【基础知识梳理】

一、杂交育种与诱变育种

	杂交育种	诱变育种
原理
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分裂的细胞发生                 ，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

 

【思考】：杂交育种发生适用于什么生物？发生在什么过程中的什么时期？

 

         诱变育种适用于什么生物？发生在什么过程中？

 

二、基因工程         

1．基本工具

(1)基因的剪刀是          。(2)基因的针线是            。(3)常用的运载体有              。

2．操作步骤

(1)写出基因工程的四个步骤：

                   →                  →                 →                     

(2)第二步的操作用到什么工具？

                                        。

 

【思考】：怎样确认目的基因已被导入受体细胞？基本工具的本质是什么？

 

3．应用

(1)作物育种：利用基因工程，获得高产、稳产和具有优良

品质的农作物，培育出具有各种             的作物新品种，如              。

(2)药物研制：利用基因工程，培育转基因生物，利用转基

因生物生产出各种高质量、低成本的药品，如                、              、乙肝疫苗等。

(3)环境保护：如利用                        降解有毒有害的化合物，

吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等

4．转基因生物和转基因食品的安全性

2001年5月，我国国务院公布了《农业转基因生物安全管理条例》，对农业转基因生物的           、生产和加工、经营和进出口等作了具体规定。

 

【构建知识网络】

【考纲解读】

考点一：基因工程

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2013年高考中仍会呈现。基因工程的基本工具的特点及操作步骤亦是常考点，不容忽视。

[例1]　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。运用这一技术可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”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，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？

 

【归纳】

(1) 限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间形成的                (不是氢键)，只是一个切开，一个连接。

(2) 限制性核酸内切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                         ；第二步中两种工具酶都用到。

(3) DNA酶即DNA水解酶，是将DNA水解的酶；DNA聚合酶是在DNA复制过程中，催化形成新DNA分子的酶，是将单个游离的脱氧核苷酸加到DNA片段上，需要模板；但DNA连接酶是将两个DNA片段的两个缺口同时连接，不需要模板，DNA聚合酶和DNA连接酶作用的化学键相同，都是                          。

(4) 质粒是最常用的运载体，不要把质粒同运载体等同，除此之外，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              ，其基本单位为                    。

(5) 原核生物基因(如抗虫基因来自苏云金芽孢杆菌)可为真核生物(如棉花)提供目的基因。

(6) 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。

 

考点二：生物变异在育种中的应用

高考中通常以实验设计题、图解题形式考查生物育种的原理、流程、优缺点等，综合性强。预计2013年有可能与遗传规律、细胞增殖和分化等知识联系，与生产生活、最新科技成果等结合命制实验题目，对该考点进行考查。

[例2]　(2012·安徽百校联考)下图为水稻的几种不同育种方法示意图，据图回答下列问题：

(1)B常用的方法是______________，用到秋水仙素的过程有________(用图中字母表示)。

(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_______________。

(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____________；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)现有三个水稻品种，①的基因型为aaBBDD，②的基因型为AAbbDD，③的基因型为AABBdd，三对等位基因分别位于三对同源染色体上。现运用杂交育种方法利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株(用文字简要描述获得过程即可)： _______               _______             

                                                                                      

                                                                                                                                    。

【小结】

方法	原理	常用方法	优点	缺点	代表实例
杂交育种			操作简单，目标性强	育种年限长	矮秆抗病小麦
诱变育种		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
多倍体育种			操作简单，并可以在较短时间内获得新品种	新品种发育迟缓、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				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		将一种生物特定的基因转移到另一种生物细胞中		有可能引发生态 危机	转基因抗虫棉

 

【实验】育种方法的选择

[例3]　粮食是人类生存的基本条件，提高单位面积粮食的产量、质量是解决粮食问题的主要途径之一。

(1)为提高农作物的产量，得到抗倒伏、抗锈病等优良性状，科学家往往采取多种育种方法来培育符合农业生产要求的新品种。根据下面提供的材料，设计育种方案，以便最快得到所需品种。非生物材料：可自选。生物材料有：

A．水稻的高秆(显性)抗锈病(显性)纯种     B．水稻的矮秆(隐性)不抗锈病(隐性)纯种

C．水稻的高秆(显性)不抗锈病(隐性)纯种

①要得到能直接应用于生产的具有抗倒伏、抗锈病等优良性状的品种，该品种应是________。

②所选择的生物材料：________________(填写代表生物材料的字母)。

③育种过程中运用的最常见的方法是_____________________________________________。

④预期产生这种结果(所需性状类型)的概率是________。如果从播种到获得种子需要一年，则获得该品种植株至少需要________年。

(2) 随着科技的发展，许多新的育种方法已经出现并投入使用。

①用普通小麦和黑麦培育的八倍体小黑麦的原理是________________________________________。

②航天育种是目前的一个热门话题，如“神七”就搭载了萌发着的植物种子。那么利用这种方法是否一定能获得人们所期望的理想性状？为什么？__________________________________________。

③螟虫是危害水稻的主要害虫之一。科学家为了减少农药的使用，希望培育出具有抗螟虫性状的水稻新品种，最适合的育种方法是_________________，其原理是____________。

 

【热点】杂交育种与杂种优势

[例4]　中国农业部验收组2011年9月19日公布，袁隆平指导的“Y两优2号”百亩超级杂交稻试验田平均亩产926.6公斤，创中国大面积水稻亩产最高纪录。超级杂交稻是通过形态改良和利用亚种间杂种优势相结合的技术路线来提高产量。

请回答下面的问题：

(1)水稻的穗大(A)对穗小(a)为显性。基因型为Aa的水稻自交，子一代中，基因型为________的个体表现出穗小，应淘汰；基因型为________的个体表现出穗大，需进一步自交和选育；按照这种自交→淘汰→选育的育种方法，理论上第n代种子中杂合子的比例是________。

(2)水稻的晚熟(B)对早熟(b)为显性，请回答利用现有纯合子水稻品种，通过杂交育种方法培育纯合大穗早熟水稻新品种的问题。

①培育纯合大穗早熟水稻新品种，选择的亲本基因型分别是________和________。两亲本杂交的目的是____________________________________________。

②将F1所结种子种下去，长出的水稻中表现为大穗早熟的几率是________，在这些大穗早熟植株中约有________是符合育种要求的。

 

【课堂练习】

1．(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

D．DNA连接酶使黏性末端的碱基之间形成氢键

2．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

C．DNA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

3．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①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②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③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④表示的育种方式是________，该育种方法的优点是________________________。

 

例1、[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，合成的蛋白质成分可能发生一定的改变。)

例2[答案]　(1)花药离体培养　C、F　(2)E　基因重组　(3)AD　ABC　(4)①与②杂交得到杂交一代，杂交一代与③杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，可以得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成基因型为aabbdd的植株

 

例3[答案]　(1)①纯合子(纯种)　②A、B　③杂交、花药离体培养、人工诱导染色体加倍(答出任意一项即可)　④1/4　2

(2)①染色体变异　②不一定。因为基因突变是不定向的　③基因工程育种　基因重组

例4[答案]　(1)aa　AA或Aa　2/(2n＋1)　(2)①AABB　aabb　将基因A和b集中到同一个体中　②3/16　1/3

 

课堂练习

1、C  2、C

3、 (1)杂交育种　1/3　(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