1．誘變育種時突變的個體中有害個體多于

有利個體。

2．誘變育種能產生前所未有的新基因，創

造變異新類型。

3．雜交育種能將多個優良性狀集中到同一生物個體上。4．雜合子品種的種子只能種一年，需要年年制種。5．一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列并在特定的切點上切割DNA分子。6．DNA連接酶的作用是在DNA片段之間的磷酸與脫氧核糖之間形成磷酸二酯鍵。7．基因工程育種能定向改造生物性狀。一、雜交育種與誘變育種雜交育種誘變育種原理過程選擇

的親本通過雜交獲得F1，

，從中篩選獲得需要的類型利用射線和化合物等理化因素誘導分裂的細胞發生

，并選取需要的類型應用

，提高農作物單位面積產量；培育優良家畜、家禽主要用于基因重組基因突變具有不同優良性狀F1連續自交基因突變改良作物品質農作物和微生物[想一想]誘變育種與雜交育種相比，最大的區別是什么？提示：二者最大的區別在于誘變育種能產生新基因，從而創造出新性狀。二、基因工程及其應用1．概念的理解基因工程別名基因拼接技術或

技術操作環境生物體體外操作對象操作水平DNA

水平基本過程剪切、拼接、導入、表達結果

改造生物的遺傳性狀，獲得人類需要的基因產物DNA重組基因分子定向2．基因操作的基本工具

(1)基因的“剪刀”——

簡稱限制酶①分布：主要在

。②特性：一種限制酶只能識別一種特定的

，并在

上切割DNA分子。

(2)基因的“針線”——

。

作用：連接磷酸和脫氧核糖形成

。

(3)基因的運輸工具——

。

最常用的運載體是

，還有噬菌體、動植物病毒等。限制性核酸內切酶微生物體內核苷酸序列特定的切點DNA連接酶磷酸二酯鍵運載體質粒3．基因操作的基本步驟獲取目的基因→目的基因與

結合→將目的基因導入

→目的基因的

。

[想一想]運載體和細胞膜上的載體相同嗎？提示：不同。①運載體是將外源基因導入受體細胞的專門運輸工具，常用的運載體有質粒、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，與控制物質進出細胞有關系。運載體受體細胞檢測與表達[知識體系構建]①誘變育種②單倍體育種③多倍體育種④基因重組⑤基因突變⑥染色體變異⑦染色體變異⑧限制性內切酶⑨DNA連接酶目的基因獲取→目的基因與運載體結合→目的基因導入受體細胞→目的基因檢測與鑒定幾種生物育種方法比較1．(2012·天津高考)芥酸會降低菜籽油的品質。油菜有兩對獨立遺傳的等位基因(H和h，G和g)控制菜籽的芥酸含量，下圖是獲得低芥酸油菜新品種(HHGG)的技術路線。已知油菜單個花藥由花藥壁(2n)及大量花粉(n)等組分組成，這些組分的細胞都具有全能性。據圖分析，下列敘述錯誤的是(

)A．①、②兩過程均需要植物激素來誘導細胞脫分化B．與④過程相比，③過程可能會產生二倍體再生植株C．圖中三種途徑中，利用花粉培養篩選低芥酸植株(HHGG)的效率最高D．F1減數分裂時，H基因所在染色體會與G基因所在染色體發生聯會解析：①②過程為脫分化，均需要植物激素來誘導。③過程形成的再生植株如果是由花藥壁(2n)細胞發育而來的，則為二倍體；如果是由花粉(n)細胞發育而來的，則為單倍體。②④過程屬于單倍體育種，能明顯縮短育種年限，并且通過該途徑得到的低芥酸新品種(HHGG)全部能穩定遺傳，故與其他兩種途徑相比，其育種效率最高。在減數分裂過程中，同源染色體之間發生聯會，而H基因和G基因所在的染色體為非同源染色體，減數分裂過程中不會發生聯會。答案：D2．(2012·海南高考)無子西瓜是由二倍體(2n＝22)與同源四倍體雜交后形成的三倍體。回答下列問題：(1)雜交時選用四倍體植株作母本，用二倍體植株作父本，取其花粉涂在四倍體植株的________上，授粉后套袋。四倍體植株上產生的雌配子含有________條染色體，該雌配子與二倍體植株上產生的雄配子結合，形成含有________條染色體的合子。(2)上述雜交獲得的種子可發育為三倍體植株。該植株會產生無子果實，該果實無子的原因是三倍體的細胞不能進行正常的________分裂。(3)為了在短期內大量繁殖三倍體植株，理論上可以采用________的方法。解析：(1)利用多倍體育種技術培育無子西瓜時，在二倍體西瓜的幼苗期，用秋水仙素處理得到四倍體植株，以其作母本，用二倍體植株作父本，兩者雜交，把得到的種子種下去會長出三倍體植株；四倍體植株由二倍體植株經染色體加倍而來，體細胞中含有4n＝44條染色體，減數分裂產生的雌配子所含的染色體數目為體細胞的一半(22條)，二倍體植株產生的雄配子含11條染色體，兩者結合形成含有33條染色體的受精卵。(2)三倍體植物體細胞中的染色體含有三個染色體組，減數分裂時會發生聯會紊亂，無法形成正常的配子。(3)利用植物組織培養技術可以快速、大量繁殖植物。答案：(1)雌蕊(或柱頭)

22

33(2)減數(3)組織培養3．(2012·浙江高考)玉米的抗病和不抗病(基因為A、a)、高稈和矮稈(基因為B、b)是兩對獨立遺傳的相對性狀。現有不抗病矮稈玉米種子(甲)，研究人員欲培育抗病高稈玉米，進行以下實驗：取適量的甲，用合適劑量的γ射線照射后種植，在后代中觀察到白化苗4株、抗病矮稈1株(乙)和不抗病高稈3株(丙)。將乙與丙雜交，F1中出現抗病高稈、抗病矮稈、不抗病高稈和不抗病矮稈，選取F1中抗病高稈植物上的花藥進行離體培養獲得幼苗，經過秋水仙素處理后選出純合二倍體的抗病高稈植株(丁)。另一個實驗表明：以甲和丁為親本進行雜交，子一代均為抗病高稈。請回答：(1)對上述1株白化苗的研究發現，控制其葉綠素合成的基因缺失了一段DNA，因此基因不能正常________，功能喪失，無法合成葉綠素，表明該白化苗的變異具有________的特點，該變異類型屬于________。(2)上述培育抗病高稈玉米的實驗運用了________、單倍體育種和雜交育種技術，其中雜交育種技術依據的原理是________，花藥離體培養中，可通過誘導愈傷組織分化出芽、根獲得再生植株，也可通過誘導分化成________獲得再生植株。(3)從基因組成看，乙與丙植株雜交的F1中抗病高稈植株能產生________種配子。(4)請用遺傳圖解表示乙與丙植株雜交得到F1的過程。解析：(1)基因中缺失了一段DNA，這屬于基因突變。植物因基因突變而無法合成葉綠素，成為白化苗，體現了基因突變的有害性。(2)從育種過程看，除了單倍體育種、雜交育種外，還有誘變育種。雜交育種的原理是基因重組，可以有目的地將兩個或多個優良性狀“組合”在一起，培育出更優良的新品種。通過植物組織培養獲得新植株的途徑有兩條，一是通過調節營養物質和生長調節劑的適當配比，從愈傷組織中誘導出芽和根的頂端分生組織，并可由此再生出新的植株；二是將含有愈傷組織培養物的試管放在搖床上，通過液體懸浮培養分散成單細胞，在適宜的培養基中，這種單細胞可發育成胚狀體，胚狀體繼續發育，可以形成植株。(3)由于甲植株表現為不抗病矮稈，丁植株表現為抗病高稈，其后代全表現為抗病高稈，故抗病對不抗病為顯性，高稈對矮稈為顯性。由乙植株與丙植株雜交后代的表現型可推知，乙植株和丙植株都是雜合子，基因型分別是Aabb、aaBb，后代抗病高稈的基因型是AaBb，產生AB、Ab、aB、ab4種配子。(4)書寫遺傳圖解時應注意寫出親本的基因型和表現型、配子、后代的基因型和表現型及其比例和各種符號。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)遺傳圖解如下幾種遺傳育種的方法比較原理常用方式優點缺點舉例雜交育種基因重組雜交↓自交↓選種↓自交①使不同個體優良性狀集中在一個個體上②操作簡便①育種時間長②局限于親緣關系較近的個體矮稈抗病小麥原理常用方式優點缺點舉例誘變育種基因突變輻射、激光、空間誘變等提高變異頻率，加速育種進程，大幅度改良性狀有很大盲目性，有利變異少，需大量處理實驗材料青霉素高產菌株單倍體育種染色體變異花藥離體培養，用秋水仙素處理①明顯縮短育種年限②子代均為純合子技術復雜，需與雜交育種配合單倍體育種獲得矮稈抗病小麥原理常用方式優點缺點舉例多倍體育種染色體變異用秋水仙素處理萌發的種子或幼苗器官大，提高營養物質含量只適用于植物，發育延遲，結實率低三倍體無子西瓜基因工程育種基因重組將一種生物的特定基因轉移到另一種生物細胞中打破物種界限，定向改造生物的遺傳性狀技術復雜，生態安全問題較多轉基因抗蟲棉的培育高考地位本考點知識自身難度不大，

關鍵是與遺傳定律結合解決相關生物育種知識時，難度加大，在高考命題中屬于高頻考點之一命題角度(1)以選擇題形式考查不同育種方式的優點，如典例1；(2)結合社會科技發展，考查生物育種方式及過程等相關知識，如典例2。[典例1]農業生產上常常需要進行作物育種，以保證正常的農業生產活動。下列有關作物育種方法的敘述，正確的是(

)A．作物育種中最簡捷的方法是雜交育種和單倍體育種

B．只有單倍體育種能明顯縮短育種年限

C．采用克隆的方法培育作物品種能保持親本的優良性狀

D．體細胞中染色體組數為奇數的作物品種都是經花藥培養得來的[解析]雜交育種時間長、工作量大；單倍體育種與雜交育種相比，能明顯縮短育種年限，但不是縮短育種年限的唯一方法；克隆是無性生殖，能保持親本的優良性狀；三倍體無子西瓜的體細胞中染色體組數為奇數，但其并不是經花藥培養得來的。

[答案]C[典例2]育種專家利用搭乘“神舟”五號飛船遨游太空的“彩色小麥”種子，培育出了具有保健作用的優質小麥品種。請回答下列問題：

(1)將“彩色小麥”種子送入太空，太空中的空間輻射強度遠大于地面，它不僅誘發細胞內基因______，而且引發DNA鏈斷裂或染色體______，從而使小麥的遺傳物質發生改變。

(2)育種專家送上太空的種子的基因型都是純合的，回收后為什么還要進一步選育才能得到純合子？_______________________________________________________________。(3)他們選育的方法是先自交后雜交再自交，其目的分別是__________________________________________________________________________________________。

(4)由于轉基因食品存在安全問題，有些人對太空食品的安全性很是擔心，請你列出一條理由，解釋有些人的擔心是多余的____________________________________。[解析]由于太空環境中存在高能離子輻射，還有微重力、宇宙磁場、超真空等特殊的情況，所以可使小麥種子發生在地面上不可模擬的變化，這些太空環境因素往往會引起染色體變異、基因突變等，所以回收后的種子的后代會發生性狀分離，需要進一步選育，選育的方法是先自交，以獲得單株具有優良性狀的純種，然后雜交，以獲得具有多個優良性狀的植株，雜交后還要連續自交，以得到能夠穩定遺傳的、具有多種優良性狀的品種。太空育種并沒有將外源基因導入作物中，太空育種的原理是基因突變，這種變異和自然界植物的自然變異是一樣的。[答案]

(1)突變變異(2)因為遺傳物質發生改變，后代會發生性狀分離(3)自交的目的是獲得單株具有優良性狀的純種，雜交是將具有不同優良性狀的純種小麥雜交，以獲得具有多種優良性狀的小麥，再自交的目的是獲得能夠穩定遺傳的、具有多種優良性狀的小麥(4)太空育種只是作物本身的基因發生改變，沒有外源基因的導入(其他合理答案也可)基因工程及育種1．(2012·浙江高考)天然的玫瑰沒有藍色花，這是由于缺少控制藍色色素合成的基因B，而開藍色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B，現用基因工程技術培育藍玫瑰，下列操作正確的是(

)A．提取矮牽牛藍色花的mRNA，經過逆轉錄獲得互補的DNA，再擴增基因BB．利用限制性核酸內切酶從開藍色花牽牛的基因文庫中獲取基因BC．利用DNA聚合酶將基因B與質粒連接后導入玫瑰細胞D．將基因B直接導入大腸桿菌，然后感染并轉入玫瑰細胞解析：獲得目的的基因B，可先提取矮牽牛藍色花的mRNA，經逆轉錄獲得互補的DNA，再經PCR技術擴增；基因文庫構建時是將目的基因與載體連接起來，形成重組載體，再導入受體菌中儲存和擴增，提取目的基因時不需使用限制酶；連接目的基因與質粒的酶是DNA連接酶；將目的基因導入植物細胞，常用農桿菌轉化法，不使用大腸肝菌。答案：A2．(2011·浙江高考)將ada(腺苷酸脫氨酶基因)通過質粒

pET28b導入大腸桿菌并成功表達腺苷酸脫氨酶。下列敘述錯誤的是(

)A．每個大腸桿菌細胞至少含一個重組質粒B．每個重組質粒至少含一個限制性核酸內切酶識別位點C．每個限制性核酸內切酶識別位點至少插入一個adaD．每個插入的ada至少表達一個腺苷酸脫氨酶分子解析：受體大腸桿菌成功表達腺苷酸脫氨酶，說明每個大腸桿菌細胞至少含有一個重組質粒，且每個ada

至少指導合成一個腺苷酸脫氨酶分子。重組質粒的形成需先用限制性核酸內切酶切割目的基因和質粒形成相同的黏性末端，再在

DNA連接酶的作用下連接起來，連接起來的序列中會含有限制性核酸內切酶的識別位點。不同的限制性核酸內切酶識別位點不同，不是每個限制性核酸內切酶的識別位點都能插入ada。答案：C1．基因工程的操作步驟將目的基因導入受體細胞：主要是借鑒細菌或病毒侵

染細胞的方法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，目的是產生相同的黏性末端；第二步中兩種工具酶都用到。

(2)質粒是最常用的運載體，不要把質粒和運載體等同，除此之處，噬菌體和動植物病毒也可作為運載體。運載體的化學本質為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。

(4)通過基因工程培育的抗蟲棉，只能抗蟲不能抗病毒、細菌。[關鍵一點]

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，都可以形成兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。高考地位本考點知識難度不大，在高考命題時常與選修內容結合考查，屬于命題高頻考點之一命題角度以操作過程圖示為信息載體，考查基因工程相關操作過程的基礎知識，如典例3。[典例3]

下圖是利用基因工程技術生產人胰島素的操作過程示意圖，請據圖作答：(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過程連續進行4次，至少需要提供胸腺嘧啶______個。

(5)在利用A、B獲得C的過程中，常用_______切割A和B，使它們產生_________，再加入______，才可形成C。[解析]

(1)基因工程的四個步驟：提取目的基因→目的基因與運載體結合→將目的基因導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定。

(2)圖中①過程是從細胞中直接獲取相應的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錄，不表達，因此不能形成胰島素mRNA。

(3)從mRNA→DNA是逆轉錄過程，需要逆轉錄酶。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)和胸腺嘧啶之合占堿基總數(2a個)的一半，所以一個DNA分子片段中胸腺嘧啶數為(a－b)個。連續復制4次，共產生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量為(a－b)×(16－1)＝15(a－b)個。

(5)構建基因表達載體時，需將目的基因與運載體用同一種限制酶切割，產生相同的黏性末端，才可以在DNA連接酶作用下連接形成基因表達載體。答案：(1)提取目的基因目的基因與運載體結合將目的基因導入受體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(或未轉錄)，不能形成胰島素mRNA(3)逆轉錄解旋(4)15(a－b)(5)同一種限制性核酸內切酶相同的黏性末端DNA連接酶1．育種的目的育種的根本目的是培育具有優良性狀(抗逆性好、生活力強、產量高、品質優良)的新品種，以便更好地為人類服務。從基因組成上看，目標基因型可能是純合體，可防止后代發生性狀分離，便于制種和推廣；也有可能是雜合體，即利用雜種優勢的原理，如雜交水稻的培育、玉米的制種等。2．不同需求的育種方法

(1)若要培育隱性性狀個體，則可用自交或雜交，只要出現該性狀即可。

(2)有些植物如小麥、水稻等，雜交實驗較難操作，則最簡便的方法是自交。

(3)若要快速獲得純種，則用單倍體育種方法。

(4)若實驗植物為營養繁殖類如土豆、地瓜等，則只要出現所需性狀即可，不需要培育出純種。

(5)若要培育原先沒有的性狀，則可用誘變育種。(6)提高營養物質含量可運用多倍體育種。

(7)將兩個親本的不同優良性狀集中在一起，可利用雜交育種。

(8)若要定向地改造生物性狀，則可用基因工程育種。

(9)在實際育種過程中，并非單一地運用某種育種方式，而是根據需要選擇多種育種方式綜合運用。糧食是人類生存的基本條件，提高單位面積糧食的產量、質量是解決糧食問題的主要途徑之一。

(1)為提高農作物的產量，得到抗倒伏、抗銹病等優良性狀，科學家往往采取多種育種方法來培育符合農業生產要求的新品種。根據下面提供的材料，設計育種方案，以便最快得到所需品種。非生物材料：可自選。生物材料有：

A．水稻的高稈(顯性)抗銹病(顯性)純種

B．水稻的矮稈(隱性)不抗銹病(隱性)純種

C．水稻的高稈(顯性)不抗銹病(隱性)純種①要得到能直接應用于生產的具有抗倒伏、抗銹病等優良性狀的品種，該品種應是________。②所選擇的生物材料：________________(填寫代表生物材料的字母)。③育種過程中運用的最常見的方法是_____________________________________________________________。④預期產生這種結果(所需性狀類型)的概率是________。如果從播種到獲得種子需要一年，則獲得該品種植株至少需要________年。(2)隨著科技的發展，許多新的育種方法已經出現并投入使用。①用普通小麥和黑麥培育的八倍體小黑麥的原理是______________________________________________。②航天育種是目前的一個熱門話題，如“神七”就搭載了萌發著的植物種子。那么利用這種方法是否一定能獲得人們所期望的理想性狀？為什么？________________。③螟蟲是危害水稻的主要害蟲之一。科學家為了減少農藥的使用，希望培育出具有抗螟蟲性狀的水稻新品種，最適合的育種方法是_________，其原理是_________。[解析]

(1)①能直接應用于生產的品種要保持優良性狀，其自交后代不發生性狀分離，一般為純合子。②雜交育種的原理是基因重組，將兩個品種的優良性狀(抗倒伏、抗銹病)組合到一起，選擇A、B兩個親本可以達到這一目的。③最快的育種方法是單倍體育種，常用技術有雜交、花藥離體培養、人工誘導染色體加倍等。④親本雜交后的子代花藥離體培養、人工誘導染色體加倍后得到4種純合子，比例相同，因此抗倒伏抗銹病性狀的概率為1/4。親本雜交得到種子(子代)需要1年，子代花藥離體培養、人工誘導染色體加倍后，得到純合子需要1年。(2)①普通小麥為六倍體，黑麥為二倍體，兩者雜交得到的個體有4個染色體組，人工誘導染色體加倍后為八倍體，屬于染色體變異。③抗蟲性狀的基因一般來自原核生物，運用轉基因技術將抗蟲基因移接到植物體，屬于基因重組。

[答案]

(1)①純