主题一 常见育种方法的特点和应用
【主题训练】 1.假设a、B为玉米的优良基因，现有AABB、aabb两个品种，控制两对相对性状的基因位于两对同源染色体上，实验小组用不同方法进行了实验(如下图)，下列说法不正确的是( )
A．过程①育种方法运用的原理是基因突变，最大优点是能提高突变率
B．过程⑤可使用秋水仙素，它可作用于正在分裂的细胞，抑制纺锤体的形成
C．过程②③④育种方法运用的原理是基因重组，基因型为aaB_个体经④后，子代中aaBB所占比例是5/6
D．过程⑥⑦应用了单倍体育种的方法，最大的优点是明显缩短育种年限
解析：过程①是用γ射线处理诱导生物体发生了基因突变，会提高突变率；过程⑤是用秋水仙素处理形成多倍体的过程；②③④运用的是杂交育种的方法，F2中aaB_个体中aaBB和aaBb分别占1/3和2/3，自交后aaBB占的比例为1/3＋2/3×1/4＝1/2；⑥⑦过程应用了单倍体育种的方法，由于经秋水仙素处理后得到的个体都是纯合子，因此缩短了育种年限。
答案：C
2．鳟鱼的眼球颜色和体表颜色分别由两对等位基因A、a和B、b控制。现以红眼黄体鳟鱼和黑眼黑体鳟鱼为亲本，进行杂交实验，正交和反交结果相同。实验结果如图所示。请回答：
(1)在鳟鱼体表颜色性状中，显性性状是________。亲本中的红眼黄体鳟鱼的基因型是________。
(2)已知这两对等位基因的遗传符合自由自合定律，理论上F2还应该出现________性状的个体，但实际并未出现，推测其原因可能是基因型为________的个体本应该表现出该性状，却表现出黑眼黑体的性状。
(3)为验证(2)中的推测，用亲本中的红眼黄体个体分别与F2中黑眼黑体个体杂交，统计每一个杂交组合的后代性状及比例。只要其中有一个杂交组合的后代______________，则该推测成立。
(4)三倍体黑眼黄体鳟鱼具有优良的品质。科研人员以亲本中的黑眼黑体鳟鱼为父本，以亲本中的红眼黄体鳟鱼为母本，进行人工授精。用热休克法抑制受精后的次级卵母细胞排出极体，受精卵最终发育成三倍体黑眼黄体鳟鱼，其基因型是____________。由于三倍体鳟鱼________________________________，导致其高度不育，因此每批次鱼苗均需重新育种。
解析：(1)孟德尔把F1中显现出来的性状，叫做显性性状，所以在体表颜色性状中，黄体为显性性状。亲本均为纯合子，颜色中黑眼属显性性状，所以亲本红眼黄体鳟鱼基因型为aaBB。
(2)符合自由组合定律会出现性状重组，则还应该出现红眼黑体个体，但实际情况是这种双隐性aabb个体表现为黑眼黑体。
(3)亲本红眼黄体基因型为aaBB，黑眼黑体推测基因型为aabb或A－bb，若子代全部表现为红眼黄体即说明有aabb。
(4)父本为黑眼黑体鳟鱼，配子应为Ab，母本为红眼黄体，热休克法抑制次级卵母细胞分裂，即配子为aaBB，形成黑眼黄体，两对均是显性性状，所以三倍体鱼的基因型为AaaBBb。三倍体在减数分裂时联会紊乱，难以形成正常配子，所以高度不育。
答案：(1)黄体(或黄色) aaBB (2)红眼黑体 aabb (3)全部为红眼黄体 (4)AaaBBb 不能进行正常的减数分裂，难以产生正常配子(或在减数分裂过程中，染色体联会紊乱，难以产生正常配子)
【主题升华】 几种育种方法的比较
主题二 杂交育种
【主题训练】 小香猪“天资聪颖”，略通人性，成为人们的新宠，其背部皮毛颜色由位于不同常染色体上的两对基因(A、a和B、b)控制，共有四种表现型，黑色(A－B－)、褐色(aaB－)、棕色(A－bb)和白色(aabb)。现有多对黑色杂合的小香猪，要选育出纯合的棕色小香猪，请写出简要步骤。(假设亲本足够多，产生的后代也足够多)
①______________________________________________；
②______________________________________________。
解析：育种的方法为杂交→自交→筛选，对于动物育种来说，叙述中要注意：①动物一般为雌雄异体，叙述时不要写成“自交”，应说明雌雄个体进行杂交；②动物繁殖一代后一般不会死亡，所以选育纯种时一般用测交法即可测定其基因型，确定是否为所需品种。
答案：①杂交：选择亲本中多对雌雄个体进行杂交
②测交：选择F1中的棕色小香猪与白色小香猪测交，不出现性状分离的即为纯合的棕色小香猪
【主题升华】 动植物杂交育种的区别
(1)方法：植物杂交育种中纯合子的获得一般通过逐代自交的方法；而动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，只能通过测交的方法进行确认后而获得。
(2)实例：现有基因型为BBEE和bbee的两种植物或动物，欲培育基因型为BBee的植物或动物品种，育种过程用遗传图解表示如下：
1．杂交育种是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．杂交育种依据的遗传学原理是基因重组，并不能创造新的基因。
3．诱变育种是利用物理因素(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。
4．基因突变是不定向的，诱变育种盲目性大。
一、杂交育种
1．原理：基因重组。
2．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。
3．过程：选择具有不同优良性状的亲本→杂交→选择培育→鉴别、选择需要的类型。
4．意义：根据需要培育理想类型。
5．应用：培育优良品种。
二、诱变育种
1．原理：基因突变。
2．概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法。
3．过程：选择生物→人工诱变→选择→培育。
4．意义：培育具有新性状的品种。
5．应用：培育优良品种。
1．判断正误：
(1)选择育种出现的新性状的种类较少，周期很长，不能满足现代生产的需要。(√)
(2)杂交育种不会产生新品种，因为此过程中没有新基因产生。(×)
解析：杂交育种不会产生新基因，但通过基因重组会产生新品种。
(3)杂交育种的方法只适用于植物，不适用于动物。(×)
解析：杂交育种不仅能适用于植物，提高产量和质量；而且也用于家畜、家禽的育种。
(4)诱变育种的原理是基因突变，不适用于细菌等原核生物。(×)
解析：细菌等原核生物也含有基因，在一定条件下会发生基因突变，所以诱变育种也适用于原核生物。
2．问题导学：
(1)培育细菌新品种时，为什么不能用杂交育种的方法？
提示：细菌是原核生物，不能进行有性生殖。
(2)从基因突变的特点出发，诱变育种有哪些缺点？
提示：①由于基因突变具有不定向性，有利变异往往不多，所以诱变育种具有一定的盲目性；②突变个体难以集中多个优良性状，所以需要处理大量的实验材料，工作量大。
1．杂交玉米的种植面积越来越广，农民需要购买玉米杂交种。不能自留种子来年再种的原因是(D)
A．自留种子发芽率低
B．杂交种都具有杂种优势
C．自留种子容易患病虫害
D．杂交种的有性繁殖后代会发生性状分离
2．在红粒高秆的麦田里，偶然发现一株白粒矮秆优质小麦，欲在两三年内获得大量的白粒矮秆麦种，通常使用的育种方法是(A)
A．自交育种 B．诱变育种
C．人工嫁接 D．单倍体育种
3．杂交育种是植物育种的常规方法，其选育新品种的一般方法是(C)
A．根据杂种优势原理，从子一代中即可选出
B．从子三代中选出，因为子三代才出现纯合子
C．既可从子二代中选出，也可从子三代中选出
D．只能从子四代中选出能稳定遗传的新品种
4．要将基因型为AaBB的植物，培育出以下基因型的个体：①AaBb，②AAaaBBBB，③aB。则对应的育种方法依次是(A)
A．诱变育种、多倍体育种、花药离体培养
B．杂交育种、花药离体培养、多倍体育种
C．花药离体培养、诱变育种、多倍体育种
D．多倍体育种、花药离体培养、诱变育种
5．1943年，青霉素产量只有20单位/mL，产量很低，不能满足要求。后来科学家用X射线、紫外线等照射青霉菌，结果大部分青霉菌死亡，少量存活下来。在存活下来的青霉菌中，青霉素的产量存在很大差异，其中有的青霉菌产生的青霉素的量提高了几百甚至上千倍(最高达到20000单位/mL)，从而选育出了青霉素高产菌株。
根据以上材料回答下列问题：
(1)用射线照射青霉菌株，目的是诱发青霉菌发生____________。
(2)从分子水平看，发生上述变化的根本原因是_____________的结构发生了变化。
(3)存活下来的青霉菌产生的青霉素的量存在着很大的差异，这说明________________________________________。
(4)上述育种方式叫________育种，所获得的青霉素高产菌株的青霉素产量提高了几百甚至上千倍，这说明这种育种方式的优点是____________________________________________。
解析：(1)(3)用射线照射青霉菌株，目的是诱发青霉菌发生基因突变，由于突变具有不定向性，产生的后代有产量高的、有产量低的，但大部分青霉菌还是保持原有的产量水平；对少量的高产菌株做进一步选育，即可得到所需品种。(2)基因突变的本质是基因上碱基对的增添、缺失和替换，所以属于DNA分子水平。(4)利用诱变剂提高变异频率的育种方式属于诱变育种，由于基因突变能够产生新基因、新性状，所以有可能大幅度改良某些性状。
答案：(1)基因突变 (2)DNA分子 (3)突变是不定向的 (4)诱变 能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状
一、选择题
1．下图是高产糖化酶菌株的育种过程，有关叙述错误的是(D)
菌株挑取200个单细胞菌株选出50株选出5株多轮重复筛选
A．通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株
B．X射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异
C．上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程
D．每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高
解析：本题考查基因突变的特点和诱变育种过程。图示育种过程为诱变育种，由于基因突变是不定向的，该过程获得的高产菌株不一定符合生产的要求，A正确；X射线处理既可以引起基因突变，也可能导致染色体变异，B正确；上图筛选高产菌株的过程是定向选择符合人类特定要求菌株的过程，C正确；相同的射线每轮诱变相关基因的突变率不会明显提高，因为每轮诱变的不一定是相同基因，故D错误。
2．长期接触X射线的人群，产生的后代中遗传病发病率明显提高，主要原因是该人群的生殖细胞在形成过程中发生了(B)
A．基因重组 B．基因突变
C．基因互换 D．基因分离
解析：X射线作为物理诱变因素诱发生殖细胞形成过程中(减数第一次分裂前的间期)发生基因突变。
3．诱变育种可以改良某种性状，这是因为(B)
①后代性状较快稳定 ②提高突变率，增加变异类型 ③控制某些性状的基因突变成其等位基因 ④有利突变体数目多
A．①② B．②③ C．①③ D．②④
解析：诱变育种的原理是基因突变，经人工诱变后会提高突变率，增加变异类型；基因突变后会产生原基因的等位基因。
4．春节联欢晚会上，航天英雄们手捧经过太空育种的太空花，给全国人民拜年。下列相关叙述正确的是(C)
A．培育太空花依据的基本原理是基因重组
B．太空育种一定会出现人类需要的新品种
C．太空花的性状是可以遗传的
D．可以从太空花的紫色花瓣中提取紫色蛋白用作染料
解析：太空育种的基本原理是基因突变，A错误；基因突变的频率低且是不定向的，故不一定会出现人类需要的新品种，B错误；基因突变属于可遗传的变异，C正确；花瓣的紫色是由于液泡中含有花青素，而不是含有紫色蛋白，故不能从太空花的紫色花瓣中提取紫色蛋白用作染料，D错误。
5．不同的育种方式具有各自的优点。下列叙述中正确的是(C)
A．杂交育种能产生新基因和新基因型的个体
B．多倍体植株与二倍体植株相比果实小，但营养丰富
C．单倍体育种与杂交育种相比能明显缩短育种年限
D．人工诱变育种可以有针对性地提高有利变异的频率
解析：杂交育种不能产生新基因；多倍体植株与二倍体植株相比果实大且营养丰富；单倍体育种能够明显缩短育种年限；人工诱变育种只会提高突变率，但不会定向产生有利变异。
6．下列关于植物育种的叙述，其中不正确的一组是(D)
①诱变育种很可能较快选育出新的优良品种 ②诱变育种可定向地诱变出所需要的优良品种 ③穗小粒少的小麦种到西藏后会长成穗大粒多的小麦 ④二倍体植物花药离体培养获得的植株高度不育 ⑤利用杂种优势可以提高农作物的产量
A．①② B．①⑤ C．③④ D．②③
解析：诱变育种会提高突变率，加快育种的速度；但诱变育种是不定向的；穗小粒少的小麦种到西藏后，会长成穗大粒多的小麦，这种育种方法是行不通的；二倍体植物花药离体培养获得的单倍体是高度不育的；玉米就是利用杂种优势育种的典型实例。
7．下列关于育种的叙述中，不正确的是(B)
A．迄今为止，杂交育种仍然是培育新品种的有效手段
B．诱变育种具有大幅度改良某些性状、快速、定向等优点
C．单倍体育种是作为其他育种方式的中间环节来发挥作用的
D．多倍体植物细胞通常比二倍体植物细胞大，有机物的含量高
解析：杂交育种是常规的育种方法，目前仍是培育新品种的有效手段，如袁隆平的杂交水稻；诱变育种具有大幅度改良某些性状的优点，但不是定向的；单倍体育种的特点是快速得到纯合子，可以作为其他育种方式的中间环节；多倍体植株通常茎秆粗壮，有机物的含量高。
8．如图中的①②③④分别表示不同的育种方式，相关叙述不正确的是(C)
A．方式①应用的原理包括细胞全能性
B．方式②只适用于进行有性生殖的生物
C．方式③试剂处理的对象只能是萌发的种子
D．方式④可以诱发基因突变产生新基因
解析：方式①中对花药进行离体培养形成单倍体的过程中用到了细胞的全能性；方式②是杂交育种，它适用于进行有性生殖的生物；方式③为多倍体育种，处理的对象为萌发的种子或幼苗；方式④为诱变育种，产生新基因。
9．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)F1雄配子幼苗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(B)
A．过程①②③是杂交
B．过程④可以使用秋水仙素处理
C．过程②为有丝分裂
D．过程③必须经过受精作用
解析：在该育种过程中，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幼苗的过程；④常用秋水仙素处理，使染色体数目加倍而恢复成正常纯合个体。
10．如图表示培育高品质小麦的几种方法。下列叙述正确的是(D)
A．图中涉及的育种方法有杂交育种、单倍体育种和诱变育种
B．a过程能提高突变频率，从而明显缩短育种年限
C．a、c过程都需要用秋水仙素处理萌发的种子
D．要获得yyRR，b过程需要进行不断自交来提高纯合率
解析：图中a、b、c所示的育种方法分别是单倍体育种、杂交育种、多倍体育种；a过程和c过程均是通过抑制纺锤体的形成，从而使染色体数目加倍，a过程处理的是单倍体幼苗；自交过程能够提高纯合子的比例。
11．现有基因型为aabb与AABB的水稻品种，通过不同的育种方法可以培育出不同的类型，下列有关叙述不正确的是(A)
A．杂交育种可获得AAbb，其变异发生在减数第二次分裂后期
B．单倍体育种可获得AAbb，变异的原理有基因重组和染色体变异
C．将aabb人工诱变可获得aaBb，其等位基因的产生来源于基因突变
D．多倍体育种获得的AAaaBBbb，其染色体数目加倍发生在有丝分裂的后期
解析：杂交育种的原理是基因重组，杂交育种可获得AAbb，变异发生在减数第一次分裂后期，A错误；利用单倍体育种方法获得AAbb，首先让基因型为aabb与AABB的个体杂交得AaBb，然后取AaBb减数分裂产生的配子Ab进行花药离体培养得单倍体Ab，由于单倍体高度不育，所以要用秋水仙素处理其幼苗使其染色体数目加倍变成可育的二倍体，在此过程中变异的原理有基因重组和染色体变异，B正确；人工诱变的原理是基因突变，C正确；有丝分裂后期，着丝点分裂，染色体数目加倍，D正确。
二、非选择题
12．有两个纯种小麦品种，甲品种是高秆抗锈病(DDTT)，乙品种是矮秆不抗锈病(ddtt)。现将这两个品种进行下列3组实验，假如3组实验都有矮秆抗锈病出现，分析以下问题：
(1)第①组F2中所得矮秆抗锈病植株的基因型是________________，不能作为性状稳定遗传的新品种的原因是____________________。
(2)第②组的若干植株中矮秆抗锈病植株所占比例为________，此育种方法称为__________，其优点是________________。
(3)第③组育种方法所依据的原理是________，
但一般来说，在多种变异植株中符合要求的新品种比例较________(选填“高”或“低”)。育种时所需处理的种子应当是萌发的(而非休眠的)种子，试阐述原因：_________________________。
解析：图中的①②③三种育种方法分别是杂交育种、单倍体育种、诱变育种。
(1)第①组中通过杂交得到的后代F1自交后，得到的F2中ddT_占3/16，包含有ddTT和ddTt两种基因型；其中ddTt自交后代会发生性状分离。
(2)第②组中的若干植株中有四种类型的纯合子，各占1/4，经秋水仙素处理单倍体植株后得到纯合子，缩短了育种的年限。
(3)第③组的育种方法为诱变育种，所应用的原理是基因突变。基因突变发生在DNA的复制过程中，所以分裂旺盛的细胞更容易发生基因突变。
答案：(1)ddTT、ddTt 后代会发生性状分离
(2)1/4 单倍体育种 明显缩短育种年限
基因突变 低 萌发的种子中细胞分裂旺盛更容易诱发基因突变
13．香味性状是优质水稻品种的重要特性之一。
(1)香稻品种甲的香味性状受隐性基因(a)控制，其香味性状的表现是因为_______________________________________________，
导致香味物质积累。
(2)水稻香味性状与抗病性状独立遗传。抗病(B)对感病(b)为显性。为选育抗病香稻新品种，进行了一系列杂交实验。其中，香味感病与香味抗病植株杂交的统计结果如图所示，则两个亲代的基因型是______。上述杂交的子代自交，后代群体中能稳定遗传的有香味抗病植株所占比例为________。
(3)用纯合无香味植株作母本与香稻品种甲进行杂交，在F1中偶尔发现某一植株具有香味性状。请对此现象给出两种合理的解释：
①__________________________________________________；
②__________________________________________________。
(4)单倍体育种可缩短育种年限。离体培养的花粉经脱分化形成________，最终发育成单倍体植株，这表明花粉具有发育成完整植株所需的___________________________________________。
若要获得二倍体植株，应在________时期用秋水仙素进行诱导处理。
解析：本题考查基因对性状的控制及杂交育种、基因突变和单倍体育种等有关知识。(1)由题意可知，A基因存在无香味物质积累，可能A基因控制合成的酶促进了香味物质分解，而a基因不能控制合成分解香味物质的酶。(2)根据杂交结果：抗病∶感病＝1∶1，无香味∶有香味＝3∶1，可知亲本的基因型为Aabb、AaBb，则F1为1/8AABb、1/8AAbb、1/4AaBb、1/4Aabb、1/8aaBb、1/8aabb，其中只有1/4AaBb、1/8aaBb自交，才能获得能稳定遗传的有香味抗病植株(aaBB)，所占比例为1/4×1/4×1/4＋1/8×1×1/4＝3/64。(3)正常情况下AA与aa杂交，所得子代为Aa(无香味)，偶尔出现的有香味植株有可能是发生了基因突变，可能是某一雌配子形成时A基因突变为a基因，或某一雌配子形成时，含A基因的染色体片段缺失；还可能是受到环境因素的影响而产生的。(4)花药离体培养过程中，花粉先经脱分化形成愈伤组织，再通过再分化形成单倍体植株，此过程体现了花粉细胞的全能性，根本原因是花粉细胞中含有控制该植株个体发育所需的全部遗传物质；形成的单倍体植株在幼苗期用一定浓度的秋水仙素处理，可形成二倍体植株。
答案：(1)a基因纯合，参与香味物质代谢的某种酶缺失
(2)Aabb、AaBb 3/64
(3)某一雌配子形成时，A基因突变为a基因 某一雌配子形成时，含A基因的染色体片段缺失
(4)愈伤组织 全部遗传信息 幼苗
14．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________。
(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。
解析：(1)从题意知白化苗是由于控制叶绿素合成的基因缺失了一段DNA，不能表达出正常的叶绿素；这样的变异对生物不利，所以具有有害性的特点；由于是基因缺失了一段DNA，所以是基因突变。
(2)题干中用到射线照射，为诱变育种。杂交育种的原理为基因重组。
(3)由题干甲和丁杂交，子一代都为抗病高秆，可知抗病和高秆都为显性。由乙和丙杂交得到后代可知：
抗病×不抗病→抗病、不抗病，所以亲本抗病基因型为Aa，不抗病基因型为aa，矮秆×高秆→矮秆、高秆，所以亲本高秆基因型为Bb，矮秆基因型为bb，即乙的基因型为Aabb、丙的基因型为aaBb，所以F1中抗病高秆基因型为AaBb，可以产生4种配子。
(4)乙的基因型为Aabb、丙的基因型为aaBb，所以F1中抗病高秆基因型为AaBb。遗传图解见答案。
答案：(1)表达 有害性 基因突变
(2)诱变育种 基因重组 (3)4
课件20张PPT。生物必修2（人教版）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要点探究探究一 杂交育种的应用及与单倍体育种的区别和联系1．单倍体育种：图中①→②→⑤→⑥→⑦为单倍体育种的过程，其中⑤⑥分别为配子和单倍体植株，Ⅱ、Ⅲ分别为花药离体培养和秋水仙素处理。
2．杂交育种的应用：
(1)培养双杂合子：利用子一代(图中②)的杂种优势如玉米等，但种子只能种一年。(2)培养隐性纯合子：子二代(图中③)性状符合要求的个体即可推广。
(3)培养具有显性性状的纯合子：要多次自交选出稳定遗传的个体(图中④)。
3．杂交育种和单倍体育种的联系。有关杂交育种的三点提醒
(1)杂交育种只适用于进行有性生殖的生物。
(2)杂交育种并非都需要逐代连续自交，如培育隐性纯合子或杂合子。
(3)杂交育种操作简便，但一般所需时间较长。小贴士几种杂交育种步骤的区别
(1)培育常规的纯合子品种。
①培育隐性纯合子品种：选取双亲子一代子二代→选出符合要求的优良性状个体就可以推广。
②培育显性纯合子品种：选取双亲子一代子二代→选出符合要求的优良性状个体子三代→选出符合要求的优良性状个体……选出稳定遗传的个体推广。归 纳提 炼(2)培育杂合子品种：选取双亲子一代，年年制种。
(3)对于进行无性繁殖的生物，如马铃薯、果树等，只要获得该优良性状的个体，即可通过无性生殖产生优良后代，而不必连续自交。归 纳提 炼1．用杂合子(DdEe)种子获得纯合子(ddee)，最简捷的方法是(A)
A．种植→F1→选双隐性者→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：杂合子(DdEe)种子中含有d、e基因，自交后一旦出现隐性性状便能稳定遗传，方法简捷。跟 踪训 练2．有两种纯种的小麦，一为高秆(D)抗锈病(T)，另一为矮秆(d)易感锈病(t)，这两对性状独立遗传，现要培育矮秆抗锈病新品种，方法如下：
高秆抗锈病×矮秆易感锈病F1F2稳定遗传的矮秆抗锈病新品种
(1)这种育种方法叫________育种。过程a叫________，过程b叫________。
(2)过程c的处理方法是__________。
(3)F1的基因型是________，表现型是________，矮秆抗锈病新品种的基因型为________。跟 踪训 练解析：将小麦两个品种的优良性状通过杂交集中在一起，培育矮秆抗锈病新品种的方法叫杂交育种。其中过程a叫杂交，产生的F1的基因型为DdTt，表现型为高秆抗锈病。过程b叫自交，目的是获得表现型为矮秆抗锈病的小麦品种(ddT__)，因为此过程所得后代会发生性状分离，所以要想得到稳定遗传的矮秆抗锈病植株必须要经过c过程，即连续自交，直到后代无性状分离为止。跟 踪训 练答案：(1)杂交 杂交 自交 (2)连续种植和观察，直至选出能稳定遗传的矮秆抗锈病新品种 (3)DdTt 高秆抗锈病 ddTT跟 踪训 练探究二 杂交育种与诱变育种的比较1．杂交育种只应用于能够进行有性生殖的生物，而诱变育种不仅能应用于能够进行有性生殖的生物，也可应用于能够进行无性生殖的生物。
2．杂交育种主要应用于植物和动物(如家畜、家等)，而诱变育种主要应用于植物和微生物。归 纳提 炼3．根据育种目标及要求选择育种方式：归 纳提 炼3．太空育种是指利用太空综合因素，如强辐射、微重力等，诱导由宇宙飞船携带的种子发生变异，然后进行培育的一种育种方法。下列说法正确的是(D)
A．太空育种产生的突变总是有益的
B．太空育种产生的性状是定向的
C．太空育种培育的植物是地球上原本不存在的
D．太空育种与其他诱变育种方法在本质上是一样的跟 踪训 练解析：太空育种的原理为基因突变，基因突变具有低频性、不定向性和多害少利性。基因突变只是改变了部分性状，不会产生新物种。跟 踪训 练4．下列各项措施中，能够产生新基因的是(D)
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：基因突变能产生新的基因，用X射线处理后获得青霉素高产菌株的原理是基因突变，而选项A的原理为基因重组，选项B、C的原理为染色体变异。跟 踪训 练
1．基因工程，又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，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。
2．DNA重组技术的基本工具至少需要三种：①限制性核酸内切酶——基因的“剪刀”；②DNA连接酶——基因的“针线”；③基因进入受体细胞的载体——基因的运载体。
3．基因工程的基本程序主要包括四个步骤：①提取目的基因；②目的基因与运载体结合(基因工程的核心)；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与鉴定。
4．基因工程在作物育种、药物研制等方面取得了较大成果。
一、基因工程的原理
1．含义
2．三种工具。
(1)“剪刀”与“针线”。
项目
名称
作用
剪刀
①限制性核酸内切酶(简称②限制酶)
识别特定的③核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子
针线
④DNA连接酶
连接⑤脱氧核糖和⑥磷酸之间的缺口
(2)运载体。
①作用：将外源基因送入受体细胞。
②种类：质粒、噬菌体、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．基因工程的步骤。
二、基因工程的应用及转基因生物和转基因食品的安全性
1．基因工程的应用。
2.转基因生物和转基因食品的安全性。
1．判断正误：
(1)基因工程的操作过程可以产生新的基因，从而产生了基因突变。(×)
解析：基因工程的实质是基因重组，不能产生新的基因。
(2)基因工程是将目的基因导入受体细胞中并获得相应性状或基因产物，操作对象为基因，属于分子水平。(√)
(3)一种限制酶可以识别多种序列。(×)
解析：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列。
(4)质粒是最为常用的运载体，它只能从原核生物中获取。(×)
解析：质粒存在于许多细菌及酵母菌等生物的细胞中，不是只能从原核生物中获取。
2．问题导学：
(1)转基因抗虫棉有性繁殖产生的后代都具有抗虫特性吗？为什么？
提示：不一定。因为性状分离或变异的原因，抗虫棉的子代可能会失去抗虫特性。
(2)转基因成功的标志是什么？
提示：产生了目的基因的产物或具有了相应的性状。
1．DNA整合到细胞染色体上的过程，属于(B)
A．基因突变 B．基因重组
C．基因分离 D．染色体变异
2．如图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次为(D)
A．DNA连接酶、限制酶、解旋酶
B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶
C．限制酶、DNA连接酶、解旋酶
D．解旋酶、限制酶、DNA连接酶
3．下列关于基因工程及其产品的说法中，不正确的是(D)
A．基因工程的一项关键技术是运载体与目的基因的结合
B．基因工程的优势是可定向地改造生物的遗传性状
C．基因工程是在DNA上进行的分子水平的设计施工
D．基因工程中产生的可遗传变异属于染色体变异
4．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)
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分子导入受精卵
D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
5．上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指(B)
A．提供基因的动物
B．基因组中增加外源基因的动物
C．能产生蛋白的动物
D．能表达基因信息的动物
6．干扰素是一种糖蛋白，过去从人的白细胞中提取，产量很低。我国的科研人员成功运用基因工程技术提高了其产量，如图为其原理过程图。请据图回答下面的问题。
(1)图中①过程叫____________。
(2)图中②物质的化学本质是_________________________，
它作为运载体，必须具备的特点是______________________(写出任意两点)。
(3)该过程中，供体细胞是__________，受体细胞是______(填字母)，重组DNA分子是______(填序号)，在形成③的过程中需要____________。
解析：(1)图中①为目的基因的提取过程。(2)图中②为从大肠杆菌中提取的质粒；③表示重组DNA分子。(3)在该过程中，供体细胞是人的体细胞，受体细胞是大肠杆菌b。
答案：(1)提取目的基因
(2)双链环状DNA分子(或DNA分子) 具有一个或多个限制酶切割位点，在细胞中能够自我复制，有特殊的标记基因等
(3)人的体细胞 b ③ DNA连接酶
一、选择题
1．以下说法正确的是(C)
A．所有的限制酶只能识别同一种特定的核苷酸序列
B．质粒是基因工程中唯一的运载体
C．运载体必须具备限制酶切点，以便与外源基因连接
D．DNA连接酶与DNA聚合酶作用相同
2．下图表示一项重要生物技术的关键步骤，字母X可能代表(C)
A．不能合成人胰岛素的细菌细胞
B．能合成抗体的人类细胞
C．能合成人胰岛素的细菌细胞
D．不能合成抗生素的人类细胞
3．中国新闻网报道，阿根廷科学家近日培育出了世界上第一头携带有两个人类基因的牛，因此有望生产出和人类母乳极其类似的奶制品。下列叙述正确的是(D)
①该技术将导致定向变异 ②DNA连接酶将目的基因与运载体黏性末端的碱基对连接起来 ③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料 ④受精卵是理想的受体
A．①②③④ B．③④
C．②③④ D．①③④
4．下列有关基因工程中运载体的说法，正确的是(D)
A．在基因工程的操作中，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
5．某种转基因玉米能高效合成一种多肽类的蛋白酶抑制剂，积累于茎叶中，让取食它的害虫的消化酶受抑制无法消化食物而死亡。下列就该玉米对人类安全性的评估中，不符合生物学原理的是(B)
A．不安全。这种玉米的果实中也可能含有蛋白酶抑制剂，使人食用后因无法消化食物而患病
B．不安全。该玉米的蛋白酶抑制剂基因可通过食物链富集并在人体细胞内表达，使人体无法消化食物而患病
C．安全。因为人与害虫消化酶的结构存在差异，玉米的蛋白酶抑制剂对人体很可能无影响
D．安全。人类通常食用煮熟的玉米食品，玉米的蛋白酶抑制剂已被高温破坏，不会影响人的消化
6．如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤需用到的工具是(C)
A．DNA连接酶和解旋酶
B．DNA聚合酶和限制性核酸内切酶
C．限制性核酸内切酶和DNA连接酶
D．DNA聚合酶和RNA聚合酶
7．将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是(C)
A．每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒
B．每个重组质粒至少含一个限制酶识别位点
C．每个限制酶识别位点至少插入一个ada
D．每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子
解析：大肠杆菌成功表达出腺苷酸脱氨酶，说明这些大肠杆菌都至少含有一个重组质粒；作为运载体的质粒至少含有一个或多个限制酶酶切位点，但并不是每个限制酶酶切位点都至少插入一个ada；由于这些目的基因成功表达，所以每个ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子。
二、非选择题
8．在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kanR)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答：
(1)基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：提取目的基因、____________、将目的基因导入受体细胞、_____________。
(2)要使运载体与该抗虫基因连接，A过程中首先应使用________进行切割。假如运载体被切割后，得到的分子末端序列为AATTCG，则能与该运载体连接的抗虫基因分子的末端是( )
A．GCTTAA B．TAATCC
C．CTTTAG D．AAATCT
(3)切割完成后，采用____________________将运载体与该抗虫基因连接，连接后得到的DNA分子称为______________。
(4)(多选)如果转基因植物的花粉中含有毒蛋白，将引起的安全性问题包括( )
A．生物安全 B．环境安全
C．食品安全 D．伦理道德问题
(5)来自苏云金杆菌的抗虫基因能在植物体内成功表达，说明苏云金杆菌和植物等生物共用______。
解析：(1)基因工程的四个步骤中，第二、四步分别是目的基因与运载体结合、目的基因的检测与鉴定。(2)切割目的基因时用限制酶，切割运载体时用同一种限制酶，切出的黏性末端必须是能够完成碱基互补配对并且能连接在一起。(3)目的基因和运载体结合时，用DNA连接酶催化该过程，形成的分子称为重组DNA分子。(4)由于目的基因是导入植物中，所以不可能发生与人直接相关的伦理道德问题。(5)同一种基因在不同生物体内合成了相同的蛋白质，说明这些生物的密码子与氨基酸的对应关系是相同的。
答案：(1)目的基因和运载体结合 目的基因的检测与鉴定 (2)限制酶 A (3)DNA连接酶 重组DNA分子 (4)A、B、C (5)一套遗传密码
9．质粒是基因工程中最常用的运载体，质粒上有标记基因，如图所示，通过标记基因可推知外源基因插入的位置，插入位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同(若抗氨苄青霉素基因完整，则细菌能够在含有氨苄青霉素的培养基中生存，若抗四环素基因完整，则细菌能够在含有四环素的培养基中生存)。如图表示外源基因的插入位置(插入点有a、b、c)。
Ⅰ.(1)将导入了重组DNA分子的细菌放在含有四环素、氨苄青霉素的培养基中培养，属于基因工程操作中的_______________步骤。
(2)在插入外源基因过程中用到的工具酶有________________。
Ⅱ.设计实验探究外源基因插入的位置。
(1)步骤。
①将导入外源基因的细菌进行培养产生大量细菌。
②分组：将细菌平均分成两组并标号为1、2。
③培养：将第1组细菌放入含氨苄青霉素的培养基中培养，将第2组细菌放入________________中培养。
④观察并记录结果。
(2)预测实验结果及结论。
①若1组、2组均能正常生长，则外源基因插入点是______；
②若1组能正常生长，2组不能生长，则外源基因插入点是______；
③若1组不能生长，2组能正常生长，则外源基因插入点是______。
解析：Ⅰ.(1)抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因都属于标记基因，其目的是便于目的基因的检测与鉴定。(2)基因工程中用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶。
Ⅱ.若目的基因插入a点，则受体细胞既具有抗四环素的能力，又具有抗氨苄青霉素的能力；若目的基因插入b点，则受体细胞只具有抗四环素的能力；若目的基因插入c点，则受体细胞只具有抗氨苄青霉素的能力，由此可判断目的基因插入的位置。
答案：Ⅰ.(1)目的基因的检测与鉴定 (2)限制酶、DNA连接酶 Ⅱ.(1)③含四环素的培养基 (2)①a ②c ③b
课件19张PPT。生物必修2（人教版）第6章 从杂交育种到基因工程 第2节 基因工程及其应用要点探究一、基因工程的工具及操作步骤
1．限制酶与DNA连接酶。
(1)基因的“剪刀”——限制酶。
①作用特点：专一性和特异性。
②作用结果：产生黏性末端或平末端。
③作用部位：脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。(2)基因的“针线”——DNA连接酶。
①作用结果：将不同DNA分子片段的末端连接起来。
②作用部位：脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。
③限制酶与DNA连接酶的关系：2．运载体应具备的条件。
(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代细胞的基础。
(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。关于限制酶和DNA连接酶作用的两点提醒
(1)氢键的断裂和重新形成与限制酶和DNA连接酶无关，氢键的形成不需要酶的作用。
(2)DNA连接酶无识别的特异性，能恢复两核苷酸间的磷酸二酯键，将两个DNA片段连接起来。小贴士3.基因工程的操作步骤。基因工程操作中应注意的问题
(1)四个步骤中只有第三步将目的基因导入受体细胞不涉及碱基互补配对。
(2)目的基因必须与运载体结合后才能导入受体细胞，才能稳定地保存，并进行复制。
(3)受体细胞常用微生物的原因：繁殖快、代谢快、目的产物多。
(4)培育转基因动物，受体细胞一般选用受精卵。归 纳提 炼1．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(D)
A．定向提取生物体的DNA分子
B．定向地对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跟 踪训 练2．某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程的方法，将基因a与运载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述，不正确的是(B)跟 踪训 练A．获取基因a的限制酶的作用部位是图中的①
B．连接基因a与运载体的DNA连接酶的作用部位是图中的②
C．基因a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞
D．通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状跟 踪训 练探究二 转基因生物和转基因食品的安全性
转基因技术已经在生产中有了广泛的应用，对其安全性也存在着争议，请分析讨论： 结合以上观点和论据，搜集资料，发表你个人的意见，言之成理即可。基因重组和基因工程的比较归 纳提 炼3．下列关于转基因生物与环境安全的叙述中，错误的是(B)
A．重组的微生物在降解污染物的过程中可产生二次污染
B．种植抗虫棉可以减少农药的使用量，对环境没有任何负面影响
C．如果转基因花粉中含有毒蛋白或过敏蛋白，可能会通过食物链传递到人体内
D．转基因生物有可能对生态系统的稳定性和人类的生活环境造成破坏跟 踪训 练4．由于乙肝病毒不能用动物细胞来培养，因此无法用细胞培养的方法生产疫苗，但可用基因工程的方法进行生产，现已知病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白的氨基酸序列，生产示意图如下，下列相关说法不正确的是(D)跟 踪训 练A．生产乙肝疫苗的过程也达到了定向改造细菌的目的
B．在①②过程中需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶
C．用于生产疫苗的目的基因为编码核心蛋白的基因和表面抗原蛋白基因
D．这种转基因的细菌一定是安全的，不用担心其扩散到自然界跟 踪训 练
