第6章 从杂交育种到基因工程 【高考新动向】 1、生物变异在育种上的应用 2、转基因食品的安全 【考纲全景透析】 一、杂交育种和诱变育种 杂交育种 诱变育种  原理 基因重组 基因突变  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 利用物理因素或者化学因素处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法  过程 选择具有不同优良性状的亲本通过杂交获得F1，F1连续自交或杂交，从中筛选获得需要的类型 利用射线和化合物等理化因素诱导正在分裂的细胞发生基因突变，并选取需要的类型  优点 可以把多个品种的优良性状集中在一起 (1)可以提高突变频率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。 (2)大幅度地改良某些性状。  缺点 获得新品种的周期长 诱发产生的突变，有利的个体往往不多，需处理大量材料。  意义 根据需要培育理想类型 培育具有新性状的品种。  应用 改良作物品种，提高农作物单位面积产量，培育优良家畜、家禽 主要用于农作物育种和微生物培养  二、基因工程 1、概念：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，定向的改造生物的遗传性状。操作水平为DNA分子。又叫基因拼接技术或者DNA重组技术。 2、过程与工具： 提取某种基因 → 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 ↓ ↓ 限制酶 DNA连接酶 （只识别特定的核苷酸序列， （连接脱氧核糖和磷酸 运载体（质粒、噬菌体、动植物病毒）[高考资源网 ] 并在特定的切点切割DNA分子 形成磷酸二脂键 特点：有标记基因，有多个限制酶切点 基因的“剪刀”，主要在微生 基因的“针线”） 能在受体细胞稳定保存、大量复制 物体内） 能友好的借居在宿主细胞中，不影响宿主细胞正常生命活动 3、比较DNA连接酶和DNA聚合酶 (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片段上，形成磷酸二酯键。 (3)相同点：这两种酶是由蛋白质构成的，可以形成两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。 三、基因工程的应用 1、作物育种：利用基因工程，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，如抗虫棉。 2、药物研制：利用基因工程，培育转基因生物，利用转基因生物生产出各种高质量、低成本的药品，如胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等。 3、环境保护：如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。 4、转基因生物和转基因食品的安全性 2001年5月，我国国务院公布了《农业转基因生物安全管理条例》，对农业转基因生物的研究和试验、生产和加工、经营和进出口等作了具体规定。 【热点难点全析】 一、几种育种方法的比较 1、育种发放比较 名称 原理 常用方法 优点 缺点 应用  杂交育种 基因重组[高考资源网][ ] 杂交→自交→筛选[高考资源网] 使分散在同一物种或不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上，即“集优” ⑴育种时间长[高考资源网] ⑵局限于同一种或亲缘关系较近的个体[ 用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦    培育杂合子品种：一般是选取纯和双亲杂交，产生子一代  年年制种   诱变育种 基因突变 ⑴物理：紫外线、α射线、微重力、激光等处理、再筛选 ⑵化学：秋水仙素、硫酸二乙酯处理，再筛选 提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些性状 盲目性大，有利变异少，工作量大，需要大量的供试材料 高产青霉菌、“黑农五号”大豆品种等的培育  单倍体育种 染色体变异（染色体组成倍地减少） ⑴先将花药离体培养，培养出单倍体植株 ⑵将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子  明显缩短育种年限，子代均为纯合子，加快育种进程 技术复杂 用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦  多倍体育种 染色体变异（染色体组成倍地增多） 用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 操作简单，能较快获得所需品种 技术复杂，发育延迟，结实率低，一般只适用于植物 三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦、四倍体水稻  基因工程育种 基因重组 提取目的基因→装入运载体→导入受体细胞→目的基因的检测与表达→筛选出符合要求的新品种 目的性强；育种周期短；克服了远缘杂交不亲和的障碍 技术复杂，安全性问题多，有可能引起生态危机 转基因“向日葵豆”；转基因抗虫棉  2、总结提醒 (1)在所有育种方法中，最简便、常规的育种方法是杂交育种，可以培育具有优良性状且能稳定遗传的新品种，防止后代发生性状分离，便于制种和推广。 (2)杂交育种不一定都需要连续自交，若选育显性优良纯种，则需要连续自交，直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要出现该性状即可。 (3)杂种优势是通过杂交获得种子，一般不是纯合子，在杂种后代上表现出多个优良性状，但只能用杂种一代，因为后代会发生性状分离，如杂交玉米的制种。 【例】下图甲、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．①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  【析】选B。①过程属于杂交育种，杂交育种原理是基因重组，发生在减数分裂的过程中，该种育种方法操作简便，但培育周期长。③→⑥过程是单倍体育种，⑦过程是多倍体育种，它们的原理相同都是染色体变异。 二、基因重组与基因工程的关系 基因重组 基因工程  原理 减数分裂时，非同源染色体上的非等位基因的自由组合或同源染色体上的等位基因的交叉互换 基因重组  重组方式 同一物种的不同基因 不同物种的不同基因  变异大小 小 大  意义 生物变异的来源之一，对生物进化有重要意义 使人类有可能按照自己意愿，直接定向改变生物的遗传性状，培育出新品种  相同点 实现不同基因的重新组合，使生物产生变异  提示：(1)基因重组包括：四分体时期的交叉互换、减Ⅰ后期的基因自由组合及人工条件下的基因工程。 (2)受精作用过程中不存在基因重组。
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