第四节 第二讲 基因重组 基因工程及其应用教学案

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第四节 第二讲 基因重组 基因工程及其应用教学案

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文章来源
莲山 课件 w ww.5 Y
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学习目标:1.基因重组的类型及其对生物性状的影响
2.基因突变、基因重组和染色体变异的比较
3.基因工程的概念、工具、操作步骤和应用

 

[教材梳理]

一、基因重组
1.概念
生物体内在进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因重新组合。
2.基因重组的类型
类型 发生时期 发生原因
自由组合型 减数第一次分裂后期 非同源染色体上非等位基因随非同源染色体自由组合而组合
交叉互换型 减数第一次分裂四分体时期 同源染色体上的等位基因随四分体非姐妹染色单体的交换而交换
3.结果:自由组合可能产生与亲代基因型不同的个体;交叉互换造成染色单体上基因重组,可能产生新的表现型。
4.基因重组的意义(DNA重组技术)
基因重组与基因突变、染色体变异一样,既是生物进化的源泉,也是形成生物多样性的重要原因之一。
二、基因工程
1.含义:把在一个生物体内分离得到或人工合成的目的基因导入另一个生物的细胞,定向地使后者获得新的遗传性状或表达所需产物的技术。
2.工具:限制性核酸内切酶、DNA连接酶、载体三种。
3.操作的一般步骤
 
4.基因工程的应用
(1)基因工程在特殊蛋白质的生产中已显示出巨大的应用价值,如治疗糖尿病的胰岛素,防治乙肝的疫苗等已广泛应用。
(2)使人类按照自己的愿望定向地改造生物。
(3)基因工程已广泛应用于医、农、林、牧、渔等领域,极大地促进了生产,但也可能会引发一些安全性问题。

[牛刀小试]

一、基因重组
1.阅读教材P89~90内容,观察图4-23、4-24,结合减数分裂与基因自由组合定律,探究下列问题:
(1)基因重组产生了新基因和新性状吗?
提示:没有。基因重组只是将原有的基因进行了重新组合;基因控制性状,由于基因重组没有产生新基因,因此不会产生新性状,只是产生了新的性状组合。
(2)下列是孟德尔杂交实验的两种现象,请分析产生的原因是否属于基因重组,并说明理由。
①现象一:杂合紫花豌豆自交后代中出现白花豌豆。
提示:不是。杂合紫花豌豆自交后代中出现白花豌豆,是控制同一性状的等位基因分离的结果,而基因重组指的是控制不同性状的基因重新组合。
②现象二:杂合黄色圆粒豌豆自交后代中出现黄皱、绿圆、绿皱豌豆。
提示:是。杂合黄色圆粒豌豆自交后代出现黄皱、绿圆、绿皱豌豆,是由于两对非同源染色体上控制豌豆两种性状的非等位基因随非同源染色体的自由组合而重新组合的结果。
(3)源于同一父母的兄弟姐妹间其长相各有特点,其主要原因是什么?同卵双胞胎间的差异是如何造成的?
提示:同胞兄弟姐妹间差异的主要原因是“基因重组”。同卵双胞胎间的差异主要源于后天环境及营养等。
(4)基因突变,基因重组与染色体变异,哪一类变异发生频率最低,哪一类变异最常发生?哪类变异引发的性状改变最剧烈?
提示:基因突变发生的频率最低,基因重组最常发生,染色体变异引发的性状改变最剧烈。
2.判断正误
(1)在减数第一次分裂前期和减数第一次分裂后期都可以发生基因重组。(√)
(2)生物有性生殖过程中,不同基因型的雌雄配子随机结合现象属于基因重组。(×)
3.连线
 
二、基因工程
1.阅读教材P90~91内容,仔细观察分析图4-25,4-26,探究下列问题。
(1)基因工程中工具酶的作用
①DNA解旋酶、限制性内切酶和DNA连接酶都作用于DNA,试分析这三种酶的作用部位相同吗?
提示:不相同。DNA解旋酶作用于碱基之间的氢键,而限制性内切酶和DNA连接酶作用于磷酸与脱氧核糖之间的化学键,即磷酸二酯键。
②目的基因和运载体为什么需用同一种限制性内切酶进行切割?
提示:因为被同一种限制性内切酶切割后,目的基因和载体具有相同的黏性末端。
(2)试讨论为什么不能将目的基因直接导入受体细胞?
提示:外源基因直接进入受体细胞,会被受体细胞内的酶分解掉。
(3)目的基因能够在受体细胞中表达的基础是什么?
提示:所有生物共用一套遗传密码。
(4)若想让植物细胞生产出动物蛋白,可采用何种育种技术?采用杂交育种或诱变育种技术可以吗?
提示:要想让植物细胞生产出动物蛋白,可采用DNA重组技术。由于植物与动物间远源杂交不亲合,故不可采用杂交育种技术;由于诱变育种只能产生原基因的等位基因,故不能采用诱变育种技术。
2.判断正误
(1)基因工程能够实现不同物种之间基因的重新组合。(√)
(2)基因工程的运载体本质都是DNA分子。(√)
 
[重难突破]

一、 基因突变、基因重组、染色体变异的比较
比较项目 基因突变 基因重组 染色体变异
变异的本质  基因的分子结构发生改变 原有基因的重新组合 染色体结构或数目发生改变
发生时间 有丝分裂间期和减数分裂间期 减数第一次分裂前期和后期 细胞分裂间期或分裂期
适用范围 生物
种类 所有生物均可发生 自然状态下,真核生物 真核生物细胞增殖过程均可发生
 生殖
类型 无性生殖、有性生殖 有性生殖 无性生殖、有性生殖
产生结果
 产生新的基因 产生新基因型,没产生新基因 没产生新基因,基因数目或顺序发生变化
鉴定方法 光镜下均无法检出,可根据是否有新性状或新性状组合确定 光镜下可检出

应用
 诱变育种 杂交育种 单倍体、多倍体育种

联系 ① 三者均属于可遗传变异,都为生物的进化提供了原材料
② 基因突变产生新的基因,是生物变异的根本来源
③ 基因突变是基因重组的基础
④ 基因重组是形成生物多样性的重要原因之一
 [特别提醒] 关注几个“唯一”
(1)唯一产生新基因的变异为基因突变;
(2)唯一仅发生于有性生殖过程中的变异为基因重组;
(3)唯一可发生于所有生物(病毒、原核生物、真核生物)的变异也为基因突变;
(4)唯一可在光学显微镜下检出的变异为染色体变异。
二、基因工程
1.基因工程的操作工具
操作工具名称  化学本质 作用
限制性内切
酶(限制酶) 蛋白质 识别特定的核苷酸序列,在特定的切点切割DNA分子,获取目的基因
DNA连接酶 蛋白质 连接脱氧核糖和磷酸形成的骨架缺口
运载体 DNA 与目的基因结合并导入受体细胞
[特别提醒] 目的基因的转运工具——运载体必须具备的条件:a.能在宿主内稳定保存并大量复制;b.有多个限制酶切位点,以便与外源基因连接;c.有标记基因,便于筛选。
2.基因工程操作的基本步骤
 
3.基因工程操作中的两个注意点
(1)切割目的基因和载体时,一般用同一种限制酶,使目的基因和载体产生相同的黏性末端,达到目的基因与载体结合的目的。
(2)目的基因导入受体细胞并非标志着基因工程的成功,只有目的基因在受体细胞中表达才说明基因工程的成功。
4.有性生殖和基因工程中基因重组的区别
(1)有性生殖:基因重组――→自然发生有性生殖同一物种的不同基因重新组合。
(2)基因工程:基因重组――→人为发生无性生殖不同物种间的不同基因的重组。
[考向聚焦]

[例1] 下列生物技术或生理过程没有发生基因重组的是(  )
 
[解析] A项,R型活球菌与S型死菌的DNA混合后才具有了S型球菌的特性,属于S型球菌的DNA分子与R型球菌的重组;B项,基因工程的原理也是基因重组;C项,减数第一次分裂前期的交叉互换和减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合属于基因重组;D项,普通青霉菌具有了高产的性状属于基因突变。
[答案] D
 
“三看法”判断可遗传变异的类型
(1)DNA分子内的变异:
一看基因种类:即看染色体上的基因种类是否发生改变,若发生改变为基因突变。
二看基因位置:若基因种类和基因数目未变,但染色体上的基因位置改变,应为染色体结构变异中的“倒位”。
三看基因数目:若基因的种类和位置均未改变,但基因的数目改变则为染色体结构变异中的“重复”。
(2)DNA分子间的变异:
一看染色体数目:若染色体的数目发生改变,可根据染色体的数目变化情况确定是染色体数目的“整倍变异”还是“非整倍变异”。
二看基因位置:若染色体的数目和基因数目均未改变,但基因所处的染色体片段位于非同源染色体上,则应为染色体变异中的“易位”。
三看基因数目:若染色体上的基因数目不变,则为减数分裂中同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换的结果,属于基因重组。
[例2]  酵母菌的维生素、蛋白质含量高,可用于生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中,获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白,并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如图所示:
 
(1)该技术定向改变了酵母菌的性状,这在可遗传变异的来源中属于________。
(2)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内,所用的运载体是________。
(3)要使运载体与LTP1基因连接,首先应使用______进行切割。
(4)切割完成后,利用________将运载体与LTP1基因连接。

[解析]  图中a表示目的基因的获取,b是来自大肠杆菌的质粒,c是重组质粒,目的基因插入抗四环素基因内部。(1)基因工程可使原本不属于同一物种的基因组合在一起,从而使转基因生物产生特定的性状,其原理属于基因重组。(2)从图示可以看出本实验中的运载体是质粒。(3)重组质粒形成前,需用同种限制酶切割目的基因和质粒,得到相同的黏性末端。(4)切割完成后,再用DNA连接酶连接。
[答案]   (1)基因重组 (2)质粒 (3)同种限制酶(限制性核酸内切酶) (4)DNA连接酶

————————————————[课堂归纳]—————————————————

[网络构建]


填充:①自由组合型    ②限制性内切酶       ③DNA连接酶      ④载体     ⑤分离目的基因、选择基因工程载体 ⑥体外重组DNA ⑦导入目的基因   ⑧筛选、培养受体细胞
[关键语句]
1.基因重组是指生物体在进行有性生殖的过程中控制不同性状的基因重新组合的过程。
2.基因重组既包括减数分裂过程中非同源染色体上非等位基因间的自由组合(自由组合型),又包括同源染色体非姐妹染色单体交叉互换所致的染色单体上基因的组成和排列次序的改变(交叉互换型)。
3.基因工程是指将从一个生物体内分离得到或人工合成的目的基因导入另一个生物体中,使后者获得新的遗传性状或表达所需产物的技术。
4.基因工程的工具:能在特定位置上切割DNA分子的限制性内切酶、能将DNA片段连接起来的DNA连接酶和能携带目的基因进入受体细胞并得到表达的载体。
5.基因工程的一般过程包括:分离目的基因、选择基因工程载体→体外重组DNA→导入目的基因→筛选、培养受体细胞→目的基因表达。
 


知识点一、基因重组
1.基因重组是指生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合,下列叙述不正确的是(  )
A.基因重组有可能发生在减数第一次分裂的四分体时期
B.基因重组可能发生在减数第一次分裂的后期
C.基因重组是生物多样性的原因之一
D.基因重组有可能发生在有丝分裂的后期
解析:选D 有丝分裂过程中没有同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合,因此不可能发生基因重组。
2.当牛精原细胞进行DNA复制时,细胞不可能发生(  )
A.基因重组       B.DNA解旋
C.蛋白质合成            D.基因突变
解析:选A 基因重组通常发生在减数第一次分裂过程中。
3.下列甲、乙分裂过程中产生配子时发生的变异分别属于(  )
 
A.基因重组,不可遗传变异
B.基因重组,基因突变
C.基因突变,不可遗传变异
D.基因突变,基因重组
解析:选D 甲图中的“a”基因是从“无”到“有”,属于基因突变,而乙图中的A、a、B、b基因是已经存在的,只是进行了重新组合。
4.[多选](江苏高考)在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是(  )
A.DNA 复制时发生碱基对的增添、缺失或改变,导致基因突变
B.非同源染色体之间发生自由组合,导致基因重组
C.非同源染色体之间交换一部分片段,导致染色体结构变异
D.着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极,导致染色体数目变异
解析:选ACD 非同源染色体之间的自由组合只发生在减数分裂的过程中,故只有减数分裂过程中能发生基因重组。
知识点二、基因工程
5.在培育转基因植物的研究中,卡那霉素抗性基因(kanR)常作为标记基因,只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。如图为获得抗虫棉的技术流程,请据图回答:
 
(1)基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤:提取目的基因、______________、将目的基因导入受体细胞、
________________________。
(2)要使运载体与该抗虫基因连接,A过程中首先应使用________进行切割。假如运载体被切割后,得到的分子末端序列为AATTCG,则能与该运载体连接的抗虫基因分子的末端是(  )
A.CGTTAA      B.AATCCT
C.GCTTTA  D.TAAATC
(3)切割完成后,用________将运载体与该抗虫基因连接,连接后得到的DNA分子称为________________________________________________________________________。
(4)来自苏云金杆菌的抗虫基因能在植物体内成功表达,说明苏云金杆菌和植物等生物共用________________________________________________________________________
________________________。

解析:(1)基因工程的四个步骤中,第二、四步分别是目的基因与运载体结合、目的基因的检测与鉴定。(2)切割目的基因和运载体时用同一种限制酶,以便切出的黏性末端能够完成碱基互补配对,并且能连接在一起。(3)目的基因和运载体结合时,用DNA连接酶催化该过程,形成的分子称为重组DNA分子。(4)同一种基因在不同生物体内合成了相同的蛋白质,说明这些生物的密码子与氨基酸的对应关系是相同的,即共用一套遗传密码。
答案:(1)目的基因与运载体结合 目的基因的检测与鉴定 (2)限制酶 A
(3)DNA连接酶 重组DNA分子
(4)一套遗传密码
 
(时间:25分钟 满分:50分)
一、选择题(每小题3分,共30分)
1.在减数第一次分裂间期,因某些原因使果蝇Ⅱ号染色体上的DNA分子缺失了一个基因,这种变异属于(  )
A.染色体变异       B.基因重组
C.基因突变                D.基因重组或基因突变
解析:选A DNA分子缺失了一个基因,涉及基因数目的改变,属于染色体结构的变异;而基因突变是DNA分子中碱基对的增添、缺失或改变,导致基因结构的改变。
2.如图表示某哺乳动物体内正在进行分裂的一个细胞,该细胞(  )
 
A.只存在于该动物的卵巢中
B.发生过交叉互换
C.含有4个染色体组
D.分裂产生的成熟生殖细胞有两种
解析:选A 该细胞发生过基因突变;该细胞含两个染色体组;该细胞分裂产生的成熟生殖细胞只有一种,其余为极体,将退化消失。
3.下列有关基因重组的叙述中,正确的是(  )
A.基因型为Aa的个体自交,因基因重组而导致子代性状分离
B.基因重组发生在雌雄配子结合形成合子时
C.同源染色体上非姐妹染色单体间的互换可能导致基因重组
D.造成同卵双生姐妹间性状上差异的主要原因是基因重组
解析:选C Aa个体自交,后代的性状分离是由于等位基因的分离和配子之间随机结合而形成的;基因重组发生在减数分裂时,雌雄配子的结合不属于基因重组;同源染色体上非姐妹染色单体间的互换属于基因重组;同卵双生是由同一受精卵发育而来的,所以细胞核中的遗传物质是一样的,其性状差异主要是由于外界环境引起的。
4.如图为某二倍体生物细胞内的同源染色体对数的变化曲线。基因重组最可能发生在(  )
 
A.AB段             B.CD段
C.FG段             D.HI段
解析:选C 由题图可知,CD段细胞内同源染色体的对数加倍,为有丝分裂后期,A~F为有丝分裂过程;GH段细胞内没有了同源染色体,因此FG段为减数第一次分裂过程,HI段为减数第二次分裂过程;基因重组发生在减数第一次分裂四分体时期和后期。
5.如图中①和②表示某精原细胞中的一段DNA分子,分别位于一对同源染色体的两条非姐妹染色单体的相同位置上。下列相关叙述中,正确的是(  )
 
A.①和②所在的染色体都来自父方
B.③和④的形成是由于染色体易位
C.③和④上的非等位基因可能会发生重新组合
D.③和④形成后,立即被平均分配到两个精细胞中
解析:选C 由题知,①和②所表示的DNA分子分别位于一对同源染色体的两条非姐妹染色单体的相同位置上,它们分别来自父方、母方,结合图可判断出它们之间发生了交叉互换,③和④上的非等位基因可能会发生重新组合;③和④形成后发生的是减数第一次分裂过程,会被平均分配到两个次级精母细胞中。
6.图中a、b、c、d表示人的生殖周期中不同的生理过程。下列说法正确的是(  )
 
A.c、d不能发生基因突变
B.基因重组主要是通过c和d来实现的
C.b和a的主要差异之一是同源染色体的联会
D.d和b的主要差异之一是姐妹染色单体的分离
解析:选C 过程a表示有丝分裂,过程b表示减数分裂,过程c表示受精作用,过程d表示个体发育过程(细胞分裂和分化)。基因突变可发生在个体发育的任何时期,但主要集中在有丝分裂间期和减数分裂的间期。基因重组发生在减数分裂过程中;减数分裂和有丝分裂的主要差异有同源染色体的联会、同源染色体的分离、同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换等;在减数分裂和有丝分裂过程中均有姐妹染色单体的分离。
7.如图①②③④分别表示不同的变异类型,其中图③中的基因2由基因1变异而来,有关说法正确的是(  )
 
A.图①②都表示易位,发生在减数分裂的四分体时期
B.图③中的变异属于染色体结构变异中的缺失
C.图④中的变异属于染色体结构变异中的缺失或重复
D.图中4种变异能够遗传的是①③
解析:选C 注意图①和图②的区别,①表示交叉互换,②表示易位,图③中为碱基对缺失,属基因突变,图中各种变异均能够遗传。
8.两个核酸片段在适宜的条件下,经X酶的作用,发生下列变化(如图),则X酶是(  )
 
A.DNA连接酶             B.RNA聚合酶
C.DNA聚合酶             D.限制性内切酶
解析:选A 题图所示的是把两个具有相同黏性末端的DNA分子片段间的磷酸和脱氧核糖连在一起,所以需要DNA连接酶。
9.据图所示,有关工具酶功能的叙述不正确的是(  )
 
A.限制性内切酶可以切断a处
B.DNA连接酶可以连接a处
C.解旋酶可以使b处解开
D.DNA连接酶可以连接b处
解析:选D 限制性内切酶和DNA连接酶作用的部位是磷酸二酯键即a处,解旋酶作用的部位是氢键即b处。
10.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运载体
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胞
解析:选A 限制性内切酶切割的是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;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。
二、非选择题(共20分)
11.(10分)(浙江高考改编)玉米的抗病和不抗病(基因为A、a)、高秆和矮秆(基因为B、b)是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子(甲),研究人员欲培育抗病高秆玉米,进行以下实验:
取适量的甲,用合适剂量的γ射线照射后种植,在后代中观察到白化苗4株、抗病矮秆1株(乙)和不抗病高秆1株(丙)。将乙与丙杂交,F1中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆,选取F1中抗病高秆植物上的花药进行离体培养获得幼苗,经过秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株(丁)。
另一个实验表明:以甲和丁为亲本进行杂交,子一代均为抗病高秆。
请回答:
(1)对上述1株白化苗的研究发现,控制其叶绿素合成的基因缺失了一段DNA,因此该基因不能正常________,功能丧失,无法合成叶绿素,表明该白化苗的变异具有________的特点,该变异类型属于________。
(2)上述培育抗病高秆玉米的实验运用了________、单倍体育种和杂交育种技术,其中杂交育种技术依据的原理是________。
(3)从基因组成看,乙与丙植株杂交的F1中抗病高秆植株能产生________种配子。
(4)请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到F1的过程。
解析:(1)基因中缺失了一段DNA,这属于基因突变。植物因基因突变而无法合成叶绿素,成为白化苗,体现了基因突变的有害性。(2)从育种过程看,除了单倍体育种、杂交育种外,还有诱变育种。杂交育种的原理是基因重组,可以有目的地将两个或多个优良性状“组合”在一起,培育出更优良的新品种。(3)由于甲植株表现为不抗病矮秆,丁植株表现为抗病高秆,其后代全表现为抗病高秆,故抗病对不抗病为显性,高秆对矮秆为显性。由乙植株与丙植株杂交后代的表现型可推知,乙植株和丙植株的基因型分别是Aabb、aaBb,后代抗病高秆植株的基因型是AaBb,产生AB、Ab、aB、ab 4种配子。(4)书写遗传图解时应注意写出亲本的基因型和表现型、配子、后代的基因型和表现型及其比例和各种符号。
答案:(1)表达 有害性 基因突变 (2)诱变育种 基因重组 (3)4
(4)遗传图解如下:
 
12.(10分) 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,如图表示这一技术的基本过程,在该工程中所用的基因“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”羊的蛋白质基因的酶是________________________________________________________________________,
人体蛋白质基因“插入”后连接在羊染色体中需要的酶是____________。
(2)人体蛋白质基因之所以能连接到羊染色体DNA中,原因是________________________________________________________________________,
人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的工具是__________________________。
(3)此过程中目的基因的检测与表达中的表达是指
________________________________________________________________________。
(4)你认为此类羊产的奶安全可靠吗?理由是什么?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)剪取目的基因的酶是限制酶,将末端具有互补碱基的DNA片段连接起来的酶是DNA连接酶。(2)不同生物的DNA化学组成和空间结构相同,即具有相同的物质基础和结构基础。目的基因导入受体细胞需先与运载体结合,最常用的运载体是质粒,也可以用动物病毒的DNA。(3)基因的表达是指基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状,即通过转录和翻译过程合成相应的蛋白质。(4)此题为开放性问题,理由与观点相对应即可。
答案:(1)限制酶 DNA连接酶 (2)具有相同的物质基础和结构基础(有互补的碱基序列) 细菌质粒或病毒 (3)人体蛋白质基因在羊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,合成的蛋白质成分发生一定的改变)


 

[知识归纳整合]
1.几种育种方法的比较
 
2.关注育种选择中的关键词
(1)“最简捷”(“最简便”)的育种方法——杂交育种(但该法“育种周期最长”)。
(2)能产生“新基因”或“新性状”(获得亲本中不具有的基因或性状)的育种方法——诱变育种(但该法“最盲目”或“最难实现育种目标”)。
(3)“最准确”或“最定向”的育种方法——基因工程育种(但该法“技术难度最大”)。
(4)“明显缩短育种年限”或“尽快获得育种目标”的方法——单倍体育种(但该法不能实现“基因改良”)。
(5)能“提高产量”或“增加营养物质含量”或“增大叶片、果实”——多倍体育种(但该法“结实率低”、“发育延迟”)。
[强化针对训练]
1.下列关于育种的叙述中,正确的是(  )
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:选A 杂交育种只是原有基因的重新组合,不会形成新的基因;四倍体和二倍体杂交,产生的受精卵发育成的个体为三倍体;诱变育种一般多害少利。
2.改良缺乏某种抗病性的水稻品种,不宜采用的方法是(  )
A.诱变育种        B.单倍体育种
C.基因工程育种            D.杂交育种
解析:选B 诱变育种、基因工程育种和杂交育种均可获得抗病基因,而单倍体育种不能。
3.在某作物育种时,将①、②两个植株杂交,得到③,将③再作如图所示处理。下列分析错误的是(  )
 
A.由③到④过程一定发生了非同源染色体上非等位基因的自由组合
B.由⑤×⑥的育种过程中,依据的主要原理是染色体变异
C.若③的基因型为AaBbdd,则⑩植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4
D.由③到⑦过程可能发生突变和基因重组
解析:选A 由③到④过程发生的变异为基因突变,并未发生基因重组。
4.如图所示某种农作物品种①和②培育出⑥的几种方法,有关说法错误的是(  )
 
A.培育品种⑥的最简捷途径是Ⅰ~Ⅴ
B.通过Ⅱ→Ⅳ过程最不容易达到目的
C.通过Ⅲ→Ⅵ过程的原理是染色体变异
D.过程Ⅵ常用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
解析:选D 因单倍体ab不能产生种子,故过程Ⅵ只能用秋水仙素处理由ab经花药离体培养成的幼苗。
5.下列各项措施中,能够产生新基因的是(  )
A.高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦杂交
B.用秋水仙素处理二倍体西瓜得到四倍体
C.对小麦的花药进行离体培养
D.用X射线处理后获得青霉素高产菌株
解析:选D 基因突变能产生新的基因,用X射线处理后获得青霉素高产菌株的原理是基因突变。选项A的原理为基因重组,选项B、C的原理为染色体数目变异。
6.如图是五种不同育种方法的示意图,请据图回答:
 
(1)图中A→D表示的育种方法的原理是____________,A→B→C表示的育种方法与A→D表示的育种方法相比较,其优越性在于____________________。
(2)图中E过程对种子或幼苗进行相关处理时,最佳作用时期是细胞的________,请列举一种能引起E过程变化的化学物质:________;F过程最常用的一种化学试剂的作用原理是________________________。
(3)图中G→J过程中涉及的生物技术有_______________________________________。
解析:图中A→D表示的是杂交育种方法,依据的原理是基因重组;A→B→C表示的是单倍体育种方法,其特点是能够明显缩短育种年限。E过程为诱变育种,DNA在分裂间期解旋后变得不稳固,易于突变,因此可以在此时期用诱变因子诱导基因突变。F过程为多倍体育种过程,常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,作用原理是秋水仙素可抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成。图中G→J过程为基因工程育种,涉及的生物技术有基因工程和植物组织培养。
答案:(1)基因重组 明显缩短育种年限 (2)分裂间期 亚硝酸盐(碱基类似物、硫酸二乙酯等) 抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成 (3)基因工程和植物组织培养
7.假设A、b代表玉米的优良基因,这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种,为培育出优良品种AAbb,可以采用的方法如图所示:
 
 (1)由品种AABB、aabb经过①、②、③过程培育出新品种的育种方式称为________。若经过②过程产生的子代总数为1 552株,则其中基因型为AAbb的植株理论上有________株。将A_bb的玉米植株自交,子代中AAbb与Aabb的比是________。
(2)过程⑤常采用________________由AaBb得到Ab个体。与过程①②③的育种方法相比,过程⑤⑥的优势是________________。
(3)过程④在完成目的基因与载体的结合时,必须用到的工具酶是__________________。与过程⑦的育种方法相比,过程④育种的优势是__________________________。
解析:题图中AABB、aabb经过①、②、③过程培育出新品种称为杂交育种,经过②过程产生的子代总数为1 552株,其中基因型为AAbb理论上占总数的1/16,为97株。过程⑤为单倍体育种,常采用花药离体培养由AaBb得到Ab个体。与杂交育种方法相比,单倍体育种可明显缩短育种年限。过程④为基因工程育种,必须用到的工具酶有限制性内切酶、DNA连接酶,与过程⑦的诱变育种相比,基因工程育种的优势是定向地改造生物的遗传性状。
答案:(1)杂交育种 97 3∶2 (2)花药离体培养 明显缩短了育种年限 (3)限制性内切酶(限制酶)、DNA连接酶 定向地改造生物的遗传性状

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