程为单倍体育种。杂交育种的原理是基因重组，单倍体育种的优点是明显缩短了育种年限。杂交育种时，F2才出现符合要求的基因型和表现型，因此“筛选和自交”环节从F2代开始；花粉细胞含有该物种的全套遗传信息，可以发育成单倍体植株，表现出全能性。答案(1)基因选择性表达(2)UAUUCGUUCUGUAAU5碱基对的替换1/2(3)能DNA复制与转录探针与R或r基因(单链DNA)RR(4)基因重组基因型和表现型干旱(缺水)明显缩短育种年限全部遗传信息
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