高三生物育种专题讲究讲座

高三生物育种专题讲究讲座内容摘要：

① ② • 高秆抗锈病 矮秆易染锈病 ─→ F1─→ 雄配子 • ③ ④ • ─→ 幼苗 ─→ 选出符合要求的品种，下列有关此育种方法的叙述中，正确的是 • A．这种育种方法叫杂交育种 • B．过程④必须使用生长素处理 • C．这种方法的最大优点是缩短育种年限 • D．③过程必须经过受精作用 • 答案： C • 四、多倍体育种 • 体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体叫做多倍体。 • 其中，体细胞中含有三个染色体组的个体，叫做三倍体，比如香蕉。 • 体细胞中含有四个染色体组的个体，叫做四倍体，比如马铃薯。 • 多倍体在植物中广泛地存在着，在动物中比较少见。 在被子植物中，至少有 1/3的物种是多倍体。 例如，普通小麦、棉花、烟草、苹果、梨、菊、水仙等大都是多倍体。 帕米尔高原的高山植物，有 65％的种类是多倍体。 1． 原理： 染色体变异 （ 染色体加倍 ）。 体细胞在有丝分裂的过程中 ， 染色体完成了复制 ， 但是细胞受到外界环境条件 (如温度骤变 )或生物内部因素的干扰 ， 纺锤体的形成受到破坏 ， 以致染色体不能被拉向两极 ， 细胞也不能分裂成两个子细胞 ， 于是就形成染色体数目加倍的细胞。 如果这样的细胞继续进行正常的有丝分裂 ，就可以发育成染色体数目加倍的组织或个体。 • 2．方法和过程：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体形成，导致染色体不分离，从而引起细胞内染色体数目加倍。 染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，将来就可以发育成多倍体植株。 • 3．优缺点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富；结实率低，只适于植物。 多倍体 .asf • 4．应用：目前世界各国利用人工诱导多倍体的方法已经培育出不少新品种，如含糖量高的三倍体无子西瓜和甜菜等。 此外，我国科技工作者还创造出自然界中没有的作物 —— 八倍体小黑麦。 • 三倍体无子西瓜的培育： 无籽西瓜的培育课件 .avi • 在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理，可以得到四倍体植株。 然后，用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，进行杂交，得到含有三个染色体组的种子。 把这些种子种下去，就会长出三倍体植株。 由于三倍体植株在减数分裂的过程中，染色体的联会发生紊乱，因而不能形成正常的生殖细胞。 当三倍体植株开花时，需要授给普通西瓜 (二倍体 )成熟的花粉，刺激子房发育而成为果实 (一般需要施用一定浓度的生长素，做为辅助手段，以外源生长素诱导内源生长素促进结果 )。 因为胚珠并不发育成为种子，所以这种西瓜叫做无子西瓜。 无子西瓜不仅满足了国内市场的需求，而且远销国外。 • 如果反交，得到的三倍体西瓜珠被可发育成种皮，这样的三倍体西瓜没有使用价值。 • 5．经典例题： • 例 （上海 03年试题）四倍体水稻的花粉经离体培养得到的单倍体植株中，所含的染色体组数是 • A． 1组 B． 2组 • C． 3组 D． 4组 • 答案： B （同源四倍体） • 五、基因工程育种 • 一种生物的 DNA上的基因之所以能在其他生物体内得以进行相同的表达，是因为它们共用一套遗传密码。 在该育种方法中需两种工具酶（限制性内切酶、 DNA连接酶）和运载体（质粒），质粒上必须有相应的识别基因，便于基因检测。 如人的胰岛素基因移接到大肠杆菌的 DNA上后，可在大肠杆菌的细胞内指导合成人的胰岛素；抗虫棉植株的培育。 将固氮菌的固氮酶基因移接到植物DNA分子上去，培育出固氮植物。 固氮基因的表达方式为： • 1．原理：基因重组（或异源 DNA重组）和所有生物氨基酸遗传密码子的通用性。 • 物质基础是：生物的 DNA均由四种脱氧核苷酸组成。 • 其结构基础是：一般生物的 DNA均为双螺旋结构。 • 2．方法和过程： • 提取目的基因 →装入载体 →导入受体细胞 →基因表达→筛选出符合要求的新品种。 • 这种技术是在生物体外，通过对 DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。 通俗地说，就是按照人们的主观意愿，把一种生物的个别基因复制出来，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。 基因工程是在 DNA分子水平上进行设计施工的。 • 重组的 DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。 • 3．优缺点：不受种属限制，可根据人类的需要，有目的地进行，育种时间短 ；可能会引起生态危机，技术难度大。 • 4．应用：科学家最初做抗虫棉试验时，虽然已经检测出棉的植株中含有抗虫的基因，但让棉铃虫食用棉的叶片时，棉铃虫并没有被杀死，这说明抗虫基因还不能在高等植物中表达。 科学家在研究的基础上，又一次对棉植株中的抗虫基因进行了修饰，然后再让棉铃虫食用棉的叶片，结果食用的第二天棉铃虫就中毒死亡了。 这说明抗虫基因在棉植株中得到了表达。 • 5．经典例题： • 例 （ 2020年天津理综卷）在培养转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（ kan）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） A过程需要的酶有_______________________________________。 • （ 1）限制性内切酶和 DNA链激酶 • （ 2） B过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是 ________________________________________。 • （ 2）具有标记基因；能在宿主细胞中复制并稳定保存 （他们没有要求，具有多个限制酶切点，教材 ） • （ 3） C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还需加入 ____________。 • （ 3）卡那霉素 （界定是否带有标记基因，转基因是否成功） • （ 4）如果利用 DNA分子杂交原理对再生植株进行检测， D过程应该用 _______________________________作为探针。 • （ 4）放射性同位素（或荧光分子）标记的抗虫基因 • （ 5）科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传规律。 • ①将转基因植株与 ______________杂交，其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比外 1:1。 • ①非转基因植株 • ②若该转基因植株自交，则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为 _________。 • ② 3﹕ 1 • ③ 若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离体培养，则获得的再生植株群体中抗卡那霉素型植株占 _______％。 • ③ 100 （因为题干已经告诉我们“卡那霉素抗性基因（ kan）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。 ”所有抗虫棉细胞均带有这个基因） • 六、细胞工程育种 • 细胞工程育种是指用细胞融合的方法获得杂种细胞，利用细胞的全能性，用组织培养的方法培育杂种个体的方法。 • 1．原理：植物细胞和动物细胞核的全能性。 生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能，细胞的这种特性叫做细胞的全能性。 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。 • 在生物体的所有细胞中，受精卵的全能性是最高的。 有性生殖生物体的任何一个细胞，都是由受精卵分裂、分化而成的。 生殖细胞，尤其是卵细胞，虽然分化程度很高，但是仍然具有较高的潜在全能性。 在生物体内，细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官，这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。 • 不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。 于是，这些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。 植物体细胞杂交是用两个来自于不同植物的体细胞，由于细胞膜具有一定的流动性而融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。 • 2．方法和过程： • （ 1）植物：去细胞壁获得原生质体 →原生质体融合→组织培养 • 离体的植物器官、组织或细胞，在培养了一段时间以后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织。 愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。 • 由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的 脱分化 ，或者叫做去分化。 • 脱分化产生的愈伤组织继续。