雜交育種與誘變育種基因工程及其應用ppt課件
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第六章 從雜交育種到基因工程,重溫生物學術語,讓你的答題更規(guī)范、更專業(yè)、更能打動閱卷老師! 主要:選擇育種,雜交育種,誘變育種,基因工程 次要:目的基因,基因的運載體,限制性核酸內(nèi)切酶,DNA連接酶,受體細胞,,讀讀教材基礎,一、雜交育種和誘變育種,1.誘變育種與雜交育種相比,最大的區(qū)別是什么?,二、基因工程及其應用 1.概念的理解,2. 運載體和細胞膜上的載體相同嗎?,一、物理因素或化學因素 基因突變 基因重組 基因突變 有性生殖 新基因 突變率 新基因 少 二、1.DNA重組 基因 分子 定向 2.限制酶 DNA連接酶 運載體 受體 3.運載體 受體細胞 檢測與鑒定 4.育種 藥物 環(huán)境,[想一想] 1. 提示:二者最大的區(qū)別在于誘變育種能產(chǎn)生新基因,從而創(chuàng)造出新性狀。 2.提示:不同;①運載體是將外源基因?qū)胧荏w細胞的專門運輸工具,常用的運載體有質(zhì)粒、動植物病毒、噬菌體等。②細胞膜上的載體是位于細胞膜上的載體蛋白質(zhì),與控制物質(zhì)進出細胞有關系。,1.教材98頁倒數(shù)第3自然段——選擇育種的缺點。 2.教材100頁第二自然段黑體字內(nèi)容和教材100頁最后自然段微生物誘變育種知識。 3.教材102~103頁圖6-3、圖6-4、圖6-5,更好地理解基因工程的三種工具。 4.教材101頁練習一中2——雜交優(yōu)勢;教材106頁練習一中2和二中1;教材108頁自我檢測一中判斷題。,答案:基因工程 雜交 單倍體 限制酶 DNA連接 運載體 目的基因獲取 與運載體結(jié)合 導入受體細胞 檢測與鑒定,,研研核心要點,1.誘變育種與雜交育種相比,前者能產(chǎn)生前所未有的新基因,創(chuàng)造變異新類型;后者不能產(chǎn)生新基因,只是實現(xiàn)原有基因的重新組合。 2.在所有育種方法中,最簡捷、常規(guī)的育種方法——雜交育種。,3.根據(jù)不同育種需求選擇不同的育種方法。 (1)將兩親本的兩個不同優(yōu)良性狀集中于同一生物體上,可利用雜交育種,亦可利用單倍體育種。 (2)要求快速育種,則運用單倍體育種。 (3)要求大幅度改良某一品種,使之出現(xiàn)前所未有的性狀,可利用誘變育種和雜交育種相結(jié)合的方法。 (4)要求提高品種產(chǎn)量,提高營養(yǎng)物質(zhì)含量,可運用多倍體育種。,[師說·一語破天機] 本考點單科試卷多以選擇題形式出現(xiàn),而理綜試卷多以非選擇題形式綜合考查各種育種的原理、方法及相互聯(lián)系,往往作為壓軸的高區(qū)分度試題拉開考生間距離,應特別重視,防止丟分。,[選題·典型中選秀] 例1:下面為6種不同的育種方法。,據(jù)圖回答下列問題。 (1)圖中A至D方向所示的途徑表示________育種方式,這種方法屬常規(guī)育種,一般從F2代開始選種,這是因為________。A→B→C的途徑表示________育種方式,這兩種育種方式中后者的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在________。 (2)B常用的方法為________。 (3)E方法所用的原理是________,所用的方法如________、________。育種時所需處理的種子應是萌動的(而非休眠的)種子,原因是________。,(4)C、F過程最常用的藥劑是________,其作用的原理是________。 (5)由G到H過程中涉及的生物技術有________和________。 (6)K→L→M這種育種方法的優(yōu)越性表現(xiàn)在________。,[破題·分層揭秘密] (一)調(diào)動和運用知識解題 (1)雜交 從F2代開始發(fā)生性狀分離 單倍體 明顯縮短育種年限 (2)花藥離體培養(yǎng) (3)基因突變 X射線、紫外線、激光 亞硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素(理化因素需各說出一項) 種子萌動后進行細胞分裂,DNA在復制過程中可能由于某種因素的影響發(fā)生基因突變 (4)秋水仙素 在細胞分裂時,抑制紡錘體形成,引起染色體數(shù)目加倍 (5)基因工程(或DNA拼接技術或DNA重組技術或轉(zhuǎn)基因技術) 植物組織培養(yǎng) (6)克服了遠緣雜交不親和的障礙,大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍,,,,2.有關基因工程的相關提醒 (1)限制酶在第一步和第二步操作中都用到,且要求是同一種酶,目的是產(chǎn)生相同的黏性末端;第二步中兩種工具酶都用到。 (2)質(zhì)粒是最常用的運載體,不要把質(zhì)粒和運載體等同,除此之外,噬菌體和動植物病毒也可作為運載體。運載體的化學本質(zhì)為DNA,其基本單位為脫氧核苷酸。 (3)目的基因表達的標志:通過翻譯合成相應的蛋白質(zhì)。 (4)通過基因工程培育的抗蟲棉,只能抗蟲,不能抗病毒、細菌。,容易混淆的DNA連接酶和DNA聚合酶 (1)DNA連接酶:在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。 (2)DNA聚合酶:可將單個的脫氧核苷酸加到已有的脫氧核苷酸序列上,形成磷酸二酯鍵。 (3)相同點:這兩種酶都是蛋白質(zhì),可以形成兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。,[師說·一語破天機] 本考點必修內(nèi)容側(cè)重轉(zhuǎn)基因技術的基本操作、工具及安全性,深入考查基因工程的原理、過程及其應用則是選修三的高考要求。,[選題·典型中選秀] 例2:如圖是利用基因工程技術生產(chǎn)人胰島素的操作過程示意圖,請據(jù)圖作答。,(1)圖中基因工程的基本過程可以概括為“四步曲”:________;________;________;________。 (2)能否利用人的皮膚細胞來完成①過程?________,為什么?__________________________________ 。 (3)過程②必需的酶是________酶,過程③必需的酶是________酶。 (4)若A中共有a個堿基對,其中鳥嘌呤有b個,若③④⑤過程連續(xù)進行4次,至少需提供胸腺嘧啶________個。 (5)在利用AB獲得C的過程中,常用________切割A和B,使它們產(chǎn)生________,再加入________,才可形成C。,[破題·分層揭秘密] (一)明確解題思路 (2)圖中①過程是從細胞中獲取相應的mRNA,由于基因的選擇性表達,人的皮膚細胞中的胰島素基因不轉(zhuǎn)錄,不表達,因此不能形成胰島素mRNA。 (3)從mRNA→DNA是逆轉(zhuǎn)錄的過程,需要逆轉(zhuǎn)錄酶。DNA分子的擴增需用解旋酶將雙鏈DNA解旋為單鏈。,(4)一個DNA分子中的鳥嘌呤(b個)和胸腺嘧啶之和占堿基總數(shù)(2a個)的一半,所以一個DNA分子片段中胸腺嘧啶數(shù)為(a-b)個。連續(xù)復制4次,共產(chǎn)生DNA分子24=16個,由于復制方式為半保留復制,故需要提供的胸腺嘧啶數(shù)量為(a-b)×(16-1)=15(a-b)。 (5)構(gòu)建基因表達載體時需將目的基因與運載體用同一種限制酶切割,產(chǎn)生相同的黏性末端,才可以在DNA連接酶的作用下連接形成基因表達載體。,(二)調(diào)動和運用知識解題 (1)提取目的基因 目的基因與運載體結(jié)合 將目的基因?qū)胧荏w細胞 目的基因的檢測與鑒定 (2)不能 皮膚細胞中的胰島素基因未表達(或未轉(zhuǎn)錄),不能形成胰島素mRNA (3)逆轉(zhuǎn)錄 解旋 (4)15(a-b) (5)同一種限制性核酸內(nèi)切酶 相同的黏性末端 DNA連接酶,,說說生物實驗,【選題·熱考秀】 普通小麥中有高稈抗病(TTRR)和矮稈易感病(ttrr)兩個品種,控制兩對相對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。現(xiàn)分別用雜交育種、單倍體育種和誘變育種來培育矮稈抗病品種,分析如下:,分析: (1)選擇的品種抗病是顯性,矮稈是隱性,雜交育種過程需要純合親本雜交,在F2獲得矮稈抗病個體之后再連續(xù)自交。 (2)單倍體育種包含雜交、花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素加倍過程。,(3)誘變育種需要利用射線處理。具體過程如下:,【備考·角度說】 No.1 角度:育種目標不同培育新品種的方法不同。 (1)集中不同親本的優(yōu)良性狀——雜交育種 選擇具有不同優(yōu)良性狀的個體作為親本,經(jīng)過雜交→自交過程,在F2中選擇,如果選取顯性個體,還需要連續(xù)自交。 (2)集中優(yōu)良性狀,又縮短育種年限——單倍體育種 選擇具有不同優(yōu)良性狀的個體作為親本,經(jīng)過雜交獲得F1,取F1的花藥進行離體培養(yǎng),形成單倍體幼苗,再用秋水仙素處理。,(3)獲得較大果實或大型植株或提高營養(yǎng)物質(zhì)含量——多倍體育種 用秋水仙素或低溫處理萌發(fā)的種子或幼苗,使染色體加倍而形成多倍體。 (4)提高變異頻率,“改良”或“改造”或直接改變現(xiàn)有性狀,獲得當前不存在的基因或性狀——誘變育種。 (5)實現(xiàn)定向改變現(xiàn)有性狀——基因工程育種 把目的基因?qū)胧荏w細胞內(nèi),如果是動物方面的育種,需要導入受精卵;如果是植物方面的育種,導入體細胞,再經(jīng)過植物組織培養(yǎng)即可。,No.2 角度:拓展探究 [拓展] (1)雜交育種由F1獲得F2的方法是什么?F2矮稈抗病植株中不能穩(wěn)定遺傳的占多少? [提示] 自交。2/3。將F1高稈抗病類型自交,在F2中可獲得高稈抗病、矮稈抗病、高稈易感病和矮稈易感病四種類型,從四種類型中選擇矮稈抗病類型。,(2)三組方法中,最不容易獲得矮稈抗病小麥品種的是什么方法? [提示] 誘變育種法。誘變育種具有突變率低且不定向等特點,所以最不易獲得矮稈抗病品種。 (3)單倍體育種為什么能明顯縮短育種年限? [提示] 單倍體育種培養(yǎng)的個體都是純合子?;ㄋ庪x體培養(yǎng)形成單倍體,經(jīng)秋水仙素處理后染色體數(shù)目加倍,獲得的個體都是純合子,所以單倍體育種能夠明顯縮短育種年限。,,看看考場答卷,,,←批注4,,[一覽·名師語錄] 綜合遺傳、變異、育種等知識是高考題中很常見的一種考查形式,這類題目不但能考查相關基礎知識,還能考查推理判斷能力。解答這類題目需具備各育種技術的過程、優(yōu)缺點、變異的類型和特點等知識,以及熟練運用遺傳定律解決實際問題的能力。另外需注意作遺傳圖解時必須寫出親代的表現(xiàn)型、基因型、雜交符號、產(chǎn)生的配子以及F1的基因型、表現(xiàn)型及比例。,[審題·抓關鍵詞] 信息1 可知該實驗中運用了誘變育種技術。 信息2 可知運用了雜交育種技術。乙和丙的基因型分別為Aabb和aaBb,則F1中抗病高桿植株的基因型應為AaBb,經(jīng)減數(shù)分裂可產(chǎn)生4種配子。 信息3 可知運用了單倍體育種技術。 信息4 因基因中DNA片段的缺失,使得基因結(jié)構(gòu)改變,即基因突變,從而不能正常表達。植物不能合成葉綠素,則不能生存,所以體現(xiàn)了該變異有害性的特點。,[答題·名師批閱] 批注1 審題不認真,導致答案與題干重復。 批注2 因“變異類型”與“育種方法”區(qū)分不清,導致錯答。 批注3 基礎知識掌握不牢、術語運用錯誤。 批注4 書寫不規(guī)范,丟三落四,導致失分。,[標準答案] (1)表達 有害性 基因突變 (2)誘變育種 基因重組 胚狀體 (3)4 (4),,隨堂對點練習,1. 與雜交育種、單倍體育種、多倍體育種和基因工程育種相比,盡管人工誘變育種具有很大的盲目性,但是該育種方法的獨特之處是( ) A.可以將不同品種的優(yōu)良性狀集中到一個品種上 B.育種周期短,加快育種的進程 C.改變基因結(jié)構(gòu),創(chuàng)造前所未有的性狀類型 D.能夠明顯縮短育種年限,后代性狀穩(wěn)定快,答案:C 解析:只有誘變育種能夠產(chǎn)生新的基因,可以大幅度地改良某些性狀;將不同品種的優(yōu)良性狀集中到一個品種上,應該用雜交育種的方法;育種周期短,能夠加快育種的進程,明顯縮短育種年限,后代性狀穩(wěn)定快,應該用單倍體育種的方法。,2. 育種專家用高稈抗銹病水稻與矮稈不抗銹病水稻雜交,培育出了矮稈抗銹病水稻,與這種育種方式原理不相同的是( ) A.基因工程 B.肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化 C.三倍體無子西瓜的培育 D.減數(shù)第一次分裂后期非同源染色體的自由組合,答案:C 解析:通過雜交讓位于不同個體的優(yōu)良性狀集中到一個個體上,屬于雜交育種,原理是基因重組。A、B、D都屬于基因重組,C屬于染色體變異。,3. 下列有關育種的敘述中,錯誤的是( ) A.用于大田生產(chǎn)的優(yōu)良品種不一定是純合子 B.通過植物組織培養(yǎng)技術培育脫毒苗,篩選培育抗病毒新品種 C.雜交育種可用于家畜、家禽的育種 D.為了避免對三倍體無子西瓜年年制種,可利用植物組織培養(yǎng)快速繁殖,答案:B 解析:通過植物組織培養(yǎng)技術培育的脫毒苗沒有病毒,但不一定能抗病毒。,4. 誘變育種有很多突出優(yōu)點,也存在一些缺點,下列分析正確的是( ) ①結(jié)實率低,發(fā)育遲緩 ②提高變異頻率,使后代變異性狀較快穩(wěn)定,因而加快育種進程 ③大幅度改良某些性狀 ④莖稈粗壯,果實和種子大,營養(yǎng)物質(zhì)含量高 ⑤有利個體不多,需要處理大量的材料 A.①④ B.②③⑤ C.①④⑤ D.①②④,答案:B 解析:結(jié)實率低、發(fā)育遲緩、莖稈粗壯、果實和種子大、營養(yǎng)物質(zhì)含量高是多倍體的特點。,5. 基因工程是將目的基因通過一定過程,轉(zhuǎn)入到受體細胞,經(jīng)過受體細胞的分裂,使目的基因的遺傳信息擴大,再進行表達,從而培養(yǎng)成工程生物或生產(chǎn)基因產(chǎn)品的技術。你認為支持基因工程技術的理論有( ) ①遺傳密碼的通用性 ②不同基因可獨立表達 ③不同基因表達互相影響 ④DNA作為遺傳物質(zhì)能夠嚴格地自我復制 A.①②④ B.②③④ C.①③ D.①④,答案:A 解析:轉(zhuǎn)基因之所以在不同種生物間可以進行,是因為遺傳密碼的通用性,不同基因表達的獨立性,DNA自我復制的嚴格性。,6. 如圖表示某種農(nóng)作物①和②兩種品種分別培育出④⑤⑥三種品種。根據(jù)上述過程,回答下列問題。,(1)用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ稱為________,方法Ⅱ稱為________,所依據(jù)的原理是________。 (2)用③培育出④的常用方法Ⅲ是________,由④培育成⑤的過程中用化學藥劑________處理④的________,方法Ⅲ和Ⅴ合稱為________育種,其優(yōu)點是________。 (3)由③培育出⑥常用化學藥劑________處理③的________,形成的⑥叫________,方法Ⅳ稱為________育種,依據(jù)的原理是________。,答案:(1)雜交 自交 基因重組 (2)花藥離體培養(yǎng) 秋水仙素 幼苗 單倍體 明顯縮短育種年限 (3)秋水仙素 種子或幼苗 四倍體 多倍體 染色體變異,- 配套講稿:
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