高中生物 第6章 從雜交育種到基因工程學(xué)案 新人教版必修2

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1、 第6章 從雜交育種到基因工程 §6.1 雜交育種與誘變育種 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 (1)簡述雜交育種與誘變育種的概念、原理及方法。 (2)說出雜交育種和誘變育種的優(yōu)點(diǎn)和局限性。(重難點(diǎn)) 【學(xué)習(xí)過程】 第一部分：雜交育種 合作探究1：植物雜交育種的基本過程 實(shí)例1：小麥高稈（D）對矮稈（d）為顯性，抗銹?。═）對不抗銹病（t）為顯性，現(xiàn)有純合的高稈抗銹病的小麥（DDTT）和矮稈不抗銹病的小麥（ddtt），如果你是育種工作者，怎樣才能得到矮稈抗病（ddTT）的優(yōu)良品種？請用遺傳圖解表示優(yōu)良品種的選育方案：（結(jié)合孟德爾遺傳規(guī)律） 　

2、思考與討論： （1）從第幾代中能選出矮稈抗銹病個體，該個體能否穩(wěn)定遺傳，為什么？ （2）怎樣處理才能得到比較純的矮稈抗銹病個體？ 合作探究2： 動物雜交育種的基本過程 實(shí)例2：假設(shè)現(xiàn)有長毛立耳貓（BBEE）和短毛折耳貓（bbee），你能否培育出能穩(wěn)定遺傳的長毛折耳貓（BBee）？寫出育種方案（圖解） 思考與討論： 動物雜交育種過程與植物雜交育種過程有什么不同？ 小結(jié)：1、雜交育種概念： 2、雜交育種依據(jù)的遺傳學(xué)原理是_________ 3、雜交育種方面取得的成就： 4、請從雜交后代可能出現(xiàn)的各

3、種類型，以及育種時間等方面，分析雜交育種方法的不足？ （1）優(yōu)點(diǎn)： （2）缺點(diǎn)： 第二部分：誘變育種 1、 概念： 2、 原理： 3、誘變因素： 4、誘變育種方面取得的成就： 合作探究3： 聯(lián)系基因突變的特點(diǎn)，思考誘變育種有哪些優(yōu)勢和局限?可采用什么方法克服? （1）優(yōu)勢： （2）局限： （3）解決方法： 第三部分：列表比較四種育種方法 類型 雜交育種 人工誘變育種 單倍體育種 多倍體育種 原理 方法 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 例子

4、 【學(xué)習(xí)小結(jié)】以概念圖的形式，總結(jié)本節(jié)內(nèi)容的知識體系 【基礎(chǔ)訓(xùn)練】 1．兩個親本的基因型分別為AAbb和aaBB，這兩對基因按自由組合定律遺傳,要培育出基因型為aabb的新品種，最簡捷的方法是（ ） A．單倍體育種 B．雜交育種 C．人工誘變育種 D．細(xì)胞工程育種 答案 B 2.下列各項(xiàng)中，不屬于誘變育種優(yōu)點(diǎn)的是（　?　） A.提高變異的頻率????? B.育種年限顯著縮短 C.大幅度改良某些性狀? D.需大量處理供試材料 答案 D 解析 誘變育種的優(yōu)點(diǎn)有提高變異的頻率、育種年限顯著縮短、大幅度改良某些性狀，

5、缺點(diǎn)有由于突變的不定向性和多害少利性，需大量處理供試材料，選D。 3．在紅粒高稈的麥田里，偶然發(fā)現(xiàn)一株白粒矮稈優(yōu)質(zhì)小麥，欲在兩三年內(nèi)能獲得大量的白粒矮稈麥種，通常用的育種方法是(　　) A．自交育種　　　　　　　B．誘變育種 C．多倍體育種 D．單倍體育種 答案 A 解析 小麥為高等被子植物，花小，為兩性花，可利用自交育種進(jìn)行選育新品種。自交育種省去了人工去雄、授粉等復(fù)雜的操作工序，是最簡單常用的方法。 4.下列關(guān)于育種的敘述中,正確的是(　　) A.用物理因素誘變處理可提高突變率 B.誘變育種和雜交育種均可形成新的基因 C.自然條件下,三

6、倍體與二倍體能進(jìn)行雜交 D.誘變獲得的突變體多數(shù)表現(xiàn)出優(yōu)良性狀 答案 A 解析 誘變育種可利用物理、化學(xué)或生物方法提高其突變率;雜交育種是將原有基因進(jìn)行重新組合,不能產(chǎn)生新基因,只能產(chǎn)生新的基因型;自然條件下,三倍體不能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂,不能產(chǎn)生配子;誘變育種產(chǎn)生的突變體對生物本身來說,一般是不利的。 5.二倍體蘿卜和二倍體甘藍(lán)雜交得到雜種F1，F(xiàn)1幾乎不育，但偶爾結(jié)了幾粒種子，發(fā)芽后長成的植株P(guān)莖稈粗，葉片、種子和果實(shí)都很大，而且是可育的。由此判斷下列相關(guān)敘述正確的是（ ） A. 能發(fā)育成植株P(guān)的種子一定發(fā)生了基因突變 B. 二倍體蘿卜和二倍體甘藍(lán)有性雜交后代可育

7、 C. 蘿卜和甘藍(lán)的染色體能進(jìn)行正常的聯(lián)會 D. 由F1種子發(fā)育成的植株P(guān)可能是四倍體 答案 D 【能力訓(xùn)練】 1.科學(xué)家用純種的高稈(D)抗銹病(T)小麥與矮稈(d)易染銹?。╰）小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種，方法如圖。下列敘述正確的是 A. 過程甲產(chǎn)生的F1有四種表現(xiàn)型 B. 該育種方法選育的優(yōu)良品種不可育 C. 過程乙沒有涉及花藥離體培養(yǎng) D. 該育種方法可以明顯縮短育種年限 答案 D 解析 根據(jù)題干信息分析，過程甲產(chǎn)生的子一代的基因型為DdTt，表現(xiàn)為高稈矮莖，只有一種表現(xiàn)型，A錯誤；該育種方法為單倍體育種，過程乙經(jīng)過了花藥

8、離體培養(yǎng)和秋水仙素處理后，獲得的優(yōu)良品種是可育的，且肯定是純合子，BC錯誤；單倍體育種可以明顯縮短育種年限，D正確。 2.假設(shè)a、B為玉米的優(yōu)良基因,現(xiàn)有AABB、aabb兩個品種,控制兩對相對性狀的基因位于兩對同源染色體上。為得到能穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良玉米種(aaBB),某實(shí)驗(yàn)小組用不同方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)(如圖),下列說法不正確的是(　　) A.過程①育種方法運(yùn)用的原理是基因突變,最大優(yōu)點(diǎn)是能提高突變率,在短時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型 B.過程⑤使用的試劑是秋水仙素,它可作用于正在分裂的細(xì)胞,抑制紡錘體的形成 C.過程②③④育種方法運(yùn)用的原理是基因重組,基因型為aaB_的類型經(jīng)④后,子代

9、中aaBB所占比例是5/6 D.過程⑥⑦應(yīng)用了單倍體育種的方法,最大的優(yōu)點(diǎn)是明顯縮短育種年限 答案 C 解析 ①是誘變育種;②③④是雜交育種,原理是基因重組;⑤是多倍體育種,利用秋水仙素使染色體加倍?；蛐蜑閍aB_的類型中aaBB占1/3,aaBb占2/3,經(jīng)過自交后,子代中aaBB所占比例是1/2,故C錯誤。 3.將物種①（2n=20）與物種②（2n=18）雜交可產(chǎn)生子代③，對③將作如圖所示處理。（注: ①的染色體和②的染色體在減數(shù)分裂中不會相互配對）。以下說法正確的是（ ） A. 圖中過程皆可發(fā)生 B. ⑥是一個新物種 C. 由③到④過程發(fā)生了等位基因分離、非同源

10、染色體上非等位基因自由組合 D. 由③到⑥的過程不可能發(fā)生基因突變 答案 B 4.小麥品種是純合子，生產(chǎn)上用種子繁殖，現(xiàn)要選育矮稈(aa)、抗病(BB)的小麥新品種；馬鈴薯品種是雜合子(有一對基因雜合即可稱為雜合子)，生產(chǎn)上通常用塊莖繁殖，現(xiàn)要選育黃肉(Yy)、抗病(Rr)的馬鈴薯新品種，請分別設(shè)計小麥品種間雜交育種程序以及馬鈴薯品種間雜交育種程序，要求用遺傳圖解表示并加以簡要說明(寫出包括親本在內(nèi)的三代即可)。 答案 (注：①A_B_、A_bb、aaB_、aabb表示F2出現(xiàn)的9種基因型和4種表現(xiàn)型；②寫出F2的9種基因型和4種表現(xiàn)型即可) 5.如圖為水稻的幾種不同育種

11、方法示意圖,據(jù)圖回答下列問題: (1)B常用的方法是_______,用到秋水仙素的過程有______(用圖中字母表示)。 (2)打破物種界限的育種方法是________(用圖中的字母表示),該方法所運(yùn)用的原理是________。 (3)假設(shè)你想培育一個穩(wěn)定遺傳的水稻品種,它的性狀都是由隱性基因控制的,其最簡單的育種方法是________;如果都是由顯性基因控制的,為縮短育種時間常采用的方法是________。(用圖中的字母表示) 答案 (1)花藥離體培養(yǎng)　C、F (2)E　基因重組　(3)AD　ABC 解析 本題考查育種的相關(guān)知識。圖中A過程代表雜交、D過程代表自交、B過

12、程代表花藥離體培養(yǎng)、C和F過程代表用秋水仙素使染色體加倍、E過程代表基因工程。其中基因工程可以在不同物種之間進(jìn)行,該技術(shù)的原理為基因重組。如果選育的性狀都是隱性性狀,最簡單的方法是雜交育種,因?yàn)殡[性性狀表現(xiàn)出來即為純合,可穩(wěn)定遺傳,即AD過程;如果選育的性狀都是顯性性狀,用雜交育種年限比較長,可明顯縮短育種年限的育種方法是單倍體育種,即ABC過程。 §6.2 基因工程及其應(yīng)用 編號16 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 (1)簡述基因工程的基本原理。(重難點(diǎn)) (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； (3) 關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性。（難點(diǎn)） 【學(xué)習(xí)過程】 一、自主學(xué)習(xí)

13、 第一部分：基因工程的原理 1、基因工程的概念： 2、基因工程的工具： （1）基因的“剪刀”：__________ 思考討論： 限制酶的分布、作用特點(diǎn)、及其結(jié)果分別是什么？ （2）基因的“針線”： __________ 思考討論：DNA連接酶的連接部位及其作用結(jié)果是什么？ （3）基因的_________：目前常用的運(yùn)載體有哪些？ 3、基因工程的操作步驟： 思考討論：切割運(yùn)載體和目的基因往往是用同一種限制酶還是兩種？ 第二部分：基因工程的應(yīng)用 1、農(nóng)牧業(yè)方面： 2、醫(yī)藥方面： 3、目前關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性，有兩種觀點(diǎn)：

14、 二、合作探究 1、基因工程育種與雜交育種、誘變育種相比，主要優(yōu)點(diǎn)是什么？其原理是什么？ 2、：列表比較四種酶的異同 類型 解旋酶 （DNA復(fù)制） DNA聚合酶（DNA復(fù)制） 限制酶 （基因工程） DNA連接酶 （基因工程） 作用 作用部位 3、運(yùn)載體的作用、具備條件是什么？ 【學(xué)習(xí)小結(jié)】 【基礎(chǔ)訓(xùn)練】 1．要使目的基因與對應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是（ ） ①限制酶　 ②DNA連接酶???? ③解旋酶　 ④還原酶　　　 A．①②　　　B．③④　　C．①④　　D．②③ 答案 A 解

15、析用 限制性核酸內(nèi)切酶進(jìn)行切割目的基因和運(yùn)載體，再用DNA連接酶連接，故選A。 考點(diǎn)：本題考查基因工程相關(guān)知識，意在考察考生對知識點(diǎn)的識記理解掌握程度。 2．基因工程的正確操作步驟是（　?。? ①目的基因與運(yùn)載體相結(jié)合??②將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞??? ③檢測目的基因的表達(dá)??? ④提取目的基因 A．③④②① B．②④①③ C．④①②③ D．③④①② 答案 C 解析 基因工程的基本操作步驟主要包括四步： （1）目的基因的獲取，即④提取目的基因； （2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建，即①使目的基因與運(yùn)載體結(jié)合； （3）將目的基因?qū)胧荏w

16、細(xì)胞，即②； （4）目的基因的檢測與表達(dá)，即③檢測目的基因的表達(dá)。 3．下列哪項(xiàng)不是基因工程中經(jīng)常使用的用來運(yùn)載目的基因的載體（ ） A．細(xì)菌質(zhì)粒 B．噬菌體 C．動植物病毒 D． 細(xì)菌核區(qū)的DNA 答案 D 解析 常用的運(yùn)載體：質(zhì)粒、噬菌體的衍生物、動植物病毒；質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨(dú)立 于細(xì)菌擬核DNA之外并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子；選D。 4．以下有關(guān)基因工程的敘述，正確的是(　　) A．基因工程是細(xì)胞水平上的生物工程 B．基因工程的產(chǎn)物對人類都是有益的 C．基因工程產(chǎn)生的變異屬于人工誘變

17、 D．基因工程育種的優(yōu)點(diǎn)之一是目的性強(qiáng) 答案 D 5．基因工程技術(shù)也稱為DNA重組技術(shù)，其實(shí)施必須具備四個必要的條件是(　　) A．目的基因、限制性內(nèi)切酶、運(yùn)載體、體細(xì)胞 B．重組DNA、RNA聚合酶、內(nèi)切酶、連接酶 C．模板DNA、信使RNA、質(zhì)粒、受體細(xì)胞 D．工具酶、目的基因、運(yùn)載體、受體細(xì)胞 答案 D 解析 根據(jù)基因工程的操作工具和基因工程操作的基本步驟，實(shí)施基因工程必須有工具酶、目的基因、基因的運(yùn)載體和受體細(xì)胞。 【能力訓(xùn)練】 1.下列關(guān)于基因工程應(yīng)用的敘述，正確的是(　　) A. 基因治療就是用正?；蛱娲毕莼? B. —種基因探針

18、能檢測人體內(nèi)的各種病毒 C. 基因工程只能利用微生物生產(chǎn)干擾素 D. 利用基因工程培育無免疫排斥反應(yīng)的克隆器官 答案 D 2.下列不屬于基因工程在植物中的應(yīng)用的是（ ） A. 增強(qiáng)植物的抗逆性 B. 改良植物的品質(zhì) C. 獲得多倍體植物 D. 利用植物細(xì)胞生產(chǎn)動物蛋白 答案 C 解析 通過基因工程，可以增強(qiáng)植物的抗逆性、改良植物的品質(zhì)，或者利用植物細(xì)胞生產(chǎn)動物蛋白；獲得多倍體植物可用秋水仙素處理植物的芽尖分身組織。 3．下列關(guān)于基因表達(dá)載體構(gòu)建的相關(guān)敘述，不正確的是(　　) A．需要限制酶和DNA連接酶 B．必須

19、在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行 C．抗生素抗性基因可作為標(biāo)記基因 D．啟動子位于目的基因的首端 答案 B 解析 基因表達(dá)載體是目的基因與載體結(jié)合，在此過程中需用同一種限制酶切割目的基因與載體，用DNA連接酶將相同的末端連接起來；基因表達(dá)載體的構(gòu)建是在細(xì)胞外進(jìn)行的；基因表達(dá)載體包括啟動子(位于基因首端使轉(zhuǎn)錄開始)、終止子、目的基因和標(biāo)記基因(鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，如抗生素抗性基因)。 4.下圖是獲得抗蟲棉的技術(shù)流程示意圖。卡那霉素抗性基因(kanr)常作為標(biāo)記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。下列敘述正確的是(　　) A．構(gòu)建重組質(zhì)粒

20、過程中需要限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶 B．愈傷組織的分化產(chǎn)生了不同基因型的植株 C．卡那霉素抗性基因(kanr)中有該過程所利用的限制性內(nèi)切酶的識別位點(diǎn) D．抗蟲棉有性生殖后代能保持抗蟲性狀的穩(wěn)定遺傳 答案 A 5．農(nóng)業(yè)科技工作者在煙草中找到了一抗病基因，現(xiàn)擬采用基因工程技術(shù)將該基因轉(zhuǎn)入棉花，培育抗病棉花品系。請回答下列問題。 (1)要使載體與該抗病基因連接，首先應(yīng)使用____________進(jìn)行切割。假如載體被切割后，得到的分子末端序列為，則能與該載體連接的抗病基因分子末端是(　　) (2)切割完成后，采用____________酶將載體與該抗病基因連接，連接后得到的D

21、NA分子稱為________________。 (3)再將連接得到的DNA分子導(dǎo)入農(nóng)桿菌，然后用該農(nóng)桿菌去________棉花細(xì)胞，利用植物細(xì)胞具有的________性進(jìn)行組織培養(yǎng)，從培養(yǎng)出的植株中________出抗病的棉花。 (4)該抗病基因在棉花細(xì)胞中表達(dá)的產(chǎn)物是(　　) A．淀粉　　B．脂類　　C．蛋白質(zhì)　　D．核酸 (5)轉(zhuǎn)基因棉花獲得的________是由該表達(dá)產(chǎn)物來體現(xiàn)的。 答案 (1)限制性內(nèi)切酶(限制酶)　A　(2)DNA連接　重組DNA　(3)感染　全能　篩選(選擇)　(4)C　(5)抗病性狀 6.如圖表示以某種農(nóng)作物①和②兩個品種分別培育出不同品種的過程．請

22、回答： （1）用①和②經(jīng)過程Ⅰ、Ⅱ培育成⑤，屬于______育種，其原理是______。 （2）用③和④培育成⑤的過程屬于______育種，過程Ⅲ常用的方法是______。 （3）過程Ⅳ常用的方法是______，品種⑥是______倍體。 （4）③導(dǎo)入外源基因C后培育成⑦，應(yīng)用的原理是______，該過程需用到______、DNA連接酶和運(yùn)載體3種工具。利用這種方法育種最大的優(yōu)點(diǎn)是定向改變生物變異。 答案： （1）雜交育種? 基因重組 （2）單倍體育種? 花藥離體培養(yǎng) （3）秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗? 四 （4）基因重組? 限制酶 解析 （1）用①和②經(jīng)過程Ⅰ、Ⅱ培育成⑤，屬于雜交育種，其原理是基因重組。 （2）用③和④培育成⑤的過程屬于單倍體育種，過程Ⅲ常用的方法是花藥離體培養(yǎng)。 （3）過程Ⅳ常用的方法是秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，品種⑥是四倍體。 （4））③導(dǎo)入外源基因C后培育成⑦，應(yīng)用的原理是基因重組，該過程需用到限制酶，DNA連接酶和運(yùn)載體3種工具．利用這種方法育種最大的優(yōu)點(diǎn)是定向改變生物變異。 13