第6章从杂交育种到基因工程.docx
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第6章从杂交育种到基因工程
第6章从杂交育种到基因工程
第1节杂交育种
【基础知识】
一．杂交育种
1.概念：
将两个或多个品种的优良性状通过__________集中在一起，再经过________和培育，获得新品种的方法。
2.原理：
_____________________。
3.优点：
位于不同个体上的__________集中在___________上，即“集优”。
4.缺点：
不能创造出新的_________，进程缓慢，过程繁琐，后代易出现_________。
5.应用：
改良作物___________、提高农作物____________的常规方法，同时也可用于____________、_____________的育种。
【例1】小麦的高秆对矮秆是显性，抗锈病对易染锈病是显性，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上，现有三个纯系品种，高秆抗病、高秆不抗病、矮秆不抗病小麦，请设计一个培育矮秆抗病品种的方案，完成如下育种步骤。
（1）杂交亲本应选择的类型________________。
（2）产生杂种一代后，再________________。
（3）对杂种三代________________________。
（4）经过（3）的处理后，应该选择________的种子作为新品种。
二．诱变育种
1.概念：
是利用物理因素（如_____________、γ射线、_____________、激光等）或化学因素（如_____________、_____________等）来处理生物，使生物发生_____________，获得新品种的方法。
2.原理：
_____________________。
3.优点：
提高了_____________，在短时间内获得更多的优良变异类型，加速_____________的进程，创造生物新品种、新类型。
4.缺点：
_____________少，_____________多，需要大量地处理实验材料，具有很大的_____________性。
5.应用：
主要应用于__________和_____________，如太空椒的培育、高产青霉素的选育。
【例2】（5分）基因突变是指基因结构的改变，科学家常常利用物理、化学的方法来诱导生物发生基因突变，以便能获得大量的突变类型，使人们能从生化的角度在分子水平上对它们进行遗传分析，其α、β、γ射线、紫外线等为物理诱变因素；亚硝胺、乙酸亚胺、乙二胺、四乙酸等为化学诱变因素。
根据上述内容完成下列问题：
（1）下列对基因突变的描述不正确的是__________。
A．由于人们可以定向诱导突变性状，诱变育种能明显地缩短育种年限
B．诱变育种能直接产生新性状，大幅度地改良性状
C．基因突变具有广泛性、随机性
D．突变频率低且突变性状一般有害，少数有利
（2）电离辐射诱导生物基因突变时，细胞中吸收辐射能量最多的化合物是__________，原因是_______
_______________________。
（3）根据下列细胞中物质的吸收峰值，可知紫外线（λ=2700A）在诱导突变过程中的主要作用物质是__________。
A.核酸B.水C.脂肪D.蛋白质
【基础训练】
1.杂交育种依据的主要遗传学原理是（）
A．染色体变异B．基因连锁互换C．基因自由组合D．基因突变
2.诱变育种的理论依据是（）
A．基因突变B．基因重组C．染色体变异D．基因分离
3.下列育种措施中能产生新基因的是（）
A．高秆抗锈病小麦和矮秆易染锈病小麦杂交获得矮秆抗锈病优质品种
B．用秋水仙素诱导染色体加倍培育八倍体小黑麦
C．用X射线、紫外线处理青霉菌获得青霉素高产菌体
D．用花药离体培育出小麦植株
4.紫外线具有杀菌和诱变功能。
用相同剂量、不同波长的紫外线处理两组等量的酵母菌，结果见下表。
紫外线波长（nm）
存活率（%）
突变数（个）
260
60
50～100
280
100
0～1
据表推断，在选育优良菌种时，应采用的紫外线波长及依据是（）
A．260nm酵母菌存活率较低B．260nm酵母菌突变数多
C．280nm酵母菌存活率高D．280nm酵母菌突变数少
5.在生产实践中，人们早就知道，要挑品质好的个体传种，这样利用生物的变异，经过长期选择，就能培育出许多品种，这种方法称为选择育种。
许多地方品种就是通过这种方式育成的。
你认为它与杂交育种和诱变育种的主要区别是（）
①选择育种周期长②杂交育种和诱变育种不需要选择③选择育种可选择的范围有限④选择育种利用的变异是自然变异
A．①②④ B．①③④ C．②③④ D．①②③
6.下列不属于诱变育种实例的是（）
A．一定剂量的γ射线引起变异获得新品种B．X射线处理得到青霉素高产菌体
C．激光照射获得动植物新类型D．人工种植的马铃薯块茎逐年变小
7.与杂交育种、单倍体育种等育种方法相比，尽管人工诱变育种具有很大的盲目性，但是该育种方法的独到之处是（）
A．可以将不同品种的优良性状集中到一个品种上B．育种周期短，加快育种进程
C．改变基因结构，创造前所未有的性状D．能够明显缩短育种年限，后代性状稳定快
8.下列关于人工诱变育种的优点不正确的是（）
A．提高变异频率B．后代性状稳定快C．普遍提高产量D．大幅度改良某些性状
9.小麦高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗病（T）对感病（t）为显性，两对基因可自由组合。
现用DDTT和ddtt两个品系作亲本，在F2中选育矮秆抗病类型，其中最合乎理想的基因型在F2中所占比例为（）
A．1/16B．2/16C．3/16D．4/16
10．正确填写以下育种名称：
（1）花药离体培养培育成烟草新品系是______________。
（2）用抗倒伏、不抗锈病的小麦与易倒伏、抗锈病的小麦培育成既抗倒伏又抗锈病的小麦品种______________。
（3）用60Co辐射稻种，培育出成熟期提前、蛋白质含量高的品系______________。
（4）无子西瓜的培育是______________。
11．下图表示某种农作物①和②两种品种分别培育出④⑤⑥三种品种。
根据上述过程，回答下列问题：
（1）用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ称为_________，方法Ⅱ称为_________，所依据的原理是_________。
（2）用③培育出④的常用方法Ⅲ是_________，由④培育成⑤的过程中用化学药剂_________处理④的幼苗，方法Ⅲ和Ⅴ合称为_________育种，其优点是__________________。
（3）由③培育出⑥的常用方法称为_________，形成的⑥叫_________，依据的原理是_________。
【能力提高】
1.两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是（）
A．单倍体育种B．杂交育种C．人工诱变育种D．细胞工程育种
2.以下关于生物变异的叙述，正确的是（）
A．基因突变都会遗传给后代B．基因碱基序列发生改变，不一定导致性状改变
C．染色体变异产生的后代都是不育的D．基因重组只发生在生殖细胞形成过程中
3.AABB和aabb的植株杂交，其F2的新类型中能稳定遗传的个体占F2总数的（）
A．1/4B．3/16C．1/8D．1/16
4.在一块栽种红果番茄的田地里，农民发现有一株番茄的一枝条结出黄色番茄，这是因为该枝条发生了
A．细胞质遗传B．基因突变C．基因重组D．染色体变异
5.假如水稻高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗稻瘟病（R）对易感染稻瘟病（r）为显性，两对性状独立遗传。
用一个纯合易感染病的矮秆品种（抗倒伏）与一个纯合抗病高秆（易倒伏）杂交，F2代中出现即抗病又抗倒伏类型的基因型及其比例是
A．ddRR，1/8B．ddRR，1/16和ddRr，1/8
C．ddRr，1/16D．DDrr，1/16和DdRR，1/8
6.下面列举几种可能诱发基因突变的原因，其中哪项是不正确的（）
A．射线的辐射B．杂交C．激光照射D．秋水仙素处理
7.用四倍体水稻的花粉通过人工离体培养，育成的植株是（）
A．二倍体B．单倍体C．四倍体D．多倍体
8.将纯种小麦播种于生产田，发现边际和灌水沟两侧的植株总体上比中间的长得好。
产生这种现象的原因
A．基因重组引起性状分离B．环境引起性状变异
C．隐性基因突变成为显性基因D．染色体结构和数目发生了变化
9.一般地说，干旱条件下育成的作物品种，适于在干旱地区种植；潮湿条件下育成的作物品种，适于在潮湿地区种植。
在这里，干旱和潮湿条件所起的作用是（）
A．诱发基因突变B．引起染色体变异
C．选择基因型D．导致基因重组
10.已知普通小麦是六倍体，含42条染色体。
有关普通小麦的下列叙述中，错误的是（）
A．它的单倍体植株的体细胞含21条染色体B．它的每个染色体组含7条染色体
C．它的胚乳含3个染色体组D．离体培养它的花粉，产生的植株表现高度不育
11．有两个小麦品种：
一种是高秆抗锈病（DDTT），另一种是矮秆不抗锈病（ddtt），请回答下列问题：
（1）请利用植物杂交原理，设计一种快速方法培育出合乎要求的矮秆抗锈病品种，写出主要步骤_________________
__________。
（2）这种快速育种方法叫_________，其细胞学基础是___________________________。
（3）若用高秆抗锈病的普通小麦（DdTt）的花粉做离体培养并用秋水仙素处理，所得的植株有_________种表现型，其中基因型为_________的个体表现为矮秆抗锈病。
（4）假如DDTT与ddtt小麦通过杂交方法和单倍体育种培育不出理想的新品种，试写出一种培育出新性状的育种方法___
______。
12.现在三个番茄品种，A品种的基因型为AABBdd，B品种的基因型为AabbDD，C品种的基因型为aaBBDD。
三对等位基因分别位于三对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形三对相对性状。
请回答：
（1）如何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）
（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要几年？
（3）如果要缩短获得aabbdd植株的时间，可采用什么方法？
（写出方法的名称即可）
13.科学家利用辐射诱变技术处理红色种皮的花生，获得一突变植株，其自交所结的种子均具紫色种皮。
这些紫色种皮的种子长成的植株中，有些却结出了红色种皮的种子。
（1）上述紫色种皮的花生种子长成的植株中，有些结出了红色种皮种子的原因是_________________
____________________________。
（2）上述紫色种皮的种子，可用于培育紫色种皮性状稳定遗传的花生新品种。
假设花生种皮的紫色和红色性状由一对等位基因控制，用文字简要叙述获得该新品种的过程：
_______________
______________________________。
【参考答案】
【基础知识】
一．杂交育种：
1.交配选择2.基因重组3.优良性状一个个体4.基因性状分离5.品质单位面积产量家畜家禽【例1】
（1）纯合高秆抗病×纯合矮秆不抗病；
（2）将杂交种子种下去，并让其自交；（3）选择其中矮秆抗病品种进行种植；（4）不再发生性状分离的矮秆抗病品种。
二．诱变育种：
1.X射线紫外线亚硝酸硫酸二乙酯基因突变2.基因突变3.突变率育种4.有利变异有害变异盲目5.农作物诱变微生物【例2】
（1）A
（2）H2O H2O是生物细胞中含量最多的化合物（3）A
【基础训练】
1.C2.A3.C4.B5.B6.D7.C8.C9.A10.
（1）单倍体育种
（2）杂交育种（3）诱变育种（3）多倍体育种
11.
（1）杂交 自交 基因重组
（2）花药离体培养 秋水仙素 单倍体 明显缩短育种年限（3）人工诱导多倍体 多倍体 染色体变异
【能力提高】
1.B2.B3.C4.B5.B6.B7.B8.B9.C10.C11.
（1）DDTT×ddtt→DdTt→自交→矮秆抗病植株（ddTT、ddTt）→自交、选择→ddTT
（2）杂交育种 在产生配子的减数分裂过程中，同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合 （3）4 ddTT （4）诱变育种
12.
（1）A与B杂交得到杂交一代，杂交一代与C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植株。
（2）4年（3）单倍体育种技术
13.
（1）获得的突变植株是杂合子其自交所产生的后代发生性状分离
（2）分别种植这批紫色种皮种子，连续自交两代。
若其中一些植株所结的种子均具紫色种皮，这些种子就是所需要的新品种（纯合子）
第2节基因工程及其应用
【基础知识】
一．基因工程
1.含义
（1）技术：
_______________。
（2）过程：
提取某种基因→体外____________→导入另一种生物的细胞。
（3）目的：
按照人们的意愿，_______改造生物的遗传性状。
2.原理：
基因重组。
3.特点
（1）可以在_______生物间进行，即可以将_______生物的优良性状移植到_______生物身上。
（2）可以按照人们的意愿直接__________改变生物，培育出新品种。
4.基本工具
（1）基因的“剪刀”：
指______________（简称______），具有特异性，即一种限制酶只能识别一种_________的核苷酸序列，并在_______的位点上切割DNA分子，露出。
（2）基因的“针线”：
指________，它能在__________与________之间形成一定的化学键，将两条DNA片段连接起来，而互补的碱基之间通过_________连接的。
（3）基因的运载体：
常用的运载体有质粒、______、______等。
质粒主要存在于许多____和_______等生物中，其作用是将______送入受体细胞。
5.基本步骤
（1）过程：
__________→目的基因与运载体结合→将目的基因导入受体细胞→___________。
（2）成功的标志：
获得_______________。
【例1】．现有一长度为3000碱基对（bp）的线性DNA分子，用限制性核酸内切酶酶切后，进行凝胶电泳，使降解产物分开。
用酶H单独酶切，结果如图1。
用酶B单独酶切，结果如图2。
用酶H和酶B同时酶切，结果如图3。
该DNA分子的结构及其酶切图谱是（）
【例2】质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是（ ）
①能自主复制 ②不能自主复制 ③结构很小 ④蛋白质 ⑤环状RNA ⑥环状DNA ⑦能“友好”地“借居”
A.①③⑤⑦B.②④⑥C.①③⑥⑦D.②③⑥⑦
【例3】1976年，美国的H.Boyer教授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转入大肠杆菌，并获得表达，这是人类第一次获得转基因生物。
此文中的“表达”是指该基因在大肠杆菌内（）
A．能进行自我复制B．能合成人的生长激素
C．能控制合成生长抑制素释放因子D．能进行转录
二．基因工程的应用
1.基因工程与作物育种
（1）成果：
人们利用基因工程的方法，获得了______、稳产和具有______的农作物，培育出了具有各种______的作物新品种。
（2）实例：
转基因抗虫棉、转基因奶牛等
2.基因工程与药物研制
（1）优点：
______、质量高、______。
（2）成果：
______、______、______、______等
3.基因工程与环境保护
（1）利用转基因细菌降解______化合物，吸收环境中的______。
（2）分解泄漏的______，处理______等。
【例4】．（多选题）关于基因工程的应用，下列说法正确的是
A．利用转基因细菌降解有毒有害的化合物B．利用基因工程生产干扰素、白细胞介素等药物
C．利用基因工程培育抗虫的烟草、玉米和棉D．利用基因工程培育转基因奶牛和超级绵羊
三．转基因生物和转基因食品的安全性
1.担心转基因生物和转基因食品不安全的理由
2.认为转基因生物和转基因食品安全的理由：
从化学本质上看都由________、________和________组成。
【例5】．（多选题）下列关于生物技术的安全性和伦理问题的分析，合理的观点是（）
A．转基因生物进入自然界后不会与野生物种杂交而威胁其他生物的生存
B．运用重组基因技术可以将致病菌或病毒改造成威力巨大的生物武器
C．所有的转基因食品都不会危害人类的健康
D．转基因生物合成的某些新的蛋白质有可能成为某些人的过敏源或者引起中毒
四.列表比较各种育种方法：
杂交育种
诱变育种
单倍体育种
多倍体育种
基因工程育种
细胞工程育种
原理
基因重组
基因突变
染色体变异
染色体变异
基因重组
细胞全能性
方法
①培育纯合子品种：
杂交→自交→筛选出符合要求的表现型，通过自交到不发生性状分离为止。
②培育杂种优势品种：
一般是选取纯合双亲杂交
①物理：
X射线、紫外线、微重力、激光等处理，再筛选；②化学：
亚硝酸、硝酸二乙酯处理，再选择。
①先将花药离体培养，培养出单倍体植株；
②将单倍体植株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
用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
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→目的基因的表达和检测→筛选获得优良个体
去壁→诱融→组培；核移植和胚胎移植
优点
①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；②操作简便
提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些性状
明显缩短育种年限，子代均为纯合子，加速育种进程。
操作简便，能较快获得所需品种
①目的性强，育种周期短；
②克服了远缘杂交不亲和的障碍。
①克服了远缘杂交不亲和的障碍。
②可应用于繁殖优良动物，抢救濒危动物
缺点
年年制种
有利变异少，需大量处理实验材料（有很大盲目性）
技术复杂且需与杂交育种配合
所获得品种发育延迟，结实率低，一般只适用于植物
技术复杂，安全性问题多，有可能引发生态危机。
技术要求高
应用
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
高产青霉素
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
三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦
转基因“向日葵”、转基因抗虫棉
白菜—甘蓝的培育、克隆羊“多利”。
【例6】．（2005上海高考）现有黑色短毛兔和白色长毛兔，要育出黑色长毛兔。
理论上可采用的技术是（ ）
①杂交育种 ②基因工程 ③诱变育种 ④克隆技术
A．①②④B．②③④C．①③④D．①②③
【基础训练】
1.下列关于限制酶的说法不正确的是（）
A．限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布B．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
C．不同限制酶切割DNA的切点不同D．限制酶的作用之一可用来提取目的基因
2.DNA连接酶的作用是（）
A．子链和母链间形成氢键B．黏性末端之间形成氢键C．两个DNA末端间的缝隙连接D．A、B、C都对
3.下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相应的DNA连接酶恢复连接的组合是（）
A．①③；②④B．①②；③④C．①④；②③D．以上都对
4.下列正确表示基因操作“四部曲”的是（）
A．提取目的基因→目的基因导入受体细胞→目的基因与运载体结合→目的基因表达和检测
B．目的基因表达和检测→提取目的基因→目的基因与运载体结合→目的基因导入受体细胞
C．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→目的基因表达和检测
D．目的基因与运载体结合→提取目的基因→将目的基因导入受体细胞→目的基因表达和检测
5.下列与基因工程无关的是（）
A．生产胰岛素B．生产干扰素C．生产乙肝疫苗D．生产青霉素
6.如果科学家通过转基因技术成功地把一位女性血友病患者的造血细胞进行改造，使其凝血功能恢复正常。
那么她后来所生的儿子中（）
A．全部正常B．一半正常C．全部有病D．不能确定
7.基因工程产物可能存在着一些安全性问题，但不必担心（）
A．三倍体鲤鱼与正常鲤鱼杂交，进而导致自然种群被淘汰
B．运载体的标记基因（如抗生素基因）可能指导合成有利于抗性进化的产物
C．目的基因（如杀虫基因）本身编码的产物可能对人体产生毒性
D．目的基因通过花粉的散布转移到其他植物内，从而打破生态平衡
8.利用基因工程，将人的基因转入细菌细胞或活的动物体细胞内，生产药物蛋白质。
（1）在基因工程操作中所用的基因“剪刀”是_______，基因“针线”是__，基因“运载工具”是________。
（2）人的基因和异种生物的基因拼接在一起，是因为它们的基本组成单位都是________，空间结构均为___________，且都遵循__________原则。
（3）人的基因在异种生物细胞中表达成蛋白质时同样需要经过________和________两个步骤。
（4）人的基因在异种生物细胞内能够同样表达，说明______________________。
9．科学家通过基因工程培育抗虫棉时，需要从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，“放入”棉花的细胞中与棉花的DNA结合起来并发挥作用，请回答下列有关问题：
（1）从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是_______，此工具的特点是____。
（2）与杂交育种，通过基因工程来培育新品种的主要优点是（多选）（）
A．目的性强，能定向改造生物性状B．育种周期短
C．容易获得目的基因D．打破物种界限、实现基因交流
（3）转基因抗虫棉的应用在环境保护上有何价值？
。
（4）基因工程技术在造福人类的同时，有可能带来哪些风险？
。
【能力提高】
1．科学家应用生物技术培育出了一种抗虫棉，它能产生毒素，杀死害虫，目前正在大面积推广种植。
科学家还研究了害虫的遗传基础，发现不抗毒素对抗毒素为显性（此处分别用B和b表示）。
据此回答：
（1）种植抗虫棉，有利于生态环境保护，这是因为
。
（2）棉田不抗毒素害虫的基因型为________________；抗毒素害虫的基因型为________________。
（3）不抗毒素害虫与抗毒素害虫杂交，则子代的基因型为。
2．下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”示意图，所用载体为质粒A。
已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌B后，其上的基因能得到表达。
请回答下列问题：
（1）图中的目的基因是指：
_________________________。
（2）人工合成目的基因的途径一般有哪两条？
（3）如何将目的基因和质粒结合成重组质粒（重组DNA分子）？
（4）目前把重组质粒导入细菌细胞时，效率还不高，导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入的
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