2022年高三生物(人教版)一轮复习-基础课时案23-从杂交育种到基因工程-考点探究.docx

考点一　杂交育种与诱变育种
[典例引领]
【典例1】 (2021·江苏高考)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的培育均可接受诱变育种方法
D．用转基因技术将外源抗旱基因导入③中获得c
解析　利用①、③品种间杂交不能筛选出抗病品种；多倍体植株具有发育延迟的特点；对品种③进行染色体加倍处理不能使其表现早熟特性；a、b、c品种的优良性状均可通过基因突变获得；可利用转基因技术，将外源抗旱基因导入③中从而获得高产、抗旱品种。
答案　CD
【典例2】 (安徽高考)如图所示，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Ⅰ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)把握，棉酚含量由另一对基因(B、b)把握，两对基因独立遗传。

(1)两个新性状中，棕色是________性状，低酚是________性状。
(2)诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是______，白色、高酚的棉花植株基因型是________。
(3)棕色棉抗虫力量强，低酚棉产量高。为获得抗虫高产棉花新品种，争辩人员将诱变Ⅰ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。请你利用该纯合体作为一个亲本，再从诱变Ⅰ代中选择另一个亲本，设计一方案，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)。
解析　(1)诱变当代棕色、高酚个体自交，后代消灭棕色和白色性状，说明棕色为显性性状；诱变当代白色、高酚个体自交，后代消灭低酚和高酚性状，说明低酚为隐性性状。(2)从诱变当代个体自交后代的表现型即可推断出棕色、高酚的棉花植株的基因型为AaBB，白色、高酚的棉花植株的基因型为aaBb。(3)依题意，要尽快获得纯合的棕色、低酚植株(AAbb)，结合已知纯合体AABB，只要从诱变1代中选取白色、低酚(aabb)个体，并利用单倍体育种的方法即可。在书写遗传图解时，需要标明表现型、基因型，同时注明必要的文字，如花药离体培育、秋水仙素处理等。
答案　(1)显性　隐性　(2)AaBB　aaBb　(3)不发生性状分别(或全为棕色棉，或没有消灭白色棉)

巧辨杂交育种的选育目标与育种程序的类型
1．杂交育种的选育目标可分三类——隐性纯合子、显性纯合子(包括AABB或AAbb)及杂合子。
2．杂交育种不肯定需要连续自交，若选育显性优良纯种，则需要连续自交筛选直至性状不再发生分别；若选育隐性优良纯种，则只要在子二代消灭该性状个体即可，若选育杂合子，则只要得到杂种即可(需年年制种或接受无性繁殖方法繁殖)。
现将杂交育种类型及程序分析如下：
(1)培育常规的纯合子品种
①培育隐性纯合子品种：选出双亲子一代子二代―→选出符合要求的优良性状个体即可推广。
②培育显性纯合子品种：选出双亲子一代子二代―→选出符合要求的优良性状个体子三代―→选出符合要求的优良性状个体……―→选出能稳定遗传的个体推广。
(2)培育杂合子品种
在农业生产上，可以将杂种子一代作为种子直接利用，如水稻、玉米等。
①基本步骤：选取双亲P(♀)→杂交→F1。
②特点：高产、优质、抗性强，但种子只能用一年，需年年育种(因杂合子自交后代会发生性状分别)。可接受无性繁殖技术如植物组织培育、养分繁殖(如甘薯、马铃薯等)等技术达到长期利用杂种子一代的目的。　　　
[跟进题组]
1．彩色小麦是接受“化学诱变”“物理诱变”和“远缘杂交”三结合的育种方法培育而成的。因其富含多种微量元素，种皮上呈现出不同的颜色，而被称为彩色小麦。下列有关叙述错误的是(　　)
A．三结合育种方法的原理是：基因突变、基因重组和染色体变异
B．由于亲本间的遗传物质相差较大，通过“远缘杂交”产生的变异可能较大
C．彩色小麦所含的微量元素最可能是通过主动运输的方式吸取的
D．彩色小麦和一般小麦之间不存在生殖隔离，可进行杂交
解析　解答本题的关键是把握不同育种方法的原理。“化学诱变”和“物理诱变”说明涉及诱变育种，“远缘杂交”说明涉及杂交育种，因此三结合的育种方法涉及的原理有：基因突变和基因重组，不涉及染色体变异。由于亲缘关系较远的两个品种的遗传物质相差较大，所以基因重组产生的变异会更大。依据题干信息可知，彩色小麦有富集微量元素的力量，说明彩色小麦吸取微量元素时是逆浓度梯度进行的，因此吸取方式为主动运输。彩色小麦只是一个新品种不是新物种，因此彩色小麦和一般小麦属于同一物种，它们之间不存在生殖隔离，可进行杂交。
答案　A
2．下图为某农科所培育高品质小麦的过程，其中①③④⑤代表具体操作过程。

(1)具有①④⑤操作的育种方法是________，依据的原理是________________。
(2)具有①③操作的育种方法的是________，依据的原理是___________。
(3)操作③是________，其目的是_____________。
操作⑤常用的方法有________，原理是______________。
(4)操作①表示杂交，其目的是将两个纯合亲本的______通过杂交集中在一起，再经过选择和培育获得新品种。
解析　从图可知，①表示杂交，②表示减数分裂，③表示连续自交，④表示花药离体培育，⑤表示用秋水仙素处理或低温处理单倍体幼苗。①④⑤操作的育种方法是单倍体育种，依据的原理是染色体变异。①③操作的育种方法是杂交育种，依据原理是基因重组。③连续自交可以提高纯合体的比例。⑤原理是低温或秋水仙素在细胞分裂前期抑制纺锤体的形成，导致染色体数目加倍。①杂交目的是将纯合亲本的优良性状或基因通过杂交集中在一起。
答案　(1)单倍体育种　染色体数目变异　(2)杂交育种
基因重组　(3)连续自交　提高纯合子的比例(选出符合要求的个体)　低温诱导或秋水仙素处理　低温或秋水仙素抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而使细胞内的染色体数目加倍　(4)优良性状(基因)
考点二　基因工程及其应用　
[典例引领]
【典例1】 (2021·全国卷)下列实践活动包含基因工程技术的是(　　)
A．水稻F1花药经培育和染色体加倍，获得基因型纯合新品种
B．抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦
C．将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培育获得抗病植株
D．用射线照射大豆使其基因结构发生转变，获得种子性状发生变异的大豆
解析　A项所述为单倍体育种，B项所述为杂交育种，D项所述为诱变育种，都没有涉及基因工程技术；C项所述育种方法涉及组织培育技术和基因工程技术。
答案　C
【典例2】 (浙江高考)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是(　　)
A．每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒
B．每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
C．每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada
D．每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子
解析　大肠杆菌成功表达出腺苷酸脱氨酶，说明这些大肠杆菌都至少含有一个重组质粒，A项正确；作为载体的条件为至少含有一个或多个酶切位点，所以作为载体的质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别位点，B项正确；作为基因表达载体应包括目的基因、启动子、终止子、标记基因四部分，但并不是每个酶切位点都至少插入一个ada，C项错误；由于这些目的基因成功表达，所以每个ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子，D项正确。
答案　C
思维发散　ada在人体内、在大肠杆菌细胞内，均可把握合成相同的表达产物，表明何种道理？
提示　ada基因在不同生物细胞中均可把握同类蛋白质产物的合成，一方面表明“基因是遗传物质的结构、功能单位，另一方面表明，不同生物可共用一套遗传密码子”。

与基因工程有关的8点提示
(1)限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间形成的磷酸二酯键(不是氢键)，只是一个切开，一个连接。
(2)质粒是最常用的运载体，不要把质粒等同于运载体，除此之外，λ噬菌体的衍生物和动植物病毒也可作为运载体。运载体的化学本质为DNA，其基本单位为脱氧核苷酸。
(3)要想从DNA上切下某个基因(保证基因的完整性)，应切2个切口，产生4个黏性末端。
(4)第一步和其次步需要限制酶，且要求用同种酶，目的是产生相同的黏性末端。
(5)构建基因表达载体是基因工程的核心步骤，是成功的关键。
(6)对基因操作是否成功不但要在分子水平上鉴定还要在个体水平上鉴定，如抗虫棉不仅能产生毒蛋白，而且必需“抗虫”。
(7)目的基因指要表达的基因，标记基因指运载体上用于鉴定、筛选的基因。
(8)目的基因表达的标志：通过转录、翻译产生相应的蛋白质(可用抗原—抗体杂交法确认是否产生相应蛋白质)。　　　
[跟进题组]
1．玫瑰有5 000多年的人工栽培历史，迄今已培育出2 500多个品种。玫瑰没有生成蓝色翠雀花素所需的黄酮类化合物3,5­氢氧化酶基因，因此蓝玫瑰被认为是不行能培育成功的。但日本科研人员将蓝色三叶草中的蓝色素基因植入一般玫瑰而成功培育出了蓝玫瑰，这株玫瑰的花瓣中所含的色素为蓝色。下列有关叙述正确的是(　　)
A．蓝色翠雀花素分布于蓝玫瑰花瓣细胞的液泡和叶绿体中
B．培育蓝玫瑰用到的工具酶是限制性内切酶和DNA连接酶
C．蓝色素基因在全部玫瑰细胞中都能把握合成蓝色翠雀花素
D．蓝玫瑰的培育成功意味着人类制造了一个新的物种
解析　解答本题的关键是留意“工具酶”而不是“工具”。除绿色外，其余颜色的色素几乎都存在于液泡中，因此蓝色翠雀花素分布于蓝玫瑰花瓣细胞的液泡中；日本科研人员将蓝色三叶草中的蓝色素基因植入一般玫瑰而成功培育出了蓝玫瑰，此方法为基因工程育种，用到的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶；由于基因的选择性表达，蓝色素基因在玫瑰花瓣细胞中能把握合成蓝色翠雀花素，而在其他细胞中没有表达；蓝玫瑰仅仅是一般玫瑰中转入了一个外源基因，与其他的玫瑰未产生生殖隔离，没有产生新的物种。
答案　B
2．下列不属于利用基因工程技术制取的药物是(　　)
A．从大肠杆菌体内制取白细胞介素
B．从酵母菌体内获得干扰素
C．从青霉菌体内猎取青霉素
D．从大肠杆菌体内猎取胰岛素
解析　本题考查基因工程的应用，熟记基因工程在工业、农业等方面的应用是解题的前提。运用基因工程技术可以使外源基因在受体细胞中表达来生产基因产品，A、B、D均为外源基因的表达，而青霉菌产生青霉素是正常基因的正常表达，故青霉素不属于基因工程药品。
答案　C