2020版高考生物总复习第23讲从杂交育种到基因工程课件新人教版.ppt

《2020版高考生物总复习第23讲从杂交育种到基因工程课件新人教版.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考生物总复习第23讲从杂交育种到基因工程课件新人教版.ppt（31页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、第23讲 从杂交育种到基因工程,【考纲解读】,考点一 杂交育种和诱变育种,研析教材 内化基本概念,1.杂交育种 (1)概念:将两个或多个品种的 通过交配集中在一起,再经过选择和培育,获得新品种的方法。 (2)过程 培育杂合子品种 选取符合要求的纯种双亲杂交( )F1(即为所需品种)。,优良性状,培育显性纯合子品种 a.植物:选择具有 的亲本杂交,获得F1F1自交获得F2 需要的类型,连续自交逐代筛选至不再发生 为止。 b.动物:不同于植物的方面主要在于 . ,以鉴定其基因型。,不同优良性状,鉴别选择,性状分离,从获得的F2中选育出需要类型与隐性,类型测交,(3)优良性状的选择 若采用杂交育种,

2、一般应从F2开始进行筛选,原因是 。 若采用单倍体育种,对优良性状的选择应在秋水仙素处理之 (填“前”或“后”),原因是 . 。,F2开始出现性状分离,后,秋水仙素处理之前为单倍体;一般植株弱小,不表现出优良,性状,【深挖教材】 杂交育种实践过程中一定需要经过连续自交吗?说明理由。,提示:不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种,需要连续自交筛选直至性状不再发生分离;若选育隐性优良纯种,则只要在F2出现该性状个体即可。,2.诱变育种 (1)概念:利用物理因素或化学因素来处理生物,使生物发生 ,从而获得优良变异类型的育种方法。 (2)过程:选择生物诱发基因突变选择理想类型培育。 (3)诱变育种与上

3、述杂交育种相比,二者最大的区别在于 . 。 (4)优点 可以提高 ,在较短时间内获得更多的优良变异类型。 大幅度地 。 (5)缺点:有利变异个体往往不多,需要处理大量材料。,基因突变,诱变育种能创造出,新基因,变异频率,改良性状,【深挖教材】 研究发现低剂量的紫外线能诱发大肠杆菌基因突变,而高剂量的紫外线会导致菌体死亡,可能的原因是什么?因此紫外线诱发过程中要控制剂量,尝试写出控制剂量的三种方法。,提示:高剂量的紫外线对细胞内的DNA损伤太大,导致细胞不能正常进行生命活动。紫外灯的功率、照射距离和照射时间。,3.生物育种的原理、方法及实例连线,答案:,思考探究 培养科学思维,1.依据育种目的和

4、提供的材料选择合适的育种方法 (1)集中不同亲本的优良性状 一般情况下,选择 ,这也是最简捷的方法; 需要缩短育种年限(快速育种)时,选择 。 (2)培育果实较大或植株较大或营养物质含量较高的新物种 。 (3)提高变异频率,“改良”“改造”或“直接改变”现有性状,获得当前不存在的基因或性状 。 (4)若要培育隐性性状个体,可选择 ,只要出现该性状即可。 (5)实现定向改变现有性状 。 (6)若培育的植物的生殖方式为营养繁殖(如马铃薯),则不需要培育成纯种,只要出现该性状即可。,杂交育种,单倍体育种,多倍体育种,诱变育种,自交或杂交育种,基因工程育种,2.根据育种流程图辨别育种方式,(1)E方法

5、所用的原理是 ,通过该方法获得优良性状个体的概率很低,其原因是 。 (2)上述育种过程中,哪两个过程所使用的方法相同? (填写字母),具体使用的方法为 。 (3)B过程中常用的方法是 ,为确认该过程得到的植株是否为单倍体,可在显微镜下观察根尖分生区细胞的染色体,观察的最佳时期为有丝分裂的中期。 (4)图中最简便的育种途径是 。(用图中字母与箭头表示),基因突变,基因突变具有低频性,不定向性且突变大多是有害的,C、F,秋水仙素处理(或低温处理),花药离体培养,AD,【深度思考】 上述图解中,若利用AD培育显性纯合子品种,理论上最短育种年限为多少?写出主要的育种程序。,提示:四年。第一年杂交第二年

6、自交第三年自交、人工选择第四年分别种植、自交、选育所需后代。,剖析题型 提升核心素养,题型一 考查生物育种原理、过程及方法等 1.研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株,决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。请回答下列问题:,(1)要判断该变异株的育种价值,首先要确定它的 物质是否发生了变化。 (2)在选择育种方法时,需要判断该变异株的变异类型。如果变异株是个别基因的突变体,则可采用育种方法,使早熟基因逐渐 ,培育成新品种1。为了加快这一进程,还可以采集变异株的 进行处理,获得高度纯合的后代,选育成新品种2,这种方法称为 育种。,解析:(1)育种的目的是获得人类所需要的有价值的性状,只有

7、由遗传物质改变引起的性状改变才能遗传下去,才具有育种价值。 (2)方法是自交,连续自交过程中,早熟基因逐渐纯合,培育成新品种1。单倍体育种能明显缩短育种年限,可先通过花药离体培养,再用秋水仙素处理单倍体幼苗。,答案:(1)遗传 (2)纯合 花药 单倍体,(3)如果该早熟植株属于染色体组变异株,可以推测该变异株减数分裂中染色体有多种联会方式,由此造成不规则的染色体分离,产生染色体数目不等、生活力很低的 ,因而得不到足量的种子。即使得到少量后代,早熟性状也很难稳定遗传。这种情况下,可考虑选择育种方法,其不足之处是需要不断制备 ,成本较高。 (4)新品种1与新品种3均具有早熟性状,但其他性状有差异,

8、这是因为新品种1选育过程中基因发生了多次 ,产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。,解析:(3)若是由染色体组数目改变引起的变异,则该变异株减数分裂时联会紊乱,从而造成不规则的染色体分离,产生染色体数目不等、生活力很低的异常配子,只有极少数配子正常,故只能得到少量的种子。方法需要先进行植物组织培养获得柑橘苗,此过程操作复杂、成本较高。 (4)在新品种1的选育过程中,连续自交使早熟性状相关基因与其他性状相关基因发生了多次重组。而在植物组织培养过程中不发生基因重组。,答案:(3)配子 组培苗 (4)重组,题型二 考查育种方案的选择与设计 2.(2018山东聊城二模)利用遗传和变异的原理

9、培育农作物的新品种在现代农业生产上得到了广泛应用。用某闭花授粉的植物进行育种实验。请回答下列问题: (1)自然状态下该植物一般都是 合子。若采用诱变育种,在射线处理时,需要处理大量种子,其原因是基因突变具有 、 和多害性等特点。,解析:(1)该植物为闭花授粉,因此自然状态下该植物一般都是纯合子。诱变育种的原理是基因突变,而基因突变具有低频性、不定向性以及多害性,因此诱变育种时需处理大量种子。,答案:(1)纯 低频性 不定向性,(2)生产中使用的该植物品种都是具有优良性状的杂合子(杂种优势),且该植物的穗大(A)对穗小(a)为显性,黄粒(B)对白粒(b)为显性。请利用现有的穗大白粒和穗小黄粒品种

10、(基因型未知)设计一个快速的育种方案,以实现长期培育穗大黄粒(AaBb)优良品种的目的。,解析:(2)因为穗大白粒和穗小黄粒两个品种的基因型未知,要快速培育出穗大黄粒(AaBb)的优良品种,应先进行单倍体育种,以获得二倍体纯合子,选择部分穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)的植株进行杂交,获得所需杂合子品种。为了长期培育此杂合子品种,还需对部分穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)的植株自交留种。,答案:(2)分别种植穗大白粒、穗小黄粒植株,性成熟后分别取其花药离体培养至单倍体幼苗,然后用秋水仙素处理得到二倍体纯合子,分别自交,选择穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)分别留种。

11、分别种植穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)的植株,选择其中的一部分植株进行杂交,获得穗大黄粒(AaBb)的杂合子品种。其余另一部分植株进行自交,获得穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)分别留种。(其他答案合理也可),考点二 基因工程及应用,研析教材 内化基本概念,1.概念,DNA重组,基因,分子,基因产物,定向,2.工具 (1)剪刀与针线(如图),限制酶,基因的“剪刀”: ,如图 。 基因的“针线”: ,如图 。 (2)基因的“运输工具”: ,常用 、噬菌体、动植物病毒等。,b,DNA连接酶,a,运载体,质粒,3.基因操作的基本步骤 提取目的基因 将目的基因导入 。,目的基因与运

12、载体结合,受体细胞,目的基因的检测与鉴定,【深挖教材】 基因工程中使用的DNA连接酶可否用DNA聚合酶代替?说明理由。,提示:不可以。因为酶具有专一性,DNA连接酶是把两个具有相同末端的DNA片段通过磷酸二酯键连接起来,该过程不需模板。DNA聚合酶是把单个的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接到核苷酸链上,且该过程需要模板。,4.基因工程的应用 (1)作物育种,抗逆性,转基因抗虫棉,农药,保护环境,(2),大肠杆菌,(3)环境保护: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。,转基因细菌,5.转基因生物和转基因食品的安全性,严格控制,大范围推广,思考探究 培养科学思

13、维,限制酶种类的确定 (1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类,应选择切点位于目的基因两端的限制酶,如图甲可选择 。 不能选择切点位于目的基因内部的限制酶,如图甲不能选择 。,Pst,Sma,为避免 ,也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒,如图甲也可选择用Pst和EcoR两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。 (2)根据质粒的特点确定限制酶的种类 所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致,以确保具有 。 质粒作为载体必须具备 基因等,所以选择的限制酶不要破坏这些结构,如图乙中限制酶Sma会破坏标记基因(Ampr);若所选酶的切点不止一个,则切割重组后可能丢失某些片段,若丢

14、失的片段含复制起点区,则切割重组后的片段进入受体细胞后不能 。,目的基因和质粒的自身环化和随意连接,相同的黏性末端,标记,自主复制,【深度思考】 (1)若图中将质粒载体和含目的基因的DNA片段只用 Pst酶切,酶切产物再加入DNA连接酶,其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有几种?分别是什么? (2)若将上面题目中的Pst酶改用Pst和EcoR酶切,结果又会怎样?,提示:(1)3种。质粒载体质粒载体连接物;目的基因目的基因连接物;质粒载体目的基因连接物。 (2)1种。质粒载体目的基因连接物。,剖析题型 提升核心素养,题型 基因工程的原理及应用 (2018山东烟台高三一模)高致病性禽流感暴发的

15、地区,家禽养殖业蒙受巨大的经济损失,同时也威胁到人类的健康。科学家为提高家禽对病毒的抵抗力,减轻禽流感的传播和流行,进行了相关研究,请回答: (1)在鸡的多个品种中都存在Mx蛋白,但只有少数品种的Mx蛋白具有抗病毒的活性。比较两种Mx蛋白,发现其差异是第631号氨基酸的种类不同,这很可能是Mx蛋白基因发生了碱基对的 而造成的。若对Mx蛋白缺陷的鸡进行基因治疗,该技术用来传递基因的载体多是病毒类载体,因为它们能 ,但这类病毒必须经过基因改造才能使用,改造后的病毒具有的特点是 。,解析:(1)由于两种蛋白质在结构上的差异只是第631号氨基酸的种类不同,这很可能是由于Mx基因发生了碱基对的替换而造成

16、的。病毒作为运载体能够将目的基因整合到宿主的DNA分子上,因此若对Mx蛋白缺陷的鸡进行基因治疗,用来传递基因的载体多是病毒类载体;但是病毒具有侵染性,必须进行改造,改造后的病毒无毒性(或无感染性)。,答案:(1)替换 将目的基因整合到宿主的DNA分子上 无毒性(或无感染性),(2)研究人员利用 作探针,从某个品种的鸡体内成功提取出正常Mx蛋白的mRNA,通过 法获取cDNA,再利用某种病毒将cDNA携带进入Mx蛋白缺陷的另一个品种的鸡受精卵中,并将这些受精卵培育成成体。检测发现,在上述获得的鸡体内cDNA成功表达了。从分子水平上说这项检测,通常采用 方法,但合成的Mx蛋白是否具有正常活性,还需

17、要从个体水平上进行 试验。,解析:(2)研究人员利用Mx基因作探针,从某个品种的鸡体内成功提取出正常Mx蛋白的mRNA,以mRNA为模板通过逆转录法获取cDNA。检测发现,获得的鸡体内cDNA成功表达了,说明产生了相应的蛋白质,可以采用抗原抗体杂交法进行检测;但所合成的Mx蛋白是否具有正常活性,还需要从个体水平上进行(禽流感)病毒感染试验。,答案:(2)Mx基因 逆转录 抗原抗体杂交 禽流感病毒感染,(3)让转基因鸡的雌雄个体之间随机交配,所产生的子一代、子二代均按照孟德尔的分离定律遗传,这说明 。,解析:(3)基因分离的实质是减数分裂形成配子时,控制一对相对性状的等位基因随着同源染色体的分开

18、而分离,分别进入子细胞中,而且这一定律只能适应真核生物细胞核遗传。因此让转基因鸡的雌雄个体之间随机交配,所产生的子一代、子二代均按照孟德尔的分离定律遗传,这说明Mx基因已经整合到转基因鸡的一条染色体上了。,答案:(3)Mx基因已经整合到转基因鸡的一条染色体上,课堂小结,【构建知识网络】,【记忆核心要点】,1.诱变育种时突变的个体中有害个体多于有利个体。 2.诱变育种能产生前所未有的新基因,创造变异新类型。 3.杂交育种能将多个优良性状集中到同一生物个体上。 4.杂合子品种的种子只能种一年,需要年年制种。 5.一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上切割DNA分子。 6.基因工程育种能定向改造生物性状。,