届高考生物二轮复习从杂交育种到基因工程教案全国通用.docx
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届高考生物二轮复习从杂交育种到基因工程教案全国通用
从杂交育种到基因工程
高考考点
考查内容
三年高考探源
考查频率
变异与育种
1．联系生产实例理解杂交育种；
2．从育种原理、方法、优点、不足等方面对诱变育种进行分析；
3．列表比较常见的四种育种方法；
4．通过联想制作拼接画的过程，理解基因工程的操作工具；
5．采用绘图方法逐步掌握基因工程的操作步骤；
6．联系基因工程的具体实例掌握基因工程的应用。
2018天津卷·31
2015浙江卷·9
2017天津卷·9
2017北京卷·30
2017江苏卷·27
★★★☆☆
二倍体、多倍体、单倍体的比较及应用
★★★☆☆
低温诱导植物染色体数目的变化（实验探究）
★★★☆☆
考点1变异与育种
1．几种育种方法比较
名称
原理
方法
优点
缺点
应用
杂交育种
基因重组
培育纯合子品种：
杂交→自交→筛选出符合要求的表现型，通过自交至不发生性状分离为止
方法简便，使分散在同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上
①育种时间一般比较长；
②局限于同种或亲缘关系较近的个体；
③需及时发现优良品种
用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦
培育杂合子品种：
一般是选取纯合双亲子一代
年年制种
杂交水稻、杂交玉米等
诱变育种
基因突变
①物理：
紫外线、X或γ射线、微重力、激光等处理，再筛选；
②化学：
亚硝酸、硫酸二乙酯处理，再选择
提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些性状
盲目性大，有利变异少，工作量大，需要处理大量的供试材料
高产青霉菌
单倍体育种
染色体变异
①先进行花药离体培养，培养出单倍体植株；②将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子；③从中选择优良植株
明显缩短育种年限，子代均为纯合子，加速育种进程
技术复杂
用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦
多倍体育种
染色体数目变异
用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
操作简单，能较快获得所需品种
所获品种发育延迟，结实率低，一般只适用于植物
三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦
基因工程育种
基因重组
提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导入受体细胞→目的基因的表达与检测→筛选获得优良个体
①目的性强，育种周期短；
②克服了远缘杂交不亲和的障碍
技术复杂，安全性问题多，有可能引起生态危机
转基因“向日葵豆”、转基因抗虫棉
【特别提醒】
（1）杂交育种选育的时间是从F2开始，原因是从F2开始发生性状分离；选育后是否连续自交取决于所选优良性状是显性还是隐性。
（2）诱变育种尽管能提高突变率，但处理材料时仍然是未突变的远远多于突变的个体；突变的不定向性和一般有害的特性决定了在突变的个体中有害仍多于有利，只是与自然突变相比较，二者都增多。
（3）基因工程育种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．育种程序图的识别
（1）首先要识别图解中各字母表示的处理方法：
A——杂交，D——自交，B——花药离体培养，C——秋水仙素处理，E——诱变处理，F——秋水仙素处理，G——转基因技术，H——脱分化，I——再分化，J——包裹人工种皮。
这是识别各种育种方法的主要依据。
（2）根据以上分析可以判断：
“亲本
新品种”为杂交育种，“亲本
新品种”为单倍体育种，“种子或幼苗
新品种”为诱变育种，“种子或幼苗
新品种”为多倍体育种，“植物细胞
新细胞
愈伤组织
胚状体
人工种子
新品种”为基因工程育种。
3．基于个体基因型的育种图解识别
根据基因型的变化可以判断：
“aabb×AABB→AaBb→AAbb”为杂交育种，“aabb×AABB→AaBb→Ab→AAbb”为单倍体育种，“AABB→AaBB”为诱变育种，“aabb×AABB→AaBb→AAaaBBbb”为多倍体育种。
调研1下列关于培育生物新品种的叙述，正确的是
A．杂交育种培育的新品种必须是纯合子B．单倍体育种是为了获取单倍体新品种C．诱变育种获得的优良性状均可稳定遗传
D．培育三倍体转基因植物，可以防止基因污染
【答案】D
调研2如图①～⑤列举了五种育种方法，请回答相关问题：
（1）①属于________育种。
（2）第④种育种方法的原理是_____________________________________，红色种皮的花生种子用第④种育种方法培育获得了一株紫色种皮的变异植株，其自交后代中有些结出了红色种皮的种子，其原因是______________________________________。
（3）能体现细胞具有全能性的是方法________（填①～⑤）。
与方法①相比，方法②的优点是___________________________________________________________________。
（4）通过育种方法⑤培育抗虫棉属基因工程育种，此操作过程中抗虫基因表达时的遗传信息传递方向是________________________________________________________________。
【答案】
（1）杂交
（2）基因突变该突变为显性突变（或该变异植株是杂合子）
（3）②明显缩短育种年限
（4）DNA
RNA
蛋白质
考点2育种方案的选择及育种年限的分析
一、关于育种方式的选择
要根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法。
（1）培育无子果实可选择多倍体育种，其原理是三倍体植株在进行减数分裂时联会紊乱，通常不能产生正常的配子，因而不能结子。
（2）要获得本物种没有的性状可采用诱变育种或基因工程育种，其中基因工程育种的目的性强。
（3）如果要将不同个体的优良性状集中到某一个体上，则可以选择杂交育种或单倍体育种，其中单倍体育种可大大缩短育种年限，从而快速获得纯种个体。
（4）如果要克服远缘杂交不亲和的障碍，则可以选择基因工程育种和植物体细胞杂交技术。
（5）如果要培育具有隐性性状的个体，则可用自交或杂交的方法，只要出现该性状即可。
（6）如果要使染色体加倍，则可以采用秋水仙素或低温处理等方法。
（7）有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则在选育显性纯合子时最简便的方法是自交。
（8）实验植物若为营养繁殖类，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。
（9）实验材料若为原核生物，则不能运用杂交育种，细菌一般采用诱变育种和基因工程育种。
二、关于育种年限的分析
不同的育种方法需要的时间不同，即使是同一种育种方法，也会因为物种、性状的不同而存在时限上的差异。
下面所有分析均为理论年限分析，在实践中，所需时间可能有变化。
1．杂交育种——性状表现于植株
（1）一年生作物育种，以玉米为例。
育种目标为具有双显性性状的植株。
玉米种群中存在高产不抗病（AAbb）、低产抗病（aaBB）两种类型，以此为材料培育高产抗病（AABB）新品种。
（2）一年生作物育种，以玉米为例。
育种目标为具有双隐性性状的植株。
参照图示可知：
理论上，第三年就可以得到所需品种（aabb）。
（3）一年生作物育种，以玉米为例。
育种目标为具有一显一隐性状的植株。
参照图示可知：
理论上到第四年就能获得所需品种。
2．杂交育种——性状表现于种子
（1）一年生作物育种，以豌豆为例。
育种目标为具有双显性性状的植株。
参照上图可知：
性状表现于种子时，理论上，双显性性状育种或单显性性状育种所需时限应比性状表现于植株时节省一年的时间，即到第三年就能获得所需品种。
（2）一年生作物育种，以豌豆为例。
育种目标为具有双隐性性状的植株。
参照上图可知：
性状表现于种子时，理论上，第二年就能获得所需品种。
（3）如果是三对以上相对性状的育种，则育种时限会在上述基础上相应延长。
3．杂交育种——多年生植物
如果育种对象为多年生植物，则杂交育种的周期就会更长。
4．单倍体育种
花药离体培养必然是第二年的工作，诱导单倍体幼苗的染色体数加倍，所需的时间很短，故理论上，第二年就可以得到所需新品种。
【特别提醒】
（1）育种目标不同育种方案的选择不同
育种目标
育种方案
集中双亲优良性状
单倍体育种（明显缩短育种年限）
杂交育种（耗时较长，但简便易行）
对原品系实施“定向”改造
基因工程及植物细胞工程（植物体细胞杂交）育种
让原品系产生新性状（无中生有）
诱变育种（可提高变异频率，期望获得理想性状）
使原品系营养器官“增大”或“加强”
多倍体育种
（2）关注“三最”定方向
①最简便——侧重于技术操作，杂交育种操作最简便。
②最快——侧重于育种时间，单倍体育种所需时间明显缩短。
③最准确——侧重于目标精准度，基因工程技术可“定向”改变生物性状。
调研1现有某种植物的四种不同基因型的种子，其基因型分别为aaBBCCDD、AAbbCCDD、AABBccDD、AABBCCdd，四对基因独立遗传。
该种植物从播种到收获种子需要一年的时间。
利用现有种子获得基因型为aabbccdd的种子至少需要
A．3年B．4年
C．5年D．6年
【答案】A
调研2普通小麦中有高秆抗病（TTRR）和矮秆易感病（ttrr）两个品种，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。
实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验，请分析回答：
（1）A组由F1获得F2的方法是________，F2矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占__________________。
（2）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育配子的是________类。
（3）A、B、C三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦新品种的方法是________组，原因是____________________________________________________________________________。
（4）B组的育种方法是________。
B组育种过程中“处理”的具体方法是__________________________。
（5）在一块高秆（纯合体）小麦田中，发现了一株矮秆小麦。
该性状出现的原因是_________________。
【答案】
（1）自交2/3
（2）Ⅱ
（3）C基因突变发生的频率极低，且具不定向性
（4）单倍体育种用低温处理或用一定（适宜）浓度的秋水仙素处理矮秆抗病Ⅱ的幼苗
（5）该性状的出现可能是由环境引起的，也可能是基因突变引起的
【解析】
（1）图示A组表示杂交育种的过程，其中F1获得F2的方法叫自交，F2矮秆抗病植株为ttR_，其中不能稳定遗传的占2/3。
（2）图示B组为单倍体育种，图示C组为诱变育种。
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮秆抗病植株中，Ⅱ是单倍体植株，具有高度不育性，所以最可能产生不育配子。
（3）A、B、C三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦新品种的方法是诱变育种，因为基因突变具有不定向性和低频性。
（4）B组育种过程中“处理”的具体方法是用低温或者秋水仙素处理单倍体幼苗。
（5）在一块高秆（纯合体）小麦田中，发现了一株矮秆小麦，可能是由环境引起，也可能是基因突变引起。
考点3基因工程
1．基因工程的操作工具
（1）限制性核酸内切酶
①特点：
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点切割DNA分子。
②存在：
主要存在于微生物中。
③结果：
产生黏性末端（碱基互补配对）或平末端。
（2）DNA连接酶
①连接的部位：
两核苷酸之间的磷酸二酯键（“梯子的扶手”），而不是氢键（“梯子的踏板”）。
②结果：
两个相同的黏性末端或平末端相连。
（3）运载体
①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，以便与外源基因连接；
c．有标记基因，以便筛选。
②常用的运载体
a．质粒
b．噬菌体（又叫细菌病毒）。
c．动植物病毒。
2．基因重组与基因工程的异同
比较项目
基因重组（狭义）
基因工程
不同点
重组基因
同一物种的不同基因
不同物种间的不同基因
繁殖方式
有性生殖
无性生殖
变异大小
小
大
意义
是生物变异的来源之一，对生物进化有重要意义
使人类有可能按自己的意愿直接定向地改造生物，培育出新品种
相同点
都实现了不同基因间的重新组合，都能使生物产生变异，基因工程属于广义的基因重组
【特别提醒】
（1）基因重组发生于有性生殖中，不能打破生殖隔离，而基因工程则可实现异种生物的基因转移。
（2）基因工程可使受体获得新的基因，表现出新的性状，该技术可看作是一种广义的基因重组。
（3）转基因动植物的培育，因其细胞全能性不同，外源基因的受体细胞也不同。
培育转基因动物的受体细胞一般为受精卵；培育转基因植物的受体细胞可用生殖细胞，也可用体细胞。
基因工程常需与其他工程技术配合，才能实现目的。
调研1下列关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是
供体
剪刀
针线
运载体
受体
A
质粒
限制酶
DNA连接酶
提供目的基因的生物
大肠杆菌等
B
提供目的基因的生物
DNA连接酶
限制酶
质粒
大肠杆菌等
C
提供目的基因的生物
限制酶
DNA连
接酶
质粒
大肠杆菌等
D
大肠杆菌等
DNA连接酶
限制酶
提供目的基因的生物
质粒
【答案】C
【解析】供体是提供目的基因的生物，受体是接受目的基因的生物，剪刀是限制酶，针线是DNA连接酶，常用的运载体是质粒。
调研2将抗除草剂基因转入油菜中，得到转基因油菜，在转基因油菜种植多年后，调查发现在公路边的野生油菜有80%含有抗除草剂基因。
下列叙述正确的是
A．野生油菜体内的抗除草剂基因主要源自转基因油菜的花粉
B．80%的野生油菜体内出现抗除草剂基因是基因突变的结果
C．含抗除草剂基因的野生油菜是经自然选择进化出的新物种
D．大量使用单一除草剂可以减轻环境污染，提高物种多样性
【答案】A
【解析】转基因油菜的含抗除草剂基因的花粉传播到野生油菜上后，产生的后代体内也含有抗除草剂基因；80%的野生油菜具有抗除草剂基因是转基因油菜中的抗除草剂基因转入野生油菜并通过自然选择产生的；含抗除草剂基因的野生油菜发生了进化，但还不是新的物种；大量使用除草剂会导致环境污染加重。
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