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1、高考生物第一輪復(fù)習(xí)資料（教案） 2-6從雜交育種到基因工程第6章 從雜交育種到基因工程第1節(jié) 雜交育種與誘變育種【課標(biāo)定位】1.理解雜交育種和誘變育種的原理。2.了解雜交育種和誘變育種的優(yōu)點(diǎn)和局限性。【教材回歸】一、雜交育種（一）雜交育種的實(shí)例以高產(chǎn)抗病小麥品種的選育為例P 高產(chǎn)不抗病小麥 低產(chǎn)抗病小麥 F1 高產(chǎn)抗病小麥（均為顯性性狀）F2 保留高產(chǎn)抗病個體（淘汰高產(chǎn)不抗病、低產(chǎn)抗病、低產(chǎn)不抗病個體）高產(chǎn)抗病小麥（不再發(fā)生性狀分離）新的優(yōu)良品種（二）雜交育種的概念將同一物種兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育獲得生物新品種的方法叫做雜交育種。（三）雜交育種的原理雜交育2、種依據(jù)的遺傳學(xué)原理是基因重組。（四）雜交育種的過程選擇同一物種具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交得F1，F(xiàn)1自交或雜交得F2，從F2中選擇具有所需優(yōu)良性狀的個體。（五）雜交育種的優(yōu)缺點(diǎn)1.雜交育種的優(yōu)點(diǎn)可將同一物種不同品種的優(yōu)良性狀集中在一個個體上，而且操作簡便。2.雜交育種的缺點(diǎn)（1）只能利用已有基因的重組，產(chǎn)生新的基因型，不能產(chǎn)生新的基因，因而雜交育種只能出現(xiàn)新的性狀組合，而不會出現(xiàn)新的性狀。（2）由于雜交過程中會出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象，因而育種進(jìn)程緩慢，所需時間較長。（3）親本的選擇范圍比較局限：親本的選擇一般限制在同種生物范圍之內(nèi)，而且只適用于進(jìn)行有性生殖的生物。（六）雜交育種的應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，雜3、交育種是改良作物品質(zhì)，提高農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量的常規(guī)方法，同時也可用于家畜和家禽的育種。二、誘變育種（一）誘變育種的原理誘變育種依據(jù)的遺傳學(xué)原理是基因突變。（二）誘變育種的方法利用物理因素（如X射線、射線、紫外線、激光等）或化學(xué)因素（如亞硝酸、硫酸二乙酯等）來處理生物，使生物發(fā)生基因突變。（三）誘變育種的優(yōu)缺點(diǎn)誘變育種最突出的優(yōu)點(diǎn)在于：可以提高突變率，加速育種進(jìn)程，在較短時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。但是，有利變異不多，需大量處理供應(yīng)材料并且具有盲目性。（四）誘變育種的實(shí)例“黑農(nóng)五號”大豆、青霉素高產(chǎn)菌株的選育等。（五）誘變育種的應(yīng)用誘變育種是創(chuàng)造動植物新品種和微生物新類型的重要方法?！疽c(diǎn)突破4、】一、雜交育種過程分析1.雜交育種過程圖解（假設(shè)親本的基因型分別是AAbb和aaBB，欲獲得雙顯性優(yōu)良性狀的純合子）P AAbb aaBBF1 AaBbF2 A-B- A-bb aaB- aabb不再發(fā)生性狀分離AABB淘汰2.有關(guān)雜交育種的幾點(diǎn)說明（1）若親本是不同純種，則F1往往表現(xiàn)一致，但從F2開始便會出現(xiàn)性狀分離，因此在雜交育種過程中選擇往往從F2開始。（2）若需培育顯性純合子，應(yīng)讓具有該性狀的個體連續(xù)自交，直至不再發(fā)生性狀分離才能推廣使用。（3）若需培育隱性純合子，從F2中選出具有該性狀的個體即可推廣使用，因?yàn)殡[性性狀一旦出現(xiàn)即為純合子，自交后代不再發(fā)生性狀分離。（4）若需利用雜種優(yōu)5、勢，選取親本雜交，將母本所結(jié)種子直接利用即可，但需年年育種。（5）植株抗病性的檢測：在無相應(yīng)病原體的環(huán)境中，需用相應(yīng)病原體感染植株，以檢測植株是否具有抗病性。（6）在進(jìn)行動物雜交育種時，若需選育顯性純合子，一般采用測交的方法檢測顯性個體是否為純合子。（7）雜交育種的適用范圍：同一物種的不同品種；能進(jìn)行有性生殖；將不同品種的優(yōu)良性狀集在中一個個體上。二、誘變育種1.人工誘變的最佳處理時期是細(xì)胞分裂間期。2.人工誘變只能提高突變率，而不能決定生物產(chǎn)生的突變是否有利，因而人工誘變不能提高生物有利變異的頻率。三、幾種常規(guī)育種方法的比較 種類項(xiàng)目雜交育種誘變育種多倍體育種單倍體育種原理基因重組基因突變?nèi)?、色體變異方法雜交自交選擇自交利用物理因素或化學(xué)因素處理生物用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗花藥離體培養(yǎng)秋水仙素處理幼苗優(yōu)點(diǎn)能將不同個體的優(yōu)良性狀集中于一個個體上且操作過程簡單能提高突變率或出現(xiàn)新的性狀，從而加速育種進(jìn)程葉片、種子和果實(shí)比較大，營養(yǎng)物質(zhì)的含量有所增加可以明顯縮短育種年限缺點(diǎn)時間長，須及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀，難以克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙有利變異少，需大量處理供試材料并且具有盲目性適用于植物，在動物方面難以實(shí)施技術(shù)復(fù)雜，需與雜交育種配合適用范圍能夠進(jìn)行有性生殖的植物和動物所有生物真核生物主要適用于能夠進(jìn)行有性生殖的植物實(shí)例雜交水稻青霉素高產(chǎn)菌株三倍體無籽西瓜普通小麥純合體四、解決育種問題時育7、種方法的選擇1.若需將同一物種不同親本的優(yōu)良性狀集中在一個個體上，既可進(jìn)行雜交育種，也可進(jìn)行單倍體育種（需配合使用雜交的方法）。2.若需設(shè)計快速育種方案，則采用單倍體育種的方法。3.若需大幅度改良某一品種，使之出現(xiàn)前所未有的性狀，則可采用誘變育種和雜交育種相結(jié)合的方法。4.若需培育高產(chǎn)量的無子果實(shí)，則可采用多倍體育種的方法。5.若需將不同物種的優(yōu)良性狀組合到一起，則可采用基因工程育種的方法。達(dá)標(biāo)自測1. 已知小麥的高稈對矮稈為顯性，紅粒對白粒為顯性。某科研人員在紅粒高稈麥田里偶然發(fā)現(xiàn)一株白粒矮稈小麥，若需在兩、三年時間內(nèi)獲得大量白粒矮稈麥種，你認(rèn)為應(yīng)該采用的最佳育種方法是（ B ）A.誘變育種8、 B.自交育種C.人工嫁接 D.單倍體育種2. 人們利用激光或亞硝酸處理萌發(fā)的種子或幼苗能夠誘發(fā)基因突變，則激光或亞硝酸發(fā)揮誘變作用的時間是有絲分裂的（ A ）A.分裂間期 B.分裂中期C.分裂后期 D.任意時期3. 現(xiàn)有基因型為AAbb和aaBB的兩個親本，兩對基因按自由組合定律遺傳。若需培育出基因型為aabb的新品種，你認(rèn)為最簡便的方法是（ B ）A.單倍體育種 B.雜交育種C.誘變育種 D.多倍體育種【自我校對】一、（二）同一 兩個或多 選擇和培育 （三）基因重組 （四）雜交 F2 （五）1.同一 一 簡便 2.（1）已有 基因型 基因 性狀組合 性狀 （2）性狀分離 緩慢 較長 （3）9、同種 有性二、（一）基因突變 （二）物理 化學(xué) 基因突變 （三）突變率 育種進(jìn)程 較短 不多 大量 盲目第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用【課標(biāo)定位】1.簡述基因工程的基本原理。2.舉例說出基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用。【教材回歸】一、基因工程的原理（一）基因工程的概念基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗地說，就是按照人們的意愿把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。（二）基因操作的基本工具1.基因的“剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）。一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。例如10、，大腸桿菌中的一種叫做EcoRI的限制酶能夠?qū)Ｒ坏刈R別GAATTC的序列，并在G和A之間將這段序列切開。2.基因的“針線”DNA連接酶兩種來源不同的DNA用同種限制酶切割后，末端可以相互黏合，但是，這種黏合只能使互補(bǔ)的堿基連接起來，脫氧核糖和磷酸交替連接而構(gòu)成的DNA骨架上的缺口（連接磷酸與脫氧核糖之間的化學(xué)鍵3，5磷酸二酯鍵），需要靠DNA連接酶來“縫合”。3.基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體要將外源基因送入受體細(xì)胞，還需要有專門的運(yùn)輸工具運(yùn)載體。目前常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒等。質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物的細(xì)胞中，是擬核或細(xì)胞核外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子。（三）基因工程的11、操作步驟“四步曲”基因工程的操作一般要經(jīng)歷四個步驟：提取目的基因目的基因與運(yùn)載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測與鑒定。二、基因工程的應(yīng)用（一）基因工程與作物育種1.目的：在作物育種方面，欲獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物，培育出具有各種抗逆性的作物新品種。2.實(shí)例：目前已成功培育出了抗蟲煙草、玉米、水稻和棉等多種作物。此外，還培育出了耐貯存的番茄、耐鹽堿的棉花、抗除草劑的玉米、油菜、大豆等多種轉(zhuǎn)基因作物。在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上，科學(xué)家利用基因工程的方法培育出了轉(zhuǎn)基因奶牛、超級綿羊等多種轉(zhuǎn)基因動物。3.意義：抗蟲基因作物的使用，不僅減少了農(nóng)藥的用量，降低了生產(chǎn)成本，而且還減少了農(nóng)藥對環(huán)境的12、污染。（二）基因工程與藥物研制在藥品生產(chǎn)中，有些藥品是直接從生物體的組織、細(xì)胞或血液中提取的。由于受到原料來源的限制，價格十分昂貴。用基因工程的方法能夠高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品，如胰島素、干擾素、白細(xì)胞介素，以及預(yù)防乙肝、霍亂、傷寒和瘧疾的疫苗等。（三）基因工程與環(huán)境保護(hù)在環(huán)境保護(hù)方面，利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌降解有毒有害的化合物，吸收環(huán)境中的重金屬，分解泄漏的石油，處理工業(yè)廢水等。三、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性不安全，要嚴(yán)格控制 安全，應(yīng)大范圍推廣我國態(tài)度：重視轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品的安全性問題，并密切關(guān)注國際上有關(guān)管理法則動向【要點(diǎn)突破】一、基因工程的基本原理基因重組基因工程是把一種生13、物的某種基因作為整體轉(zhuǎn)移到另一種生物的體細(xì)胞內(nèi)，基因仍然具有一定的獨(dú)立性和完整性，基因的結(jié)構(gòu)沒有變化，只是位置改變而已。特別提示：通過基因工程產(chǎn)生的變異是定向的，然而基因重組、基因突變和染色體變異產(chǎn)生的變異是不定向的。二、基因操作的基本工具1.限制酶（1）作用特點(diǎn)專一性：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。（2）作用結(jié)果產(chǎn)生黏性末端：被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸序列，它們之間的堿基正好互補(bǔ)配對，這樣的切口叫做黏性末端。（3）作用部位3，5磷酸二酯鍵：磷酸與脫氧核苷酸之間的化學(xué)鍵。特別提示：限制酶能夠切割外來DNA，也就是能限制異源14、DNA的侵入并使之失去活力，但對自身的DNA無損害作用。因此，目的基因必須與運(yùn)載體結(jié)合后才能導(dǎo)入受體細(xì)胞。2.DNA連接酶與DNA聚合酶的比較比較項(xiàng)目DNA連接酶DNA聚合酶作用對象連接DNA片段連接游離的脫氧核苷酸作用條件不需要模板需要模板作用結(jié)果連接不同脫氧核苷酸之間的磷酸和脫氧核糖3.基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體（1）作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。（2）必須具備的條件：能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制這樣可保證目的基因能在細(xì)胞分裂過程中復(fù)制并傳遞給子細(xì)胞；有多個限制酶切點(diǎn)這是運(yùn)載體能夠接入多種目的基因所必需的條件；有標(biāo)記基因這是檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞中的重要判斷依據(jù)。特別提示：基因操作的“15、工具”與“工具酶”的區(qū)別：基因操作的工具包括限制酶、DNA連接酶以及運(yùn)載體，而基因操作的工具酶僅指限制酶和DNA連接酶。三、基因工程操作的基本步驟1.提取目的基因目的基因是指人們所需要的特定基因，提取目的基因的方法有直接分離基因和人工合成基因兩條途徑。2.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合首先用同一種限制酶切割質(zhì)粒，然后加入DNA連接酶和目的基因，使質(zhì)粒與目的基因結(jié)合成重組DNA分子。3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞主要是借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的方法。4.目的基因的檢測和鑒定根據(jù)受體細(xì)胞中是否具有標(biāo)記基因，判斷目的基因?qū)肱c否；根據(jù)受體細(xì)胞表現(xiàn)出的特定性狀（如棉花的抗蟲性狀），判斷目的基因是否表達(dá)。四、基因工程的16、應(yīng)用與安全性1.受體細(xì)胞的選擇培育轉(zhuǎn)基因植物時，植物根、莖、葉等生活細(xì)胞均可作為受體細(xì)胞。但是，在培育轉(zhuǎn)基因動物個體時，受體細(xì)胞一般選用受精卵。2.基因工程的安全性因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)是一把雙刃劍，在很多方面展示出美好的應(yīng)用前景，但基因工程也給人們帶來了許多潛在的危險。因此要辯證看待基因工程所引發(fā)的問題，如可能制造超級細(xì)菌和超級雜草等；制造出難以制服的病原體、生物武品；轉(zhuǎn)基因動植物的出現(xiàn)引發(fā)物種入侵，有可能破壞原有的生態(tài)平衡，對原有物種產(chǎn)生威脅；還可能帶來轉(zhuǎn)基因食品的安全性等問題。【達(dá)標(biāo)自測】1. 某科研人員將兔子血紅蛋白的mRNA加入含有大腸桿菌的培養(yǎng)液中，不久在大腸桿菌體內(nèi)合成了兔子的血紅蛋白。上17、述事實(shí)說明（ B ）A.蛋白質(zhì)的合成是在核糖體上進(jìn)行的B.各種生物共用一套遺傳密碼C.兔子與大腸桿菌的基因發(fā)生了重組D.兔子的基因發(fā)生了誘發(fā)突變2. 利用“鳥槍法”將目的基因從供體細(xì)胞中分離出來需使用限制酶，而一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并從特點(diǎn)的切點(diǎn)進(jìn)行切割。這是利用了酶的（ B ）A.高效性 B.專一性C.多樣性 D.易變性3. 我國科學(xué)家將蘇云金的抗蟲基因?qū)朊藁ㄖ仓瓴⒊晒Λ@得了表達(dá)，這里所說的表達(dá)是指蘇云金的抗蟲基因在棉花細(xì)胞中（ C ）A.能夠進(jìn)行自我復(fù)制 B.能夠傳遞給后代植株C.能夠合成抗蟲毒蛋白 D.能友好地借居在棉花細(xì)胞中【自我校對】一、（一）拼接 DNA重組 意愿 修飾改造 定向 （二）1.限制 一種 特定 2.同種 堿基 DNA連接酶 3.質(zhì)粒 噬菌體 動植物病毒 細(xì)菌 酵母菌 復(fù)制 很小 環(huán)狀DNA （三）目的基因 運(yùn)載體 受體細(xì)胞 檢測與鑒定二、（一）1.抗逆性 3.減少 降低 農(nóng)藥- 5 -