7.4 从杂交育种到基因工程1.染色体结构变异和数目变异(Ⅰ)。

2.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)。

3.转基因食品的安全(Ⅰ)一、生物育种1.杂交育种与单倍体育种的过程(以选育抗病高产aaBB为例)2．几种育种方法的比较方法原理常用方法优点缺点代表实例杂交育种基因重组杂交操作简单，目标性强育种年限长矮秆抗病小麦诱变育种基因突变辐射诱变、激光诱变等提高突变率，加速育种进程有利变异少，需大量处理实验材料高产青霉素菌株多倍体育种染色体变异秋水仙素处理萌发的种子或幼苗操作简单，且能在较短的时间内获得所需品种所得品种发育迟缓、结实率低、在动物中无法开展无子西瓜、八倍体小黑麦3．生物育种方法的选择(1)若要培育隐性性状个体，则可用自交或杂交的方法，只要出现该性状即可稳定遗传。

(2)有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简便的方法是自交。

(3)若要快速获得纯种，则最好采用单倍体育种方法。

(4)若实验植物为营养繁殖类如马铃薯等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。

(5)若要培育原先没有的性状，则可用诱变育种。

二、基因工程1.基因工程的原理(1)不同生物的DNA分子具有相同结构。

(2)基因是控制生物性状的基本结构单位和功能单位。

(3)各种生物共用一套遗传密码。

2．基因工程操作的工具(1)限制性核酸内切酶——基因的“剪刀”①存在场所：主要是存在于微生物细胞中。

②特性：一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能够在特定的切点上切割DNA 分子。

③作用结果：得到黏性末端。

(2)DNA连接酶——基因的“针线”①作用：连接限制性核酸内切酶切开的断口。

②常用的种类及来源：分类不同点E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体(3)运载体——基因的运输工具作为运载体必须具备的条件：①能够在宿主细胞内复制并稳定地保存。

②含有多个限制酶切点，以便和外源基因相连。

③含有标记基因，以便于筛选。

3．基因工程与基因重组比较项目基因重组基因工程不同点重组方式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无性生殖变异大小小大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造生物，培育出新品种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高频考点一染色体结构变异的分析与判断例1．如下图所示，图1、图2表示某种生物的部分染色体发生变异的示意图，其中①和②、③和④互为同源染色体，则两图所示的变异( )A．均为染色体结构变异B．基因的数目和排列顺序均发生改变C．均使生物的性状发生改变D．均可发生在减数分裂过程中【答案】D【变式探究】科学家以玉米为实验材料进行遗传实验，实验过程和结果如图所示，则F1中出现绿株的根本原因是( )A．在产生配子的过程中，等位基因分离B．射线处理导致配子中的染色体数目减少C．射线处理导致配子中染色体结构缺失D．射线处理导致控制茎颜色的基因发生突变【答案】C【解析】从图示看出，F1中出现绿株的根本原因是射线处理导致配子中染色体结构缺失。

高频考点二变异类型的区分例2．下图中图1为等位基因Aa间的转化关系图，图2为黑腹果蝇(2n＝8)的单体图，图3为某动物的精原细胞形成的四个精细胞的示意图，则图1、2、3分别发生何种变异( )A．基因突变染色体变异基因重组B．基因突变染色体变异染色体变异C．基因重组基因突变染色体变异D．基因突变基因重组基因突变【答案】A【解析】等位基因A、a是由基因突变形成的，图1反映了突变的不定向性；图2黑腹果蝇正常体细胞的染色体数为8条，单体则有7条，此变异应属于染色体数目变异；图3形成了四个染色体各不相同的精子，可推断某动物的精原细胞在减数第一次分裂时同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换。

高频考点三染色体组与生物体倍性的判断例3．下图表示细胞中所含的染色体，下列叙述中不正确的是( )A．甲代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含1条染色体B．乙代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含3条染色体C．丙代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含3条染色体D．丁代表的生物可能是单倍体，其每个染色体组含4条染色体【答案】B【解析】乙中形态相同的染色体有三条，即含有三个染色体组，因此乙代表的生物可能是三倍体。

高频考点四、不同育种方法的比较例4．作物育种技术是遗传学研究的重要内容之一，关于作物育种的叙述正确的是( )A．培育高产、抗逆性强的杂交水稻属于诱变育种B．改良缺乏某种抗病性的水稻品种常采用单倍体育种C．培育无子西瓜过程中可用一定浓度的秋水仙素处理二倍体幼苗D．把两个小麦品种的优良性状结合在一起，常采用植物体细胞杂交技术【答案】C【变式探究】如图甲、乙表示水稻两个品种(两对相对性状独立遗传)，①～⑧表示培育水稻新品种的过程。

下列说法正确的是( )A．如果过程②中逐代自交，那么自交代数越多纯合植株的比例越高B．⑤与⑧过程的育种原理相同，③过程表示单倍体育种C．育种过程②⑤⑥中需要进行筛选，筛选不会改变任何一个基因的频率D．经过①和⑦过程培育的品种和甲、乙品种基因型不同，但是仍然属于同一个物种【答案】A【方法技巧】育种方式的选择(1)根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法①集中不同亲本的优良性状：a.一般情况下，选择杂交育种，这也是最简捷的方法；b.需要缩短育种年限(快速育种)时，选择单倍体育种。

②培育果实较大或植株较大或营养物质含量较高的新物种——多倍体育种。

③提高变异频率，“改良”“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。

④若要培育隐性性状个体，可选择自交或杂交育种，只要出现该性状即可。

⑤实现定向改变现有性状——基因工程育种。

⑥若培育的植物的生殖方式为营养繁殖(如马铃薯)，则不需要培育成纯种，只要出现该性状即可。

(2)根据育种流程图来辨别育种方式①杂交育种：涉及亲本的杂交和子代的自交。

②诱变育种：涉及诱变因子，产生的子代中会出现新的基因，但基因的总数不变。

③单倍体育种：常用方法为花药离体培养，然后人工诱导染色体加倍，形成纯合子。

④多倍体育种：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

⑤基因工程育种：与原有生物相比，出现了新的基因。

高频考点五生物育种的原理和操作例5．下列关于生物学中常见育种方法的叙述错误的是( )A．在杂交育种中，一般从F2开始选种，因为从F2开始发生性状分离B．在单倍体育种中，常先筛选F1的花粉再进行花药离体培养C．在多倍体育种中，秋水仙素处理的目的是使染色体加倍D．在诱变育种中，常选用萌发的种子或幼苗作为处理材料【解析】在单倍体育种中，通常先将F1的花粉进行花药离体培养，待秋水仙素处理获得纯合子后再进行筛选。

【答案】 B【变式探究】下列有关育种的叙述中，错误的是( )A．用于大田生产的优良品种不一定是纯合子B．通过植物组织培养技术培育脱毒苗，筛选培育抗病毒新品种C．诱变育种可提高突变频率，加速新基因的产生，从而加速育种进程D．为了避免对三倍体无子西瓜年年制种，可利用植物组织培养快速繁殖【解析】脱毒即使其无毒，不一定能抗毒。

【答案】 B高频考六、基因工程例6、下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是( )A．一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B．限制酶的活性受温度影响C．限制酶能识别和切割RNAD．限制酶可从原核生物中提取【解析】限制性内切酶作用的底物为DNA。

【答案】 C【变式探究】科学家用纳米技术制造出一种“生物导弹”，可以携带DNA分子。

把它注射入组织中，可以通过细胞的胞吞作用的方式进入细胞内，DNA被释放出来，进入到细胞核内，最终整合到细胞染色体中，成为细胞基因组的一部分，DNA整合到细胞染色体中的过程，属于( )A．基因突变B．基因重组C．基因互换D．染色体变异【解析】该过程属于人工基因重组。

【答案】 B1.（2016江苏卷.14）右图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异（字母表示基因）。

下列叙述正确的是A.个体甲的变异对表型无影响B.个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常C.个体甲自交的后代，性状分离比为3:1D.个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常 【答案】B1．（2014·江苏卷）下图是高产糖化酶菌株的育种过程，有关叙述错误的是( ) 出发菌株――→X 射线处理挑取200个单细胞菌株――→初筛选出50株――→复筛选出5株――→X 射线处理多轮重复筛选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【答案】D 【解析】 由于X 射线处理导致的基因突变具有随机性和不定向性，所以即使筛选获得的高产菌株也可能存在其他的基因问题而未必能作为生产菌株，A 项正确。

X 射线处理导致的突变可能引起基因突变或者染色体变异，B 项正确。

题图是高产糖化酶菌株的育种过程，是定向筛选高产菌株的过程，C 项正确。

基因突变具有低频性、随机性及不定向性，所以不是每轮诱变相关基因突变率都提高，D 项错误。

2．（2014·北京卷）为控制野兔种群数量，澳洲引入一种主要由蚊子传播的兔病毒。

引入初期强毒性病毒比例最高，兔被强毒性病毒感染后很快死亡，致兔种群数量大幅下降。

兔被中毒性病毒感染后可存活一段时间。

几年后中毒性病毒比例最高，兔种群数量维持在低水平。

由此无法推断出( )A．病毒感染对兔种群的抗性具有选择作用B．毒性过强不利于维持病毒与兔的寄生关系C．中毒性病毒比例升高是因为兔抗病毒能力下降所致D．蚊子在兔和病毒之间的协同(共同)进化过程中发挥了作用【答案】C3．（2014·天津卷） MRSA菌是一种引起皮肤感染的“超级细菌”，对青霉素等多种抗生素有抗性。

为研究人母乳中新发现的蛋白质H与青霉素组合使用对MRSA菌生长的影响，某兴趣小组的实验设计及结果如下表。

下列说法正确的是( )组别培养基中的添加物MRSA菌1100 μg/mL蛋白质H生长正常220 μg/mL青霉素生长正常3 2 μg/mL青霉素＋100 μg/mL蛋白质H死亡A.细菌死亡与否是通过光学显微镜观察其细胞核的有无来确定的B．第2组和第3组对比表明，使用低浓度的青霉素即可杀死MRSA菌C．实验还需设计用2 μg/mL青霉素做处理的对照组D．蛋白质H有很强的杀菌作用，是一种新型抗生素【答案】C【解析】细菌是原核细胞，无细胞核，A项错误。

第2组和第3组对比说明使用低浓度青霉素和高浓度蛋白质H可杀死MRSA菌，B项错误。

该实验缺少用2 μg/mL青霉素做处理的对照组，C项正确。

抗生素是由微生物产生的具有抗菌作用的物质，而蛋白质H是乳腺细胞产生的，不属于抗生素，D项错误。