从杂交育种到基因工程.docx

从杂交育种到基因工程一、转基因育种 原理：基因重组（或异源DNA重组）。 方法：提取目的基因装入载体导入受体细胞基因表达筛选出符合要求的新品种。 优点：克服远缘杂交不亲和障碍；定向改变生物的性状 缺点：可能会引起生态危机，技术难度大。 例1：阅读下列材料，回答问题： 材料：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子一代，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_。二. 细胞工程育种 原理：细胞的全能性 方法：（1）植物：去细胞壁细胞融合组织培养 （2）动物克隆：核移植胚胎移植 优点：能克服远缘杂交的不亲和性，有目的地培育优良品种。动物体细胞克隆，可用于保存濒危物种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相同的基因背景进行生物医学研究等。 缺点：技术复杂，难度大；它将对生物多样性提出挑战，有性繁殖是形成生物多样性的重要基础，而“克隆动物”则会导致生物品系减少，个体生存能力下降。 例3：2003年11月6日，继我国首例皮肤细胞克隆牛“康康”之后，又一头以同样方法克隆的牛“双双”在山东省莱阳农学院诞生。这两头克隆牛的降生，标志着我国体细胞克隆技术已达国际先进水平。下图为克隆牛的培育过程，请据图回答： （1）该克隆牛表现出的性状是_牛的性状，基因型是_，性别是_。 （2）在培育克隆牛时，若将B牛换成基因型为Aa的雌牛，得到的克隆牛将是_性。用_方法可测知这头克隆牛的基因型，其基因型是_。 （3）获得克隆牛的繁殖方式是_。 三. 单倍体育种 原理：染色体变异 方法：选择亲本有性杂交F1产生的花粉离体培养获得单倍体植株诱导染色体加倍获得可育纯合子选择所需要的类型。 优点：明显缩短育种年限，加速育种进程。 缺点：技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。 例4：石板菜是一种名贵蔬菜，为雌雄异株，属于XY型性别决定，其雄株产量与质量都超过雌株。请你从提高经济效益的角度考虑，提出两种方案繁殖推广。 答案：方案1：运用组织培养的方法，过程如下图： 方案2：运用单倍体育种方法： 四. 多倍体育种 原理：染色体加倍（染色体变异）方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。（1）同源多倍体育种，如： （2）异源多倍体育种，如： 优点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。 缺点：只适于植物，结实率低。 例5：下图是我国育种专家鲍文奎培育异源八倍体小麦的过程。其中： （1）A、B、R均代表_。 （2）不育的原因是_。 （3）如何从F1培育出可育的新品种？_ 五. 有性杂交育种 原理：基因重组。 方法：杂交自交选优 优点：能根据人的预见把位于两个生物体上的优良性状集于一身。 缺点：时间长，需及时发现优良性状。 例6：现有3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。3对等位基因分别位于3对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形3对性状。请回答： （1）如何运用杂交育种方法利用以上3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的植株最少需要多少年？_ 六. 诱变育种 原理：基因突变 方法：辐射诱变，激光、化学物质诱变，太空（辐射、失重）诱发变异选择育成新品种 优点：能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状；变异范围广。 缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制。改良数量性状效果较差。 例7：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）水稻产生这种变异的来源是_，产生变异的原因是_。 （2）这种方法育种的优点有_。 对应训练下面为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 育种方式，这种方法属常规育种，一般从F2代开始选种，这是因为 。ABC的途径表示育种方式，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）KLM这种育种方法的优越性表现在 几种育种方法的比较名称原理方法优点缺点应用杂交育种基因重组杂交自交筛选出符合要求的表现型，通过自交至不发生性状分离为止（5-6代）使分散在同一物种或不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上，即“集优”育种时间长局限于同一种或亲缘关系较近的个体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诱变育种基因突变物理：紫外线、射线、微重力、激光等处理、再筛选化学：秋水仙素、硫酸二乙酯处理，再筛选提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些性状有利变异少，工作量大，需要大量的供试材料高产青霉菌、“黑农五号”大豆品种等的培育单倍体育种染色体变异（染色体组成倍地减少）先将花药离体培养，培养出单倍体植株将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子明显缩短育种年限，加快育种进程易获得纯种个体技术复杂限于植物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多倍体育种染色体变异（染色体组成倍地增多）用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗植物茎秆粗壮，叶片果实种子均大，营养物质含量提高技术复杂，发育延迟，结实率低，一般只适用于植物三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦、四倍体水稻转基因育种异源DNA（基因）重组提取目的基因装入运载体导入受体细胞目的基因的检测与表达筛选出符合要求的新品种目的性强；育种周期短；克服了远缘杂交不亲和的障碍技术复杂，安全性问题多转基因“向日葵豆”；转基因抗虫棉调研试题、高考真题选编一、选择题1. 某水稻的A基因控制某一优良性状的表达，对不良性状a基因显性。该水稻自交所得的子代中，优良性状和不良性状均有出现，某种子公司欲用该水稻作亲本，采用逐代自交的方法获取优良品种。在子一代中，基因型为aa的个体表现出不良性状，应淘汰；基因型为AA或Aa的个体表现出优良性状，需要进一步自交和筛选。（若以基因型Aa亲本，产生的子一代为第一代）按上述办法自交淘汰选育自交从理论上推算，第n代中杂合体所占显性个体的比例为 A、1/2n B、1-1/2n C、（1-1/2n ）/2 D、2/(2n+1)2. 某科技活动小组将二倍体番茄植株的花粉按下图所示的程序进行实验。下列根据图示实验的分析，错误的是：A植株A高度不孕，说明该植物的生殖细胞不具有全能性B植株A的细胞能进行正常的有丝分裂，但不能进行正常的减数分裂C在植株B的细胞中，通常每对同源染色体上的成对基因都是纯合的D由花粉到植株A需要用含有有机物的培养基来培养多选题3. 下列关于育种的叙述中，错误的是：A诱变获得的突变体多数表现出优良性状 B诱变育种和杂交育种均可形成新的基因型C三倍体植物不能由受精卵发育而来 D用物理因素诱变处理可提高突变率4. 诱变育种有很多突出优点，也存在一些缺点，下列分析正确的是（）结实率低，发育迟缓提高变异频率，使后代变异性状较快稳定，因而加快育种进程大幅度改良某些性状茎秆粗壮，果实种子大，营养物质含量高有利个体不多，需要大量的材料. . . .多选题5. 为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法。图中两对相对性状独立遗传。据图分析，正确的是A过程的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高B过程通常取F1植株的适宜花药作培养材料C过程主要包括脱分化和再分化两个过程D图中筛选过程不改变群体抗病基因频率6. 培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：纯种的高秆(D)抗锈病(T)×纯种的矮秆(d)易学科网学科网染锈病选出符合要求的品种。下列有关该育种方法学科网的叙述中，正确的是学科网 A. 过程(1)(2)(3)属于杂交育种 B过程(2)需经过减数分裂学科网 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学科网7. 单倍体在遗传育种中具有重要意义，单倍体生物是指学科网A不能产生正常生殖细胞的个体学科 网B体细胞中染色体组数目为奇数的个体学科网C由未受精的卵细胞或精子发育形成的个体学科网 D通过不同种植物体细胞融合培育形成的个体学科网8. 分别对二倍体蕃茄幼叶、三倍体无子西瓜幼叶进行组织培养，将形成的多株植物随机等量分组，编号为A、B、C、D。在适宜的条件下进行不同的处理，能达到预期结果的一组是组号开花前处理开花期处理开花后处理预期结果A不套袋不涂抹生长素溶液不套袋无子蕃茄B去雄、套袋涂抹一定浓度生长素溶液继续套袋一段时间后取下有子蕃茄C不套袋授以二倍体的花粉不套袋无子西瓜D套袋不授以花粉继续套袋一段时间无子西瓜9. 下列与变异有关的叙述，正确的是 A三倍体西瓜不能形成正常的配子，是因为秋水仙素抑制纺锤体的形成 B子代的性状分离是基因重组的结果 C用二倍体植物的花药离体培养，能得到叶片和果实较小的单倍体植物 D诱变育种和杂交育种均可形成新的基因型10. 下列关于作物育种的叙述，正确的是A.把两个小麦优良性状结合在一起常采用植物体细胞杂交技术B.改良缺乏某种抗病性的水稻品种常采用单倍体育种C.培育无子西瓜可用适宜浓度的生长素处理三倍体西瓜雌蕊柱头D.袁隆平培育的高产、抗逆性强的杂交水稻是基因突变的结果11. 下列各育种方法中，要求两个亲本一定具有很近的亲缘关系的是 A.杂交育种 B.基因工程育种 C.诱变育种 D.多倍体育种12. 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13. （多选）用普通小麦(六倍体)的成熟花粉培育出来的植株是（ ）A多倍体 B含有三个染色体组 C单倍体植株 D高度不育植株14. 要将基因型为AaBB的生物，培育出以下基因型的生物：AaBb；AaBBC；AAaaBBBB；aB。则对应的育种方法依次是（ ）A诱变育种、转基因技术、细胞融合、花药离体培养B杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种C花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术D多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术15. 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16. 家蚕的性别决定为ZW型。用X射线处理使第2染色体上的含显性斑纹基因PB的区段易位到W染色体上，再将雌蚕与白体雄蚕交配，其后代凡是雌蚕都有斑纹，凡是雄蚕都无斑纹，这样有利于“去雌留雄”，提高蚕丝产量。该育种方法依据的原理是（ ）A基因突变B基因重组 C染色体结构的变异 D染色体数目的变异二、解答题1. 普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种，控制两对相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组获得F2的育种方法是_。F2矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占_，能稳定遗传的基因型是_。(2)、三类矮秆抗病植株中，最可能不育的是_类，经_处理后可使之可育。(3)A、B、C三组方法中，能产生新基因的是_组。C组获得矮秆抗病小麦新品种的原理是_。(4)通过基因工程技术也可获得抗病新类型，其应用的原理与上述_组一致。2. 在自然界谷物中，水稻、玉米等都具有糯性，而小麦没有糯性，品质主要由蛋白质含量和筋力来决定。由于缺少糯性性状，目前小麦面粉做成的面包、包子等食品保存时间长后容易发硬、开裂。江苏里下河农科所培育的糯小麦则解决了这个难题。主要是通过江苏白小麦与日本关东107、美国IKE等种间杂交后获得糯性基因，再用其后代与扬麦158品种进行多次回交，将糯性品质固定在扬麦158品种上。（1）上述材料中，江苏里下河农科所培育的糯小麦的过程中运用的遗传学原理是 。（2）育种方法可以用右图解表示。假如要想在短时间内获得糯小麦的育种方法是 (用 图中字母表示) ，此方法从理论上获得yyRR的几率是 。（3）要获得较纯的yyRR，b过程需要进行 。（4）如果要想提高突变率，你认为最好用哪种育种方法 。（5）如果改用基因工程的方法，运载体可以用病毒，进入受体细胞的是病毒的 在免疫学上，进入人体内的病毒称为 。在细胞工程中病毒还可以作为 。3. 农业上常用的育种方法如下：a甲品种×乙品种F1F1 自交F2 人工选择（汰劣留良）自交F3人工选择自交性状稳定的优良品种b甲品种×乙品种FlF1花粉离体培养得到许多单倍体小苗秋水仙素人工诱导染色体加倍若干植株F1人工选择性状稳定的新品种c正常幼苗秋水仙素处理人工选择性状稳定的新品种d种子搭载人造卫星到太空返回地面种植性状稳定的新品种（1）a方法属于常规的 育种，一般从F2代开始选种，这是因为 。选中的个体还需要经过若干代的自交、鉴别，直到不发生分离为止，这是因为新品种一定要是 。（2）b方法是利用单倍体植株培育新品种与a方法相比，突出的优点是 （3）通过c途径获得的新品种属于多倍体，育种中使用的秋水仙素的主要作用是 （4）d方法中搭载的种子应当是 （“干燥的”、“萌动的”、“休眠的”）；种子返回地面种植后，其变异 （“全是对人类有益的”“不全是对人类有益的”“全是对人类有害的”），所以要对其进行 。4已知水稻高茎（A）对矮茎（a）为显性，抗病（B）对感病（b）为显性，两对相对性状独立遗传。某科研人员以纯合高茎感病为母本，矮茎抗病为父本进行杂交实验，收获F1种子。在无相应病原体的生长环境中，播种所有F1种子，再严格自交得F2种子，以株为单位保存，最后播种F2种子，发现绝大多数F1植株所结的F2种子长成的植株出现高茎与矮茎的分离，只有一株F1植株（X）所结的F2种子长成的植株全部表现为高茎，可见这株F1植株（X）控制高茎的基因是纯合的。请回答：（1）据分析，导致X植株高茎基因纯合的原因有两种：一是母本自交，二是父本的一对等位基因中有一个基因发生突变。为了确定是哪一种原因，可分析F2植株的抗病性状，分析F2植株抗病性的方法是_。如果是由于母本自交产生的，F2植株的表现型为_；如果是由于父本控制矮茎的一对等位基因中有一个基因发生突变产生的，F2植株的表现型为_。（2）某育种人员想利用现有的高茎抗病、高茎感病、矮茎感病三个纯合亲本通过杂交育种的方法获得矮茎抗病新品种，应选择表现型分别为_的两个亲本进行杂交得到F1，F1自交得到F2，在F2性状符合育种要求的个体中，纯合子所占的比例为_。（3）某育种人员觉得杂交育种时间太长，因此他选择了从（2）中F1开始的最快育种程序，请你在答题纸相应的位置画出育种过程的遗传图解，并作相应的文字说明。5. 材料一：野生香蕉是二倍体，通常有大量的硬子，无法食用。但在大约1万年前的东南亚，人们发现一种很少见的香蕉品种，这种香蕉无子，可食，是世界上第一种可食用的香蕉，后来人们发现这种无子香蕉是三倍体。材料二：由于一种变异的致命真菌引起的香蕉叶斑病正在全球蔓延，香蕉可能在5年左右濒临灭绝。蕉农目前通过大量喷洒化学药剂来解决问题。在世界许多香蕉农场，每年多次喷洒杀菌剂，此举使香蕉成为世界上喷洒农药量最大的食物之一。但大量喷洒农药也恐怕未能阻止真菌进一步散播。材料三：生物学家们正在努力寻找能抵抗这种真菌的野生香蕉，以便培育出新的香蕉品种。阅读以上材料，回答下列问题： （1）无子、可食香蕉的变异可能来自于 。 （2）试分析为什么喷洒农药也不能有效地阻止真菌进一步散播？ 。 （3）假若生物学家找到了携带该真菌抗性基因的野生香蕉，如何培育出符合要求的无子香蕉？（请你简要写出育种思路） 。6. 白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18，以白菜为母本，甘蓝为父本，经人工授粉后，将雌蕊离体培养，可得到“白菜甘蓝”杂种幼苗。请回答问题：（1）白菜和甘蓝是两个不同的物种，存在 隔离。自然条件下，这两个物种间不能通过 的方式产生后代。雌蕊离体培养获得“白菜-甘蓝”杂种幼苗，所依据的理论基础是植物细胞具有 。（2）为观察“白菜甘蓝”染色体的数目和形态，通常取幼苗的 做临时装片，用 染料染色。观察、计数染色体的最佳时期是 。（3）二倍体“白菜甘蓝”的染色体数为 。这种植株通常不育，原因是减数分裂过程中 。为使其可育，可通过人工诱导产生四倍体“白菜-甘蓝”这种变异属于 。例题1 ：答案： （1）草鱼生长激素基因 （2）染色体联会发生紊乱（3）克服远缘杂交不亲和障碍；定向改变生物的性状例题 3 ：答案：（1）B, Aa，雄性（2）雌，测交Aa（3）无性生殖例题5 ：答案：（1）染色体组（2）减数分裂时染色体不能联会，无法形成正常的配子（3）将F1萌发的种子或幼苗用秋水仙素处理，使染色体加倍。例题 6 ：答案：（1）A和B杂交得到杂交一代，杂交一代再与C杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成aabbdd植株（2）4年例题 7：答案：（1）基因突变；各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子结构发生改变。（2）能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状。 对应训练答案 （1）杂交 从F2代开始发生性状分离 单倍体 明显缩短育种年限 （2）花药离体培养 （3）基因突变X射线、紫外线、激光 亚硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素（理化因素需各说出一项） 种子萌动后进行细胞分裂，DNA在复制过程中可能由于某种因素的影响发生基因突变 （4）秋水仙素 在细胞分裂时，抑制纺锤体形成，引起染色体数目加倍（5）基因工程或DNA拼接技术或DNA重组技术或转基因技术 植物组织培养技术 （6）克服了远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本范围1.D 2.A 3.AC 4.B 5.ABC 6.B 7.C 8.C 9.D 10.C 11.A 12.C 13.BCD 14.A 15.B 16.C 1. (8分)(1)杂交育种 23 ttRR (2) 秋水仙素(或低温) (3)C 基因突变 (4)A2. （1）基因重组、染色体变异（写出一种即给分） （2）a 1/4 （3）连续自交和人工筛选 （4）诱变育种 （5）DNA 脱氧核苷酸 抗原 融合诱导剂3. （1）杂交 F2代开始发生性状分离 纯合子（答纯种也给分）（2）明显缩短育种年限，获得纯系植株（只答明显缩短育种年限也给分）（3）细胞分裂时，抑制纺锤体的形成，导致染色体数目加倍（4）萌动的 不全是对人类有益的 人工选择（答选择、筛选也可）4. （1）接种相应的病原体 全部感病（或高茎感病） 抗病和感病（或高茎抗病和高茎感病） （2）高茎抗病、矮茎感病 1/3 （3）如下图（4分）5. 解析：无子香蕉和无子西瓜都属于三倍体，三倍体由于减数分裂时同源染色体无法配对，不能产生正常的配子，子房壁在刺激下直接发育成无子果实。答案：（1）染色体变异 （2）通过农药的选择会使真菌的抗药性增强，使农药杀灭真菌的效果降低 （3）方法一：秋水仙素处理该二倍体野生香蕉的幼苗，获得四倍体香蕉，作母本，并与二倍体野生香蕉杂交，获得三倍体香蕉，然后从中选育出抗病的品种。 方法二：用基因工程的方法从该野生香蕉细胞中获取抗病基因，与运载体质粒结合形成重组质粒，然后导入原有的三倍体香蕉体细胞中，利用植物组织培养技术培育出抗病的香蕉新品种。6. （1）生殖 杂交（有性生殖） 全能性 （2）根尖（茎尖） 醋酸洋红（龙胆紫、碱性） 有丝分裂中期 （3）19 没有同源染色体配对现象 染色体变异 第 10 页 共 10 页