高三生物一轮复习学案：第23讲 育种学案 人教版

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学案23 从杂交育种到基因工程 课前探究案 ‎【预习目标】‎ 能够说出各种育种方法的原理、过程和特点 ‎【知识梳理】‎ 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 ，获得新品种的方法。‎ ‎2.原理：杂交育种依据的遗传学原理是 ，发生在 ‎ 时期。‎ ‎3.过程：选择具有不同优良性状的亲本通过 获得F1，F1连续 或杂交，从中筛选获得需要的类型。‎ ‎4.特点：‎ ‎（1）优点：‎ ‎①可以将多个品种的优良性状 在一起 ‎②操作简便 ‎（2）缺点：获得新品种周期 ，杂交后代会出现 现象，育种过程缓慢。‎ ‎5.应用：根据需要培育理想类型，如改良作物 ，提高单位面积 ，也可用于 、家禽的育种 ‎【练一练1】育种专家用高秆抗锈病水稻与矮秆不抗锈病水稻杂交，培育出了矮秆抗锈病水稻，这种水稻出现的原因是 （ ）‎ A．基因突变 B．基因重组 C．染色体变异 D．环境条件的改变 ‎ 二、诱变育种 ‎1．概念：利用物理或化学因素来处理生物，使生物发生 ，从而获得优良 类型的方法。‎ ‎【思考】诱变育种依据的遗传学原理是 ，发生在 时期。‎ ‎2.方法:（1）物理因素：X射线、γ射线、 、激光、（太空诱变）等诱变。‎ ‎（2）化学因素： 、硫酸二乙酯等诱变。‎ ‎3．过程：选择生物→ →选择所需类型→培育。‎ ‎4.特点：（1）优点：提高 ，大幅度改良某些优良性状， 育种进程。‎ ‎（2）缺点：有利变异 ，需大量处理实验材料，盲目性 。‎ ‎【思考】与杂交育种相比，诱变育种有 的优点。‎ ‎5.应用：（1）农作物育种：培育出的新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。‎ ‎（2）微生物育种：如 的选育。‎ ‎【练一练2】诱变育种能使植物体产生更多的突变个体，生物细胞对辐射、化学诱变剂敏感的时期是细胞分裂的 （ ）‎ A、间期　　　B、前期　　　　C、后期　　　D、末期 三、单倍体育种 ‎1．原理： 。‎ ‎2．人工诱导单倍体的方法： 。‎ ‎3．单倍体育种的优点：（1） （2） ‎ ‎【练一练3】下列技术中不能获得抗锈高产小麦新品种的是（ ）‎ A. 诱变育种 B. 细胞融合 C. 花粉离体培养 D. 转基因 四、多倍体育种 ‎1．原理： 。‎ ‎2．人工诱导多倍体的方法： 处理 的种子或幼苗（常用）， 处理。‎ ‎3．多倍体植株的特点： 。‎ ‎4．实例：三倍体无籽西瓜 ‎ ‎【练一练4】育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种等，下面对这五种育种的说法正确的是（ ）‎ A、涉及的原理有：基因突变、基因重组、染色体变异 B、都不可能产生定向的可遗传变异 C、都在细胞水平上进行操作 D、都不能通过产生新基因从而产生新性状 五、基因工程(基因工程育种)‎ ‎1．概念：又叫 或 。即按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里， 地改造生物的遗传性状(操作水平为DNA分子水平)‎ ‎2．原理：不同物种间的 。‎ ‎3．步骤：提取 →目的基因与 结合→将目的基因 ‎ 受体细胞→目的基因的 。‎ ‎【思考】重组成功的标志是获得 产物 ‎4．工具：‎ ‎（1）基因的“剪刀”—— ，一种限制酶只能识别 。‎ ‎（2）基因的“针线”—— ，作用部位是 。‎ ‎（3）基因的 ——将外源基因送入受体细胞，常用的运载体有 。‎ ‎【思考】限制酶的作用部位是 。‎ ‎5.特点：（1）优点：目的性 ，育种周期短；克服了 的障碍 。‎ ‎（2）缺点：技术复杂，安全性问题多，有可能引发生态危机。‎ ‎【练一练5】下列有关基因工程技术的叙述中，正确的是（　　）‎ A、重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体 B、所有的限制酶只能识别同一种特定的核苷酸序列 C、选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快 D、只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达 六、基因工程的应用 ‎1．作物育种：利用 的方法，获得高产、稳产和具有 的农作物，培育出具有各种 的作物新品种；如抗虫棉。‎ ‎2．药物研制：利用基因工程，培育转基因生物，利用转基因生物生产出各种 的药品，如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等。‎ ‎3．环境保护：利用转基因细菌降解 的化合物，分解泄漏石油，处理工业废水等。‎ ‎【预习检测】‎ ‎1、杂交育种依据的主要遗传学原理是　（　　）‎ A、基因突变　　B、染色体变异　C、自由组合　D、染色体交叉互换 ‎2．下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是（ ）‎ ‎①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻 ‎②我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉 ‎ ‎③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒 ‎ ‎④我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛 A.① B.①② C.①②③ D.②③④‎ ‎3、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是　（　　　）‎ ‎　 A．单倍体育种 　B．杂交育种 C．基因工程育种 　D．多倍体育种 ‎4、科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的 是（ ）‎ A．定向提取生物体的DNA分子 B.定向对DNA分子进行人工“剪切”‎ C．在生物体外对DNA分子进行改造 D.定向地改造生物的遗传性状 学案23 从杂交育种到基因工程 ‎（课内探究案）第一课时 ‎【探究目标】‎ ‎1.掌握杂交育种的过程，并能够区分动植物杂交育种的区别。‎ ‎2.掌握诱变育种的原理、应用。‎ ‎3.掌握单倍体育种的过程，并能够区分单倍体育种和杂交育种的不同。‎ ‎【探究过程】‎ 考点一、杂交育种的分析 ‎【典例1】番茄是自花受粉植物，已知红果（Ｒ）对黄果（ｒ）为显性，正常果形（Ｆ）对多棱果形（ｆ）为显性。以上两对基因分别位于非同源染色体上，现有红色正常果品种、黄色多棱果品种、黄色正常果品种（均为纯合子），育种学家期望获得红色多棱果形的新品种，为此进行了杂交。请回答下列问题：‎ ‎（1）应选用以上哪两个品种作为杂交亲本？ （2）在Ｆ2中红色多棱果形植株出现的比例是 ‎ 在Ｆ2中能稳定遗传红色多棱果形植株出现的比例是 ‎ ‎（3）某同学设计了如下的遗传图解来表示该育种过程，请补充完善如何获得F3，并写出F3代基因型、表现型。 请用简洁的语言准确描述该育种过程。‎ ‎ ‎ 第一年：‎ 第二年：‎ 第三年：‎ 第四年：‎ ‎【思维拓展】‎ ‎1、上题育种过程中植株产生能稳定遗传的红色多棱果番茄种子至少需要多少年？ 。‎ 产生能稳定遗传的红色多棱果番茄的植株至少需要多少年？ 。‎ 要选育出能稳定遗传的红色多棱果品种至少需要多少年？ 。如何操作？‎ ‎ 。‎ ‎ 。‎ ‎2、杂交育种 （填“能”或“不能”）应用于大肠杆菌，原因是 。‎ ‎【典例2】在家兔中黑色（B）对褐色（b）为显性，短毛（E）对长毛（e）为显性，这些基因是独立分配的。现有纯合黑色短毛兔和褐色长毛兔（雌雄均有）。试回答下列问题：‎ ‎（1）试设计培育出能稳定遗传的黑色长毛兔的育种方案 ‎①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；‎ ‎②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；‎ ‎③　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎（2）F2中黑色长毛兔的基因型有　　 　　和　 　　　两种，其纯合体占黑色长毛兔总数的　　　　，杂合体占F2总数的　　 　　。‎ ‎【提升】‎ 植物杂交育种中纯合子的获得不能通过测交，只能通过逐代自交的方法获得；而动物杂交育种中纯合子的获得一般不通过逐代自交，而通过测交的方法获得。‎ ‎【归纳点拨】‎ ‎⑴杂交育种原理： 。‎ ‎⑵方法步骤：‎ 植物杂交育种：选择合适的亲本进行杂交得到F1→ →筛选出符合要求的表现型→‎ ‎ 直至不发生 为止 动物杂交育种：选择合适的亲本进行杂交得到F1→ →筛选出符合要求的表现型→对筛选出来的个体进行 从而选出所需的纯合子。‎ ‎（3）从F2中进行筛选的原因： 。‎ ‎【变式训练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，最简便的方法是(　　)‎ 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 考点二、诱变育种的分析 ‎【典例3】我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达‎600kg，最高达‎750kg，蛋白质含量增加8%～20%，生长期平均缩短10天。请回答：‎ ‎（1）水稻性状的改变是由于太空中 的作用导致了其种子发生了 ‎ 。‎ ‎（2）这种育种方式叫 ，其优点是 ；缺点是 。‎ ‎【思维拓展】 ‎ 对于搭载的作物种子有什么要求？ 。‎ 原因是 。‎ ‎【归纳点拨】‎ ‎（1）诱变育种的原理： 。‎ ‎（2）诱变育种与杂交育种相比，最大的区别是 。‎ ‎【变式训练2】与杂交育种、单倍体育种、多倍体育种和基因工程育种相比，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特之处是 （ ）‎ 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，加快育种的进程 C.改变基因结构，创造前所未有的性状类型 D.能够明显缩短育种年限，后代性状稳定快 考点三、单倍体育种 ‎【典例4】用纯种的高秆（D）抗锈病（T）小麦与矮秆（d）易染锈病（t）小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下，下列有关此育种方法的叙述正确的是（ ）‎ 选出符合 要求的品种 高秆抗锈病小麦 矮杆不抗病小麦 ‎① ② ③ ④‎ ‎→F1→配子→幼苗→‎ A．过程①是杂交 B．过程②为有丝分裂 C．过程③必须经过受精作用 D．过程④必须使用生长素处理 ‎【思维拓展】‎ 1、 单倍体育种时秋水仙素处理的是 ，‎ 多倍体育种时秋水仙素处理的材料是 。‎ 2、 秋水仙素的作用原理是 作用时期 。‎ 3、 如果秋水仙素作用于细胞间期，会引起 变异。‎ 4、 花药离体培养获得单倍体植株属于有性生殖还是无性生殖？‎ ‎【归纳点拨】‎ ‎1．单倍体育种的一般步骤：选择亲本→有性杂交→F1产生的花粉离体培养获得 植株→‎ ‎ 获得可育纯合子→ 。‎ ‎2．单倍体育种一般需要 年。‎ ‎【变式训练3】用纯合的二倍体水稻品种高秆抗锈病（DDTT）和矮秆不抗锈病（ddtt）进行育种时，一种方法是杂交得到F1，F1再自交得F2；另一种方法是用F1的花药进行离体培养，再用秋水仙素处理幼苗得到相应植株。下列叙述正确的是 （ ）‎ A.前一种方法所得的F2中重组类型和纯合子各占5/8、1/4‎ B.后一种方法所得的植株中可用于生产的类型比例为2/3‎ C.前一种方法的原理是基因重组，原因是非同源染色体自由组合 D.后一种方法的原理是染色体变异，是由于染色体结构发生改变 ‎【当堂检测】农科所通过如图育种过程培育出了高品质的糯小麦,相关叙述正确的是（ ）‎ A.b育种过程中运用的遗传学原理是基因突变 B.要获得yyRR，b过程需要进行不断的自交来提高纯合率 C.a、c过程都需要使用秋水仙素，都作用于萌发的种子 D.a过程能提高突变率，明显缩短育种年限 ‎【课堂小结】 ‎ ‎(1) 上题a、b、c分别代表了哪些育种方法？ 。‎ ‎(2)a过程表示的育种方式，获得单倍体常用的方法是 。‎ ‎（3）a过程使用秋水仙素处理的对象是 ，c过程使用秋水仙素处理的对象是 ‎ 。‎ ‎（4）a过程表示的育种方式与b过程表示的育种方式相比，其优点是 。‎ ‎（5）能提高突变率的育种方法是 ，与b过程表示的育种方式相比，其优点是 ‎ 。‎ ‎（6）原核生物不能运用杂交的方法进行育种，原因是 ，如细菌的育种一般采用 ‎ 学案23 从杂交育种到基因工程 ‎（课内探究案）第二课时 ‎【探究目标】‎ ‎1.掌握多倍体育种的过程，理解同源多倍体和异源多倍体的区别 ‎2.熟练掌握基因工程育种的工具和步骤 ‎3. 理解各育种方法之间的区别 ‎【探究过程】‎ 考点四、多倍体育种 ‎【典例1】图甲是三种不同植物形成普通小麦的过程示意图；图乙是某实验小组利用普通小麦中的高秆抗病（TTRR）和矮秆易感病（ttrr）两个品种（两对性状独立遗传），通过三种不同途径培育矮杆抗病小麦品种的过程图解。‎ ‎⑴图甲中杂种一、杂种二具有的染色体组数分别是     、     个，经过①、②过程后形成二粒小麦和普通小麦的过程与图乙中       组有相似之处，其育种原理都是       ，①、②过程常用的方法是： ，其作用机理是：‎ ‎ 。‎ ‎⑵依据普通小麦的形成原理，我国育种专家以普通小麦和二倍体小黑麦（以C表示它的一个染色体组）为育种材料人工创造出了一种新型的小黑麦，请你利用图示说明一下其大致培育过程。‎ ‎[归纳总结]‎ ‎1. 原理： ‎ ‎2. 方法： 。‎ ‎（1）同源多倍体育种，如：‎ ‎ （2）异源多倍体育种，如：‎ ‎ ‎ ‎3. 优点： 。‎ ‎4. 缺点：只适于植物， 。‎ ‎【变式训练1】现有味甘汁多、消暑解渴、稳定遗传的绿皮(G)红瓤(R)小子(e)西瓜品种甲与白皮(g)黄瓤(r)大子(E)西瓜品种乙，三对基因自由组合。已知西瓜的染色体数目2n＝22，请根据下面提供的西瓜育种流程图回答有关问题：‎ ‎(1)图中①过程所用的试剂是________________，通过②途径培育无子西瓜的方式叫做__________，所结西瓜果实的基因型和表现型分别为____________、____________。‎ ‎(2)通过③培育无子西瓜时所用的试剂为________，施用的时机和部位是 、 。‎ ‎(3) 在显微镜下检查④过程得到杂种细胞的染色体数目，观察的最佳时期为 ，看到的染色体数目应是________条。‎ 考点五、基因工程育种 ‎【典例2】下列各项中，a、b、c、d代表的结构正确的是（ ）‎ A．a——质粒RNA B．b——DNA连接酶 C．c——限制性内切酶 D．d——外源基因 ‎【归纳总结】基因工程育种与其它育种方式相比，最大的优点是可以根据人们的需要，‎ ‎ 。‎ ‎【变式训练2】在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体，把目的基因重组入Ti质粒上的T-DNA片段中，再将重组的T-DNA插入植物细胞的染色体DNA中。‎ ‎ （1）科学家在进行上述基因操作时，要用同一种 分别切割质粒和目的基因，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过 方式而粘合。‎ ‎ （2）将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的T-DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，在该转基因植株自交F1中，仍具有抗除草剂特性的植株占总数的 。‎ ‎（3）种植上述转基因油菜，它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”。如果把目的基因导人叶绿体DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是 。‎ ‎【变式训练3】目前，我国已培育成功两种转基因鱼：一种是带有草鱼生长激素基因的转基因鲤鱼，和普通鲤鱼不同的是，它的背部高高隆起，肌肉十分发达，并具有大规模繁殖能力。另一种是具有草鱼生长激素基因的转基因三倍体鲤鱼“吉鲤”。它长得酷似鲫鱼，在它的基因中，除了两套鲤鱼染色体外，还多了一套鲫鱼的染色体，但吉鲤是不能生育的，在推广过程中不用担心与其它动物杂交引起生态危机。这两种鱼的生长速度很快，比普通鲤鱼快140％以上。而且蛋白质高，脂肪含量较低，味道不错。‎ ‎ （1）文中的“转基因鲤鱼”是指遗传物质中导入了 的鲤鱼。‎ ‎ （2）“吉鲤”不能生育是因为减数分裂过程中 ，不能生成正常的生殖细胞。‎ ‎ （3）请指出转基因育种的两种优点 。‎ 考点六、各种育种方法的比较 ‎【典例3】下面为6种不同的育种方法。‎ 据图回答下列问题:‎ ‎（1）图中A至D方向所示的途径表示 育种，这种方法属常规育种，一般从F2开始选种，这是因为 。A→B→C的途径表示 育种，这两种育种方式中后者的优越性主要表现在 。‎ ‎（2）B常用的方法为 。‎ ‎（3）E方法所用的原理是 ，所用的方法如 、 。育种时所需处理的种子应是萌动的（而非休眠的）种子，原因是 。‎ ‎（4）C、F过程最常用的药剂是 ，其作用的原理是 。‎ ‎（5）由G到H过程中涉及的生物技术有 和 。‎ ‎（6）K→L→M这种育种方法的优越性表现在 ‎ ‎【归纳点拨】‎ ‎（1）诱变育种与杂交育种相比，其优点是 。‎ ‎（2）杂交育种与单倍体育种相比，其优点是 。‎ ‎（3）基因工程与杂交育种相比，其优点是 。‎ ‎（4）基因工程与诱变育种相比，其优点是 。‎ ‎（5）单倍体育种与杂交育种相比，其优点是 ‎ ‎【变式训练4】普通小麦有高杆抗病（TTRR）和矮杆易感病（ttrr）两个品种，控制两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组用F1获得F2的方法是 ，F2矮杆抗病植株中不能稳定遗传的占 。‎ ‎（2）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮杆抗病植株中，最可能产生不育配子的是 类。‎ ‎（3）A、B、C三组方法中，最不容易获得矮杆抗病小麦品种的是 组，原因是 。‎ ‎（4）通过矮杆抗病Ⅱ获得矮杆抗病小麦新品种的方法是 。获得的矮杆抗病植株中能稳定遗传的占 。‎ ‎【课堂小结】‎ 根据题意写出下面各项的培育方法 ‎⑴通过花药离体培养再用秋水仙素处理，得到烟草新品种的方法是 。‎ ‎⑵用小麦和黑麦培育八倍体小黑麦的方法是 。‎ ‎⑶用60Co辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，所用方法是 。‎ ‎⑷将青椒的种子搭载到人造卫星上，绕太空飞行数周后返回地面，获得了果大、肉厚、‎ ‎ 维生素含量高的青椒新品种，这种育种原理本质上属于 。‎ ⑸ 用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种，培育出抗倒伏、抗锈病的品种，这种方法是 。‎ ‎⑹用秋水仙素或硫酸二乙酯处理番茄、水稻种子，获得成熟期早、蛋白质含量高的新品系，这种方法是 。‎ ‎⑺用紫外线辐射稻种, 培育出成熟期提前、蛋白质含量高的品系是 　　 。‎ ‎⑻无子西瓜的培育是 　 。‎ ‎⑼培育青霉素高产菌株的方法是 　　　　　　 。‎ 学案23 从杂交育种到基因工程 ‎（课后拓展案）‎ ‎（A组）1.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 ‎2.在实验田中偶然出现了一株抗旱、抗盐的玉米，设想利用该植株培育能稳定遗传的抗旱、抗盐水稻品种，用到的育种方法和技术应有(　　)‎ ‎①诱变育种　②单倍体育种　③转基因技术　④组织培养技术 A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④‎ ‎3.用秋水仙素处理正常的幼苗，所不能引起的变化是 （ ）‎ ‎①提高突变频率 ②获得无子果实 ③大幅度改良某些性状 ④抑制细胞有丝分裂中纺锤体的形成 ⑤获得单倍体植株 A.①②③ B.②④⑤ C.②⑤ D.①③‎ ‎4.将①②两个植株杂交，得到③，将③再作进一步处理，如下图所示。下列分析中错误的是(　　)‎ A．由③到⑦过程发生了等位基因分离、‎ ‎ 非等位基因自由组合 B．获得④和⑧植株的原理不同 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．图中各种筛选过程均不改变基因频率 ‎5.右图为利用①和②两个亲本培育某种农作物品种⑥的几种方 ‎ 法，有关说法错误的是（ ） ‎ A、经过Ⅲ培育成④会用到组织培养技术 B、过程Ⅵ中秋水仙素的处理对象是幼苗 C、由品种①直接形成⑤的过程可经过基因突变 D、经过Ⅰ和Ⅴ培育出⑥可以明显缩短育种年限 ‎6.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 ‎7.不属于基因工程方法生产的药物是（ ）‎ A.干扰素 B.白细胞介素 C.青霉素 D.乙肝疫苗 ‎（C组）8.大豆是两性花植物。下面是大豆某些性状的遗传实验：‎ ‎（1）大豆子叶颜色（BB表现深绿；Bb表现浅绿；bb呈黄色，幼苗阶段死亡）和花叶病的抗性（由R、r基因控制）遗传的实验结果如下表：‎ 组合 母本 父本 F1的表现型及植株数 一 子叶深绿不抗病 子叶浅绿抗病 子叶深绿抗病220株；子叶浅绿抗病217株 二 子叶深绿不抗病 子叶浅绿抗病 子叶深绿抗病110株；子叶深绿不抗病109株；‎ 子叶浅绿抗病108株；子叶浅绿不抗病113株 ‎①组合一中父本的基因型是_____________，组合二中父本的基因型是____________。‎ ‎②用表中F1的子叶浅绿抗病植株自交，在F2的成熟植株中，表现型的种类有____________ ，其比例为_____________。‎ ‎③用子叶深绿与子叶浅绿植株杂交得F1，F1随机交配得到的F2成熟群体中，BB基因型的概率为________________。‎ ‎④将表中F1的子叶浅绿抗病植株的花粉培养成单倍体植株，再将这些植株的叶肉细胞制成不同的原生质体。如要得到子叶深绿抗病植株，需要用_________________基因型的原生质体进行融合。‎ ‎⑤请选用表中植物材料设计一个杂交育种方案，要求在最短的时间内选育出纯合的子叶深绿抗病大豆材料。‎ ‎（2）有人试图利用细菌的抗病毒基因对不抗病大豆进行遗传改良，以获得抗病大豆品种。‎ ‎①构建含外源抗病毒基因的重组DNA分子时，使用的酶有______________________。‎ ‎②判断转基因大豆遗传改良成功的标准是_________________________________ _，‎ 具体的检测方法__________________________________________________。‎ ‎（3）有人发现了一种受细胞质基因控制的大豆芽黄突变体（其幼苗叶片明显黄化，长大后与正常绿色植株无差异）。请你以该芽黄突变体和正常绿色植株为材料，用杂交实验的方法，验证芽黄性状属于细胞质遗传。（要求：用遗传图解表示）‎ ‎（B组）9. 小麦是一种重要的粮食作物，改善小麦的遗传性状是科学工作者不断努力的目标，如图是遗传育种的一些途径。请回答下列问题：‎ ‎（1）以矮秆易感病（ddrr）和高秆抗病（DDRR）小麦为亲本进行杂交，培育矮秆抗病小麦品种过程中，F1自交产生F2，其中矮秆抗病类型出现的比例是 ，选F2矮秆抗病类型连续自交、筛选，直至 。‎ ‎（2）若要在较短时间内获得上述新品种小麦，可选图中 （填字母）途径所用的方法。其中的F环节是 。‎ ‎（3）科学工作者欲使小麦获得燕麦抗锈病的性状，应该选择图中 （填字母）表示的技术手段最为合理可行，该技术手段主要包括： ‎ ‎ 。‎ ‎（4）小麦与玉米杂交，受精卵发育初期出现玉米染色体在细胞分裂时全部丢失的现象，将种子中的胚取出进行组织培养，得到的是小麦 植株。‎ ‎（5）两种亲缘关系较远的植物进行杂交，常出现杂交不亲和现象，这时可采用 技术手段进行处理。‎ ‎（6）图中的遗传育种途径， （填字母）所表示的方法具有典型的不定向性。‎ ‎（B组）10.下图表示以番茄植株（HhRr）作为实验材料培育新品种的途径。请据图分析回答：‎ ‎（1）通过途径2、3获得幼苗的过程都应用了植物组织培养技术，该技术依据的生物学原理是 。‎ ‎（2）要尽快获得稳定遗传的优良品种应采用途径 ，该过程中秋水仙素的作用机理是 。‎ ‎（3）品种A与途径3中幼苗基因型相同的概率为 ，品种的基因型是 。‎ ‎（4） 品种C与品种B是否为同一个物种 ，原因是 。‎ ‎（5）途径4依据的原理是 ，此途径与杂交育种相比，最突出的优点是 。‎ ‎（C组）11.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中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗，经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株（丁）。‎ ‎ 另一实验表明，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＿＿＿＿＿＿＿＿。花药离体培养中，可通过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植株，也可通过诱导分化成________获得再生植株。‎ ‎（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。‎ 学案23 从杂交育种到基因工程答案 课前预习案 一、‎ ‎1、交配 选择和培育 ‎ ‎2、基因重组 减数第一次分裂前期或后期 ‎3、杂交 自交 ‎4、（1）①集中 （2）长 性状分离 ‎5、品质 产量 家畜 ‎[练一练1]B ‎ 二、‎ ‎1、 基因突变 变异 ‎ ‎【思考】 基因突变 细胞分裂间期 ‎2、（1）紫外线 （2）亚硝酸 （3）诱变处理 ‎4、（1）变异频率 缩短 （2）往往不多 大 ‎ ‎【思考】产生新基因 ‎5、（2）新性状 ‎ ‎[练一练2]A 三、1.染色体变异 2.花药离体培养 3.（1）育种年限短 （2）后代能稳定遗传 ‎ ‎[练一练3]C 四、‎ ‎1、染色体变异 2、秋水仙素 萌发 低温 ‎3、器官大，营养丰富，成熟晚，结实率低 ‎ ‎[练一练4]A 解析：杂交育种的原理是基因重组，单倍体育种、多倍体育种的原理是染色体变异，诱变育种的原理是基因突变。基因工程育种的原理也是基因重组，是在分子水平上进行基因的拼接，并且能够定向改变生物的性状。基因重组和染色体变异都不产生新的基因，但是基因突变能够产生新的基因。‎ 五、1、基因拼接技术 DNA重组技术 定向 ‎ ‎2、基因重组 ‎3、目的基因 运载体 导入 检测与表达 ‎ ‎【思考】目的基因 ‎4．（1）限制性核酸内切酶 一种特定的核苷酸序列 ‎ （2）DNA连接酶 磷酸二酯键 ‎ （3）运载体 质粒、噬菌体、动植物病毒等 ‎【思考】氢键 ‎5、（1）强 远缘杂交不亲和 ‎ ‎[练一练5]C 解析：基因操作的工具酶有限制酶、连接酶；一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列；运载体是基因的运输工具，目的基因进入受体细胞后，受体细胞表现出特定的性状，才说明目的基因完成了表达，基因工程的结果是让目的基因完成表达，生产出目的基因的产物；选择受体细胞的重要条件就是能够快速繁殖。‎ 六、‎ ‎1、基因工程 优良品质 抗逆性 ‎2、高质量、低成本 ‎3、有毒有害 预习检测：‎ ‎1、C ‎ ‎2、B ‎ ‎3、C ‎ ‎ 4、D 课内案探究 第一课时 考点一、杂交育种 ‎【典例1】‎ ‎⑴红色正常 黄色多棱 ‎（2）3/16 1/16‎ ‎(3)语言描述 ：‎ 第一年：选用红色正常和黄色多棱杂交得到种子F1.‎ 第二年：将种子F1种植，自交得种子F2。‎ 第三年：将种子F2种植，自交后选择红色多棱的果实，保存种子F3。‎ 第四年：将种子F2种植自交选择红色多棱的果实，保存种子F4。‎ F3：RR-ff RRff rrff ‎ 红色多棱 红色多棱 黄色多棱 ‎5︰2︰1‎ ‎【思维拓展】‎ ‎1、两年 三年 四年 将F2种子种植，自交，得到的红色多棱果实的种子分株保存，单独种植，不发生性状分离的为纯种。‎ ‎2、不能 不能进行有性生殖 ‎【典例2】‎ ‎（1）①第一步：让黑色短毛兔与褐色长毛兔进行杂交 ‎②第二步：杂交后代F1进行自由交配得F2，从F2中选出黑色长毛兔 ‎③第三步：用F2中黑色长毛兔与褐色长毛兔进行测交，测交后代不出现性状分离黑色长毛兔为纯合子。‎ ‎（2）BBee Bbee 1/3 2/3‎ ‎【归纳点拨】‎ ‎（1）基因重组 ‎（2）F1自交得F2 性状分离 让F1雌雄个体相互交配得F2 测交 ‎ ‎（3）从F2出现性状分离，能够出现所需的类型 ‎【变式训练1】B 考点二 诱变育种的分析 ‎【典例3】‎ ‎（1）各种宇宙射线和失重 基因突变 ‎（2）诱变育种 能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状工作量大，有利变异少 ‎【思维拓展】要求：（1）足量 （2）处于萌发状态 理由：突变是低频的，多害少利的，复制时容易发生突变 ‎【归纳点拨】‎ ‎（1）基因突变 ‎ ‎（2）诱变育种可以产生新的基因，新的性状 ‎ ‎【变式训练2】C 解析：只有诱变育种能够产生新的基因，可以大幅度地改良某些性状；将不同品种的优良性状集中到一个品种上，应该用杂交育种的方法；育种周期短，能够加快育种的进程，明显缩短育种年限，后代性状稳定快，应该是单倍体育种的方法。‎ 考点三、单倍体育种 ‎ ‎ 【典例4】A ‎【思维拓展】‎ ‎1、单倍体幼苗 正常幼苗或萌发的种子 ‎ ‎2、抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍 细胞分裂前期 ‎3、基因突变 4、无性生殖 ‎【归纳点拨】‎ ‎1、单倍体 用秋水仙素处理 选择所需类型 ‎ ‎ 2、2 ‎ ‎【变式训练3】C ‎[当堂检测]B ‎【课堂小结】 ‎ ‎（1）a、单倍体育种 b、杂交育种 c、多倍体育种 ‎ ‎（2）花药离体培养 ‎（3）单倍体幼苗 正常幼苗或萌发的种子 ‎ ‎（4）明显缩短育种年限 ‎（5）诱变育种 产生新基因，出现新性状（6）原核生物不能进行有性生殖 诱变育种 课内探究案 第二课时 考点四、多倍体育种 ‎【典例1】‎ ‎⑴23 Y 染色体变异 低温诱导或秋水仙素处理萌发的种子或幼苗抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍。 ‎ ‎⑵‎ ‎[归纳总结]‎ ‎1、染色体变异 ‎ ‎2、用秋水仙素处理（1）4N=‎4a（2）a+b 4N=‎2a+2b ‎3、操作简单，所获得个体营养物质的含量增加 ‎ ‎4、很难在动物中展开 ‎【变式训练1】‎ ‎（1）秋水仙素 多倍体育种 GGgRRrEee 绿皮红瓤无籽 ‎（2）生长素 未开花时 未受粉的雌蕊 ‎ ‎（3）有丝分裂中期 66 ‎ 考点五 基因工程育种 ‎ ‎【典例2】D ‎[归纳总结]定向改造生物的性状 ‎【变式训练2】‎ ‎（1）限制酶 碱基互补配对 ‎ ‎（2）3/4 ‎ ‎（3）叶绿体中的基因只能随着卵细胞遗传给后代，不能随精子遗传给后代 解析：⑴基因工程中要用同一种限制酶处理目的基因和运载体，产生相同的粘性末端，然后通过碱基互补配对的方式将目的基因与运载体连在一起，构成基因表达载体⑵因该植株含有一个携带目的基因的T-DNA片段，看作是杂合子，可以假设基因型为A0，则通过杂交可以产生AA:AO:OO=1：2：1，则具有抗除草剂特性的植株占总数的3/4⑶将目的基因导人叶绿体DNA中，则目的基因就与叶绿体绑在一起，随叶绿体的遗传而遗传给后代，表现出母系遗传的特点，不会通过花粉传递给后代。‎ ‎【变式训练3】‎ ‎（1）草鱼生长激素基因 ‎ ‎（2）染色体联会紊乱 ‎（3）克服远源杂交不亲和的障碍 目的性强 培育周期短 考点六 各种育种方法的比较 ‎【典例3】‎ ‎（1）杂交 F2开始发生性状分离 单倍体 明显缩短育种年限 ‎（2）花药的离体培养 ‎ ‎（3）基因突变 物理方法 化学方法 ‎ 萌发的种子分裂旺盛，在进行DNA复制过程中易发生基因突变 ‎（4）秋水仙素 抑制细胞分裂时纺锤体的形成，使染色体数目加倍 ‎ ‎（5）基因工程 脱分化 ‎ ‎（6）克服远缘杂交不亲和的障碍 ‎[归纳点拨]‎ ‎（1）能产生前所未有的新基因，创造新变异类型 （2）操作简单 ‎（3）能克服生殖隔离 （4）目的性强 （5）明显缩短育种年限 ‎【变式训练4】 ‎ ‎（1）自交 2/3 ‎ ‎（2）Ⅱ ‎ ‎（3）C 基因突变率低，且基因突变是不定向的 ‎ ‎（4）秋水仙素诱导染色体加倍 100%‎ 解析：(1)F1的基因型为TtRr，矮杆抗病的植株基因型为ttR_，为了获得该种植株，只需F1自交即可，F2中矮杆抗病植株中有两种基因型为ttRR，ttRr，其中ttRR的比例为1/4×1/4=1/16，ttRr的比例为1/4×1/2=1/8，所以总的比例为3/16，不稳定遗传的即为杂合子为（1/8）/（3/16）=2/3。‎ ‎(2)I、III为二倍体，而II为单倍体，单倍体高度不育，因此最可能产生不育配子。‎ ‎(3)C中γ射线诱导的是基因突变，具有频率低、不定向的特点，因此最不容易获得矮杆抗病新品种 ‎(4)经过花药离体培养，II成为了单倍体，因此要使其可育应该用秋水仙素诱导染色体数目加倍，其基因型为tR，诱导后成为ttRR为纯合子因此均能稳定遗传 ‎[课堂小结]（1）单倍体育种 （2）多倍体育种 （3）诱变育种 ‎ ‎（4）基因突变 （5）杂交育种 （6）诱变育种 ‎（7）诱变育种 （8）多倍体育种 （9）诱变育种 课后拓展案 ‎1、B ‎ ‎2、B ‎ ‎3、C 解析：秋水仙素处理幼苗有两个作用：一是提高基因突变的频率，可能会大幅改良某些性状；二是能够抑制纺锤体形成，引起染色体数目加倍。 ‎ ‎4、D ‎ ‎5 、D 解析：考查各种育种方法的过程、原理和特点。过程Ⅰ为杂交育种得到F1，而过程Ⅱ为诱变育种，其原理为基因突变，过程Ⅲ为通过花药离体培养获得单倍体幼苗的过程，过程Ⅳ、Ⅴ指自交得到纯合子，过程Ⅵ则是指经秋水仙素处理，使染色体数目加倍的过程，由Ⅲ、Ⅵ培育出⑥能明显缩短育种年限。‎ ‎6、 C ‎ ‎7、 C ‎8、(1) ①BbRR BbRr ‎ ‎ ②子叶深绿抗病：子叶深绿不抗病：子叶浅绿抗病：子叶浅绿不抗病 ‎ ‎3：1：6：2 ③9/15 ④BR与BR、BR与Br ‎ ‎⑤用组合一的父本植株自交，在子代中选出子叶深绿类型即为纯合的子叶深绿抗病大豆材料。 ‎ ‎（2）①限制酶和DNA连接酶 ②培育的植株具有病毒抗体 用病毒分别感染转基因大豆植株和不抗病植株，观察比较植株的抗病性 ‎ ‎（3） ‎ 解析：本题考查的知识点如下：‎ ‎1.亲子代基因的判断及比例概率的计算 ‎2.育种方案的设计 ‎3.基因工程的相关问题 ‎4.实验设计验证问题 ‎1.亲子代基因的判断及比例概率的计算 第①题中有表格中提供的杂交的结果以及题目中关于性状基因的描述，不难推断出组合一中父本的基因型是BbRR，组合二中父本的基因型是BbRr；第②题，表中F1的子叶浅绿抗病（BbRr）植株自交 结果如下：B_R_   ――其中有3/16BBR_（深绿抗病）和3/8BbR_ （浅绿抗病）‎ ‎          B_rr    ――其中有1/16BBrr（深绿不抗病）和1/8Bbrr（浅绿不抗病）‎ ‎          bbR_ （死）   ‎ ‎          bbrr（死）‎ 所以出现了子叶深绿抗病：子叶深绿不抗病：子叶浅绿抗病：子叶浅绿不抗病 3：1：6：2的性状分离比； 第③题中    BB×Bb→1/2BB  1/2Bb 所以后代中F2成熟群体中有9/16BB   6/16Bb  （1/16bb死），即二者的比值为3：2‎ 所以在成活的个体中有3/5BB 、2/5Bb，BB基因型频率为3/5。‎ ‎2.育种方案的设计 第④题中欲获得子叶深绿抗病（BBR_）植株,则需要BR与BR、BR与Br 的单倍体植株的原生质体融合；第⑤题考察了杂交育种方案的设计，要求选用表中植物材料设计获得BBRR的植株，最短的时间内可用组合一的父本植株自交，在子代中选出子叶深绿类型即为纯合的子叶深绿抗病大豆材料。‎ ‎3.基因工程的相关问题 第（2）题中考察了基因工程用到的工具酶，以及目的基因是否表达的检测问题。在基因工程中用到的酶有限制酶和DNA连接酶。欲检测目的基因是否表达可用病毒分别感染转基因大豆植株和不抗病植株，观察比较植株的抗病性。‎ ‎4.实验设计验证问题 本题要求验证芽黄性状属于细胞质遗传，首先明确细胞质遗传属于母系遗传，即如果母本出现芽黄性状，则子代全出现芽黄性状，这样可以通过芽黄突变体和正常绿色植株进行正反交实验来验证芽黄性状属于细胞质遗传。‎ ‎9．（1）3/16 不再发生性状分离 （2）E→F→G 花药离体培养 （3）C→D 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、目的基因的检测和鉴定 （4）单倍体 （5）植物体细胞杂交 （6）A→B ‎10．（1）细胞的全能性 （2）2 抑制细胞分裂时形成纺锤体，使染色体数目加倍（3）1／4  HHhhRRrr  ‎ ‎（4）否 存在生殖隔离（5）基因突变 能够产生新基因 ‎11．（1）表达　　有害性　　基因突变　‎ ‎（2）诱变育种　　基因重组　　胚状体　　（3）4‎ ‎（4）‎ ‎【命题透析】本题是遗传与变异类的综合试题，综合考查了变异、育种及现代生物技术在生产中的应用。‎ ‎【思路点拨】（1）由“甲和丁杂交后代均为抗病高秆”可知，抗病和高秆为显性，据此推出各亲本的基因型：甲（aabb）、乙（Aabb）、丙（aaBb）、丁（AABB）。‎ ‎（2）基因缺失DNA片段后，其数量并未减少，变异类型为基因突变。突变后的基因无法正常进行转录和翻译，体现了变异的有害性。‎ ‎（3）乙和丙杂交得到的F1，其基因型为AaBb，可产生4种不同类型的配子。‎