第六章 从杂交育种到基因工程
知识系统构建
规律方法整合
整合一 几种育种方法的比较
育种方法
处理方法
原理
特点
实例
杂交育种
通过杂交使亲本优良性状组合在一起
基因重组
①使不同个体的优良性状集中到一个个体中；②育种年限长
大麦矮秆抗病新品种的培育
诱变育种
物理(射线照射、激光处理)或化学(秋水仙素、硫酸二乙酯)方法处理动、植物和微生物
基因突变
①加快育种进程，大幅度改良某些性状；②有利变异个体不多，需大量处理供试材料
青霉素高产菌株的培育
单倍体育种
花药离体培养后用秋水仙素处理
染色体变异
①明显缩短育种年限，可获得纯合优良品种；②技术复杂，多限于植物
大麦矮秆抗病新品种的培育
多倍体育种
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
染色体变异
①植株茎秆粗壮，果实、种子比较大，营养物质含量高；②发育延迟、结实率低
无子西瓜、含糖量高的甜菜
基因工程育种
将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞内
基因重组
①定向地改造生物的遗传性状；②可能会引起生态危机，技术难度大
抗虫棉
例1 育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种等，下面对这五种育种方法的叙述，正确的是( )
A．涉及的原理有：基因突变、基因重组、染色体变异
B．都不可能产生定向的可遗传变异
C．都在细胞水平上进行操作
D．都不能通过产生新基因从而产生新性状
答案 A
解析 杂交育种和基因工程育种的原理为基因重组，单倍体、多倍体育种的原理为染色体变异，诱变育种的原理为基因突变。
整合二 育种方法的选择
1．据不同育种目标选择不同育种方案
育种目标
育种方案
集中双亲优良性状
单倍体育种(明显缩短育种年限)
杂交育种(耗时较长，但简便易行)
对原品系实施“定向”改造
基因工程及植物细胞工程(植物体细胞杂交)育种
让原品系产生新性状
诱变育种(可提高变异频率，期望获得理想性状)
使原品系营养器官
“增大”或“加强”
多倍体育种
2.育种技术中的“四最”和“一明显”
(1)最简便的育种技术——杂交育种(但耗时较长)。
(2)最具预见性的育种技术——转基因技术 (但技术含量高)。
(3)最盲目的育种——诱变育种(但可获得新基因，性状可较快稳定)。
(4)最能提高产量的育种——多倍体育种(尤其是营养器官增大)。
(5)可明显缩短育种年限的育种——单倍体育种。
例2 要将基因型为AaBB的生物，培育出以下基因型的生物：①AaBb，②AAaaBBBB，③aB，则对应的育种方法依次是( )
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
答案 A
解析 要用基因型为AaBB的生物培育出AaBb的植物，可利用物理或化学方法处理材料，通过诱变育种获得；要获得AAaaBBBB的生物，可通过多倍体育种；要获得aB的生物，可利用花药离体培养获得。
热点考题集训
1．下列几种育种方法，能改变原有基因的分子结构的是( )
A．杂交育种 B．诱变育种
C．单倍体育种 D．多倍体育种
答案 B
解析 基因的分子结构的改变是指基因中脱氧核苷酸的种类或排列顺序发生改变——基因突变。杂交育种、单倍体育种和多倍体育种都是在原有基因结构的基础上，经过重新组合、加倍等过程产生新的性状组合，基因结构不发生变化。
2．用紫外线照射红色细菌的培养液，接种在平板培养基上，几天后出现了一个白色菌落，把这个白色菌落转移培养，长出的菌落全是白色的，这是( )
A．染色体变异 B．自然突变
C．人工诱变 D．基因重组
答案 C
解析 紫外线是诱导基因突变的物理因素，红色细菌经过紫外线照射后，出现了一个白色的菌落，且将这一白色菌落转移培养后，得到的子代全为白色，说明白色性状是能够稳定遗传的，由此可推知，白色性状是人工紫外线照射，红色细菌体内发生基因突变的结果。
3．下列有关育种的叙述，正确的是( )
A．诱变育种可以定向地改变生物的性状
B．通过杂交育种获得新品种均需要从F3开始选取
C．多倍体育种中，低温处理与秋水仙素处理的作用机理相似
D．通过花药离体培养获得的新个体即为纯合子
答案 C
解析 由于基因突变具有不定向性，所以诱变育种不能定向改变生物的性状；通过杂交育种获得新品种可以从F2就开始选取；在多倍体育种中，低温处理与秋水仙素处理的作用机理相似，都能抑制纺锤体的形成，从而导致着丝点分裂后染色体不能移向细胞两极，引起细胞内染色体数目加倍；在单倍体育种的过程中，通过花药离体培养获得的新个体只是单倍体，需通过人工诱导染色体加倍，才可能得到纯种个体。
4．下列有关育种的说法，正确的是( )
A．通过杂交育种可获得农作物新品种
B．诱变育种只适用于对微生物菌株的选育
C．无子番茄通常是用多倍体育种方法获得的
D．通过基因工程育种无法获得抗逆性强的新品种
答案 A
解析 诱变育种对真核、原核生物都适用；无子番茄通常是用生长素处理而获得的。
5．改良缺乏某种抗病性的棉花品种，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
答案 B
解析 诱变育种、基因工程育种和杂交育种均可获得抗病基因，而单倍体育种不能。
6．在体育竞技比赛中，都要对运动员进行包括基因兴奋剂在内的各类兴奋剂的严格检测。基因兴奋剂是注入运动员体内新的基因，以提高运动员的成绩，从变异角度分析，此方式属于( )
A．基因突变 B．基因重组
C．细胞癌变 D．染色体变异
答案 B
解析 基因兴奋剂是给运动员注入新基因，以改变基因的方式提高运动员的成绩，属于导入外源基因，是一种基因重组，而非其他变异。
7．在基因工程技术中，限制性核酸内切酶主要用于( )
A．目的基因的提取和导入
B．目的基因的导入和检测
C．目的基因与运载体的结合和导入
D．目的基因的提取和运载体切割
答案 D
8．下列关于不同育种方法优点的叙述，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突变率
D．利用单倍体育种能明显缩短育种年限
答案 B
解析 多倍体较二倍体含有的基因要多，产生的基因产物也多，因此多倍体植株茎秆粗大，果实、种子大；杂交育种的原理是基因重组，不能产生新基因；诱变育种的实质是基因突变，人工诱变能够提高突变率；单倍体育种的最大优点是能够明显缩短育种年限。
9．假设A、b代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种，为培育出优良品种AAbb，可采用的方法如图所示。请据图回答问题：
(1)由品种AABB、aabb经过①②③过程培育出新品种的育种方式称为____________，其原理是____________。用此育种方式一般从____________才能开始选育AAbb个体，是因为________________________________________________________________________。
(2)若经过过程②产生的子代总数为1 552株，则其中基因型为AAbb的植株在理论上有________株。基因型为Aabb的植株经过过程③，子代中AAbb与aabb的数量比是________。
(3)过程④常采用____________技术得到Ab个体。与过程①②③的育种方法相比，过程④⑤的优势是________________________。
(4)过程⑥的育种方式是____________。
答案 (1)杂交育种 基因重组 F2 从F2开始出现AAbb个体(或从F2开始出现性状分离) (2)97 1∶1
(3)花药离体培养 能明显缩短育种年限 (4)诱变育种
解析 根据孟德尔自由组合定律，F2中基因型为AAbb的植株占，所以共97株。Aabb自交后代AAbb和aabb的比例为1∶1。④⑤过程是单倍体育种，包括了花药离体培养和秋水仙素诱导染色体加倍两个步骤，可以明显缩短育种年限。⑥属于诱变育种。
10．在蒙古绵羊中卷毛(B)对直毛(b)为显性，短羊绒(E)对长羊绒(e)为显性，这些基因是独立分配的。现有纯合卷毛短羊绒绵羊和直毛长羊绒绵羊种羊数只。试完成下列问题：
(1)试设计培育出能稳定遗传的卷毛长羊绒绵羊的育种方案(简要程序)。
第一步：________________________________________________________________________；
第二步：________________________________________________________________________；
第三步：________________________________________________________________________。
(2)F2中卷毛长羊绒绵羊的基因型有________和______两种，其纯合子占卷毛长羊绒绵羊总数的________，杂合子占F2总数的________。
(3)该方案的理论依据是基因的________定律。
答案 (1)第一步：卷毛短羊绒绵羊×直毛长羊绒绵羊
第二步：子一代之间随机交配得子二代，在子二代选出卷毛长羊绒绵羊
第三步：让F2中卷毛长羊绒绵羊与直毛长羊绒绵羊测交，就能选出纯种卷毛长羊绒绵羊
(2)Bbee BBee (3)自由组合
解析 此题是关于动物杂交育种的题目，目的是得到基因型为BBee的绵羊。由BBEE×bbee得到F1，基因型为BbEe，子一代自由交配得F2，在F2中选出卷毛长羊绒绵羊，让F2中卷毛长羊绒绵羊与直毛长羊绒绵羊测交，就能选出纯种卷毛长羊绒绵羊。根据基因的自由组合定律可知F2中卷毛长羊绒绵羊的基因型有两种为Bbee、BBee，则卷毛长羊绒绵羊占F2的×＝，纯合子卷毛长羊绒绵羊占F2的，所以纯合子占卷毛长羊绒绵羊的，杂合子卷毛长羊绒绵羊占总数的＝。
课件27张PPT。章末整合提升第6章 从杂交育种到基因工程知识系统构建规律方法整合内容索引热点考题集训知识系统构建诱变 限制性核酸内切酶DNA连接酶运载体规律方法整合整合一 几种育种方法的比较解析 杂交育种和基因工程育种的原理为基因重组，单倍体、多倍体育种的原理为染色体变异，诱变育种的原理为基因突变。
例1 育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种等，下面对这五种育种方法的叙述，正确的是
A.涉及的原理有：基因突变、基因重组、染色体变异
B.都不可能产生定向的可遗传变异
C.都在细胞水平上进行操作
D.都不能通过产生新基因从而产生新性状答案解析整合二 育种方法的选择1.据不同育种目标选择不同育种方案2.育种技术中的“四最”和“一明显”
(1)最简便的育种技术——杂交育种(但耗时较长)。
(2)最具预见性的育种技术——转基因技术 (但技术含量高)。
(3)最盲目的育种——诱变育种(但可获得新基因，性状可较快稳定)。
(4)最能提高产量的育种——多倍体育种(尤其是营养器官增大)。
(5)可明显缩短育种年限的育种——单倍体育种。
例2 要将基因型为AaBB的生物，培育出以下基因型的生物：①AaBb，②AAaaBBBB，③aB，则对应的育种方法依次是
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、诱变育种答案解析解析 要用基因型为AaBB的生物培育出AaBb的植物，可利用物理或化学方法处理材料，通过诱变育种获得；要获得AAaaBBBB的生物，可通过多倍体育种；要获得aB的生物，可利用花药离体培养获得。热点考题集训1.下列几种育种方法，能改变原有基因的分子结构的是
A.杂交育种 B.诱变育种
C.单倍体育种 D.多倍体育种√答案23451789106解析 基因的分子结构的改变是指基因中脱氧核苷酸的种类或排列顺序发生改变——基因突变。杂交育种、单倍体育种和多倍体育种都是在原有基因结构的基础上，经过重新组合、加倍等过程产生新的性状组合，基因结构不发生变化。解析2.用紫外线照射红色细菌的培养液，接种在平板培养基上，几天后出现了一个白色菌落，把这个白色菌落转移培养，长出的菌落全是白色的，这是
A.染色体变异 B.自然突变
C.人工诱变 D.基因重组答案解析 紫外线是诱导基因突变的物理因素，红色细菌经过紫外线照射后，出现了一个白色的菌落，且将这一白色菌落转移培养后，得到的子代全为白色，说明白色性状是能够稳定遗传的，由此可推知，白色性状是人工紫外线照射，红色细菌体内发生基因突变的结果。23451789106√解析解析 由于基因突变具有不定向性，所以诱变育种不能定向改变生物的性状；通过杂交育种获得新品种可以从F2就开始选取；在多倍体育种中，低温处理与秋水仙素处理的作用机理相似，都能抑制纺锤体的形成，从而导致着丝点分裂后染色体不能移向细胞两极，引起细胞内染色体数目加倍；在单倍体育种的过程中，通过花药离体培养获得的新个体只是单倍体，需通过人工诱导染色体加倍，才可能得到纯种个体。234517891063.下列有关育种的叙述，正确的是
A.诱变育种可以定向地改变生物的性状
B.通过杂交育种获得新品种均需要从F3开始选取
C.多倍体育种中，低温处理与秋水仙素处理的作用机理相似
D.通过花药离体培养获得的新个体即为纯合子答案√解析234517891064.下列有关育种的说法，正确的是
A.通过杂交育种可获得农作物新品种
B.诱变育种只适用于对微生物菌株的选育
C.无子番茄通常是用多倍体育种方法获得的
D.通过基因工程育种无法获得抗逆性强的新品种答案解析 诱变育种对真核、原核生物都适用；无子番茄通常是用生长素处理而获得的。√解析234517891065.改良缺乏某种抗病性的棉花品种，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.杂交育种答案解析 诱变育种、基因工程育种和杂交育种均可获得抗病基因，而单倍体育种不能。√解析234517891066.在体育竞技比赛中，都要对运动员进行包括基因兴奋剂在内的各类兴奋剂的严格检测。基因兴奋剂是注入运动员体内新的基因，以提高运动员的成绩，从变异角度分析，此方式属于
A.基因突变 B.基因重组
C.细胞癌变 D.染色体变异答案解析 基因兴奋剂是给运动员注入新基因，以改变基因的方式提高运动员的成绩，属于导入外源基因，是一种基因重组，而非其他变异。√解析234517891067.在基因工程技术中，限制性核酸内切酶主要用于
A.目的基因的提取和导入
B.目的基因的导入和检测
C.目的基因与运载体的结合和导入
D.目的基因的提取和运载体切割答案√234517891068.下列关于不同育种方法优点的叙述，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突变率
D.利用单倍体育种能明显缩短育种年限答案解析 多倍体较二倍体含有的基因要多，产生的基因产物也多，因此多倍体植株茎秆粗大，果实、种子大；杂交育种的原理是基因重组，不能产生新基因；诱变育种的实质是基因突变，人工诱变能够提高突变率；单倍体育种的最大优点是能够明显缩短育种年限。√解析234517891069.假设A、b代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种，为培育出优良品种AAbb，可采用的方法如图所示。请据图回答问题：答案(1)由品种AABB、aabb经过①②③过程培育出新品种的育种方式称为__________，其原理是__________。用此育种方式一般从____才能开始选育AAbb个体，是因为__________________
____________________________。杂交育种基因重组F2 从F2开始出现AAbb个体(或从F2开始出现性状分离) 解析23451789106解析 根据孟德尔自由组合定律，F2中基因型为AAbb的植株占 所以共97株。Aabb自交后代AAbb和aabb的比例为1∶1。④⑤过程是单倍体育种，包括了花药离体培养和秋水仙素诱导染色体加倍两个步骤，可以明显缩短育种年限。⑥属于诱变育种。23451789106(2)若经过过程②产生的子代总数为1 552株，则其
中基因型为AAbb的植株在理论上有___株。基因
型为Aabb的植株经过过程③，子代中Aabb与aabb
的数量比是______。
(3)过程④常采用____________技术得到Ab个体。
与过程①②③的育种方法相比，过程④⑤的优势是____________________。
(4)过程⑥的育种方式是_________。答案971∶1花药离体培养能明显缩短育种年限诱变育种2345178910610.在蒙古绵羊中卷毛(B)对直毛(b)为显性，短羊绒(E)对长羊绒(e)为显性，这些基因是独立分配的。现有纯合卷毛短羊绒绵羊和直毛长羊绒绵羊种羊数只。试完成下列问题：
(1)试设计培育出能稳定遗传的卷毛长羊绒绵羊的育种方案(简要程序)。
第一步：_______________________________；
第二步：_______________________________________________________；
第三步：_______________________________________________________
_______________。答案卷毛短羊绒绵羊×直毛长羊绒绵羊子一代之间随机交配得子二代，在子二代选出卷毛长羊绒绵羊 让F2中卷毛长羊绒绵羊与直毛长羊绒绵羊测交，就能选出纯种卷毛长羊绒绵羊 解析23451789106解析 此题是关于动物杂交育种的题目，目的是得到基因型为BBee的绵羊。由BBEE×bbee得到F1，基因型为BbEe，子一代自由交配得F2，在F2中选出卷毛长羊绒绵羊，让F2中卷毛长羊绒绵羊与直毛长羊绒绵羊测交，就能选出纯种卷毛长羊绒绵羊。23451789106(2)F2中卷毛长羊绒绵羊的基因型有_____和______两种，其纯合子占卷毛长羊绒绵羊总数的___，杂合子占F2总数的___。答案解析 根据基因的自由组合定律可知F2中卷毛长羊绒绵羊的基因型有两种为Bbee、BBee，则卷毛长羊绒绵羊占F2的(3)该方案的理论依据是基因的_________定律。BbeeBBee自由组合解析第1节 杂交育种与诱变育种
[学习导航] 1.结合具体实例，简述杂交育种的概念和基本原理，并举例说明杂交育种方法的优点和不足。2.举例说出诱变育种在生产中的应用。3.讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。
[重难点击] 杂交育种和诱变育种的原理和过程。
你见过像图示的那样大的南瓜吗？它可不是普通的南瓜，它是由我国首次载人航天飞船“神舟”五号带入太空培育的新品种。这种南瓜比一般的杂交种品质好，一般重量在300～400斤，是名副其实的“巨人”南瓜。这种育种方法的原理和过程是怎样的呢？今天我们就来学习有关育种的知识。
一、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．常用流程：选择具有不同优良性状的亲本F1F2……→稳定遗传的良种。
4．优缺点：可以把多个品种的优良性状集中在一起，但是育种周期长，育种筛选过程复杂；不能产生新基因和新性状。
有两种纯种的小麦，一个为高秆(D)抗锈病(T)，另一个为矮秆(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。
请据此分析：
1．过程a、b、c的处理方法分别叫什么？
答案 杂交、自交、连续自交和观察筛选。
2．从哪一代开始出现矮秆抗锈病的新品种？其中有多少比例的纯合子？
答案 F2中开始出现矮秆抗锈病个体，其中纯合子占。
3．上述杂交育种过程至少需要几年的时间(假设每年只繁殖一代)?
分析 第一年：种植亲代，杂交，收获F1种子；
第二年：种植F1，自交，收获F2种子；
第三年：种植F2，获得表现型符合要求的小麦(矮抗)，同时矮抗自交，收获F3种子，分单株保存；
第四年：分别种植符合要求的F3，观察是否发生性状分离，不发生性状分离的为合乎要求的新品种。
答案 4年。
4．若上述过程改为单倍体育种的过程，则后代中ddTT占所有后代的比例是多少？单倍体育种获得新品种至少需要几年(假设每年只繁殖一代)?
分析 第一年：种植亲代，杂交，收获F1种子；
第二年：种植杂交种子，长成植株开花后，取其花粉粒(精子的基因型有四种，为DT、Dt、dT、dt)进行植物组织培养，得到单倍体植株(基因型也是四种，为DT、Dt、dT、dt)。在单倍体植株的幼苗期，用秋水仙素进行染色体加倍，得到纯合的二倍体植株(基因型分别为DDTT、DDtt、ddTT、ddtt)。选取表现型合乎要求的植株所结种子即可。
答案 ；2年。
5．培育细菌新品种时，能否用杂交育种的方法？
答案 不能，杂交育种只适用于进行有性生殖的生物，如植物和动物。细菌是原核生物，不能进行有性生殖。
6．是不是所有的杂交育种过程都必须从F2开始筛选？是不是也都需要连续自交提高纯合度？举例说明。
答案 不一定。如果培育杂合子品种，选亲本杂交得到的F1即可。如果选育的优良性状是隐性性状，一旦出现就是纯合的，不需要再连续自交了。
知识整合 杂交育种通过杂交将两个或多个品种的优良性状集中在一起，再经过自交，F2中就出现所需要的品种，如果优良性状都是隐性性状，从F2中直接选出即可，如果优良性状为显性性状，需要连续自交和筛选(有些生物也可以从F2开始进行无性繁殖，如马铃薯(，需要较长时间；单倍体育种可以明显缩短育种年限；杂交育种适合有性生殖的过程，原核生物一般不适用。
1．用杂合子(DdEe)种子获得纯合子(ddee)最简捷的方法是( )
A．种植→F1→选双隐性植株→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
答案 A
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。
2．为获得纯合高蔓抗病番茄植株(二倍体)，采用了下图所示的方法：
图中两对相对性状独立遗传，高蔓、感病是显性性状。据图分析错误的是( )
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可以取F1中任一植株的适宜花药作培养材料
C．经③处理获得的是由染色体加倍而成的多倍体植株
D．经③处理后获得的植株中符合生产要求的约占1/4
答案 C
解析 在杂交育种中，通过反复自交可提高纯合子的比例；由于F1中植株的基因型是相同的，故过程②可以取F1中任一植株的适宜花药作培养材料；由于该番茄植株是二倍体，故其单倍体经秋水仙素处理后染色体加倍而培养成的是纯合的二倍体植株。育种要求是获得高蔓抗病番茄植株，F1产生4种类型的花药，故经③处理后获得的植株中符合生产要求的约占1/4。二、诱变育种
1．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称为诱变育种。
2．原理：基因突变。
自然突变的频率低，而且是不定向的，较难获得生产所需要的品种。物理因素或化学因素能提高突变率，短时间内获得更多的优良变异类型。
3．常用方法：运用物理的或者化学的手段处理萌发的种子或幼苗，诱发基因突变，从中选出需要的突变个体，然后进行培育推广。
4．优缺点
(1)优点：①提高变异频率，加速育种进程；②大幅度改良某些性状。
(2)缺点：①有利变异少，需大量处理实验材料；②诱变的方向和性质不能控制，具有盲目性。
5．应用
当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返航时，一些特殊的乘客也回到了地球。它们是一些生物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。在太空遨游了115小时32分钟，返回地球后，搭载单位的科研人员将继续对它们进行有关试验。请回答下列问题：
1．搭载航天器的植物种子需要做怎样的处理？说明原因。
答案 浸泡种子使其萌发。因为萌发的种子细胞分裂旺盛，易受到太空诱变因素的影响发生基因突变。
2．作物种子从太空返回地面后种植，往往能出现全新的变异特征，这种变异的来源主要是什么？
答案 基因突变。
3．这些新产生的变异对人类是否一定有益？
答案 不一定。因为基因突变是不定向的。
4．遨游太空回到地面后的种子，种植一代发现没有所需要的性状出现，可以随意丢弃吗？说明原因。
答案 不可以。因为可能发生隐性突变。
知识整合 诱变育种通常处理萌发的种子或幼苗，因为这些细胞分裂旺盛，容易诱变基因突变，但因为基因突变是不定向的，不一定能获得优良性状；如果是隐性突变，还需要进一步杂交筛选。
3．如下图所示，科研小组用60Co照射棉花种子，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。请回答下列问题：
(1)两种新性状中，棕色是________性状，低酚是________性状。
(2)诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株的基因型是________，白色、高酚的棉花植株的基因型是________。
(3)棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为获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。请你利用该纯合子作为一个亲本，再从诱变1代中选择另一亲本，设计一个方案，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)。
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)
遗传图解如下：
解析 基因突变一般只是等位基因的一个基因发生突变，分为显性突变和隐性突变二种情况，即：①诱变当代获得棕色新性状→棕色为显性性状且诱变当代基因型为AaBB。②诱变1代获得低酚新性状→低酚为隐性性状且诱变当代基因型为aaBb。要培育纯合棕色低酚植株(其基因型为AAbb)，需用基因型为AABB的植株与诱变1代的白色低酚(aabb)植株进行杂交，若要尽快选育则应用单倍体育种方法，因为它可明显缩短育种年限。
4．结合上题继续分析：
(1)用60Co的γ射线照射植物种子的目的是__________________________________。
(2)用60Co的γ射线照射原本开红花的植物种子，诱导产生了开白花、蓝花的植株等，说明基因突变具有______性。50株突变植株中，47株逐渐死亡，说明基因突变具有________的特性。
(3)育种时用60Co的γ射线照射正在萌发的种子，而不用60Co的γ射线照射休眠的种子的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
萌发种子的所有突变________(填“能”或“不能”)全部遗传给子代。
(4)假如诱变产生的蓝花植株自交，其后代中又出现了红花植株，这说明蓝花突变是________突变。
答案 (1)提高突变率 (2)不定向 多害少利
(3)萌发的种子中细胞分裂旺盛，DNA复制旺盛，易发生基因突变 不能 (4)显性
1．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( )
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，因为子三代中才出现纯合子
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
答案 C
解析 杂交育种从子二代开始出现性状分离。
2．用高秆抗病小麦和矮秆易染病小麦培育矮秆抗病小麦品种时，检测基因型的常用方法是( )
A．连续自交 B．连续测交
C．秋水仙素诱导 D．显微镜观察
答案 A
解析 检测基因型的常用方法是连续自交。
3．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。培育专门降解这种塑料的“细菌能手”的方法是( )
A．杂交育种 B．诱变育种
C．单倍体育种 D．多倍体育种
答案 B
解析 细菌属于原核生物，原核生物不能进行有性生殖，因而不能实施杂交育种；原核生物无染色体不发生染色体变异，因而不能进行单倍体和多倍体育种。
4．杂交育种和诱变育种所依据的遗传学原理依次是( )
A．基因突变、基因重组
B．基因重组、基因突变
C．染色体变异、基因突变
D．染色体变异、基因重组
答案 B
解析 杂交育种遵循的遗传学原理是基因重组，诱变育种遵循的遗传学原理是基因突变。
5．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，请简要写出步骤(假设亲本足够多，产生的后代也足够多)。
(1)________________________________________________________________________；
(2)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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中的棕色小香猪与异性白色小香猪测交，不出现性状分离的即为纯合子
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，所以选育纯种时不要采用连续自交，一般用测交法即可测定其基因型，确定是否为所需品种。
课时作业
[学考达标]
1．把同种生物的不同优良性状集中在同一个个体上，并能使性状稳定遗传，常用的方法是( )
A．诱变育种 B．杂交育种
C．花药离体培养 D．自交
答案 B
解析 将同种生物的不同优良性状集中在同一个个体上的方法是杂交得到F1，这样F1体内就集中了控制不同优良性状的基因，F1自交，产生F2，在子二代中选择出优良性状个体，经过多代选育，选择出稳定遗传个体即可，该方法属于杂交育种。
2．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，然后进行选育的一种育种方法。下列说法正确的是( )
A．太空育种产生的突变总是有益的
B．太空育种培育的植物是地球上原本不存在的
C．太空育种产生的性状是定向的
D．太空育种与其他诱变方法在本质上是一样的
答案 D
解析 基因突变具有不定向性，多数有害，少数有利，可以产生新基因，但不能改变生物的种类。太空育种的实质是诱变育种，和其他诱变方法一样，依据的原理是基因突变。
3．下列不属于诱变育种实例的是( )
A．一定剂量的γ射线引起变异得到新品种
B．用一定剂量X射线处理青霉菌菌株获得高产菌株
C．玉米单株自交后代中出现一定比例的白化苗
D．激光照射植物或动物引起突变得到新品种
答案 C
解析 A、B、D三项均是物理因素诱变育种的实例。玉米单株自交后代出现一定比例的白化苗可能是由于杂合子自交产生了性状分离。
4．下列关于诱变育种的优点和缺点分析不正确的是( )
A．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
B．结实率低、发育迟缓、茎秆粗壮、果实种子大、营养物质含量高
C．大幅度改良某些性状
D．有利个体不多，需要大量的实验材料
答案 B
解析 选项B为多倍体的特点，故为多倍体育种的特点分析。
5．下列关于育种的叙述中，正确的是( )
A．人工诱变处理可提高作物的突变率
B．诱变育种和杂交育种均可形成新的基因
C．诱变获得的突变体多数表现出优良性状
D．与诱变育种相比，杂交育种可以大幅度地改良某些性状
答案 A
解析
6．将①、②两个植株杂交，得到③，将③再做进一步处理，如下图所示。下列分析错误的是( )
A．由③到⑦过程发生了等位基因的分离、非等位基因的自由组合
B．获得④和⑧植株的原理不同
C．若③的基因型为AaBbdd，则⑩植株中能稳定遗传的个体占总数的
D．图中各种筛选过程利用的原理相同
答案 D
解析 ③到⑦过程要进行减数分裂产生花粉，所以该过程发生等位基因的分离和非等位基因的自由组合；③到④是诱变育种，原理是基因突变，而③到⑧是多倍体育种，原理是染色体变异；若③的基因型为AaBbdd，则其自交后代只有纯合子才能稳定遗传，纯合子的概率是××1＝。
[高考提能]
7．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( )
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
答案 D
解析 杂交种具有杂种优势，但杂交种的有性繁殖后代会发生性状分离而不再具有杂种优势。
8．“嫦娥1号”胜利奔月，“神六”、“神七”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
答案 D
解析 基因突变能够提高突变率，但是仍然具有多害少利性。
9．现有三个番茄品种，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，三种等位基因分别位于三对同源染色体上。若通过杂交育种要获得aabbdd植株，且每年只繁殖一代，至少需要的时间为( )
A．2年 B．3年 C．4年 D．5年
答案 C
解析 aaBBDD×AAbbDD→AaBbDD一年；
AaBbDD×AABBdd→AaBbDd一年；
AaBbDd自交→aabbdd一年；
种植aabbdd种子，得aabbdd植株一年，
所以需要4年的时间。
10．如图所示为农业上关于两对相对性状的两种不同育种方法的过程示意图。下列对图中育种方式的判断和比较，错误的是( )
A．图中表示的育种方法有杂交育种和单倍体育种
B．两种育种方法的进程不同
C．两种育种方法的原理不同
D．两种育种方法对新品种的选择与鉴定方法不同
答案 D
解析 图中左侧表示的是杂交育种，右侧表示的是单倍体育种；杂交育种的原理是基因重组，单倍体育种的原理是染色体变异；单倍体育种能加快育种进程；两种育种方法最后对符合要求的新品种筛选方法是一样的。
11．已知西瓜早熟(A)对晚熟(a)为显性，皮厚(B)对皮薄(b)为显性，沙瓤(C)对紧瓤(c)为显性，控制上述三对性状的基因独立遗传。现有三个纯合的西瓜品种甲(AABBcc)、乙(aabbCC)、丙(AAbbcc)，进行下图所示的育种过程。
请分析并回答问题：
(1)为获得早熟、皮薄、沙瓤的纯种西瓜，最好选用品种________和________进行杂交。
(2)图中________植株(填数字序号)能代表无子西瓜，该植物体细胞中含有________个染色体组。
(3)获得⑦幼苗常采用的技术手段是______________；与⑧植株相比，⑩植株的特点是__________________________________，所以明显缩短育种年限。
(4)按图中所示的育种方案，④植株最不容易获得AAbbCC品种，原因是____________________________________。
(5)图中的⑥植株属于新物种，其单倍体__________(可育、不可育)。
答案 (1)乙 丙 (2)⑨ 三 (3)花药离体培养 均为纯合子 (4)基因突变是不定向的，而且产生有利变异的频率较低 (5)可育
解析 (1)根据性状的显隐性，要获得早熟、皮薄、沙瓤的纯种西瓜，其基因型为AAbbCC，可选用品种乙(aabbCC)和丙(AAbbcc)进行杂交，得到子代后再进行自交，在F3中选育出纯种西瓜。(2)由图示可知，由自然生长的二倍体⑤植株与四倍体⑥植株杂交，得到的⑨植株含有三个染色体组。(3)图中⑦植株是由花粉离体培养得到的单倍体，经过秋水仙素诱导染色体加倍后，得到的⑩植株全部为纯合子。(4)图中④植株是通过诱变育种而获得的，诱变育种的原理是基因突变，基因突变具有不定向性，且多害少利，因此该方法获得AAbbCC品种的难度最大。(5)图中的⑥植株是由二倍体③植株经过秋水仙素处理后得到的四倍体，产生的花粉发育成的植株的体细胞中含有2个染色体组，是可育的。
12．1943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，少量生存下来。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倍(最高达到20 000单位/mL)，从而选育出了高产青霉菌株。
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，所获得的高产青霉菌株的青霉素产量提高了几百甚至几千倍，这说明这种育种方式的优点是______________________________________________
________________________________________________________________________。
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
解析 用射线照射青霉菌株，目的是诱发青霉菌发生基因突变，由于基因突变具有不定向性，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。
13．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：
A组 B组 C组
P 高秆抗病×矮秆易感病 P 高秆抗病×矮秆易感病 P 高秆抗病
↓ ↓ ↓γ射线
F1 高秆抗病 F1 高秆抗病 矮秆抗病Ⅲ
↓？ 花药离↓体培养
F2 矮秆抗病Ⅰ 矮秆抗病Ⅱ
请分析回答下列问题：
(1)A组由F1获得F2的方法是________，F2矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占________。
(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育配子的是________。
(3)A、B、C三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦品种的是________组，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)通过矮秆抗病Ⅱ获得矮秆抗病新品种的方法是_____________________________________
________________________________________________________________________。
获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传的占______________。
(5)在一块高秆(纯合子)小麦田中，发现了一株矮秆小麦。请设计实验方案探究该矮秆性状出现的可能原因(简要写出所用方法、结果和结论)。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)自交 (2)矮秆抗病Ⅱ (3)C 基因突变频率低且不定向 (4)秋水仙素(或低温)诱导染色体加倍 100% (5)将矮秆小麦与高秆小麦杂交，如果子一代为高秆，子二代高秆∶矮秆＝3∶1(或出现性状分离)，则矮秆性状是基因突变造成的；否则，矮秆性状是环境引起的。或将矮秆小麦与高秆小麦种植在相同环境条件下，如果两者未出现明显差异，则矮秆性状由环境引起；否则，矮秆性状是基因突变的结果
解析 (1)A组为杂交育种，由F1获得F2的方法为自交，F2中矮秆抗病植株(ttR_)中不能稳定遗传的占。(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育配子的是矮秆抗病Ⅱ，因其为单倍体植株，往往表现为高度不育。(3)由于基因突变是不定向的，故诱变育种最具盲目性。(4)矮秆抗病Ⅱ需经人工诱导染色体加倍，方可获得新品种，且一经加倍，一定为纯合子。(5)确认该矮秆小麦是否为遗传物质变化所引起的，可设计与高秆小麦的杂交实验，或改变种植环境予以确认。
[真题体验]
14．(2015·天津，4)低温诱导可使二倍体草鱼卵原细胞在减数第一次分裂时不形成纺锤体，从而产生染色体数目加倍的卵细胞，此卵细胞与精子结合发育成三倍体草鱼胚胎。上述过程中产生下列四种细胞，下图所示为四种细胞的染色体行为(以二倍体草鱼体细胞含两对同源染色体为例)，其中可出现的是( )
答案 B
解析 根据题中信息可知，低温可使二倍体草鱼的卵原细胞在减数第一次分裂时不形成纺锤体，即减数第一次分裂无法正常进行，同源染色体不能分离，仍存在于同一个细胞中， A错误；当细胞继续分裂时，减数第二次分裂的后期，所有染色体的着丝点分裂，并在纺锤丝的牵引下移向细胞两极，并且细胞质不均等分裂，B正确；通过该过程形成的卵细胞中应该含有2对同源染色体，C错误；根据题干信息，该三倍体的草鱼应含有三个染色体组，6条染色体，而D图中含有两个染色体组，6条染色体，D错误。
15．(2015·江苏，15)经 X 射线照射的紫花香豌豆品种，其后代中出现了几株开白花植株，下列叙述错误的是( )
A．白花植株的出现是对环境主动适应的结果，有利于香豌豆的生存
B．X 射线不仅可引起基因突变，也会引起染色体变异
C．通过杂交实验，可以确定是显性突变还是隐性突变
D．观察白花植株自交后代的性状，可确定是否是可遗传变异
答案 A
解析 白花植株的出现是基因突变的结果，是不定向的，环境起选择作用，不是对环境主动适应的结果，A错误；X射线可能引起基因突变，也可能引起染色体变异，B正确；通过杂交实验可知该突变是显性突变还是隐性突变，若子代表现为突变性状，则为显性突变，若子代表现为正常性状，则为隐性突变，C正确；若白花植株自交后代出现突变性状，则为可遗传变异，若后代无突变性状，则为不可遗传变异，D正确。
课件33张PPT。第1节 杂交育种与诱变育种第6章 从杂交育种到基因工程学习导航
1.结合具体实例，简述杂交育种的概念和基本原理，并举例说明杂交
育种方法的优点和不足。
2.举例说出诱变育种在生产中的应用。
3.讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。
重难点击
杂交育种和诱变育种的原理和过程。课堂导入
你见过像图示的那样大的南瓜吗？它可不是普通的南瓜，它是由我国首次载人航天飞船“神舟”五号带入太空培育的新品种。这种南瓜比一般的杂交种品质好，一般重量在300～400斤，是名副其实的“巨人”南瓜。这种育种方法的原理和过程是怎样的呢？今天我们就来学习有关育种的知识。一、杂交育种当堂检测二、诱变育种内容索引一、杂交育种基础梳理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
和 ，获得新品种的方法。
2.原理： 。
3.常用流程：选择具有不同优良性状的亲本 F1 F2
4.优缺点：可以把多个品种的 集中在一起，但是育种周期 ，育种筛选过程 ；不能产生 和新性状。杂交自交连续自交选择培育基因重组优良性状长复杂新基因……→稳定遗传的良种。有两种纯种的小麦，一个为高秆(D)抗锈病(T)，另一个为矮秆(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：答案 杂交、自交、连续自交和观察筛选。问题探究答案请据此分析：
1.过程a、b、c的处理方法分别叫什么？2.从哪一代开始出现矮秆抗锈病的新品种？其中有多少比例的纯合子？答案 4年。3.上述杂交育种过程至少需要几年的时间(假设每年只繁殖一代)?答案分析 第一年：种植亲代，杂交，收获F1种子；
第二年：种植F1，自交，收获F2种子；
第三年：种植F2，获得表现型符合要求的小麦(矮抗)，同时矮抗自交，收获F3种子，分单株保存；
第四年：分别种植符合要求的F3，观察是否发生性状分离，不发生性状分离的为合乎要求的新品种。分析4.若上述过程改为单倍体育种的过程，则后代中ddTT占所有后代的比例是多少？单倍体育种获得新品种至少需要几年(假设每年只繁殖一代)?答案分析 第一年：种植亲代，杂交，收获F1种子；
第二年：种植杂交种子，长成植株开花后，取其花粉粒(精子的基因型有四种，为DT、Dt、dT、dt)进行植物组织培养，得到单倍体植株(基因型也是四种，为DT、Dt、dT、dt)。在单倍体植株的幼苗期，用秋水仙素进行染色体加倍，得到纯合的二倍体植株(基因型分别为DDTT、DDtt、ddTT、ddtt)。选取表现型合乎要求的植株所结种子即可。分析答案 不能，杂交育种只适用于进行有性生殖的生物，如植物和动物。细菌是原核生物，不能进行有性生殖。5.培育细菌新品种时，能否用杂交育种的方法？答案 不一定。如果培育杂合子品种，选亲本杂交得到的F1即可。如果选育的优良性状是隐性性状,一旦出现就是纯合的,不需要再连续自交了。6.是不是所有的杂交育种过程都必须从F2开始筛选？是不是也都需要连续自交提高纯合度？举例说明。答案知识整合杂交育种通过杂交将两个或多个品种的优良性状集中在一起，再经过自交，F2中就出现所需要的品种，如果优良性状都是隐性性状，从F2中直接选出即可，如果优良性状为显性性状，需要连续自交和筛选(有些生物也可以从F2开始进行无性繁殖，如马铃薯)，需要较长时间；单倍体育种可以明显缩短育种年限；杂交育种适合有性生殖的过程，原核生物一般不适用。拓展应用1.用杂合子(DdEe)种子获得纯合子(ddee)最简捷的方法是
A.种植→F1→选双隐性植株→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→纯合子答案解析 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。解析2.为获得纯合高蔓抗病番茄植株(二倍体)，采用了下图所示的方法：图中两对相对性状独立遗传，高蔓、感病是显性性状。据图分析错误的是
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可以取F1中任一植株的适宜花药作培养材料
C.经③处理获得的是由染色体加倍而成的多倍体植株
D.经③处理后获得的植株中符合生产要求的约占1/4解析答案解析 在杂交育种中，通过反复自交可提高纯合子的比例；由于F1中植株的基因型是相同的，故过程②可以取F1中任一植株的适宜花药作培养材料；由于该番茄植株是二倍体，故其单倍体经秋水仙素处理后染色体加倍而培养成的是纯合的二倍体植株。育种要求是获得高蔓抗病番茄植株，F1产生4种类型的花药，故经③处理后获得的植株中符合生产要求的约占1/4。二、诱变育种基础梳理1.概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生 ，从而获得优良变异类型的育种方法称为诱变育种。
2.原理： 。
自然突变的频率 ，而且是 的，较难获得生产所需要的品种。物理因素或化学因素能提高 ，短时间内获得更多的 类型。
3.常用方法：运用物理的或者化学的手段处理 或幼苗，诱发
，从中选出需要的突变个体，然后进行培育推广。基因突变基因突变不定向低突变率优良变异萌发的种子基因突变4.优缺点
(1)优点：①提高变异频率，加速育种进程；② 改良某些性状。
(2)缺点：①有利变异 ，需大量处理实验材料；②诱变的方向和性质不能控制，具有 性。5.应用 ：培育“黑农五号”大豆
微生物： 的选育大幅度少盲目农作物青霉菌当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返航时，一些特殊的乘客也回到了地球。它们是一些生物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。在太空遨游了115小时32分钟，返回地球后，搭载单位的科研人员将继续对它们进行有关试验。请回答下列问题：
1.搭载航天器的植物种子需要做怎样的处理？说明原因。答案 浸泡种子使其萌发。因为萌发的种子细胞分裂旺盛，易受到太空诱变因素的影响发生基因突变。问题探究答案答案 基因突变。2.作物种子从太空返回地面后种植，往往能出现全新的变异特征，这种变异的来源主要是什么？答案 不一定。因为基因突变是不定向的。3.这些新产生的变异对人类是否一定有益？答案答案 不可以。因为可能发生隐性突变。4.遨游太空回到地面后的种子，种植一代发现没有所需要的性状出现，可以随意丢弃吗？说明原因。知识整合诱变育种通常处理萌发的种子或幼苗，因为这些细胞分裂旺盛，容易诱变基因突变，但因为基因突变是不定向的，不一定能获得优良性状；如果是隐性突变，还需要进一步杂交筛选。拓展应用3.如下图所示，科研小组用60Co照射棉花种子，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。请回答下列问题：(1)两种新性状中，棕色是_____性状，低酚是_____性状。答案解析显性隐性解析 基因突变一般只是等位基因的一个基因发生突变，分为显性突变和隐性突变二种情况，即：①诱变当代获得棕色新性状→棕色为显性性状且诱变当代基因型为AaBB。
②诱变1代获得低酚新性状→低酚为隐性性状且诱变当代基因型为aaBb。要培育纯合棕色低酚植株(其基因型为AAbb)，需用基因型为AABB的植株与诱变1代的白色低酚(aabb)植株进行杂交，若要尽快选育则应用单倍体育种方法，因为它可明显缩短育种年限。(2)诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株的基因型是______，白色、高酚的棉花植株的基因型是______。答案AaBBaaBb(3)棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为获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
利用该纯合子作为一个亲本，再从诱
变1代中选择另一亲本，设计一个方
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)。 答案不发生性状分离(或全为棕色棉，或没有出现白色棉)答案 遗传图解如图：4.结合上题继续分析：
(1)用60Co的γ射线照射植物种子的目的是___________。
(2)用60Co的γ射线照射原本开红花的植物种子，诱导产生了开白花、蓝花的植株等，说明基因突变具有______性。50株突变植株中，47株逐渐死亡，说明基因突变具有________的特性。
(3)育种时用60Co的γ射线照射正在萌发的种子，而不用60Co的γ射线照射休眠的种子的原因是___________________________________________
____________。萌发种子的所有突变______(填“能”或“不能”)全部遗传给子代。
(4)假如诱变产生的蓝花植株自交，其后代中又出现了红花植株，这说明蓝花突变是_____突变。答案提高突变率不定向多害少利 萌发的种子中细胞分裂旺盛，DNA复制旺盛，易发生基因突变不能显性课堂小结基因重组基因突变染色体变异染色体变异花药离体
培养 秋水仙素
处理 当堂检测1.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
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，因为子三代中才出现纯合子
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√23451答案解析 杂交育种从子二代开始出现性状分离。解析2.用高秆抗病小麦和矮秆易染病小麦培育矮秆抗病小麦品种时，检测基因型的常用方法是
A.连续自交 B.连续测交
C.秋水仙素诱导 D.显微镜观察√答案23415解析 检测基因型的常用方法是连续自交。解析234153.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。培育专门降解这种塑料的“细菌能手”的方法是
A.杂交育种 B.诱变育种
C.单倍体育种 D.多倍体育种√答案解析解析 细菌属于原核生物，原核生物不能进行有性生殖，因而不能实施杂交育种；原核生物无染色体不发生染色体变异，因而不能进行单倍体和多倍体育种。234154.杂交育种和诱变育种所依据的遗传学原理依次是
A.基因突变、基因重组
B.基因重组、基因突变
C.染色体变异、基因突变
D.染色体变异、基因重组答案√解析 杂交育种遵循的遗传学原理是基因重组，诱变育种遵循的遗传学原理是基因突变。解析5.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，请简要写出步骤(假设亲本足够多，产生的后代也足够多)。
(1)____________________________________；
(2)____________________________________________________________
_________________。23415答案解析杂交：选择亲本中多对雌雄个体进行杂交 测交：选择F1中的棕色小香猪与异性白色小香猪测交，不出现性状分离的即为纯合子 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，所以选育纯种时不要采用连续自交，一般用测交法即可测定其基因型，确定是否为所需品种。23415第2节 基因工程及其应用
[学习导航] 1.结合教材图文，概述基因工程的基本原理和基本步骤。2.结合具体实例，了解基因工程的应用及其安全性。
[重难点击] 基因工程的基本原理和基本步骤。
科幻电影《蜘蛛侠》中的男主角意外被转基因的蜘蛛咬伤，蜘蛛的基因整合到了他的基因上，并且在他体内表达，从而使他成了具有特殊本领的超级英雄。
现实中，我们已经运用类似的技术来改造生物的性状，获得人们所需要的品种，这就是基因工程。
一、基因工程的原理
1．基因工程的概念
(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)基因工程是把一种生物的某种基因转移到另一种生物体的细胞内，基因的结构基本没有变化，只是位置发生了变化，所以应该属于基因重组。
2．基因工程的基本工具
(1)限制性核酸内切酶
限制性核酸内切酶的作用特点是识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。
(2)DNA连接酶
连接黏性末端或平末端脱氧核糖和磷酸之间的缺口。
(3)运载体
①作用：将外源基因送入受体细胞。
②种类：质粒、噬菌体和动植物病毒等。质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子。上面通常含有的抗性基因可以作为标记基因用于目的基因导入受体细胞的检测依据。
3．基因工程的操作步骤
提取目的基因——目的基因：人们所需要的特定基因
↓
目的基因与运载体结合
↓
将目的基因导入受体细胞：主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法
↓
目的基因的检测与鉴定
下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图回答。
1．能否利用人的皮肤细胞进行过程①？过程②特别需要的酶是哪一种？
答案 不能，皮肤细胞中胰岛素基因不表达；过程②是逆转录，需要逆转录酶。
2．如何将A和B连接成C？操作后的产物只有C吗？
答案 用同一种限制酶切割A和B，再加入DNA连接酶，才能形成C。操作后的产物除了C，还可能有A与A结合、B与B结合的产物。
3．如果要检测D中是否含有C，通常如何检测？
答案 利用C上的标记基因进行检测。
4．人的胰岛素基因能够在大肠杆菌细胞中表达的基础是什么？
答案 所有生物共用一套遗传密码。
5．该方法和诱变育种相比，有什么优点？
答案 可以定向地改造生物的遗传性状。
知识整合 胰岛素基因只在胰岛细胞中转录出mRNA；目的基因和运载体结合时，通常用同一种限制酶切割，再加入DNA连接酶；操作后的产物也有目的基因和运载体自我环化的产物。基因工程可以定向地改造生物的遗传性状。
1．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( )
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
答案 B
解析 限制酶和DNA连接酶均作用于磷酸二酯键，即①处，二者作用相反，分别是打开和连接该化学键；目的基因进入受体细胞后，会随着马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞，使之产生定向变异，从而改变其遗传性状。
2．如图所示为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．质粒具有标记基因和多个限制酶切点
C．外源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
答案 C
解析 根据图示，重组质粒导入的是细菌细胞，所以X是能合成胰岛素的细菌细胞，A正确；质粒作为运载体需要有多个限制酶切点以便转运多种目的基因，同时具有标记基因以便检测目的基因是否导入受体细胞内，B正确；基因与运载体的重组需要限制酶和DNA连接酶，C错误；基因工程的特点是能够定向改造生物的性状，D正确。
二、基因工程的应用及其安全性
1．基因工程的应用
(1)基因工程与作物育种
①目的：获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种。
②实例：抗棉铃虫的转基因抗虫棉。
③意义：抗虫基因作物的使用，不仅减少了农药的用量，大大降低了生产成本，而且还减少了农药对环境的污染。
(2)基因工程与药物研制
①实例：用基因工程方法生产胰岛素。
②过程：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。
(3)基因工程与环境保护
实例：利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油、处理工业废水等。
2．转基因生物和转基因食品的安全性
1．你所知道的我国转基因成果都有哪些？
答案 我国科学家培育的转基因猪、牛、鸡、鲤鱼等，还有大批具有抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆等全新性状的农作物。
2．转基因抗虫玉米在环境保护上的重要作用是什么？此种转基因玉米独立种植若干代后是否会出现不抗虫的植株，为什么？
答案 减少了农药使用对环境造成的污染。转基因生物独立种植若干代后，也会出现不抗虫的植株，因为玉米螟(玉米植株上的一种害虫)可能会发生基因突变，基因突变是不定向的，突变后的玉米螟可能对苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白不敏感。
3．转基因成果令人叹为观止，下列不是转基因成果的一项是( )
A．抗虫棉花
B．能清除石油污染的假单胞杆菌
C．我国奶牛的主要品种——中国荷斯坦奶牛
D．抗除草剂玉米
答案 C
解析 转基因生物是指运用基因工程操作程序，即通过提取目的基因、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等获得的含有外源基因的生物。转基因生物包括转基因植物、转基因动物和转基因微生物。抗虫棉花、能清除石油污染的假单胞杆菌、抗除草剂玉米都属于转基因成果。我国奶牛的主要品种中国荷斯坦奶牛，是杂交育种技术的结果。
4．下列关于基因工程及转基因食品的安全性的叙述，正确的是( )
A．基因工程经常以抗生素抗性基因作为目的基因
B．通过转基因技术可获得抗虫粮食作物，从而增加粮食产量，减少农药使用
C．通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种限制性核酸内切酶处理运载体DNA
D．若转入甘蔗中的外源基因来源于自然界，则生产出来的甘蔗不存在安全性问题
答案 B
解析 基因工程常以抗生素抗性基因作为标记基因；在基因工程的实验操作中一定要注意用同一种限制性核酸内切酶来处理含目的基因的DNA和运载体DNA，使它们产生相同的黏性末端；若转基因甘蔗中的外源基因来源于自然界，则仍可能存在食品安全、环境安全等安全性问题。
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( )
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
答案 D
解析 基因工程就是通过对生物体的基因进行修饰改造，使之按照人们的意愿表现出人们所需要的性状，产生人类所需要的基因产物，可见基因工程的目的是定向改造生物的遗传性状。
2．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( )
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
答案 C
解析 如图所示为目的基因与运载体结合过程，需要基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶和基因的“针线”——DNA连接酶。此过程不涉及DNA复制，不需要DNA聚合酶和解旋酶。
3．一旦禽流感病毒与人类病毒重组，从理论上讲，就有可能在人与人之间传播该疾病。届时，这种病毒就会成为人类病毒。这里所说的重组与下列哪项本质相同( )
A．基因工程 B．太空育种
C．单倍体育种 D．多倍体育种
答案 A
解析 不同类型的病毒重组实质是病毒间的基因转移和拼接，与基因工程本质是相同的，都是基因重组，只是基因工程是人为操作的，病毒之间的基因重组是自发的。
4．下列关于转基因生物与环境安全的叙述，错误的是( )
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
答案 B
解析 种植抗虫棉虽然可以减少农药的使用量，但由于抗虫害的转基因作物的长期大量种植，会使目标害虫发生群体改变，产生抗性，更难杀灭。
5．酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可用于生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下：
(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传的变异的来源中属于____________。
(2)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的运载体是____________。
(3)要使运载体与LTP1基因连接，首先应使用____________进行切割。
(4)切割完成后，利用____________将运载体与LTP1基因连接。
答案 (1)基因重组 (2)质粒 (3)同一种限制酶
(4)DNA连接酶
解析 (1)基因工程能克服远缘杂交不亲和的障碍，使原本不在一起的基因组合到一起，使生物具有特定性状，其原理为基因重组。(2)运载体是取自大肠杆菌的质粒(见图)。(3)(4)基因工程中的“剪刀”为限制酶，两个序列相同、能互补配对的黏性末端可用DNA连接酶“缝合”。
课时作业
[学考达标]
1．下图表示限制酶切割某DNA分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点是( )
A．CTTAAG，切点在C和T之间
B．CTTAAG，切点在T和A之间
C．GAATTC，切点在G和A之间
D．GAATTC，切点在C和T之间
答案 C
解析 一种限制酶只能识别某种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。该限制酶能专一性识别GAATTC的序列，并在G和A之间将这段序列切开。
2．下列关于限制酶和DNA连接酶的理解，正确的是( )
A．其化学本质都是蛋白质
B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键
C．它们不能被反复使用
D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶
答案 A
解析 限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质；DNA连接酶连接的是两个DNA片段间相邻两个碱基间的磷酸二酯键；酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用；DNA聚合酶是在细胞内DNA分子复制时发挥作用的，不能替代DNA连接酶。
3．质粒是基因工程最常用的运载体，下列有关质粒的说法正确的是( )
A．质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有
B．细菌的基因只存在于质粒上
C．质粒为小型环状DNA分子，存在于拟核或细胞核(区)外的细胞质中
D．质粒是基因工程中的重要工具酶之一
答案 C
解析 质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是拟核或细胞核外能够自我复制的很小的环状DNA分子，在病毒、动植物细胞中是不存在的，故A错误；细菌的基因除少部分在质粒上外，大部分在拟核中的DNA分子上，故B错误；质粒是基因工程中的主要运载体，故D错误。
4．科学家运用基因工程技术将人胰岛素基因与大肠杆菌的质粒DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内获得成功表达。图示a处为胰岛素基因与大肠杆菌质粒DNA结合的位置，它们彼此能结合的依据是( )
A．基因自由组合定律
B．半保留复制原则
C．基因分离定律
D．碱基互补配对原则
答案 D
解析 用限制酶切割人的DNA分子，获得胰岛素基因，用同一种限制酶切割质粒，产生相同的黏性末端，它们通过碱基互补配对形成重组DNA分子。
5．基因工程的正确操作步骤是( )
①目的基因与运载体相结合 ②将目的基因导入受体细胞 ③目的基因的检测与鉴定 ④提取目的基因
A．③④②① B．②④①③
C．④①②③ D．③④①②
答案 C
解析 基因工程技术操作的四个步骤是：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。
6．美国科学家在研究生长在墨西哥某地的野生玉米后发现，这种玉米含有包括苏云金芽孢杆菌(一种产生抗虫毒蛋白的细菌)基因在内的转基因作物的基因，由此可见：
①转基因作物的基因可传播到野生植物中 ②转基因作物可对天然植物的基因多样性构成威胁 ③为防止基因污染，应当禁止转基因作物的研究 ④自然杂交过程实质是一个长期的转基因过程，两者没有任何区别
其中正确的说法是( )
A．①②③④ B．③
C．①② D．①
答案 C
解析 根据题意可知：转基因植物的基因传播到野生植物中，这样会对植物的基因多样性构成威胁。自然杂交是通过受粉的方式实现转基因过程，与转基因技术中通过重组运载体实现转基因过程有一定区别。
[高考提能]
7．水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中Asp(天冬氨酸)、Gly(甘氨酸)、Ser(丝氨酸)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
B．使目的基因容易被检测出来
C．促使目的基因在受体细胞内复制
D．使目的基因容易成功表达
答案 B
解析 该发光蛋白的作用是使目的基因容易被检测出来，从而确认目的基因是否已经成功导入受体细胞中。
8．下列关于基因工程的叙述，错误的是( )
A．目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或微生物
B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶
C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性
D．运载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达
答案 D
解析 基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶；人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性，只有经过一定的物质激活以后，才能有生物活性；运载体上的抗性基因主要是有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因的表达，所以D错误。
9．基因工程技术在农业、医药等领域中得到广泛的应用，下列关于基因工程成果的叙述中，错误的是( )
A．在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物
B．在医药卫生方面，主要用于生产药品和诊断治疗疾病
C．在畜牧养殖业方面培育了体型巨大，品质优良的动物
D．在环境保护方面主要用于环境监测和对环境的净化
答案 C
解析 基因工程技术在畜牧业上的主要目的是能生产人们所需要的各种品质优良的动物，如具有抗病能力、高产仔率、高产奶率等，而不是要求体型巨大。
10．某农业研究所将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因(Bt)导入棉花细胞，筛选出Bt基因成功整合到染色体上的抗虫植株，假定Bt基因都能正常表达。某些抗虫植株体细胞含两个Bt基因，这两个基因在染色体上的整合情况有下图所示的三种类型，黑点表示Bt基因的整合位点。让这些含两个Bt基因抗虫的植株自交，正常情况下后代不可能出现含四个抗虫基因的个体是( )
A．甲 B．乙 C．丙 D．甲、乙、丙
答案 A
解析 甲的两个Bt基因位于一对同源染色体上，减数分裂时，同源染色体分离，每一个生殖细胞中只有一个Bt基因，所以后代不可能出现含四个抗虫基因的个体。乙、丙均可能产生含两个Bt基因的生殖细胞，所以有可能出现含四个抗虫基因的个体。
11．棉铃虫是一种严重危害棉花的害虫。我国科学工作者发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死，而这种毒蛋白对人畜无害。通过基因工程方法，我国已将毒蛋白基因转入棉花植株并成功表达。由于棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会死亡，所以该棉花新品种在1998年推广后，已取得了很好的经济效益。请根据上述材料回答下列问题：
(1)毒蛋白对人畜无害，但能使棉铃虫致死，从蛋白质特性来看，是因为蛋白质具有______________。
(2)利用苏云金芽孢杆菌防治棉铃虫属于生物防治，它突出的优点是____________________。
(3)转基因棉花的抗虫变异来源属于可遗传变异类型中的________________。
(4)从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是__________________，其特点是__________________________________________________。
(5)进行基因工程操作一般要经过的四个步骤是______________、________________、________________、______________。
(6)“毒蛋白基因转入棉花植株内并成功表达”的含义是____________________。
答案 (1)特异性 (2)不用农药或减少农药用量，减少环境的污染 (3)基因重组 (4)限制酶 一种限制酶只能识别某种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子 (5)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 (6)棉花植株产生了苏云金芽孢杆菌的毒蛋白
解析 每种蛋白质分子往往都有特定的结构和功能，具有特异性。区别于化学防治，生物防治的优点是可以减少农药的用量，减少对环境的污染。转基因技术的原理是基因重组。所谓基因的表达就是目的基因在受体细胞内通过转录和翻译合成蛋白质的过程。
12．干扰素是一种糖蛋白，过去从人的血液中的白细胞中提取，产量很低。我国的科研人员侯云院士等一批人，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过程叫做______________。
(2)图中③物质的化学本质是______________，它之所以能作为运载体，必须具备的特点是________________________________________(写出任两点)。
(3)切割②和③过程所需的酶一般是相同的，其原因是________________________________。
(4)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)。
(5)大肠杆菌等微生物是基因工程最常用的实验材料，这是因为______________________。
(6)人的干扰素基因能在大肠杆菌内表达，其根本原因是________________________________
_______________________________________________。
答案 (1)提取目的基因 (2)双链环状DNA分子(或DNA分子) 具有一个至多个限制酶切割位点，在细胞中能够自主复制，有特殊的标记基因等 (3)为了产生相同的黏性末端 (4)人的体细胞 b ④ (5)大肠杆菌结构简单、繁殖快，其内的遗传物质少(任写两点即可) (6)它们共用一套密码子
解析 图中①②为目的基因的提取过程，采用的方法为酶切法；图中③为从大肠杆菌中提取的质粒；④表示重组DNA分子；切割②和③过程所需的酶叫限制酶，所用的酶相同，产生的黏性末端也相同，便于构建重组DNA分子。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，选择大肠杆菌作为受体细胞是因为其繁殖快、结构简单，其内的遗传物质少。人的基因能在大肠杆菌中表达是由于它们共用一套密码子。
13．通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，如图表示这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因
“剪刀”能识别的序列和切点是—GATCC—，请据图回答下列问题：
(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是______________，人体蛋白质基因“插入”后连接在羊染色体中需要的酶是______________。
(2)人体蛋白质基因之所以能连接到羊的染色体DNA中，原因是___________________。人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的工具是________________________。
(3)此过程中目的基因的检测与表达中的表达是指______________________________。
(4)你认为此类羊产的奶安全可靠吗？理由是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)限制性核酸内切酶 DNA连接酶
(2)具有相同的物质基础和结构基础(有互补的碱基序列) 细菌质粒或病毒
(3)人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质
(4)安全，因为目的基因导入受体细胞后没有改变，控制合成的人体蛋白质成分没有改变(或不安全，因为目的基因导入受体细胞后，可能由于羊细胞中某些成分的影响，合成的蛋白质成分会发生一定的改变)
解析 (1)剪切获取目的基因的酶是限制性核酸内切酶，将不同的DNA片段连接起来的酶是DNA连接酶。(2)不同生物的DNA化学组成和空间结构相同，即都具有相同的物质基础和结构基础。目的基因导入受体细胞需要先与运载体结合，最常用的运载体是质粒，也可以用病毒。(3)基因的表达是指基因通过转录和翻译过程合成相应的蛋白质。(4)为开放性问题，理由与观点相对应即可。
[真题体验]
14．(2013·江苏，25)现有小麦种质资源包括：①高产、感病；②低产、抗病；③高产、晚熟等品种。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求，育种专家要培育3类品种：a.高产、抗病；b.高产、早熟；c.高产、抗旱。下述育种方法可行的是(多选)( )
A．利用①、③品种间杂交筛选获得a
B．对品种③进行染色体加倍处理筛选获得b
C．a、b和c的培育均可采用诱变育种方法
D．用转基因技术将外源抗旱基因导入③中获得c
答案 CD
解析 利用①、②品种间杂交后筛选可获得a，A错误；染色体加倍并不改变原有的基因，只有通过诱变育种，可由③选育出b，B错误；诱变育种和转基因技术均可获得原品种不具有的新性状，C、D正确。
15．(2015·重庆，6)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是( )
A．表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA逆转录获得
B．表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点
C．借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来
D．启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用
答案 C
解析 人肝细胞不能合成胰岛素，则人肝细胞中不含有胰岛素的mRNA，不能通过逆转录获得人胰岛素基因，A错误；表达载体的复制启动于复制起点，胰岛素基因的表达启动于启动子，B错误；抗生素抗性基因是标记基因，可用于筛选含胰岛素基因的受体细胞，C正确；启动子在转录过程中起作用，终止密码子在翻译过程中起作用，D错误。
课件38张PPT。第2节 基因工程及其应用第6章 从杂交育种到基因工程学习导航
1.结合教材图文，概述基因工程的基本原理和基本步骤。
2.结合具体实例，了解基因工程的应用及其安全性。
重难点击
基因工程的基本原理和基本步骤。课堂导入
科幻电影《蜘蛛侠》中的男主角意外被转基因的蜘蛛咬伤，蜘蛛的基因整合到了他的基因上，并且在他体内表达，从而使他成了具有特殊本领的超级英雄。
现实中，我们已经运用类似的技术来改造生物的性状，获得人们所需要的品种，这就是基因工程。一、基因工程的原理当堂检测二、基因工程的应用及其安全性内容索引一、基因工程的原理基础梳理1.基因工程的概念
(1)基因工程，又叫做基因拼接技术或 技术。通俗地说，就是按照 ，把一种生物的某种基因提取出来，加以 ，然后放到另一种生物的细胞里， 地改造生物的遗传性状。
(2)基因工程是把一种生物的某种基因转移到另一种生物体的细胞内，基因的结构基本没有变化，只是位置发生了变化，所以应该属于 。DNA重组人们的意愿修饰改造定向基因重组2.基因工程的基本工具
(1)限制性核酸内切酶
限制性核酸内切酶的作用特点是识别 序列，并在________
___上切割DNA分子。
(2)DNA连接酶
连接黏性末端或平末端 和 之间的缺口。特定的核苷酸特定的切点脱氧核糖磷酸(3)运载体
①作用：将外源基因送入 。
②种类：质粒、 和动植物病毒等。质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物细胞中，是拟核或细胞核外能够 的很小的环状DNA分子。上面通常含有的抗性基因可以作为 用于目的基因导入受体细胞的检测依据。 噬菌体自主复制标记基因受体细胞↓
将目的基因导入受体细胞：主要是借鉴 或 侵染细胞的方法
↓3.基因工程的操作步骤
提取目的基因——目的基因：人们 的特定基因
↓目的基因与运载体结合用某种限制酶切割质粒
用同一种限制酶切割目的基因
加入DNA连接酶
质粒和目的基因结合形成重组DNA分子所需要细菌病毒目的基因的检测与鉴定检测：根据受体细胞中是否具有标记基因，
判断目的基因是否导入受体细胞
表达：受体细胞表现出特定的性状，如棉
花抗虫性状的表现下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图回答。答案 不能，皮肤细胞中胰岛素基因不表达；过程②是逆转录，需要逆转录酶。问题探究答案1.能否利用人的皮肤细胞进行过程①？过程②特别需要的酶是哪一种？答案 用同一种限制酶切割A和B，再加入DNA连接酶，才能形成C。操作后的产物除了C，还可能有A与A结合、B与B结合的产物。2.如何将A和B连接成C？操作后的产物只有C吗？答案 利用C上的标记基因进行检测。3.如果要检测D中是否含有C，通常如何检测？答案答案 所有生物共用一套遗传密码。4.人的胰岛素基因能够在大肠杆菌细胞中表达的基础是什么？答案 可以定向地改造生物的遗传性状。5.该方法和诱变育种相比，有什么优点？答案知识整合胰岛素基因只在胰岛细胞中转录出mRNA；目的基因和运载体结合时，通常用同一种限制酶切割，再加入DNA连接酶；操作后的产物也有目的基因和运载体自我环化的产物。基因工程可以定向地改造生物的遗传性状。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拓展应用1.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 答案解析解析 限制酶和DNA连接酶均作用于磷酸二酯键，即①处，二者作用相反，分别是打开和连接该化学键；目的基因进入受体细胞后，会随着马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞，使之产生定向变异，从而改变其遗传性状。2.如图所示为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答案解析A.X是能合成胰岛素的细菌细胞
B.质粒具有标记基因和多个限制酶切点
C.外源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解析 根据图示，重组质粒导入的是细菌细胞，所以X是能合成胰岛素的细菌细胞，A正确；
质粒作为运载体需要有多个限制酶切点以便转运多种目的基因，同时具有标记基因以便检测目的基因是否导入受体细胞内，B正确；
基因与运载体的重组需要限制酶和DNA连接酶，C错误；
基因工程的特点是能够定向改造生物的性状，D正确。二、基因工程的应用及其安全性基础梳理1.基因工程的应用
(1)基因工程与作物育种
①目的：获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种 的作物新品种。
②实例： 的转基因抗虫棉。
③意义：抗虫基因作物的使用，不仅减少了 ，大大降低了生产成本，而且还减少了农药对环境的污染。抗逆性抗棉铃虫农药的用量(2)基因工程与药物研制
①实例：用基因工程方法生产胰岛素。
②过程：胰岛素基因与大肠杆菌的DNA分子 ，并且在大肠杆菌内获得成功的 。
(3)基因工程与环境保护
实例：利用转基因细菌降解 ，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油、处理工业废水等。重组表达有毒有害的化合物2.转基因生物和转基因食品的安全性严格控制大范围推广安全性1.你所知道的我国转基因成果都有哪些？答案 我国科学家培育的转基因猪、牛、鸡、鲤鱼等，还有大批具有抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆等全新性状的农作物。问题探究答案2.转基因抗虫玉米在环境保护上的重要作用是什么？此种转基因玉米独立种植若干代后是否会出现不抗虫的植株，为什么？答案 减少了农药使用对环境造成的污染。转基因生物独立种植若干代后，也会出现不抗虫的植株，因为玉米螟(玉米植株上的一种害虫)可能会发生基因突变，基因突变是不定向的，突变后的玉米螟可能对苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白不敏感。拓展应用3.转基因成果令人叹为观止，下列不是转基因成果的一项是
A.抗虫棉花
B.能清除石油污染的假单胞杆菌
C.我国奶牛的主要品种——中国荷斯坦奶牛
D.抗除草剂玉米答案解析解析 转基因生物是指运用基因工程操作程序，即通过提取目的基因、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等获得的含有外源基因的生物。转基因生物包括转基因植物、转基因动物和转基因微生物。抗虫棉花、能清除石油污染的假单胞杆菌、抗除草剂玉米都属于转基因成果。我国奶牛的主要品种中国荷斯坦奶牛，是杂交育种技术的结果。4.下列关于基因工程及转基因食品的安全性的叙述，正确的是
A.基因工程经常以抗生素抗性基因作为目的基因
B.通过转基因技术可获得抗虫粮食作物，从而增加粮食产量，减少农药
使用
C.通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种限制
性核酸内切酶处理运载体DNA
D.若转入甘蔗中的外源基因来源于自然界，则生产出来的甘蔗不存在安
全性问题答案解析解析 基因工程常以抗生素抗性基因作为标记基因；在基因工程的实验操作中一定要注意用同一种限制性核酸内切酶来处理含目的基因的DNA和运载体DNA，使它们产生相同的黏性末端；若转基因甘蔗中的外源基因来源于自然界，则仍可能存在食品安全、环境安全等安全性问题。课堂小结作物
育种 药物
研制环境
保护 运载体受体细胞 检测与鉴定 限制酶DNA连接酶运载体当堂检测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
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√23451答案解析 基因工程就是通过对生物体的基因进行修饰改造，使之按照人们的意愿表现出人们所需要的性状，产生人类所需要的基因产物，可见基因工程的目的是定向改造生物的遗传性状。解析2.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答案23415解析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√23415解析 如图所示为目的基因与运载体结合过程，需要基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶和基因的“针线”——DNA连接酶。此过程不涉及DNA复制，不需要DNA聚合酶和解旋酶。234153.一旦禽流感病毒与人类病毒重组，从理论上讲，就有可能在人与人之间传播该疾病。届时，这种病毒就会成为人类病毒。这里所说的重组与下列哪项本质相同
A.基因工程 B.太空育种
C.单倍体育种 D.多倍体育种√答案解析解析 不同类型的病毒重组实质是病毒间的基因转移和拼接，与基因工程本质是相同的，都是基因重组，只是基因工程是人为操作的，病毒之间的基因重组是自发的。234154.下列关于转基因生物与环境安全的叙述，错误的是
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答案√解析 种植抗虫棉虽然可以减少农药的使用量，但由于抗虫害的转基因作物的长期大量种植，会使目标害虫发生群体改变，产生抗性，更难杀灭。 解析5.酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可用于生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下：23415答案解析(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传的变异的来源中属于_________。基因重组解析 基因工程能克服远缘杂交不亲和的障碍，使原本不在一起的基因组合到一起，使生物具有特定性状，其原理为基因重组。23415(2)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的运载体是_____。23415解析 运载体是取自大肠杆菌的质粒(见图)。答案解析质粒(3)要使运载体与LTP1基因连接，首先应使用_____________进行切割。23415解析 基因工程中的“剪刀”为限制酶，两个序列相同、能互补配对的黏性末端可用DNA连接酶“缝合”。答案解析同一种限制酶(4)切割完成后，利用___________将运载体与LTP1基因连接。DNA连接酶
