【课堂新坐标，同步备课参考】2013-2014学年高中生物（人教版）必修2教师用书：第6章《从杂交育种到基因工程》

第1节杂交育种与诱变育种
(教师用书独具)
●课标要求
1．比较不同育种方法的优缺点。
2．举例说明杂交育种和诱变育种在实践中的应用。
●课标解读
1．简述杂交育种的概念，举例说明杂交育种的优点和不足。
2．举例说出诱变育种在生产实际中的应用。
3．讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。
●教学地位
本课时内容不仅是必修2的学习主线之一，还 ( http: / / www.21cnjy.com )与选修3中的基因工程专题有密切的联系，且用于指导生产实践、提高和改善生产技术。纵观近三年的高考，对生物育种的原理、流程、优缺点的考查尤为突出，但单独考查命题较少。
●教法指导
1．对于杂交育种的学习可采取学生板演与小组 ( http: / / www.21cnjy.com )互评、教师点拨的方法解决。如举实例由学生板演即已知小麦的高秆(D)对矮秆(d)为显性，抗锈病(T)对易染锈病(t)为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。你用什么方法能把两个品种的优良性状结合在一起，又能把双方的缺点都去掉？将你的设想用遗传图解表示出来。
2．对于单倍体育种、多倍体育种、杂交育种及 ( http: / / www.21cnjy.com )诱变育种这四种育种方式，学生易混淆，可通过课件展示几种典型流程图解，让学生尝试回答育种方式、原理等加以强化，同时列出表格进行比较等。
(教师用书独具)
●新课导入建议
1．课件展示2004感动中 ( http: / / www.21cnjy.com )国“袁隆平”及颁奖词：“他是一位真正的耕耘者。当他还是一个乡村教师的时候，已经具有颠覆世界权威的胆识；当他名满天下的时候，却仍然只是专注于田畴，淡泊名利，一介农夫，播撒智慧，收获富足。他毕生的梦想，就是让所有的人远离饥饿。喜看稻菽千重浪，最是风流袁隆平”。由他培育的杂交水稻及产量引出本课课题。
2．画面展示农民在火辣的太阳下辛勤耕耘 ( http: / / www.21cnjy.com )的场景，民以食为天，继而显示唐？李绅《悯农》的诗句“春种一粒粟，秋收万颗子。四海无闲田，农夫犹饿死。”引出育种的重要性。
3．展示课前收集的古人驯化野生动物 ( http: / / www.21cnjy.com )、栽培植物的图片资料制成的课件，按课件图片的顺序，先向学生展示古人驯化狗、马、牛、猪、鸡，培育玉米、小麦、水稻、各种蔬菜、水果的过程；再向学生展示现在的家禽、家畜、粮食、蔬菜、水果的各种优良品种的图片，引起学生的兴趣。
●教学流程设计
课前自主探究：①阅读教材P98～9 ( http: / / www.21cnjy.com )9相关内容填写“【课前自主导学】知识1及【思考交流】1”②阅读教材P100诱变育种有关内容完成“【课前自主导学】知识2及思考交流2”。?步骤1：情景导课：建议选择【新课导入建议】的三种方式中的一种或二种方式创设情景，激趣导出本课时课题。?步骤2：检测自学效果：①课件展示一个含有多种育种方式的图解，抢答做出判断；②分组作答【正误判断】并进行校正。?步骤3：课件先展示多幅杂交育种图片，接着给定一个情景题目，写出一个获得优良性状的杂交方案，积极思考，让学生尝试描述，结合【探究1】汇总常见杂交育种图解。?
步骤7：构建本课时知识网络，诵读【结论语句】 ( http: / / www.21cnjy.com )，课堂上完成【课堂双基达标】有关题目，组间进行关于教材P101【拓展题】的探讨。?步骤6：课件打出杂交育种和诱变育种的比较表格，由学生分组抢答，参看【探究2】完成几种育种方式的综合比较。?步骤5：回答教材P99【思考与讨论】，总结杂交育种的优缺点。课件展示几幅诱变育种的图片，引出诱变育种，回答其育种原理，并结合基因突变的特点，总结其优缺点。?步骤4：引导学生阅读【名师点拨】，分组讨论【例1】的解答方法，点拨【审题导析】，自主完成对【例2】的解答。
课　标　解　读 重　点　难　点
1.简述杂交育种的概念，举例说明杂交育种的优点和不足。
2.举例说出诱变育种在生产实际中的应用。
3.讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。 1.杂交育种和诱变育种的原理和操作过程。(重点)
2.各种育种方法的优缺点。(难点)
(见学生用书第68页)
杂交育种
1.选择育种
项目 内容
方法 生产实践中，挑品种好的个体进行传种，经过长期选择，汰劣留良
原理 利用生物的变异
缺点 周期长，可选择的范围有限
实例 远在古代美洲印第安人对优良性状的玉米的选育
2.杂交育种
(1)概念：将两个或多个品种的优良性状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)原理：基因重组。
(3)过程(以高产抗病小麦品种的选育为例)
亲代　　高产、不抗病×低产、抗病
　　　　　　　 ↓
杂交第一代　　　　高产、抗病(均为显性性状)
　　　　　　　　,?))
第二代　　　　选出高产、抗病个体
　　　　　　　　,连续自交Ｆ
选出不发生性状分离的所有高产、抗病个体
　　　　　　　　↓
　　　　　　新的优良品种
(4)优点：操作简便。
(5)应用
应用方面 具体作用 实例
农业生产 ①改良作物品质
②提高农作物单位面积产量 高产、矮秆水稻的培育
家禽、家畜
育种 培育适应性强的乳用、肉用或乳肉兼用型优良品种 年产乳量很高的中国荷斯坦牛的培育
1．杂交育种能否用于微生物育种？
【提示】　不能。杂交育种原理是基因重组，微生物一般不进行有性生殖，不能利用基因重组原理。
　(6)目的：培育动、植物新品种。
诱变育种
1.概念
利用物理因素(如X射线、γ射线、紫外线、激光等)或化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙酯等)来处理生物，使生物发生基因突变。
2．原理——基因突变
3．优点
可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。
4．应用
主要用于农作物和微生物育种，如培育的“黑农五号”大豆和青霉素高产菌株的选育等。
2．随着航空航天技术的发展，利用太空育种已经成为一种重要的育种方法，你知道太空育种的原理吗？
【提示】　太空育种是利用太空中独特的微重力、强辐射的环境来提高突变率的一种诱变育种技术。
1．人工诱变的原理是基因重组，优点是可以提高突变率，加速育种工作的进程。(×)
【提示】　人工诱变的原理为基因突变。
2．诱变育种的物理方法有X射线、γ射线、亚硝酸等。(×)
【提示】　亚硝酸是化学方法。
3．杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种都在细胞水平上进行操作。(×)
【提示】　杂交育种和多倍体育种可在个体水平上进行操作。
4．培育无子西瓜是利用基因重组的原理。(×)
【提示】　无子西瓜的培养是利用染色体变异的原理。
5．运用杂交育种选育新品种时一般从子一代选出。(×)
【提示】　应从子二代或子三代等选出。
(见学生用书第69页)
杂交育种的过程及应用
【问题导思】
①利用杂交育种培育纯合子有哪些操作思路？
②杂交育种有何优点及缺点？
1．杂交育种的过程图解
已知AAbb与aaBB为亲本
P　　　　　AAbb×aaBB
　　　　　　　
F1　　　　　　　AaBb①
　　　　　　　,?Ｆ
F2　A－B－　A－bb　　aaB－　　aabb②
?,?)　,
　,　　新品种的育种方法, ( http: / / www.21cnjy.com )1.集中不同亲本的优良性状——杂交育种,选择具有不同优良性状的个体作为亲本，经过杂交→自交过程，在F2中选择，如果选取显性个体，还需要连续自交。,2.集中优良性状，又缩短育种年限——单倍体育种,选择具有不同优良性状的个体作为亲本，经过杂交获得F1，取F1的花药进行离体培养，形成单倍体幼苗，再用秋水仙素处理。,3.获得较大果实或大型植株或提高营养物质含量——多倍体育种，用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗，使染色体加倍而形成多倍体。,4.提高变异频率，“改良”或“改造”或直接改变现有性状，获得当前不存在的基因或性状——诱变育种。,,
　(2012·许昌高一检测)右图表示用某种农作物品种①和②两个品系培育出品种⑥的可能方法，请据图回答：,(1)指出下列各种交配方式：由品种①和②培育出品种③的过程Ⅰ是________，由品种③培育出品种⑥的过程Ⅴ是________。这种育种方法叫________。,(2)品种④是一种________植株，由品种③经过过程Ⅲ培育出品种④常用的方法是__________________。,(3)品种④形成品种⑥的过程Ⅵ中常用________处理，这种育种方法叫________，优点是____________________________________。,(4)由品种①直接形成品种⑤的过程需经________，由品种⑤产生品种⑥的最简便方法是________________________________________________________________________。,(5)你认为成功率最高且工作量最小的培育品种⑥的途径是______________(用过程Ⅰ、Ⅱ等及“→”表示)。,【审题导析】　结合几种常见的育种方式，读图可知：,(1)最简便的育种方法是杂交育种，因此由⑤→⑥以杂交育种最简便。,(2)培育新品种的成功率高，可否定诱变育种；工作量小可淘汰杂交育种，则获得品种⑥最合适的育种方法为单倍体育种。,【精讲精析】　由品种①和②培育出品种③的过程Ⅰ是把位于不同个体的优良性状集中在一个个体上，一般是通过杂交实现的；由品种③培育出品种⑥的过程Ⅴ是一个纯化过程，利用自交，然后选出纯化的隐性基因。品种④的基因只有品种③的一半，属于单倍体植株，利用秋水仙素处理使其染色体加倍得到可育品种⑥，单倍体育种的优点是明显缩短育种年限。由品种①直接形成品种⑤，产生了一种新基因，只能是基因突变；由品种⑤产生品种⑥，要得到纯化的隐性基因，最简便的方法就是自交。,【答案】　(1)杂交　自交　杂交育种　(2)单倍体　花药离体培养　(3)秋水仙素　单倍体育种　明显缩短育种年限　(4)基因突变(或人工诱变)　自交　(5)Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ本 课 知 识 小 结,,,
网 络 构 建,,,
结 论 语 句,1.杂交 ( http: / / www.21cnjy.com )育种可将不同生物的优良性状组合起来，但育种过程繁杂而缓慢，效率低。,2.杂交育种一般从F2代开始筛选，因为从F2代开始才出现性状分离。,3.杂交育种、诱变育种的原理分别为基因重组和基因突变。,4.人工诱变只是提高了突变率，但不能确定突变方向。
,,,(见学生用书第70页),,1.水稻的糯性、无子西瓜、黄圆豌豆×绿皱豌豆→绿圆豌豆，这些新品种中变异的来源依次是(　　),A.环境改变、染色体变异、基因突变,B.染色体变异、基因突变、基因重组,C.基因突变、环境改变、基因重组,D.基因突变、染色体变异、基因重组,【解析】　水稻的糯性来源于基因突变；无子西瓜培育的原理是染色体变异；黄圆豌豆×绿皱豌豆→绿圆豌豆，利用的原理是基因重组。,【答案】　D,2.有一种塑料在乳酸菌的作用下能迅速分解为无毒物质，可以降解，不至于对环境造成严重的“白色污染”。培育专门吃这种塑料的细菌能手的方法是(　　),A.杂交育种　　　　　　　B．单倍体育种,C.诱变育种 D．多倍体育种,【解析】　能分解塑料是细菌原本没有的性状(功能)，只有通过诱变育种的方法诱发基因突变，才有可能出现控制这一性状的新的基因，从而具有这一功能。,【答案】　C,3.(2012·梅州检测)“天宫一号”成功发射，神八、神九胜利返回，这些航天技术的发展，为我国的生物育种创造了更多更好的机会，下列有关航天育种的说法不正确的是(　　),A.航天育种可缩短育种周期,B.种子在宇宙辐射、微重力及弱地磁场等因素的诱导下发生基因突变,C.航天育种技术作为航天技术与农业育种技术相结合的一项创新性研究成果，是快速培育农作物优良新品种的重要途径之一,D.“太空种子”都能培育出高产、优质的新品种,【解析】　基因突变能够提高突变率，但是仍然是多害少利，D项不正确。,【答案】　D,4.(2013·烟台模拟)某农科所通过如图所示的育种过程培育成了高品质的糯小麦。下列有关叙述正确的是(　　),,A.a过程中运用的遗传学原理是基因重组,B.b过程能提高突变率，从而明显缩短了育种年限,C.a过程需要使用秋水仙素，作用于萌发的种子,D.b过程需要通过自交来提高纯合率,【解析】　分析题图可知，a为单倍体育种过程，其遗传学原理是染色体变异；b过程为杂交育种过程，不是诱变育种，不能提高突变率，缩短育种年限；a过程需要使用秋水仙素，但其作用对象不是萌发的种子，而是花粉萌发形成的单倍体幼苗；杂合子自交可以提高后代中纯合子的比例。,【答案】　D,5.(2012·泉州高一检测)用杂合子F1(DdEe)种子获得纯合子(ddee)，最简捷的方法是(　　),A.种植→F2代→选双隐性性状个体→纯合子,B.种植→秋水仙素处理→纯合子,C.种植→花药离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理→纯合子,D.种植→秋水仙素处理→花药离体培养→纯合子,【解析】　用秋水仙素处理或花药离体培养等操作较复杂，而杂交育种虽育种进程长，但操作最简捷。,【答案】　A,6.(2013·莱芜模拟)通过杂交可将同一物种的不同个体的优良性状集中在一起，也可将不同物种的染色体集中在一起。以甲×乙为杂交模型，请回答下列问题：,(1)无子西瓜备受青睐，结无子西瓜的植株是由父本甲________ 与母本乙________杂交得到的，无子西瓜培育的遗传学原理是________，能够刺激子房发育成无子果实的过程是________________________________________________________________________。,(2)马铃薯品种是杂合体(有一对基因杂合即可称之为杂合体)，生产上常用块茎繁殖，现要通过杂交选育黄肉(Yy)、抗病(Tt)的马铃薯新品种，则杂交亲本甲的基因型为________，乙的基因型为 ________。,(3)现有三个纯系水稻品种：Ⅰ矮秆易感病有芒(aabbDD)、Ⅱ高秆易感病有芒(AAbbDD)、Ⅲ高秆抗病无芒(AABBdd)。请回答：,①为获得矮秆抗病无芒纯系新品种，应选择的杂交亲本甲、乙为________，获得F1后如让F1自交，则F2中表现为矮秆抗病无芒的个体占F2总数的________，若要获取矮秆抗病无芒纯系新品种，需将F2中矮秆抗病无芒的个体继续________，直至________________________________________________________________________。,,②如果在①中所述F1基础上尽快获得矮秆抗病无芒新品种，写出后续的育种过程。,【解析】　(1)结无子西瓜的植株是由父本二倍体西瓜与母本四倍体西瓜杂交得到的，无子西瓜培育的遗传学原理是染色体变异，可用二倍体西瓜的花粉刺激三倍体西瓜的子房发育成无子果实。(2)自然界无纯合的马铃薯品种，单杂即为杂合体，要培育黄肉(Yy)、抗病(Tt)的马铃薯新品种，应选基因型为yyTt、Yytt的亲本杂交。(3)①根据题目要求要培育矮秆抗病无芒纯系新品种，应选择Ⅰ、Ⅲ；杂交得到F1为AaBbDd，再让F1自交，则F2中表现为矮秆抗病无芒的个体为aaB_dd，占F2总数的3/64；若要获取矮秆抗病无芒纯系新品种，需将F2中矮秆抗病无芒的个体连续自交，直至不发生性状分离。②如果在①中所述F1基础上尽快获得矮秆抗病无芒新品种，应采用单倍体育种方法。,【答案】　(1)二倍体西瓜　四倍体西瓜　染色体变异　用二倍体西瓜的花粉刺激三倍体西瓜的子房,(2)yyTt　Yytt(或Yytt　yyTt)　(3)①Ⅰ、Ⅲ　3/64　自交　不发生性状分离　②第一步：取F1的花药进行离体培养，获得单倍体幼苗；第二步：用秋水仙素处理单倍体幼苗，然后选育矮秆抗病无芒纯系新品种。
,,,(见学生用书第123页),,一、选择题,1.下列关于育种的叙述中，正确的是(　　),A.用物理因素诱变处理可提高突变率,B.诱变育种和杂交育种均可形成新的基因,C.三倍体植物不能由受精卵发育而来,D.诱变获得的突变体多数表现出优良性状,【解析】　利用人工诱发基因突变的方法可以提高基因突变率；杂交育种的原理是基因重组，基因重组的结果不能产生新的基因，能够形成新基因型，诱变育种依据的原理是基因突变，基因突变能够产生新的基因，基因突变是不定向的；当四倍体植物与二倍体植物杂交就能形成含三个染色体组的受精卵，由这新的受精卵发育成的个体就是三倍体。,【答案】　A,2.现有高秆抗病(DDTT)小麦和矮秆不抗病(ddtt)小麦两个品种(相对性状可以自由组合)。下列哪种方法能尽快培育出能稳定遗传的矮秆抗病小麦新品种(　　),A.两亲本杂交→F1→F2→选不分离者→纯合子,B.两亲本杂交→F1→秋水仙素处理→纯合子,C.两亲本杂交→F1→秋水仙素处理→花药离体培养→纯合子,D.两亲本杂交→F1→花药离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理→纯合子,【解析】　要培育能稳定遗传的矮秆抗病小麦新品种，就是得到纯合的矮秆抗病品种。杂交育种后反复自交、杂交育种后取F1的花药进行单倍体育种都可以得到，但单倍体育种可以缩短育种时间。,【答案】　D,3.获得无子西瓜、青霉素高产菌株、矮秆抗病小麦的方法分别是(　　),①诱变育种　②杂交育种　③单倍体育种　④多倍体育种,A.①②④　　　　　　　B．④①②,C.②①③ D．①④③,【解析】　无子西瓜的培育方法为多倍体育种，青霉素高产菌株的选育为诱变育种，而矮秆抗病小麦的培育方法是杂交育种，B项符合题目要求。,【答案】　B,4.(2012·芜湖高一检测)下列关于育种优点的叙述，不正确的是(　　),A.多倍体较二倍体茎秆粗大，果实种子大,B.杂交育种能产生新基因,C.人工诱变育种能提高变异频率,D.利用单倍体育种能明显缩短育种年限,【解析】　杂交育种能产生新的基因型及表现型，但不能产生新基因。,【答案】　B,5.(2013·临沂检测)下图中，甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑦表示培育水稻新品种的过程，则下列说法错误的是(　　),,A.①→②过程简便，但培育周期长,B.②和⑦的变异都发生于有丝分裂间期,C.③过程常用的方法是花药离体培养,D.③→⑥过程与⑦过程的育种原理相同,【解析】　分析题图：①→②过程和①→④→⑤过程为杂交育种过程，但培养目标不同，前者是为了获得AAbb个体，后者是为了获得aaBB个体。杂交育种操作简便，但培育周期长；⑦过程是多倍体育种过程，⑦过程发生的染色体变异是由于秋水仙素抑制分裂前期纺锤体的形成而产生的；③⑥表示的单倍体育种过程，其中③过程常用的方法是花药离体培养；单倍体育种与多倍体育种的原理都是染色体变异。,【答案】　B,6.(2013·武汉模拟)太空育种是将农作物种子搭载于返回式地面卫星，借助于太空超真空、微重力及宇宙射线等地面无法模拟的环境变化，使种子发生变异，从而选择出对人类有益的物种类型。下列有关叙述不正确的是(　　),A.太空育种的原理主要是基因突变,B.太空条件下产生的变异是不定向的,C.太空育种可以缩短育种周期，但从太空搭载回来以后，在地面上要进行不少于四代的培育，才可能培育出优良性状品种,D.不可能发生染色体变异产生新物种,【解析】　太空育种的原理主要是基因突变，但在太空中由于受太空超真空、微重力及空间辐射多种环境因素的综合作用，也可能会引起细胞中染色体的变异。太空育种能提高突变的频率，从而加快育种进程；当太空搭载种子送回地面后，需种植种子获亲本植株(第1代)，杂交得F1，F1自交得F2，从子二代中选择出所需性状的个体再自交，观察F3是否会出现性状分离，因而在地面上要进行不少于四代(即亲代、F1、F2、F3)的培养，才可能培育出优良性状品种。,【答案】　D,7.有关杂交育种的叙述正确的是(　　),A.所选择的杂交亲本必为纯合子,B.所培育的新品种也必为纯合子,C.杂交育种的时间一定很长,D.必须进行人工异花传粉,【解析】　所选择的亲本及培育的新品种都不一定为纯合子，要根据培育的目标来确定；杂交育种的时间也不一定很长，一个要看所需性状的显隐性，还要看是否是单株培育，单独观察；杂交育种必定要人工异花授粉。,【答案】　D,8.(2013·厦门质检)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)易染锈病(t)\o(――→,\s\up7((1)))F1\o(――→,\s\up7((2)))雄配子\o(――→,\s\up7((3)))幼苗\o(――→,\s\up7((4)))选出符合要求的品种。下列有关该育种方法的叙述中，正确的是(　　),A.过程(1)(2)(3)是杂交,B.过程(4)必须使用生长素处理,C.过程(3)必须经过受精作用,D.过程(2)有减数分裂,【解析】　该育种过程中，(1)为杂交，(2)为减数分裂产生配子的过程，(3)为花药离体培养获得单倍体的过程，(4)要用秋水仙素处理，使染色体数目加倍，而恢复成正常纯合个体。,【答案】　D,9.属于分子水平上的育种工作的是(　　),A.诱变育种 B．杂交育种,C.单倍体育种 D．多倍体育种,【解析】　基因突变是由于基因内部的碱基种类、数量和排列顺序发生变化导致生物变异。碱基的上述变化改变DNA的分子结构，表现为DNA分子水平的变化。辐射育种是根据基因突变的原理，培育新的品种。其他三项均不改变DNA分子的结构。,【答案】　A,10.(2012·武汉高一检测)下列各项措施中，能够产生新基因的是(　　),A.高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦杂交,B.用秋水仙素处理二倍体西瓜得到四倍体,C.用花药离体培养小麦植株,D.用X射线处理获得青霉素高产菌株,【解析】　能够产生新基因的只能是诱变育种，D项中用X射线处理获得高产菌株的方法即为诱变育种。,【答案】　D,二、非选择题,11.下面\a\vs4\al(①～④)列举了几种育种方法，请回答相关问题。,①种子\o(――→,\s\up7(卫星搭载))返地种植―→多种变异植株\o(――→,\s\up7(人工选择))新品种,②甲品种×乙品种―→F1\o(――→,\s\up7(自交))F2\o(――→,\s\up7(自交),\s\do5(人工选择))性状稳定遗传的新品种,③甲品种×乙品种―→F1\o(――→,\s\up7(花药离体培养))幼苗\o(――→,\s\up7(秋水仙素处理))若干植株\o(――→,\s\up7(人工选择))新品种,④正常幼苗\o(――→,\s\up7(秋水仙素处理))植株\o(――→,\s\up7(人工选择))新品种,(1)属于杂交育种的是________(填序号)。,(2)①过程的育种方法是________，育种原理是________________________________________________________________________。,(3)若用方法③培育高产抗病的小麦种，与方法②相比其突出的优点是________________________________________________________________________。,(4)③④中使用秋水仙素的作用原理是________________________________________________________________________。,【解析】　此题考查了几种育种方式，分析育种流程①为诱变育种，②为杂交育种，③为单倍体育种，④为多倍体育种。,【答案】　(1)②　(2)诱变育种　基因突变,(3)明显缩短育种年限,(4)抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成,12.如图为某植物种群(雌雄同花)中甲植株的A基因(扁茎)与乙植株的B基因(缺刻叶)发生突变的过程。已知A基因和B基因是独立遗传的。回答下列问题：,甲\o(=====,\s\up7(A C G),\s\do5(T G C))\o(――→,\s\up7(突变))A__G__G,T__G__C)―→　a基因,　A基因)
A基因
乙C__A__A,G__G__T)―→　b基因,　　B基因)
B基因
(1)简述上述两个基因突变的过程：__ ( http: / / www.21cnjy.com )______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)突变产生的a基因与A基因的关系是________，a基因与B基因的关系是________。
(3)若a基因和b基因分别控制圆茎 ( http: / / www.21cnjy.com )和圆叶，则突变后的甲、乙两植株基因型分别为________、________；表现型分别为____________、____________。
(4)请你利用突变后的甲、乙两植株作为实验材料，设计杂交实验程序，培育出具有圆茎圆叶的观赏植株品种。
【解析】　该题“巧”在实验材料不是常规的 ( http: / / www.21cnjy.com )纯合子，因此要利用所给材料来获得AaBb，再进一步获得所需，即该题还是未走出常规育种的路子，确定育种思路，再借助遗传图解答题，图解如下：
①AaBBaaBB，AABbAAbb
②　　　　 aaBB×AAbb
　　　　　　↓
③　　　　　　AaBb
　　　　　　,?Ｆ
　 　　aabb(圆茎圆叶)
【答案】　(1)DNA复制过程中一个碱基被另一个碱基取代，导致基因的碱基序列发生了变化
(2)等位基因　非等位基因
(3)AaBB　AABb　扁茎缺刻叶　扁茎缺刻叶
(4)①将甲、乙两植株分别自交；②选 ( http: / / www.21cnjy.com )取甲子代中表现型为圆茎缺刻叶(aaBB)与乙子代中表现型为扁茎圆叶(AAbb)植株进行杂交，获得扁茎缺刻叶(AaBb)；③得到的扁茎缺刻叶自交，从子代中选择圆茎圆叶植株即为所需。
第2节基因工程及其应用
(教师用书独具)
●课标要求
1．说出基因工程的原理及其应用。
2．关注转基因生物和转基因食品的安全性。
●课标解读
1．简述基因工程的基本原理。
2．举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。
3．关注转基因生物和转基因食品的安全性。
●教学地位
基因工程的原理是生物工程中四大主要工程 ( http: / / www.21cnjy.com )的重点和难点，其地位更是由《课程标准》上的了解层次上升为《考试说明》上的理解层次。近三年的高考中，常结合现代基因工程产物并联系选修三模块相关知识对基因工程的操作原理等进行考查。
●教法指导
1．由于基因工程是在分子水平上 ( http: / / www.21cnjy.com )进行的生物工程，在高中阶段不可能直接让学生进行相关实验和操作，备课时作充分准备，如准备相关的课件通过电脑动画来表现这一动态过程。
2．充分发挥学生的动手能力，用百度文库 ( http: / / www.21cnjy.com )和百度知道搜索转基因生物的安全性的讨论资料，课堂上让各小组的学生参阅百度图片上的转基因科幻图，根据所学习的本节转基因知识的内容，小组合作设计至少一幅应用转基因的科幻图，配上文字说明，展示在黑板上，每组推选一位讲解员，针对本小组的作品，说明设计意图。
(教师用书独具)
●新课导入建议
1．提问：各种生物间的性状千差万别这是为什 ( http: / / www.21cnjy.com )么呢？ 引导：生物体的不同性状是通过基因特异性表达而形成的。 列举：几种生物的不同性状：蚕吐出丝；豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气；青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素。 提问：人类能不能改造性状？能不能使本身没有某个性状的生物具有某个特定性状呢？ 引导：让禾本科植物能够固定空气中的氮气；能否让细菌“吐出”蚕丝；让微生物生产出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物。(这种设想能实现吗？)定向改造生物的新技术——基因工程。
2．图片展示“发光的水母”和 ( http: / / www.21cnjy.com )“不发光的热带鱼”，提问：能否让热带鱼也发光呢？再展示“五彩斑斓的发光热带鱼”，梦想成为现实！再欣赏：“超级小鼠和普通小鼠”、“抗虫棉和普通棉”、“抗虫玉米与不抗虫玉米”、“超级细菌”等图片的对比，提问：想什么就有什么，什么技术这么神奇呢？
●教学流程设计
课前自主探究：课前自主探究：①阅读教材 ( http: / / www.21cnjy.com )P102－103相关内容，填写“【课前自主导学】知识1及思考交流1、”②阅读教材P104－105内容完成“【课前自主导学】知识2、3及思考交流2”。?步骤1：情景导课：以【新课导入建议】中的第1种设问方式或以第二种课件展示本课时导出课题—基因工程及其应用。?步骤2：预习效果检测：作答【正误判断】并进行校正。随机抽选学生基因工程操作的“四大步骤”。?步骤3：学生阅读教材P102基因工程的概念，分析其操作水平、操作对象及操作目的等。课件展示操作的工具。结合【探究1】对几种工具进行分析。?
步骤7：诵读【结论语句】，当堂完成【当 ( http: / / www.21cnjy.com )堂双基达标】，对教材P106【拓展题】2、3题可采取辩论形式解答。课下完成【课后知能检测】。?步骤6：综合探讨基因工程与基因重组间的关系，参看【探究2】及【例2】，完成教材P106【基础题】第2、3小题。?步骤5：课件提供丰富的图片以展示基因工程在医药卫生、农牧业、食品工业等方面的应用，继而引出转基因生物及食品的安全性问题，引导学生展开关于其安全性的讨论。?步骤4：课件以动画形式播放基因工程操作的基本步骤，结合教材P103图6－6总结操作的“四步曲”。由【例1】进行强化。
课　标　解　读 重　点　难　点
1.简述基因工程的基本原理。
2.举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。
3.关注转基因生物和转基因食品的安全性。 1.基因工程的原理和应用。(重难点)
2.转基因生物和转基因食品的安全性。(重点)
(见学生用书第71页)
基因工程的基本原理
1.概念
项目 内容
其他名称 基因拼接技术或DNA重组技术
操作对象 基因
操作水平 DNA分子水平
操作目的 可定向地改造生物的遗传性状
2.工具
(1)剪刀与针线
①剪刀
a．名称：限制性核酸内切酶(简称限制酶)。
b．作用：识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子，如下图a。
②针线
a．名称：DNA连接酶，如下图b。
b．作用：连接脱氧核糖和磷酸之间的缺口。
③图示：
1．上述图示中打开G与C化学键的酶c的名称是什么？工具a使哪种化学键断裂？
【提示】　解旋酶；磷酸二酯键。
　(2)运载体
①作用：将外源基因导入受体细胞。
②种类：质粒、噬菌体和动植物病毒等。
③质粒：存在于许多细菌以及酵母菌等生物的细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子。
3．步骤
基因工程的应用
1.基因工程与作物育种
(1)方法：把各种优良基因通过基因工程导入生物体内，从而改变生物的遗传特性，培育出新品种。
(2)目的：
①获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。
②培育出具有各种抗逆性的作物新品种。
(3)实例：抗棉铃虫的转基因抗虫棉等。
2．基因工程与药物研制
(1)方法：把控制产生药物的基因通过基因工程转移到另一种生物(一般为微生物)体内，从而获得高质量、低成本的药物。
(2)实例：胰岛素的生产。
胰岛素基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌内获得成功的表达。
2．利用大肠杆菌生产出来的胰岛素无生物活性，还需进一步加工，这与大肠杆菌体内缺乏哪些细胞结构有关？
【提示】　缺乏内质网、高尔基体等加工分泌蛋白质的细胞器。
3．基因工程与环境保护
如：利用转基因细菌降解有毒化合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油、处理工业废水等。
转基因生物和转基因食品的安全性
1.认识观点
(1)转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制。
(2)转基因生物和转基因食品是安全的，应该大范围推广。
2．我国的态度
十分重视转基因生物及其产品的安全性问题。
1．一种限制酶可识别多种特定的核苷酸序列。(×)
【提示】　一种限制酶只识别一种核苷酸序列。
2．基因工程的运载体与物质跨膜运输所需要的载体化学本质相同。(×)
【提示】　前者的化学本质是DNA，后者的化学本质是蛋白质。
3．不同限制酶切割DNA后形成的黏性末端可能相同。(√)
4．基因工程育种的原理是基因突变。(×)
【提示】　基因重组。
5．质粒上抗性基因的存在有利于目的基因表达的鉴定。(×)
【提示】　有利于导入目的基因的受体细胞的筛选。
(见学生用书第72页)
基因工程原理解读
【问题导思】
①限制酶与DNA连接酶作用的部位是什么？
②运载体必须具备哪些条件？
③目的基因在不同生物体内表达产物的遗传基础是什么？
1．限制酶
(1)存在：主要在微生物体内。
(2)实例：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。
(3)切割结果：产生2个带有黏性末端的DNA片段。
(4)作用：基因工程中重要的切割工具，对微生物自身而言能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。
2．DNA连接酶
作用：把脱氧核糖和磷酸交替连接而成的DNA骨架上的缺口“缝合”起来，即连接磷酸和脱氧核糖形成磷酸二酯键。
　
DNA连接酶与DNA聚合酶的异同点
1．DNA连接酶：在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。
2．DNA聚合酶：可将单个的脱氧核苷酸加到已有的脱氧核苷酸序列上，形成磷酸二酯键。
3．相同点：这两种酶都是蛋白质，可以形成两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。
3．运载体必备条件
(1)能在宿主细胞内稳定保存并大量复制——这是保证目的基因能在细胞分裂过程中复制并传递给子细胞的条件。
(2)有多个限制酶切点——这是运载体能够接入多种目的基因所必备的条件。
(3)有标记基因——这是检测目的基因是否导入受体细胞中的重要判断依据。
4．操作流程中目的基因的表达与检测
(1)检测：目的基因的检测是利用质粒中的 ( http: / / www.21cnjy.com )标记基因。如大肠杆菌质粒中的抗青霉素基因，看是否导入受体细胞。即把某种生物放入带有青霉素的培养基中培养，观察是否对青霉素有抗性。若有抗性说明导入成功，若无抗性，说明导入失败。
(2)表达：重组DNA分子进入受体细胞后，受 ( http: / / www.21cnjy.com )体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。如检查抗虫棉的抗虫性，可让棉铃虫食用棉花的叶片，食用后棉铃虫中毒死亡。即说明抗虫基因在棉株中得到了表达。
　如图表示一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是(　　)
A．X是能合成胰岛素的细菌细胞
B．质粒具有多个标记基因和多个限制酶切点
C．基因与运载体的重组只需要DNA连接酶
D．该细菌的性状被定向改造
【审题导析】　构建表达载体即目的基因与运载体(如质粒)重组时必需的工具为限制酶和DNA连接酶。
【精讲精析】　由图示可知这个过程涉及 ( http: / / www.21cnjy.com )一项重要生物技术基因工程中的第二步：目的基因与运载体的结合及第三步：将目的基因导入受体细胞。作为运载目的基因即人胰岛素基因的工具质粒，必须具备多个标记基因及多个限制酶切点且能自我复制，否则会导致表达失败。目的基因与质粒的重组不但需要DNA连接酶，还需要限制酶。
【答案】　C
基因重组与基因工程间的关系
【问题导思】
①基因工程操作时切割的目的基因与整合的受体细胞的基因的来源相同吗？
②基因重组与基因工程在育种上应用均表现为定向改造吗？
比较项目 基因重组 基因工程
不
同
点 概念 在生物体进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合 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，定向地改造生物的遗传性状
不
同
点
重组
基因 同一物种的不同基因 不同物种间的不同基因
繁殖
方式 有性生殖
意义 是生物变异的来源之一，对生物进化有重要意义 使人类有可能按自己的意愿直接定向地改变性状，培育出新品种
变异
大小 小 大
相同点 都实现了不同基因间的重新组合，都能使生物产生变异
　(2012·唐山模拟)下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是(　　)
①利用杂交技术培育出超级水稻　②通过返 ( http: / / www.21cnjy.com )回式卫星搭载种子培育出太空椒　③通过体细胞克隆技术培养出克隆牛　④将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉　⑤将健康人的正常基因植入病人体内治疗基因病　⑥用一定浓度的生长素处理，获得无子番茄
A．①③⑤　　　　　　B．①②④
C．①④⑤ D．①②⑥
【审题导析】　解答此题的思路如下：
杂交育种及基因工程育种)基因重组
【精讲精析】　通过返回式卫星搭载种子培育 ( http: / / www.21cnjy.com )出太空椒属于太空育种，其原理为基因突变；通过体细胞克隆技术培养出克隆牛属于无性生殖，应用的原理是细胞核的全能性；用一定浓度的生长素处理，获得无子番茄应用的是生长素的生理作用。
【答案】　C
本 课 知 识 小 结
网 络 构 建,基因工程)
结 论 语 句
1．基因工程的优点是可定向改造生物的遗传性状。
2．限制性核酸内切酶具有特异性，能识别特定的核苷酸序列，并在特定位点上切割DNA分子。
3．DNA连接酶的作用是将两个DNA片段连接起来。
4．质粒是常用的运载体，是小型环状DNA分子。
5．基因工程的四个步骤是：提取目的基因、目的基因与运载体结合、目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。Ｋ
(见学生用书第74页)
1．下列有关基因工程的叙述，正确的是(　　)
A．DNA重组技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体
B．所有的限制酶都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．只要目的基因进入受体细胞就能实现表达
【解析】　基因工程操作的工具酶是限 ( http: / / www.21cnjy.com )制酶、连接酶，运载体是基因的运载工具，而不是工具酶。每种限制酶都只能识别特定的核苷酸序列，而并非同一种核苷酸序列。目的基因进入受体细胞后，受体细胞表现出特定的性状，才说明目的基因成功表达。基因工程的目的是让目的基因完成表达，生产出目的基因的产物。
【答案】　C
2．如图所示黏性末端属于同一种限制酶切割而成的是(　　)
①TCGAGCTTAA　
②TTAATTCA
③AATTCG
④AGCTTCGA
A．①③　　　　　　　　B．①②
C．①④ D．②③
【解析】　①、③的切点相同，黏性末端互补，应为同一种限制酶所切割。
【答案】　A
3．DNA连接酶的重要功能是(　　)
A．使母链与子链之间形成氢键
B．使黏性末端碱基之间形成氢键
C．将两条DNA末端之间的脱氧核糖和磷酸连接起来
D．用于提取目的基因
【解析】　DNA连接酶是基因工程里的“针线”，能将脱氧核糖和磷酸交替连接而成的DNA骨架上的缺口连接起来。
【答案】　C
4．基因工程技术也称DNA重组技术，其实施必须具备的四个必要条件是(　　)
A．工具酶、目的基因、运载体、受体细胞
B．重组DNA、RNA聚合酶、内切酶、连接酶
C．模板DNA、信使RNA、质粒、受体细胞
D．目的基因、限制性内切酶、运载体、体细胞
【解析】　基因工程实施时必备的条件有 ( http: / / www.21cnjy.com )：基因的“剪刀”—限制酶，基因的“针线”—DNA连接酶，基因的运载体—质粒，外源基因(目的基因)及受体细胞。
【答案】　A
5．(2012·南昌高一检测)科学家将 ( http: / / www.21cnjy.com )使啤酒产生丰富泡沫的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，使其产生LTP1蛋白，酿出泡沫丰富的啤酒，具体的操作过程如图所示。(注：限制性核酸内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性核酸内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—)
(1)图中所示的基因工程操作过程的A和C分别是____________________、____________________。
(2)由图中可以看出所用的运载体B是________。
(3)请画出LTP1基因被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。
(4)请画出B被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。
(5)分析LTP1基因和B所 ( http: / / www.21cnjy.com )形成的黏性末端能否黏合？________。假设能的话，还必须需要的一种工具酶是________________。
【答案】　(1)提取目的基因　将目的基因导入受体细胞　(2)质粒
(3)GCCTAG　GATCCG
(4)—　　GATC—
　—CTAG　—
(5)能　DNA连接酶
(见学生用书第125页)
一、选择题
1．用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质，下列叙述不正确的是(　　)
A．常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒
B．DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶
C．可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒
D．导入大肠杆菌的目的基因不一定成功表达
【解析】　RNA聚合酶是在 ( http: / / www.21cnjy.com )以DNA为模板，进行遗传信息的转录时需要的一种酶，在基因工程操作构建重组质粒时不需要RNA聚合酶。因此B项叙述不正确。
【答案】　B
2．(2013·九江一模)下列关于育种的叙述不正确的是(　　)
A．人工诱变育种不一定出现人们所需要的性状
B．杂交育种和基因工程育种都用到了基因重组这一原理
C．单倍体育种过程中还需要用到植物组织培养技术
D．无子西瓜的“无子”属于不可遗传的变异，原因是无子西瓜无子，不能产生后代
【解析】　人工诱变的实质是基因突变，而突变是不定向的；培育无子西瓜的原理是染色体变异，属于可遗传变异。
【答案】　D
3．有关基因工程的成果及应用的说法，正确的是(　　)
A．用基因工程方法培养的抗虫植物也能抗病毒
B．基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体型巨大、品质优良的动物
C．目前任何一种药物都可以运用基因工程来生产
D．基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物
【解析】　用基因工程方法培育出的抗虫植物只 ( http: / / www.21cnjy.com )能杀死害虫，对病毒无效；基因工程在畜牧业上的应用不仅是培养体型巨大、品质优良的动物，更重要的是利用某些特定外源基因在哺乳动物体内的表达，从这些动物的乳腺细胞中获得人类所需要的各类物质；目前基因工程只是实现了一部分药物的生产。
【答案】　D
4．不属于质粒被选为基因运载体的理由是(　　)
A．能复制　　　　　　　　B．有多个限制酶切点
C．具有标记基因 D．它是环状DNA
【解析】　作为运载体的质粒，应具有标记基因， ( http: / / www.21cnjy.com )能在宿主细胞内稳定的保存并复制，有多个限制酶切点。细菌等拟核中的DNA也是环状DNA分子，但不能当运载体。
【答案】　D
5．下列关于基因操作工具的叙述中，正确的是(　　)
A．限制酶的切口一定是CAATTC碱基序列
B．基因工程所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体
C．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
D．目的基因就是指重组DNA质粒
【解析】　不同的限制酶能识别不同的碱基序列，基因工程中的工具酶没有运载体，目的基因和运载体质粒结合后才叫重组质粒。
【答案】　C
6．(2013·深圳质检)水母发光蛋白由23 ( http: / / www.21cnjy.com )6个氨基酸构成，其中Asp、Gly和Ser构成发光环，现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记，在转基因技术中，这种蛋白质的作用是(　　)
A．促使目的基因导入受体细胞中
B．促使目的基因在受体细胞中复制
C．筛选出获得目的基因的受体细胞
D．使目的基因容易成功表达
【解析】　发光蛋白基因是转基因技术中的标记基因，其作用是鉴别受体细胞是否含有目的基因(或目的基因是否导入成功)，C项符合题意。
【答案】　C
7．运用现代生物技术，将苏云金杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中，为检测实验是否成功，最方便的方法是检测棉花植株是否有(　　)
A．抗虫基因 B．抗虫基因的产物
C．标记基因 D．抗虫性状
【解析】　苏云金杆菌的抗虫基 ( http: / / www.21cnjy.com )因整合到棉花细胞中，是否在棉花细胞已表达，使棉花具有了抗虫的遗传特性。最简便最直接的方法是让棉铃虫去啃食棉花叶片，观察是否有抗虫性状。
【答案】　D
8．下列有关基因工程中运载体的说法正确的是(　　)
A．在进行基因工程的操作中，作为运载体的质粒都是天然质粒
B．所有的质粒都可以作为基因工程中的运载体
C．质粒是一种独立于细菌染色体外的链状DNA分子
D．作为运载体的质粒DNA分子上应有对重组DNA分子进行鉴定和选择的标记基因
【解析】　质粒是存在于拟核或细胞 ( http: / / www.21cnjy.com )核外能够自主复制的很小的环状DNA分子，并不是所有的质粒都可作为运载体，其上面必须有标记基因，用于受体细胞中目的基因的检测。
【答案】　D
9．(2010·浙江高考改编)在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是(　　)
A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C．将重组DNA分子导入烟草叶肉细胞
D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
【解析】　限制性核酸内切酶切割的是DNA， ( http: / / www.21cnjy.com )而烟草花叶病毒的遗传物质为RNA；目的基因与载体的连接由DNA连接酶催化连接；受体细胞为植物细胞，所以可以是烟草叶肉细胞；目的基因为抗除草剂基因，所以筛选的时候应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞。
【答案】　A
10．(2012·金华十校模拟)现有甲 ( http: / / www.21cnjy.com )、乙两物种的植株(均为二倍体纯种)，其中甲种植株的光合作用能力高于乙种植株，但乙种植株很适宜在寒冷的条件下种植。若想培育出高产、耐寒的植株，有多种生物技术手段可以利用。下列所采用的技术手段中可能不可行的是(　　)
A．先杂交得到F1，再利用单倍体育种技术获得纯种的目标植株
B．将乙种植株耐寒基因导入到甲种植株的根尖细胞中，可培育出目标植株
C．利用人工诱变的方法处理乙种植株以获得满足要求的目标植株
D．诱导两种植株的愈伤组织细胞融合并培育成幼苗
【解析】　甲、乙是两物种，远缘杂交不亲和，不能通过杂交产生后代。
【答案】　A
二、非选择题
11．下图是将人的生长激素基因导入 ( http: / / www.21cnjy.com )细菌B细胞内制造“工程菌”示意图。所用载体为质粒A，上面有抗氨苄青霉素基因。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌B后，其上的基因能得到表达。请回答下列问题：
(1)图中的目的基因是指：___ ( http: / / www.21cnjy.com )_____________________________________________________________________。
(2)如何将目的基因和质粒相结合形成重组质粒？
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)构建“工程菌”的四个步骤是：
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)目前把重组质粒导入 ( http: / / www.21cnjy.com )细菌细胞时，效率还不太高；导入完成后所得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒，只有少数导入的是重组质粒。此处可以通过如下步骤来鉴别得到的细菌是否导入了质粒A或重组质粒：将得到的细菌涂布在一个含氨苄青霉素的培养基上，能够生长的就是导入了质粒A或重组质粒，反之则没有。用这种方法鉴别的原理是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】　(1)人的生长激素基因　(2)①用特定的限制酶切割质粒，使其出现一个有黏性末端的切口
②用同种限制酶切割目的基因，产生相同的黏性末端
③将切下的目的基因片段插入到质粒的切口 ( http: / / www.21cnjy.com )处，再加入适量的DNA连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒　(3)①提取目的基因　②目的基因与运载体结合　③将目的基因导入受体细胞　④目的基因的检测与鉴定　(4)普通质粒A和重组质粒都含有抗氨苄青霉素基因
12．(2011·北京高考)T－DNA可 ( http: / / www.21cnjy.com )随机插入植物基因组内，导致被插入基因发生突变。用此方法诱导拟南芥产生突变体的过程如下：种植野生型拟南芥，待植株形成花蕾时，将地上部分浸入农杆菌(其中的T－DNA上带有抗除草剂基因)悬浮液中以实现转化。在适宜条件下培养，收获种子(称为T1代)。
(1)为筛选出已转化的个体，需将T1代播种在含______________的培养基上生长，成熟后自交，收获种子(称为T2代)。
(2)为筛选出具有抗盐性状的突变体，需将T2代播种在含________________的培养基上，获得所需个体。
(3)经过多代种植获得能稳定遗传的抗盐 ( http: / / www.21cnjy.com )突变体。为确定抗盐性状是否由单基因突变引起，需将该突变体与________植株进行杂交，再自交________代后统计性状分离比。
(4)若上述T－DNA的插入造成了基因功能丧失，从该突变体的表现型可以推测野生型基因的存在导致植物的抗盐性________。
(5)根据T－DNA的已知序列，利用PCR技 ( http: / / www.21cnjy.com )术可以扩增出被插入的基因片段。其过程是：提取________植株的DNA，用限制酶处理后，再用______________将获得的DNA片段连接成环(如下图)，以此为模板，从图中A、B、C、D四种单链DNA片段中选取________作为引物进行扩增，得到的片段将用于获取该基因的全序列信息。
A、B、C、D表示能与相应T－DNA链互补、长度相等的单链DNA片段；箭头指示DNA合成方向。
【解析】　(1)、(2)要筛选 ( http: / / www.21cnjy.com )抗性植株，需将待选植株在特定的选择培养基中培养筛选。(3)单基因突变引起的变异，其遗传符合基因分离定律，就可用变异株与野生型植株杂交，而后自交，统计自交后代性状分离比进行判断。(4)由(2)中“抗盐性状的突变体”信息知：野生型基因的存在导致植物的抗盐性降低。(5)T－DNA存在于诱导形成的拟南芥突变体植株的DNA中。DNA连接酶可将不同的DNA片段进行连接。因为DNA两条链反向平行，由图示环状DNA外侧链DNA合成方向可判断，DNA扩增过程所选的引物应为B、C，这样可确保被插入的基因片段得到复制。
【答案】　(1)(一定浓度的)除草剂
(2)(一定浓度的)盐
(3)野生型　1
(4)降低
(5)突变体　DNA连接酶　B、C
几种重要的育种方法及其应用选择
1.育种方法比较
原理 方法 实例 适应的生物 优点 缺点
杂交
育种 基因
重组 选优→杂交→自交(多选)→选优→性状稳定的个体 矮秆抗锈病小麦的培育　 有性生殖的生物 使位于不同个体的优良性状集中在一个个体上 时间长、需及时发现优良性状
诱变
育种 基因
突变 用物理因素(各种射线、紫外线、激光)，化学因素(硫酸二乙酯、秋水仙素)、太空、宇宙射线、失重等处理生物材料 青霉素高产菌株的培育；“黑农五号”大豆品种的培育　 有性生殖和无性生殖的生物 可以提高变异频率或出现新性状，加速育种进程 ①有利变异少，需大量处理实验材料
②变异具有不确定性，盲目性大　
单倍
体育
种 染色
体变
异　 花药离体培养后染色体加倍 某些抗病植株的培育 有性生殖的生物 明显缩短育种年限 技术复杂、与杂交育种配合
多倍
体育
种 染色
体变
异　 秋水仙素处理萌发的种子、幼苗 三倍体无子西瓜的培育　 能进行有丝分裂的生物 提高产量和营养成分 适用于植物，在动物中很难开展　
基因
工程
育种 基因
重组 将目的基因与运载体结合形成重组质粒，导入受体细胞 抗虫棉 能够进行转基因的植物 打破物种界限，定向改变生物学遗传性状
2.育种方法在应用上的选择
根据育种目标和现有材料选择育种方法：
(1)将两亲本的优良性状集中到同一个体上，可利用杂交育种，也可利用基因工程育种。
(2)若要求设计快速育种方案，则用单倍体育种。
(3)要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可利用诱变育种和杂交育种相结合的办法。
(4)要求培育高产量无子果实，可运用多倍体育种方案。
　(2012·济南高一调研)下图为五种不同的育种方法示意图，请回答相关问题：
(1)图中A、D途径表示杂交育种，一般从F2开始选种，这是因为________________。
(2)若亲本的基因型有以下四种类型：
　甲　　 　　　乙　　　　　　丙　　　　　　丁
①两亲本相互杂交，后代表现型为3∶1的杂交组合是__________________。
②选乙、丁为亲本，经A、B、C途径 ( http: / / www.21cnjy.com )可培育出________种纯合植物。该育种方法突出的优点是____________________________________。
(3)图中通过E方法育种所运用的原理是__________________________。
(4)下列植物中，是通过图中F方法培育而成的植物是(　　)
A．太空椒　　　　　　　B．抗虫棉
C．矮秆抗病小麦 D．八倍体小黑麦
(5)G涉及的生物工程技术是________。
【解析】　(1)图中A、D途 ( http: / / www.21cnjy.com )径表示杂交育种，杂交育种的选种是从性状分离那代开始选种，所以从F2开始选种。(2)①两亲本相互杂交，后代表现型为3∶1的是一对杂合子的自交，从图解不难看出是甲×乙；②选乙、丁为亲本，杂交后代的基因型是AaBb和Aabb，可以产生4种类型的配子，经A、B、C途径可以培育出4种表现型的纯合植物，该育种为单倍体育种，其优点是明显缩短育种年限。(3)图中通过E的育种是诱变育种，其原理是基因突变。(4)图中用F方法培育而成的植物是多倍体育种，常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗使其染色体数目加倍，八倍体小黑麦的育种也是多倍体育种。(5)由题干信息知此种育种方式的生物工程技术为基因工程。
【答案】　(1)从F2开始出现性状分离　(2)甲×乙　4　明显缩短育种年限　(3)基因突变　(4)D　(5)基因工程
1．如图所示，科研小组用60Co照射棉花种子 ( http: / / www.21cnjy.com )，诱变当代获得棕色(纤维颜色)新性状，诱变1代获得低酚(棉酚含量)新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因(A、a)控制，棉酚含量由另一对基因(B、b)控制，两对基因独立遗传。
　　　　　　　诱变当代　　　　　诱变1代
)种植自交自交
(1)两个新性状中，棕色是____________性状，低酚是____________性状。
(2)诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是____________，白色、高酚的棉花植株基因型是__________。
(3)棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高，为获 ( http: / / www.21cnjy.com )得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变1代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区域，从____________________________的区域中得到纯合棕色、高酚植株。请你利用该纯合体作为一个亲本，再从诱变1代中选择另一个亲本，设计一方案，尽快选育出抗虫高产(棕色、低酚)的纯合棉花新品种(用遗传图解和必要的文字表示)。
【解析】　(1)棕色性状在诱变当代出现，为显 ( http: / / www.21cnjy.com )性性状，低酚性状在诱变1代出现，为隐性性状。(2)由诱变当代棕色、高酚自交结果，颜色发生性状分离，高酚稳定遗传，可确定棕色高酚植株的基因型为AaBB，同理可确定白色高酚植株的基因型为aaBb。(3)诱变1代中棕色高酚植株有纯合AABB和杂合的AaBB，自交不发生性状分离的为纯合体AABB。要培育棕色低酚的纯合植株AAbb，需用AABB植株与诱变1代的白色低酚aabb植株杂交，因要求尽快选育则需用可明显缩短育种年限的单倍体育种方法育种。
【答案】　(1)显性　隐性　(2)AaBB　aaBb　(3)不发生性状分离(或全为棕色棉，或没有出现白色棉)
P：　　　棕色、高酚×白色、低酚
基因型：　　AABBaabb
F1：　　　　　棕色、高酚
基因型：　　　　AaBb
　AB　　 Ab　　　　aB　　ab　　(收集花药)花药离体培养 秋水仙素处理 (染色体加倍)
AABB　AAbb 　　　aaBB　aabb　　　自交
表现为棕色、低酚(AAbb)性状的植株即为所要选育的新品种
2．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) ( http: / / www.21cnjy.com )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____________，选择F2中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 ( http: / / www.21cnjy.com )，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 ( http: / / www.21cnjy.com )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)图中的遗传育种途径中________(填字母)所表示的方法具有典型的不定向性。
【解析】　图中A→B为诱变育种，C→ ( http: / / www.21cnjy.com )D为基因工程育种，E→F→G为单倍体育种，H→I为多倍体育种。(1)用矮秆易感病(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的过程叫做杂交育种，F2中矮秆抗病类型出现的比例是3/16，让F2中矮秆抗病类型连续自交、筛选，直至不再发生性状分离，新的品种即培育成功。(2)要尽快获得矮秆抗病类型新品种，应该采用单倍体育种的方式，即图中的E→F→G表示的技术手段。(3)欲使小麦获得燕麦抗锈病的性状，应该用基因工程的育种方式，其过程包括：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、目的基因的检测与鉴定。(4)小麦与玉米杂交后，由于发育初期受精卵中玉米染色体全部丢失，胚体细胞中只剩下小麦生殖细胞中的染色体，因此将胚取出进行组织培养，得到的小麦是单倍体植株，通过组织培养的方式培养杂种细胞，即可得到新的物种。(5)诱变育种、杂交育种都是不定向的过程。
【答案】　(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、目的基因的检测与鉴定
(4)单倍体　(5)A→B
3．假设A、b代表玉米的优良基因，这两种 ( http: / / www.21cnjy.com )基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种，为培育出优良品种AAbb，可采用的方法如下图所示：
(1)由品种AABB、aabb经过 ( http: / / www.21cnjy.com )①②③过程培育出新品种的育种方式称为________。若经过②过程产生的子代总数为1 552株，则其中基因型为AAbb的玉米理论上有________株。基因型为Aabb的类型经过过程③，子代中AAbb与aabb的数量比是________。
(2)过程⑤常采用________由AaBb得到Ab个体。与过程①②③的育种方法相比，过程⑤⑥的优势是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)过程④在完成目的基因与运载 ( http: / / www.21cnjy.com )体的结合时，必须用到的工具酶是________________________________________________________________________。
与过程⑦的育种方式相比，过程④育种的 ( http: / / www.21cnjy.com )优势是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【解析】　题图中AABB、aabb ( http: / / www.21cnjy.com )经过①②③过程培育出新品种称为杂交育种，经过②过程产生的子代总数为1 552株。其中基因型为AAbb的玉米理论上占总数的1/16，为97株。过程⑤为单倍体育种，常采用花药离体培养由AaBb得到Ab个体。与杂交育种方法相比，单倍体育种可明显缩短育种年限。过程④为基因工程育种，必须用到的工具酶有限制性核酸内切酶、DNA连接酶，与过程⑦的诱变育种相比，基因工程育种的优势是定向地改造生物的遗传性状。
【答案】　(1)杂交育种　97　1∶ ( http: / / www.21cnjy.com )1　(2)花药离体培养　明显缩短了育种年限　(3)限制性核酸内切酶、DNA连接酶　定向地改造生物的遗传性状