高中生物 第七章《从杂交育种到基因工程》教案 新人教版必修2.docx
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高中生物第七章《从杂交育种到基因工程》教案新人教版必修2
第七章《从杂交育种到基因工程》教案
一、转基因育种
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
(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。
A→B→C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)K→L→M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”
⑴育种时间长
⑵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
⑴物理:
紫外线、α射线、微重力、激光等处理、再筛选
⑵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)
⑴先将花药离体培养,培养出单倍体植株
⑵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、1/2nB、1--1/2nC、(1--1/2n)/2D、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( )
①结实率低,发育迟缓 ②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 ③大幅度改良某些性状 ④茎秆粗壮,果实种子大,营养物质含量高 ⑤有利个体不多,需要大量的材料
A.①④ B.②③⑤ C.①④⑤ D.①②④
[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①的自交代数越多,纯合高蔓抗病植株的比例越高
B.过程②通常取F1植株的适宜花药作培养材料
C.过程③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)易高考学习网高考学习网染锈病选出符合要求的品种。
下列有关该育种方法高考学习网述中,正确的是高考学习网A.过程
(1)
(2)(3)属于杂交育种B.过程
(2)需经过减数分裂高考学习网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高考学习网.单倍体在遗传育种中具有重要意义,单倍体生物是指高考学习网.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高考学习网.由未受精的卵细胞或精子发育形成的个体高考学习网D.通过不同种植物体细胞融合培育形成的个体高考学习网.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:
①AaBb;②AaBBC;③AAaaBBBB;④aB。
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)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ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→F1→F1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→Fl→F1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.D2.A3.AC4.B5.ABC6.B7.C8.C9.D10.C11.A12.C13.BCD14.A15.B16.C
1.(8分)
(1)杂交育种2/3ttRR
(2)Ⅱ秋水仙素(或低温)(3)C基因突变(4)A
2.
(1)基因重组、染色体变异(写出一种即给分)
(2)a1/4(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
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