1、一、杂交育种和诱变育种杂交育种 诱变育种 概念 将集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法 利用处理生物，使生物发生，从而获得优良变异类型的育种方法 两个或多个品种的优良性状物理因素或化学因素基因突变杂交育种 诱变育种 过程 选择的亲本通过杂交获得F1，从中筛选获得需要的类型 利用射线和化合物等理化因素诱导的细胞发生，并选取需要的类型 应用，提高农作物单位面积产量；培育优良家畜、家禽 主要用于 具有不同优良性状F1连续自交分裂基因突变改良作物品质农作物和微生物 二、基因工程1基本工具(1)基因的剪刀：。(2)基因的针线：。(3)基因的运载体：常用的有、噬菌体和等。限制性核酸内切酶DNA连
2、接酶质粒动植物病毒2操作步骤(1)提取。(2)目的基因与结合。(3)将目的基因导入。(4)目的基因的。3应用基因工程主要在、药物研制和等方面取得了重大成就。目的基因运载体受体细胞检测和鉴定作物育种环境保护1DNA连接酶的主要功能是()A连接DNA复制时母链与子链之间形成的氢键B连接黏性末端碱基之间形成的氢键C将两条DNA末端之间的缝隙连接起来D将碱基、脱氧核糖、磷酸之间的键连接起来解析：DNA连接酶的作用是催化连接DNA双链外侧磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，它与碱基之间的氢键无关。答案：C2下列实例与所用的原理中，正确的是()A无子番茄多倍体育种B无子西瓜单倍体育种C青霉素高产菌株基因突变D
3、克隆羊“多利”的培育基因重组解析：无子番茄是人为涂抹生长素获得的；无子西瓜是多倍体育种；克隆羊是细胞工程育种。答案：C3(2011长春调研)已知水稻的抗病(R)对感病(r)为显性，有芒(B)对无芒(b)为显性。现有抗病有芒和感病无芒两个品种，要想选育出抗病无芒的新品种，生产中一般选用的育种方法是()A诱变育种 B多倍体育种C基因工程育种D杂交育种解析：杂交育种能集两个亲本的不同优良性状于一身。答案：D4下图表示一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是()AX是能合成胰岛素的细菌细胞B质粒具有标记基因和限制酶切割位点C目的基因与运载体的重组只需要DNA
4、连接酶D该细菌的性状被定向改造解析：根据图示，重组质粒导入的是细菌细胞，所以X是能合成胰岛素的细菌细胞。质粒作为运载体需要有限制酶切割位点以便转运目的基因，同时具有标记基因以便检测目的基因是否导入受体细胞内。目的基因与运载体的重组需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。基因工程的特点是能够定向改造生物性状。答案：C5为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法。图中两对相对性状独立遗传，高蔓(A)、感病(B)是显性性状。据图分析回答：(1)过程表示的育种方式是_，F1自交获得的F2中，高蔓抗病植株中纯合体占_。(2)过程表示的育种方式是_，可以取任一植株的适宜花药作培养材料，培养得到的单倍体基
5、因型有_种；用秋水仙素处理，使染色体数目加倍，获得的二倍体植株的基因型分别是_。(3)过程表示的育种方式是_，叶肉细胞培育成转基因植株的过程体现了细胞的_性。(4)过程表示的育种方式是_，该育种方法的优点是_。解析：过程表示的育种方法是杂交育种，F2中高蔓抗病植株的基因型为A_bb，则其中纯合体占1/3。过程表示的是单倍体育种，过程是先花药离体培养得到单倍体幼苗，再用秋水仙素处理，使染色体数目加倍，获得纯合体。F1的基因型为AaBb，所以单倍体育种得到的纯合二倍体基因型有4种。过程为基因工程育种。过程为诱变育种，其优点是可以提高突变率，在短时间内获得更多的变异类型。答案：(1)杂交育种 1/3
6、(2)单倍体育种 4 AAbb、aabb、AABB、aaBB(3)基因工程育种 全能(4)诱变育种 可以提高突变率，在短时间内获得更多的变异类型考点一 生物育种方法的比较与选择 命题解读 近年高考中多以生产生活实际、当前热点问题或与实验相联系进行命题，考查各种育种方式的原理、过程、优缺点与育种方式的选择。2012年高考很有可能通过新的背景材料命制生物育种方案设计或完善的题目。示例1(2010安徽高考)如图所示，科研小组用60Co照射棉花种子，诱变当代获得棕色(纤维颜色)新性状，诱变1代获得低酚(棉酚含量)新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因(A、a)控制，棉酚含量由另一对基因(B、b)控制，两
7、对基因独立遗传。(1)两个新性状中，棕色是_性状，低酚是_性状。(2)诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株的基因型是_，白色、高酚的棉花植株的基因型是_。(3)棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变1代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区域，从_的区域中得到纯合棕色、高酚植株。请你利用该纯合体作为一个亲本，再从诱变1代中选择另一个亲本，设计一方案，尽快选育出抗虫高产(棕色、低酚)的纯合棉花新品种(用遗传图解和必要的文字表示)。解析(1)由诱变当代自交，诱变1代发生性状分离可确定棕色为显性性状，低酚是隐性性状。(2)由诱变当代棕色、高酚自交结果，颜色
8、发生性状分离，高酚稳定遗传，可确定棕色高酚植株的基因型为AaBB，同理可确定白色高酚植株的基因型为aaBb。(3)诱变1代中棕色高酚植株有纯合AABB和杂合的AaBB，自交不发生性状分离的为纯合体AABB。要培育棕色低酚的纯合植株AAbb，需用AABB植株与诱变1代的白色低酚aabb植株杂交，因要求尽快选育则需用可明显缩短育种年限的单倍体育种方法育种。答案(1)显性 隐性(2)AaBB aaBb(3)不发生性状分离(或全为棕色棉，或没有出现白色棉)表现为棕色、低酚(AAbb)性状的植株即为所要选育的新品种不同需求的育种方法选择与分析(1)育种的目的：育种的根本目的是培育具有优良性状(抗逆性好、
9、生活力强、产量高、品质优良)的新品种，以便更好地为人类服务。从基因组成上看，目标基因型可能是纯合体，可防止后代发生性状分离，便于制种和推广；也有可能是杂合体，即利用杂种优势的原理，如杂交水稻的培育、玉米的制种等。(2)不同需求的育种方法若要培育隐性性状个体，则可用自交或杂交，只要出现该性状即可。有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简便的方法是自交。若要快速获得纯种，则用单倍体育种方法。若实验植物为营养繁殖类如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。若要培育原先没有的性状，则可用诱变育种。提高营养物质含量可运用多倍体育种。将两个亲本的不同优良性状集中在一起，可利用杂交育
10、种。若要定向地改造生物性状，则可用基因工程育种。在实际育种过程中，并非单一地运用某种育种方式，而是根据需要选择多种育种方式综合运用。1如图为水稻的几种不同育种方法示意图，据图回答：(1)B常用的方法是_，C、F过程常用的药剂是_。(2)打破物种界限的育种方法是_(用图中的字母表示)，该方法所运用的原理是_。(3)假设你想培育一个稳定遗传的水稻品种，它的性状都是由隐性基因控制的，其最简单的育种方法是_(用图中的字母表示)；如果都是由显性基因控制的，为缩短育种时间常采用的方法是_(用图中的字母表示)。(4)现有三种水稻品种，的基因型为aaBBDD，的基因型为AAbbDD，的基因型为AABBdd，三
11、种等位基因分别位于三对同源染色体上。如果每年只繁殖一代，若要获得aabbdd植株，至少需要_年的时间。解析：单倍体育种要先进行花药离体培养获得单倍体，然后再用秋水仙素处理获得纯合子。要培育的水稻品种，若性状都是由隐性基因控制的，简单的育种方法是杂交育种，若性状都是由显性基因控制的，快速育种常用的方法是单倍体育种。比较三个品种与新品种的基因型，可以发现新品种中含三个品种的基因各1对，如果要想缩短获得aabbdd植株的时间，可适当采用单倍体育种：第一年可以先让与(或)杂交得到杂交一代AaBbDD(或AaBBDd)，第二年再用杂交一代与(或)杂交，得到杂交二代AaBbDd等，第三年种植杂交二代种子，
12、待种子长成植株开花后，先用花药离体培养得到单倍体幼苗(基因型有ABD、ABd、AbD、Abd、aBD、aBd、abD、abd)，然后再用秋水仙素处理基因型为abd的幼苗，当年就能够获得aabbdd的植株。答案：(1)花药离体培养 秋水仙素(2)E 基因重组(3)A、D A、B、C(4)3考点二 基因工程 命题解读 高考中常涉及基因工程的简单应用，转基因生物及转基因食品的安全性等知识，在2012年高考中仍会以选择题形式呈现。示例2 通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术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
13、切点是GGATCC，请回答：(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？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。(
14、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。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，
15、合成的蛋白质成分可能发生一定的改变。)1限制性内切酶和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。2限制性内切酶在提取目的基因、目的基因与运载体结合两步骤中都用到，且要求是同一种酶，目的是产生相同的黏性末端。3动物一般用受精卵作为受体细胞，植物一般用去掉细胞壁的体细胞作为受体细胞，可用组织培养的方式形成新个体。4基因工程可按照人们的意愿定向培育新品种，且可突破生殖隔离，实现不同物种间的基因重组。2(2011烟台质检)以下说法正确的是()A所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列B质粒是基因工程中唯一的运载体C运载体必须具备的条件之一是：具有一个至多个限制酶切点，以便与外源基因连接
16、DDNA连接酶使黏性末端的碱基之间形成氢键解析：每一种限制酶只能识别一种(或者一类)特定的核苷酸序列，不同的限制酶所识别的序列不同；质粒是常用的运载体，但不是唯一的。DNA连接酶连接的是两个被限制酶切割的DNA片段的切口，即断开的磷酸二酯键，而不是碱基之间的氢键。答案：C3用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质，下列叙述不正确的是()A常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒B可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒CDNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶D导入大肠杆菌中的目的基因不一定能成功表达.解析：构建重组质粒(重组DNA分子)必需的工具酶是DNA连接酶和限制
17、性内切酶，RNA聚合酶的作用是催化合成RNA。答案：C示例 如图是植物育种方式的简要概括图，请据图回答：(1)表示的育种方法称为_，这种育种方式的目的是_；同上述育种方式比较，育种方式的优越性主要表现在_。(2)方法所运用的原理是_。过程 常用_处理萌发的种子或幼苗。(3)过程 使用的生物技术是_，该育种方式的最大优点是_。解析(1)图中是杂交育种，其目的是将两个或多个优良性状通过杂交集中在一起，依据的原理是基因重组。图中是单倍体育种，其最大的优点是明显缩短了育种年限。(2)图中是诱变育种，依据的原理是基因突变。是多倍体育种，常用秋水仙素(低温)处理萌发的种子或幼苗。(3)过程 是基因工程育种
18、，其优点是能定向改造生物的性状，克服远缘杂交不亲和的障碍。答案(1)杂交育种 将两个或多个品种的优良性状通过杂交集中在一起 明显缩短育种年限(2)基因突变 秋水仙素(或低温)(3)转基因技术 按照人们的意愿直接定向改变生物性状(目的性强、育种周期短、克服远缘杂交不亲和的障碍)各种育种方式的比较方法 原理 常用方法 优点 缺点 代表实例 杂交育种 基因重组 杂交 操作简单，目标性强 育种年限长 矮秆抗病小麦 诱变育种 基因突变 辐射诱变、激光诱变等 提高突变率，加速育种进程 有利变异少，需处理实验材料多 高产青霉素菌株 方法 原理 常用方法 优点 缺点 代表实例 多倍体育种 染色体变异 秋水仙素
19、处理萌发的种子或幼苗 器官大，营养物质多 发育迟缓、结实率低，在动物中无法开展 无子西瓜、八倍体小黑麦 单倍体育种 染色体变异 花药离体培养后，再用秋水仙素处理 明显缩短育种年限 技术复杂，需要与杂交育种配合“京花一号”小麦 基因工程育种 基因重组 将一种生物特定的基因转移到另一种生物细胞中 定向改造生物的遗传性状 有可能引发生态危机 转基因抗虫棉 1(2010浙江高考)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
20、胞解析：限制性核酸内切酶切割的是DNA，而烟草花叶病毒的遗传物质为RNA；目的基因与载体的连接由DNA连接酶催化连接；受体细胞为植物细胞，所以可以是烟草原生质体；目的基因为抗除草剂基因，所以筛选的时候应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞。答案：A2(2008江苏高考)(多选)下列关于育种的叙述中，错误的是()A用物理因素诱变处理可提高突变率B诱变育种和杂交育种均可形成新的基因C三倍体植物不能由受精卵发育而来D诱变获得的突变体多数表现出优良性状解析：利用人工诱发基因突变的方法可以提高基因突变率；杂交育种的原理是基因重组，基因重组的结果不能产生新的基因，能够形成新的基因型，诱变育种依据的原理是基因
21、突变，基因突变能够产生新的基因，基因突变是不定向的；当四倍体植物与二倍体植物杂交就能形成含三个染色体组的受精卵，由这样的受精卵发育成的个体就是三倍体。答案：BCD3(2008天津高考)为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法：图中两对相对性状独立遗传。据图分析，不正确的是().A过程的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高B过程可以取任一植株的适宜花药作培养材料C过程包括脱分化和再分化两个过程D图中筛选过程不改变抗病基因频率解析：过程的自交代数越多，杂合高蔓抗病的比例越来越低，纯合高蔓抗病的比例越来越高。过程可以任取F1植株的适宜花药进行离体培养。过程由高度分化的叶肉细胞培养成为转基
22、因植株，必须经过脱分化和再分化两个过程。图中人为保留抗病植株，筛选掉感病植株，会提高抗病基因频率。答案：D4(2009海南高考)填空回答下列问题：(1)水稻杂交育种是通过品种间杂交，创造新变异类型而选育新品种的方法。其特点是将两个纯合亲本的_通过杂交集中在一起，再经过选择和培育获得新品种。(2)若这两个杂交亲本各具有期望的优点，则杂交后，F1自交能产生多种非亲本类型，其原因是F1在_形成配子过程中，位于_基因通过自由组合，或者位于_ 基因通过非姐妹染色单体交换进行重新组合。(3)假设杂交涉及n对相对性状，每对相对性状各受一对等位基因控制，彼此间各自独立遗传。在完全显性的情况下，从理论上讲，F2
23、表现型共有_种，其中纯合基因型共有_种，杂合基因型共有_种。(4)从F2代起，一般还要进行多代自交和选择。自交的目的是_；选择的作用是_。解析：(1)杂交育种的原理是通过基因重组把两个或多个优良基因(优良性状)集合在一个个体身上，从而达到育种目的。(2)F1自交能产生多种非亲本类型，其原因是F1在减数分裂形成配子过程中，位于非同源染色体上的非等位基因进行自由组合，或者位于同源染色体上的非等位基因通过非姐妹染色单体交换进行重新组合。(3)每对等位基因有两种表现型，共有n对相对性状，在完全显性的情况下，表现型共有2222n。杂合子每一对基因自交之后会有三种基因型，其中纯合的有两种，显性纯合、隐性纯合，纯合基因型共有2222n，杂合基因型有3n2n(总基因型数纯合基因型数)。(4)进行多代自交的目的是获得基因型纯合的个体，还要经过选择来保留所需的类型。答案：(1)优良性状(或优良基因)(2)减数分裂 非同源染色体上的非等位 同源染色体上的非等位(3)2n 2n 3n2n(4)获得基因型纯合的个体 保留所需的类型
