2018版高考生物一輪復習 第七單元 生物的變異、育種與進化 第三講 從雜交育種到基因工程學案 新人教版

第三講從雜交育種到基因工程考綱展示1生物變異在育種上的應用()2.轉(zhuǎn)基因食品的安全()授課提示：對應學生用書第145頁一、雜交育種1(1)原理：基因重組。(2)目的：培育動植物優(yōu)良品種。(3)范圍：有性生殖的生物。2過程(1)培育雜合子品種選取符合要求的純種雙親雜交(×)F1(即為所需品種)。(2)培育隱性純合子品種 選取符合要求的雙親雜交(×)F1F2選出表現(xiàn)型符合要求的個體種植并推廣。(3)培育顯性純合子品種植物：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交，獲得F1F1自交獲得F2鑒別、選擇需要的類型，自交至不發(fā)生性狀分離為止。動物：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交，獲得F1F1雌雄個體交配獲得F2鑒別、選擇需要的類型與隱性類型測交，選擇后代不發(fā)生性狀分離的F2個體。3優(yōu)點：操作簡便，可以把多個品種的優(yōu)良性狀集中在一起。4缺點：獲得新品種周期長，雜交后代會出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象，育種過程緩慢。5應用：根據(jù)需要培育理想類型，如改良作物品質(zhì)，提高單位面積產(chǎn)量，也可用于家畜、家禽的育種。二、誘變育種1原理：基因突變。2方法3過程：選擇生物誘發(fā)基因突變選擇理想類型培育。4優(yōu)點：可以提高突變頻率，在較短時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型；大幅度地改良某些性狀。5缺點：有利變異個體往往不多，需處理大量材料(盲目性大)。6應用：培育具有新性狀的類型，主要應用于農(nóng)作物育種和微生物育種。三、單倍體育種1原理：染色體(數(shù)目)變異。2方法3優(yōu)點：明顯縮短育種年限，所得個體均為純合體。4缺點：技術復雜。四、多倍體育種1方法：用秋水仙素或低溫處理。2處理材料：萌發(fā)的種子或幼苗。3原理4實例：三倍體無子西瓜(1)(2)三倍體西瓜無子的原因：三倍體西瓜在減數(shù)分裂過程中，由于染色體聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生正常配子。五、基因工程1原理：不同物種間的基因重組。2操作工具(1)基因的“剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶。特性：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。作用：將外來的DNA切斷，用相同的限制酶切取目的基因和運載體。(2)基因的“針線”DNA連接酶：把脫氧核糖和磷酸交替連接而構成的DNA骨架上的缺口“縫合”起來，即連接磷酸和脫氧核糖形成磷酸二酯鍵。(3)基因的運載體特點：有標記基因；有多個限制酶切點；能在受體細胞中穩(wěn)定保存并大量復制。舉例：常用的有質(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒等。3步驟：提取目的基因目的基因與運載體結合將目的基因?qū)胧荏w細胞目的基因的檢測與鑒定。4重組成功的標志：獲得目的基因產(chǎn)物。1雜交育種的兩個特點能將多個優(yōu)良性狀集中到同一生物個體上；耗時較長。2誘變育種的方法和特點(1)兩種誘變方法：物理誘變、化學誘變。(2)兩個特點：多害少利；能產(chǎn)生新基因，創(chuàng)造生物新類型。3基因工程的三種工具(1)限制酶：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。(2)DNA連接酶：在DNA片段之間的磷酸與脫氧核糖之間形成磷酸二酯鍵。(3)運載體：將目的基因?qū)胧荏w細胞。常見的運載體有質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒等。關于變異與育種的3個易混易錯點(1)單倍體育種和花藥離體培養(yǎng)相混淆?；ㄋ庪x體培養(yǎng)只能獲得單倍體，而單倍體育種最終要獲得正常個體。(2)不同的育種方法獲得的新品種性狀能否遺傳的問題。凡是依據(jù)基因突變、基因重組和染色體變異原理獲得的新品種性狀都是可遺傳的，如通過多倍體育種獲得的無子西瓜的“無子”性狀屬于可遺傳變異，而通過涂抹生長素獲得的無子番茄無子性狀是不遺傳的變異。(3)混淆“最簡便”與“最快速”。“最簡便”著重于技術含量應為“易操作”，如雜交育種，雖然年限長，但農(nóng)民自己可簡單操作；但“最快速”則未必簡便，如單倍體育種可明顯縮短育種年限，但其技術含量卻較高，單就花粉培養(yǎng)成幼苗已很難實現(xiàn)。授課提示：對應學生用書第146頁考點一變異與育種核心考點通關1幾種育種方法比較名稱原理方法優(yōu)點缺點應用雜交育種基因重組培育純合子品種：雜交自交篩選出符合要求的表現(xiàn)型，通過自交至不發(fā)生性狀分離為止方法簡便，使分散在同一物種不同品種中的多個優(yōu)良性狀集中于同一個體上育種時間一般比較長；局限于同種或親緣關系較近的個體；需及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品種用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥培育雜合子品種：一般是選取純合雙親子一代年年制種雜交水稻、雜交玉米等誘變育種基因突變物理：紫外線、X或射線、微重力、激光等處理，再篩選；化學：亞硝酸、硫酸二乙酯處理，再選擇提高變異頻率，加快育種進程，大幅度改良某些性狀盲目性大，有利變異少，工作量大，需要處理大量的供試材料高產(chǎn)青霉菌單倍體育種染色體變異先進行花藥離體培養(yǎng)，培養(yǎng)出單倍體植株；將單倍體幼苗經(jīng)一定濃度的秋水仙素處理獲得純合子；從中選擇優(yōu)良植株明顯縮短育種年限，子代均為純合子，加速育種進程技術復雜用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥快速培育矮稈抗病小麥續(xù)表名稱多倍體育種原理方法優(yōu)點缺點應用染色體數(shù)目變異用一定濃度的秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗操作簡單，能較快獲得所需品種所獲品種發(fā)育延遲，結實率低，一般只適用于植物三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥基因工程育種基因重組提取目的基因目的基因與運載體結合將目的基因?qū)胧荏w細胞目的基因的表達與檢測篩選獲得優(yōu)良個體目的性強，育種周期短；克服了遠緣雜交不親和的障礙技術復雜，安全性問題多，有可能引起生態(tài)危機轉(zhuǎn)基因“向日葵豆”、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉特別提醒(1)雜交育種選育的時間是從F2開始，原因是從F2開始發(fā)生性狀分離；選育后是否連續(xù)自交取決于所選優(yōu)良性狀是顯性還是隱性。(2)誘變育種盡管能提高突變率，但處理材料時仍然是未突變的遠遠多于突變的個體；突變的不定向性和一般有害的特性決定了在突變的個體中有害仍多于有利，只是與自然突變相比較，二者都增多。(3)基因工程育種可按照人們的意愿定向培育新品種，且可突破生殖隔離，實現(xiàn)不同物種間的基因重組。2育種程序圖的識別(1)首先要識別圖解中各字母表示的處理方法：A雜交，D自交，B花藥離體培養(yǎng)，C秋水仙素處理，E誘變處理，F(xiàn)秋水仙素處理，G轉(zhuǎn)基因技術，H脫分化，I再分化，J包裹人工種皮。這是識別各種育種方法的主要依據(jù)。(2)根據(jù)以上分析可以判斷：“親本新品種”為雜交育種，“親本新品種”為單倍體育種，“種子或幼苗新品種”為誘變育種，“種子或幼苗新品種”為多倍體育種，“植物細胞新細胞愈傷組織胚狀體人工種子新品種”為基因工程育種。3基于個體基因型的育種圖解識別根據(jù)基因型的變化可以判斷：“aabb×AABBAaBbAAbb”為雜交育種，“aabb×AABBAaBbAbAAbb”為單倍體育種，“AABBAaBB”為誘變育種，“aabb×AABBAaBbAAaaBBbb”為多倍體育種。題組突破演練題組一不同育種方法的分析判斷1(2017·廣東肇慶模擬)下列有關不同育種方法優(yōu)缺點的說法中，不正確的是()A基因工程育種的最大優(yōu)點是定向改造生物B多倍體育種的優(yōu)點是快速獲得性狀遺傳穩(wěn)定的純合子C人工誘變育種的優(yōu)點是能夠大幅度改良生物的性狀D雜交育種的優(yōu)點之一是獲得雜種并表現(xiàn)雜種優(yōu)勢解析：基因工程育種的最大優(yōu)點是讓目的基因定向表達從而定向改造生物性狀，A正確；多倍體育種可使細胞內(nèi)的染色體快速加倍，獲得的不一定是純合子，B錯誤；人工誘變育種的優(yōu)點是能夠大幅度改良生物的性狀，C正確；雜交育種的優(yōu)點之一是獲得雜種并表現(xiàn)雜種優(yōu)勢，D正確。答案：B2誘變育種有很多突出優(yōu)點，也存在一些缺點，下列分析正確的是()結實率低，發(fā)育遲緩提高突變率，在較短時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型大幅度改良某些性狀莖稈粗壯，果實種子大，營養(yǎng)物質(zhì)含量高有利個體不多，需要大量的材料ABC D解析：結實率低，發(fā)育遲緩屬于多倍體的特點，故錯誤；由于基因突變具有低頻性的特點，所以人工誘變可以提高變異頻率，使后代變異性狀較快穩(wěn)定，因而加快育種進程，故正確；人工誘變可以提高變異頻率，大幅度改良某些性狀，故正確；莖稈粗壯，果實種子大，營養(yǎng)物質(zhì)含量高屬于多倍體的特點，故錯誤；由于基因突變具有少利多害性和不定向性的特點，所以人工誘變產(chǎn)生的有利個體不多，需要大量的材料，故正確。答案：B題組二育種程序圖及個體基因型分析3(2017·天津武清期中)某生物的基因型為AaBB；通過下列技術可以分別將它轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵禄蛐偷纳铮篈ABB；aB；AaBBC；AAaaBBBB。則以下排列正確的是()A誘變育種、轉(zhuǎn)基因技術、花藥離體培養(yǎng)、細胞融合B雜交育種、花藥離體培養(yǎng)、轉(zhuǎn)基因技術、多倍體育種C花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、多倍體育種、轉(zhuǎn)基因技術D細胞融合、雜交育種、誘變育種、多倍體育種解析：與基因型為AaBB的生物相比，是基因型為AABB的生物，染色體數(shù)目沒有發(fā)生改變，可采用雜交育種的方法；是基因型為aB的生物，因染色體數(shù)目減半，所以可采用花藥離體培養(yǎng)的方法；是基因型為AaBBC的生物，多了一個外源基因C，可以采用基因工程的方法；是基因型為AAaaBBBB的生物，染色體數(shù)目成倍地增加，可采用多倍體育種的方法。答案：B4如圖列舉了五種育種方法，請回答相關問題： (1)屬于_育種。(2)第種育種方法的原理是_，紅色種皮的花生種子用第種育種方法培育獲得了一株紫色種皮的變異植株，其自交后代中有些結出了紅色種皮的種子，其原因是_。(3)能體現(xiàn)細胞具有全能性的是方法_(填)。與方法相比，方法的優(yōu)點是_。(4)通過育種方法培育抗蟲棉屬基因工程育種，此操作過程中抗蟲基因表達時的遺傳信息傳遞方向是_。解析：依題意和圖示分析可知：列舉的五種育種方法分別是雜交育種、單倍體育種、多倍體育種、人工誘變育種、基因工程育種。(1)屬于常規(guī)的雜交育種。(2)是誘變育種，其原理是基因突變；依題意紫色種皮的變異植株，其自交后代中有些結出了紅色種皮的種子，說明發(fā)生了性狀分離，該變異植株是雜合子，該突變?yōu)轱@性突變。(3)屬于單倍體育種，運用植物組織培養(yǎng)技術將離體的花藥培養(yǎng)成完整的單倍體植株，體現(xiàn)了細胞具有全能性。單倍體育種的優(yōu)點是明顯縮短育種年限。(4)是基因工程育種?？瓜x基因表達是指抗蟲基因指導蛋白質(zhì)的合成，因此抗蟲基因表達時的遺傳信息傳遞方向是：DNARNA蛋白質(zhì)。答案：(1)雜交(2)基因突變該突變?yōu)轱@性突變(或該變異植株是雜合子)(3)明顯縮短育種年限(4)DNARNA蛋白質(zhì)考點二育種方案的選擇及育種年限的分析核心考點通關一、關于育種方式的選擇要根據(jù)育種目的和提供的材料選擇合適的育種方法。(1)培育無子果實可選擇多倍體育種，其原理是三倍體植株在進行減數(shù)分裂時聯(lián)會紊亂，通常不能產(chǎn)生正常的配子，因而不能結子。(2)要獲得本物種沒有的性狀可采用誘變育種或基因工程育種，其中基因工程育種的目的性強。(3)如果要將不同個體的優(yōu)良性狀集中到某一個體上，則可以選擇雜交育種或單倍體育種，其中單倍體育種可大大縮短育種年限，從而快速獲得純種個體。(4)如果要克服遠緣雜交不親和的障礙，則可以選擇基因工程育種和植物體細胞雜交技術。(5)如果要培育具有隱性性狀的個體，則可用自交或雜交的方法，只要出現(xiàn)該性狀即可。(6)如果要使染色體加倍，則可以采用秋水仙素或低溫處理等方法。(7)有些植物如小麥、水稻等，雜交實驗較難操作，則在選育顯性純合子時最簡便的方法是自交。(8)實驗植物若為營養(yǎng)繁殖類，如土豆、地瓜等，則只要出現(xiàn)所需性狀即可，不需要培育出純種。(9)實驗材料若為原核生物，則不能運用雜交育種，細菌一般采用誘變育種和基因工程育種。二、關于育種年限的分析不同的育種方法需要的時間不同，即使是同一種育種方法，也會因為物種、性狀的不同而存在時限上的差異。下面所有分析均為理論年限分析，在實踐中，所需時間可能有變化。1雜交育種性狀表現(xiàn)于植株(1)一年生作物育種，以玉米為例。育種目標為具有雙顯性性狀的植株。玉米種群中存在高產(chǎn)不抗病(AAbb)、低產(chǎn)抗病(aaBB)兩種類型，以此為材料培育高產(chǎn)抗病(AABB)新品種。(2)一年生作物育種，以玉米為例。育種目標為具有雙隱性性狀的植株。參照圖示可知：理論上，第三年就可以得到所需品種(aabb)。(3)一年生作物育種，以玉米為例。育種目標為具有一顯一隱性狀的植株。參照圖示可知：理論上到第四年就能獲得所需品種。2雜交育種性狀表現(xiàn)于種子(1)一年生作物育種，以豌豆為例。育種目標為具有雙顯性性狀的植株。參照上圖可知：性狀表現(xiàn)于種子時，理論上，雙顯性性狀育種或單顯性性狀育種所需時限應比性狀表現(xiàn)于植株時節(jié)省一年的時間，即到第三年就能獲得所需品種。(2)一年生作物育種，以豌豆為例。育種目標為具有雙隱性性狀的植株。參照上圖可知：性狀表現(xiàn)于種子時，理論上，第二年就能獲得所需品種。(3)如果是三對以上相對性狀的育種，則育種時限會在上述基礎上相應延長。3雜交育種多年生植物如果育種對象為多年生植物，則雜交育種的周期就會更長。4單倍體育種花藥離體培養(yǎng)必然是第二年的工作，誘導單倍體幼苗的染色體數(shù)加倍，所需的時間很短，故理論上，第二年就可以得到所需新品種。特別提醒(1)育種目標不同育種方案的選擇不同育種目標育種方案集中雙親優(yōu)良性狀單倍體育種(明顯縮短育種年限)雜交育種(耗時較長，但簡便易行)對原品系實施“定向”改造基因工程及植物細胞工程(植物體細胞雜交)育種讓原品系產(chǎn)生新性狀(無中生有)誘變育種(可提高變異頻率，期望獲得理想性狀)使原品系營養(yǎng)器官“增大”或“加強”多倍體育種 (2)關注“三最”定方向最簡便側(cè)重于技術操作，雜交育種操作最簡便。最快側(cè)重于育種時間，單倍體育種所需時間明顯縮短。最準確側(cè)重于目標精準度，基因工程技術可“定向”改變生物性狀。題組突破演練題組一育種年限的分析5(2017·江蘇蘇北四市調(diào)研)下列有關育種的敘述，錯誤的是()A誘變育種可提高突變頻率，從而加速育種進程B單倍體育種常用一定濃度的秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗C為獲得隱性純合體，可利用雜交育種的方法縮短育種時間D為了解決三倍體無子西瓜年年制種的問題，可利用植物組織培養(yǎng)快速繁殖解析：單倍體育種需對單倍體幼苗進行誘導染色體加倍處理，由于單倍體高度不育無法形成種子，故B錯誤；隱性純合體自交后代不發(fā)生性狀分離，通過雜交育種得到表現(xiàn)型符合生產(chǎn)要求的個體即可。答案：B6現(xiàn)有某種植物的四種不同基因型的種子，其基因型分別為aaBBCCDD、AAbbCCDD、AABBccDD、AABBCCdd，四對基因獨立遺傳。該種植物從播種到收獲種子需要一年的時間。利用現(xiàn)有種子獲得基因型為aabbccdd的種子至少需要()A3年 B4年C5年 D6年解析：第1年可將基因型為aaBBCCDD與AAbbCCDD、AABBccDD與AABBCCdd的植株分別同時雜交，分別得到基因型為AaBbCCDD和AaBBCcDd的種子；第2年將上一年得到的兩種種子播種后雜交，得到16種不同基因型的種子，其中含有基因型為AaBbCcDd的種子；第3年將上一年得到的所有種子種植，然后讓其分別自交，即可獲得基因型為aabbccdd的種子。答案：A題組二育種方式的選擇7根據(jù)不同育種需求選擇不同的育種方法，下列說法不正確的是()A將兩親本的兩個不同優(yōu)良性狀集中于同一生物體上，可利用雜交育種法B如果要克服遠緣雜交不親和的障礙，可以利用植物體細胞雜交育種技術C要求大幅度改良某一品種，使之出現(xiàn)前所未有的性狀，可利用誘變育種D要快速獲得純合子，可選用多倍體育種法解析：要快速獲得純合子，應選用單倍體育種，D不正確。答案：D8普通小麥中有高稈抗病(TTRR)和矮稈易感病(ttrr)兩個品種，控制兩對相對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。實驗小組利用不同的方法進行了如下三組實驗，請分析回答：A組B組C組P高稈抗病×矮稈易感病P高稈抗病×矮稈易感病 P高稈抗病 射線F1 高稈抗病 高稈抗病 矮稈抗病 花藥離體培養(yǎng)F2矮稈抗病矮稈抗病 處理(1)A組由F1獲得F2的方法是_，F(xiàn)2矮稈抗病植株中不能穩(wěn)定遺傳的占_。(2)、三類矮稈抗病植株中，最可能產(chǎn)生不育配子的是_類。(3)A、B、C三組方法中，最不容易獲得矮稈抗病小麥新品種的方法是_組，原因是_。(4)B組的育種方法是_。B組育種過程中“處理”的具體方法是_。(5)在一塊高稈(純合體)小麥田中，發(fā)現(xiàn)了一株矮稈小麥。該性狀出現(xiàn)的原因是_。解析：(1)圖示A組表示雜交育種的過程，其中F1獲得F2的方法叫自交，F(xiàn)2矮稈抗病植株為ttR_，其中不能穩(wěn)定遺傳的占。(2)圖示B組為單倍體育種，圖示C組為誘變育種。、三類矮稈抗病植株中，是單倍體植株，具有高度不育性，所以最可能產(chǎn)生不育配子。(3)A、B、C三組方法中，最不容易獲得矮稈抗病小麥新品種的方法是誘變育種，因為基因突變具有不定向性和低頻性。(4)B組育種過程中“處理”的具體方法是用低溫或者秋水仙素處理單倍體幼苗。(5)在一塊高稈(純合體)小麥田中，發(fā)現(xiàn)了一株矮稈小麥，可能是由環(huán)境引起，也可能是基因突變引起。答案：(1)自交(2)(3)C基因突變發(fā)生的頻率極低，且具不定向性(4)單倍體育種用低溫處理或用一定(適宜)濃度的秋水仙素處理矮稈抗病的幼苗(5)該性狀的出現(xiàn)可能是由環(huán)境引起的，也可能是基因突變引起的考點三基因工程核心考點通關1基因工程的操作工具(1)限制性核酸內(nèi)切酶特點：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點切割DNA分子。存在：主要存在于微生物中。結果：產(chǎn)生黏性末端(堿基互補配對)或平末端。(2)DNA連接酶連接的部位：兩核苷酸之間的磷酸二酯鍵(“梯子的扶手”)，而不是氫鍵(“梯子的踏板”)。結果：兩個相同的黏性末端或平末端相連。(3)運載體條件：a.能在宿主細胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復制；b.有多個限制酶切點，以便與外源基因連接；c有標記基因，以便篩選。常用的運載體a質(zhì)粒b噬菌體(又叫細菌病毒)。c動植物病毒。2基因重組與基因工程的異同比較項目基因重組(狹義)基因工程不同點重組基因同一物種的不同基因不同物種間的不同基因繁殖方式有性生殖無性生殖變異大小小大意義是生物變異的來源之一，對生物進化有重要意義使人類有可能按自己的意愿直接定向地改造生物，培育出新品種相同點都實現(xiàn)了不同基因間的重新組合，都能使生物產(chǎn)生變異，基因工程屬于廣義的基因重組特別提醒(1)基因重組發(fā)生于有性生殖中，不能打破生殖隔離，而基因工程則可實現(xiàn)異種生物的基因轉(zhuǎn)移。(2)基因工程可使受體獲得新的基因，表現(xiàn)出新的性狀，該技術可看作是一種廣義的基因重組。(3)轉(zhuǎn)基因動植物的培育，因其細胞全能性不同，外源基因的受體細胞也不同。培育轉(zhuǎn)基因動物的受體細胞一般為受精卵；培育轉(zhuǎn)基因植物的受體細胞可用生殖細胞，也可用體細胞?；蚬こ坛Ｐ枧c其他工程技術配合，才能實現(xiàn)目的。題組突破演練題組基因工程的工具及應用9下列關于基因工程中有關基因操作的名詞及對應的內(nèi)容，正確的組合是()供體剪刀針線運載體受體A質(zhì)粒限制酶DNA連接酶提供目的基因的生物大腸桿菌等B提供目的基因的生物DNA連接酶限制酶質(zhì)粒大腸桿菌等C提供目的基因的生物限制酶DNA連接酶質(zhì)粒大腸桿菌等D大腸桿菌等DNA連接酶限制酶提供目的基因的生物質(zhì)粒解析：供體是提供目的基因的生物，受體是接受目的基因的生物，剪刀是限制酶，針線是DNA連接酶，常用的運載體是質(zhì)粒。答案：C10(2017·上海崇明模擬)下列高科技成果中，根據(jù)基因重組原理進行的是()我國科學家袁隆平利用雜交技術培育出超級水稻我國科學家將蘇云金桿菌的某些基因移植到棉花體內(nèi)，培育出抗蟲棉我國科學家通過返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒我國科學家通過體細胞克隆技術培養(yǎng)出克隆牛ABC D解析：雜交育種的原理是基因重組，正確；基因工程的原理是基因重組，正確；太空椒是誘變育種的成果，原理是基因突變，錯；體細胞克隆技術培養(yǎng)出克隆牛屬于無性生殖，與基因重組無關，錯。答案：B授課提示：對應學生用書第149頁練全國高考真題知考查重點1(2014·高考新課標全國卷)現(xiàn)有兩個純合的某作物品種：抗病高稈(易倒伏)和感病矮稈(抗倒伏)品種，已知抗病對感病為顯性，高稈對矮稈為顯性，但對于控制這兩對相對性狀的基因所知甚少。回答下列問題：(1)在育種實踐中，若利用這兩個品種進行雜交育種，一般來說，育種目的是獲得具有_優(yōu)良性狀的新品種。(2)雜交育種前，為了確定F2代的種植規(guī)模，需要正確預測雜交結果。若按照孟德爾遺傳定律來預測雜交結果，需要滿足3個條件：條件之一是抗病與感病這對相對性狀受一對等位基因控制，且符合分離定律；其余兩個條件是_。(3)為了確定控制上述這兩對性狀的基因是否滿足上述3個條件，可用測交實驗來進行檢驗。請簡要寫出該測交實驗的過程。_。解析：(1)通過雜交育種，可將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀集中在一起，抗病與矮稈(抗倒伏)為優(yōu)良性狀。(2)抗病與感病、高稈與矮稈各自受一對等位基因控制，兩對基因位于兩對同源染色體上均符合分離定律時，才可依據(jù)自由組合定律對雜交結果進行正確預測。(3)純合抗病高稈和感病矮稈雜交獲得F1，讓F1與感病矮稈測交，若測交后代有抗病高稈、抗病矮稈、感病高稈和感病矮稈四種表現(xiàn)型，且比例為1111，則這兩對等位基因滿足上述3個條件。答案：(1)抗病矮稈(2)高稈與矮稈這對性狀受一對等位基因控制，且符合分離定律；控制這兩對相對性狀的基因位于非同源染色體上(3)將純合的抗病高稈植株與感病矮稈植株雜交，產(chǎn)生F1，讓F1與感病矮稈植株雜交2(2014·高考安徽卷)香味性狀是優(yōu)質(zhì)水稻品種的重要特性之一。(1)香稻品種甲的香味性狀受隱性基因(a)控制，其香味性狀的表現(xiàn)是因為_，導致香味物質(zhì)積累。(2)水稻香味性狀與抗病性狀獨立遺傳?？共?B)對感病(b)為顯性。為選育抗病香稻新品種，進行了一系列雜交實驗。其中，無香味感病與無香味抗病植株雜交的統(tǒng)計結果如圖所示，則兩個親代的基因型是_。上述雜交的子代自交，后代群體中能穩(wěn)定遺傳的有香味抗病植株所占比例為_。(3)用純合無香味植株作母本與香稻品種甲進行雜交，在F1中偶爾發(fā)現(xiàn)某一植株具有香味性狀。請對此現(xiàn)象給出兩種合理的解釋：_；_。(4)單倍體育種可縮短育種年限。離體培養(yǎng)的花粉經(jīng)脫分化形成_，最終發(fā)育成單倍體植株，這表明花粉具有發(fā)育成完整植株所需的_。若要獲得二倍體植株，應在_時期用秋水仙素進行誘導處理。解析：(1)依題意，A基因存在則無香味物質(zhì)，可能是由于A基因控制合成的酶促進了香味物質(zhì)的分解，而基因a不能控制合成分解香味物質(zhì)的酶。(2)依雜交結果，抗病感病11，無香味有香味31，可推知親本的基因型為Aabb和AaBb，從而可知F1的基因型及比例為1/8AABb、1/8AAbb、1/4AaBb、1/4Aabb、1/8aaBb、1/8aabb，其中只有1/4AaBb、1/8aaBb自交后代才能獲得穩(wěn)定遺傳的有香味抗病植株(aaBB)，其所占比例為1/4×1/4×1/41/8×1×1/43/64。(3)正常情況下AA與aa雜交，F(xiàn)1的基因型為Aa，是無香味的，F(xiàn)1中出現(xiàn)一株有香味的植株，原因可能是發(fā)生了基因突變(即Aa變成aa)，也可能是A基因缺失。(4)離體花藥經(jīng)脫分化形成愈傷組織，最終形成單倍體植株，表明花粉具有發(fā)育成完整植株所需的全套遺傳信息。秋水仙素作用于萌發(fā)的種子或幼苗。答案：(1)a基因純合，參與香味物質(zhì)代謝的某種酶缺失(2)Aabb、AaBb(3)某一雌配子形成時，A基因突變?yōu)閍基因某一雌配子形成時，含A基因的染色體片段缺失(4)愈傷組織全部遺傳信息幼苗練各地市模擬知命題熱點3(2017·廣西四市檢測)將抗除草劑基因轉(zhuǎn)入油菜中，得到轉(zhuǎn)基因油菜，在轉(zhuǎn)基因油菜種植多年后，調(diào)查發(fā)現(xiàn)在公路邊的野生油菜有80%含有抗除草劑基因。下列敘述正確的是()A野生油菜體內(nèi)的抗除草劑基因主要源自轉(zhuǎn)基因油菜的花粉B80%的野生油菜體內(nèi)出現(xiàn)抗除草劑基因是基因突變的結果C含抗除草劑基因的野生油菜是經(jīng)自然選擇進化出的新物種D大量使用單一除草劑可以減輕環(huán)境污染，提高物種多樣性解析：轉(zhuǎn)基因油菜的含抗除草劑基因的花粉傳播到野生油菜上后，產(chǎn)生的后代體內(nèi)也含有抗除草劑基因；80%的野生油菜具有抗除草劑基因是轉(zhuǎn)基因油菜中的抗除草劑基因轉(zhuǎn)入野生油菜并通過自然選擇產(chǎn)生的；含抗除草劑基因的野生油菜發(fā)生了進化，但還不是新的物種；大量使用除草劑會導致環(huán)境污染加重。答案：A4(2017·遼寧大連信息高中期中)下列有關育種的敘述正確的是()A經(jīng)產(chǎn)生的過程，是基因中堿基數(shù)量發(fā)生了改變B經(jīng)產(chǎn)生的過程可以發(fā)生突變，但不發(fā)生基因重組C經(jīng)產(chǎn)生的過程，若獲得顯性純合子需多次測交D植株體內(nèi)不是所有細胞都含有兩個染色體組解析：經(jīng)產(chǎn)生的過程為人工誘變育種，其原理是基因突變，基因突變包括基因中堿基對的替換、缺失和改變，其中堿基對的替換不會導致堿基數(shù)量發(fā)生改變，A項錯誤；基因重組發(fā)生在有性生殖過程中，經(jīng)產(chǎn)生的過程，既涉及細胞的分裂和分化，也涉及有性生殖過程，因此可以發(fā)生突變，也可以發(fā)生基因重組，B項錯誤；經(jīng)產(chǎn)生的過程，若獲得顯性純合子需多次自交，C項錯誤；的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)成的為單倍體幼苗，其體細胞含有1個染色體組，幼苗經(jīng)秋水仙素處理后并不能使植株體內(nèi)的所有細胞發(fā)生染色體數(shù)目加倍，D項正確。答案：D5(2017·江西重點中學聯(lián)考)玉米(2N20)是一年生禾本科單性花草本植物，是重要的糧食作物和重要的飼料來源。請對以下問題做出回答：(1)玉米常用作遺傳實驗材料與豌豆不同的理由有_。(2)圖一是在培育玉米新品種過程中，一個細胞的核DNA變化坐標圖。用適宜濃度秋水仙素處理如圖二所示，秋水仙素的作用是_。處理后的玉米植株根細胞染色體數(shù)為_。該育種方式的原理是_。假如秋水仙素作用迅速，在BD時間段滴加適宜濃度秋水仙素_(填“一定”或“不一定”)能得到圖一所示核DNA變化坐標圖。(3)玉米非甜(H)對甜(h)為顯性，基因位于常染色體上，H和h表示該基因所在染色體發(fā)生部分缺失(缺失區(qū)段不包括H和h基因)，缺失不影響減數(shù)分裂過程。染色體缺失的花粉不育，而染色體缺失的卵細胞可育?，F(xiàn)有基因型分別為HH、Hh、Hh、hh、hh 5種玉米，欲設計實驗驗證“染色體缺失的花粉不育，而染色體缺失的卵細胞可育”的結論，可選擇基因型為_的測交親本組合進行_實驗。若上述結論成立，以Hh個體為母本，Hh個體為父本雜交得F1，F(xiàn)1植株間隨機受粉，則后代的表現(xiàn)型及比例是_。解析：(1)玉米與豌豆相比，作遺傳實驗材料不同的是玉米雌雄同株單性花，可避免人工去雄等繁雜的操作。(2)秋水仙素的作用是抑制細胞分裂過程中紡錘體形成，使染色體加倍。用秋水仙素直接作用于玉米，其育種原理是染色體數(shù)目變異。分析圖一，BD為分裂間期，若在BD時間段滴加適宜濃度秋水仙素，剛好使細胞在染色體復制后，由于紡錘體形成受抑制，導致細胞本次不能一分為二，使染色體加倍，所以一定能得到圖示的核DNA含量變化曲線。(3)選擇親本一個為顯性雜合子(即Hh、Hh)，一個為隱性純合子(hh、hh)，再結合驗證的目的，交配親本必須含有染色體缺失的植株且要進行正交和反交實驗才能證明目的中的兩個事實，所以4個親本可進行三種組合，即Hh×hh或Hh×hh或Hh×hh，分析它們的測交后代發(fā)現(xiàn)，只有前兩種組合正反交實驗結果不同，可以區(qū)別開來達到驗證目的。以Hh個體為母本，Hh個體為父本雜交得F1：HH、Hh，F(xiàn)1植株間隨機受粉，分四種交配組合即：HH之間自由交配，Hh之間自由交配以及HH與Hh正反交，分別計算后代的表現(xiàn)型及比例再分類統(tǒng)計：非甜(HH、Hh、HH、Hh)甜(hh)111。答案：(1)雌雄同株單性花，避免人工去雄等繁雜的操作(2)抑制細胞分裂過程中紡錘體形成，使染色體加倍10(或N10)染色體變異一定(3)Hh×hh(或Hh×hh)正交和反交非甜甜111授課提示：對應學生用書第341頁一、選擇題1育種的方法有雜交育種、單倍體育種、誘變育種、多倍體育種等，下面對這四種育種的說法正確的是()A涉及的原理：基因重組、染色體變異、基因突變、染色體變異B都可能產(chǎn)生定向的可遺傳變異C都在細胞水平上進行操作D都不能通過產(chǎn)生新基因從而產(chǎn)生新性狀解析：雜交育種原理是基因重組，單倍體育種和多倍體育種原理是染色體變異，誘變育種原理是基因突變，故A正確。它們都屬于可遺傳變異，但變異是不定向的，故B錯誤。雜交育種的操作是在個體水平上進行的，故C錯誤。誘變育種可以產(chǎn)生新基因，故D錯誤。答案：A2(2017·四川成都測試)用二倍體早熟易感病茄子(aatt)和四倍體晚熟抗病茄子(AAAATTTT)為材料，培育純合的二倍體早熟抗病茄子。以下有關敘述合理的是()A取四倍體植株的花藥離體培養(yǎng)可獲得二倍體植株AATTB基因型aatt與基因型AATT植株雜交，可以從F2中直接選出符合要求的植株C取B選項F1植株花藥進行離體培養(yǎng)，利用的原理是植物細胞具有全能性D種植C選項得到的植株，成熟后用秋水仙素處理即可選出符合要求的植株解析：由單倍體的概念可知經(jīng)花藥離體培養(yǎng)得到的植株一定是單倍體，A錯誤；純合的二倍體早熟抗病茄子的基因型為aaTT，若用aatt、AATT為親本進行雜交育種，F(xiàn)2中性狀符合要求的植株的基因型為aaTT和aaTt，有兩種基因型，其中一種為雜合子，在性狀上無法與純合子區(qū)分，B錯誤；植物組織培養(yǎng)技術的原理為植物細胞具有全能性，C正確；C獲得的植株是單倍體植株，若要使其染色體加倍，應用秋水仙素處理C項獲得的幼苗，而不是成熟的植株，D錯誤。答案：C3下列有關變異與育種的敘述中，正確的是()ADNA分子中堿基對的增添、缺失和替換不一定都是基因突變B某植物經(jīng)X射線處理后未出現(xiàn)新的性狀，則沒有新基因產(chǎn)生C二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化與再分化后便可得到穩(wěn)定遺傳的植株D發(fā)生在水稻根尖內(nèi)的基因重組比發(fā)生在花藥中的更容易遺傳給后代解析：DNA分子中堿基對的增添、缺失和替換不一定都是基因突變，如突變發(fā)生在非編碼序列，則沒有引起基因結構的改變，A正確；經(jīng)X射線處理后未出現(xiàn)新的性狀，但可能形成新基因，如AA突變成Aa，B錯誤；二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化與再分化后得到的單倍體植株高度不育，故C錯；水稻根尖細胞不能進行減數(shù)分裂，所以不能發(fā)生基因重組，D錯誤。答案：A4為獲得優(yōu)良性狀的純合體，將基因型為Aa的小麥逐代自交，且逐代淘汰aa，下列說法不正確的是()A該育種方式與單倍體育種相比所需育種年限長B此過程中F1出現(xiàn)aa個體的基礎是等位基因分離C育種過程中若不發(fā)生突變，則該種群沒有進化D可通過單倍體育種方式得到100%的純合品種解析：自交可以提高純合子的比例，但要獲得純合的顯性個體，需要多年，A項正確。F1中出現(xiàn)aa個體是由于基因型為Aa的親本減數(shù)分裂過程中等位基因分離，產(chǎn)生了A、a兩種配子，B項正確。育種過程中逐代淘汰aa，導致a的基因頻率下降，該種群發(fā)生了進化，C項錯誤。通過單倍體育種，先獲得A的單倍體幼苗，再用秋水仙素處理，獲得AA的二倍體植株，D項正確。答案：C5現(xiàn)有甲、乙兩種植物(均為二倍體純合子)，其中甲種植物的光合作用能力高于乙種植物，但乙種植物很適宜在鹽堿地種植，相關性狀均由核基因控制。若要利用甲、乙兩種植物培育出高產(chǎn)、耐鹽堿的植株，最佳的方案是()A利用植物體細胞雜交技術獲得目的植株B將乙種植物的耐鹽堿基因?qū)爰追N植物的卵細胞中，然后進行離體培養(yǎng)C使兩種植物有性雜交獲得F1，再利用單倍體育種技術獲得目的植株D誘導兩種植物的花粉融合，并直接培育成幼苗解析：本題中的C選項最具干擾性。甲、乙兩種植物屬于兩個物種，這是要挖掘出來的隱含條件，它是排除C選項的突破口。單倍體植株弱小、高度不育，而B選項中將“卵細胞”離體培養(yǎng)，只能獲得單倍體植株。由于生殖隔離的存在，兩種植物很難通過有性雜交獲得F1，故C選項錯誤。D選項中由“花粉融合”后直接培育成的幼苗中不含同源染色體，后代不可育。答案：A6下列關于培育生物新品種的敘述，不正確的是()A培育三倍體轉(zhuǎn)基因植物可以防止基因污染B基因工程育種的原理是基因突變C單倍體育種的優(yōu)點是明顯縮短育種年限D(zhuǎn)多倍體育種得到的新品種結實率較低解析：三倍體植物不能繁殖后代，因此培育三倍體轉(zhuǎn)基因植物可以防止基因污染；基因工程育種的原理是基因重組；單倍體育種的優(yōu)點是明顯縮短育種年限；多倍體育種得到的新品種果實大，但結實率較低。答案：B7育種工作離不開相關的生物學知識，下圖為某育種過程的流程圖，則下列有關該育種過程所涉及的生物學原理的敘述恰當?shù)氖?)A過程為減數(shù)分裂，涉及的遺傳學原理是基因突變和染色體變異B過程為花藥離體培養(yǎng)，涉及的原理是植物體細胞具有全能性C過程為染色體加倍，涉及的遺傳學原理是染色體變異和基因重組D該育種過程為單倍體育種，涉及的遺傳學原理主要是染色體變異和基因重組解析：在減數(shù)分裂過程中，涉及的遺傳學原理有：基因突變(減數(shù)第一次分裂的間期)、基因重組(減數(shù)第一次分裂的后期)和染色體變異(減I或減)，A錯誤；過程為花藥離體培養(yǎng)，涉及的原理是植物的生殖細胞具有全能性，而不是體細胞，B錯誤；過程為染色體加倍，該過程涉及的遺傳學原理是染色體變異，沒有涉及基因重組，C錯誤；根據(jù)流程圖可知，該過程的育種方法為單倍體育種，在流程圖中涉及雜交過程(基因重組)和染色體加倍過程(染色體變異)，因此該育種過程涉及的遺傳學原理主要是染色體變異和基因重組，D正確。答案：D8(2017·福建寧德質(zhì)檢)如圖是與水稻有關的育種途徑，相關敘述不正確的是()AAB過程可獲得原水稻沒有的優(yōu)良性狀BCD過程能定向改變水稻的性狀CEH過程依據(jù)的原理是基因重組DEG過程用秋水仙素處理成熟植株解析：圖中AB過程是誘變育種，可獲得原水稻沒有的優(yōu)良性狀，A正確；CD過程是基因工程育種，能定向改變水稻的性狀，B正確；EH過程是雜交育種，依據(jù)的原理是基因重組，C正確；EG過程是單倍體育種，用秋水仙素處理幼苗，D錯誤。答案：D9下圖中，甲、乙表示水稻兩個品種，A、a和B、b表示分別位于兩對同源染色體上的兩對等位基因，表示培育水稻新品種的過程，則下列說法錯誤的是()A過程簡便，但培育周期長B和的變異發(fā)生時期相同C與過程的育種原理不相同D過程常用的方法是花藥離體培養(yǎng)解析：過程表示雜交育種，該過程最簡便，但育種周期長，過程表示單倍體育種，該過程培育周期最短，A項正確。的變異是基因重組，發(fā)生在減后期，的變異是染色體數(shù)目加倍，是由于抑制了紡錘體的形成，作用于有絲分裂前期，B項錯誤。過程原理是基因突變，過程原理是基因重組，C項正確。過程表示花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體植株，D正確。答案：B10如圖表示利用某種農(nóng)作物品種和培育出的幾種方法，據(jù)圖分析錯誤的是()A過程是用秋水仙素處理正在萌發(fā)的種子B培育品種的最簡捷的途徑是VC通過過程育種的原理是染色體變異D通過過程育種最不容易達到目的解析：圖中過程是單倍體育種，原理是染色體變異，由于單倍體高度不育，不能形成種子，所以是用秋水仙素處理幼苗，A錯誤，C正確；V是雜交育種，是得到隱性純合體最簡捷的育種途徑，B正確；是誘變育種，由于基因突變是不定向的，所以該育種最不容易達到目的，D正確。答案：A二、非選擇題11野生獼猴桃是一種多年生的富含VC的二倍體(2N58)小野果。下圖是某科研小組以大量的野生獼猴桃種子(aa)為實驗材料培育抗蟲獼猴桃無子新品種的過程，據(jù)圖回答：(1)各代號表示的育種類型中：表示_，表示_。(2)過程用到的藥劑是_，原理是_。(3)若過程是自交，則產(chǎn)生的AAAA的概率是_。(4)若過程是雜交，產(chǎn)生的AAA植株，其體細胞含染色體數(shù)目是_，該植株所結果實無子的原因是_；AA植株和AAAA植株是否為同一個物種，并說明原因_。(5)過程中用到的工具酶是_。AAA的細胞成功接受抗蟲基因B后，經(jīng)植物組織培養(yǎng)產(chǎn)生幼苗，移栽后長成AAAB的抗蟲新品種植株，這種變異屬于_。解析：(1)據(jù)圖可知，aa變?yōu)锳a，發(fā)生了基因突變，因此對應的育種方式為誘變育種；Aa變成AAaa表明染色體數(shù)目加倍，對應的育種方式是多倍體育種。(2)誘導染色體數(shù)目加倍通常使用的試劑是秋水仙素，原理是抑制紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加倍。(3)AAaa個體能產(chǎn)生的配子種類及比例分別是：AAAaaa141，即AA的概率為，因此AAaa個體自交形成AAAA的概率為×。(4)根據(jù)題干可知，獼猴桃的一個染色體組中有29條染色體，AAA含有3個染色體組，故共有87條染色體；三倍體植株在減數(shù)分裂過程中聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生可育配子，因此高度不育；由于AA植株和AAAA植株雜交的后代AAA不育，因此二者之間存在生殖隔離，屬于不同的物種。(5)基因工程中需要使用的工具酶有限制酶和DNA連接酶；基因工程育種的原理是基因重組。答案：(1)誘變育種多倍體育種(2)秋水仙素抑制紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加倍(3)(4)87減數(shù)分裂過程中聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生可育(有效)的配子不是，雜交后代不育(5)限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶基因重組12中國是世界上最大的茄子生產(chǎn)國，為培養(yǎng)優(yōu)良品種，育種工作者應用了多種育種方法。請回答下列問題。(1)茄子晚開花(A)對早開花(a)為顯性，果實顏色有深紫色(BB)、淡紫色(Bb)與白色(bb)之分，兩對基因自由組合。為培育早開花深紫色果實的茄子，選擇基因型為AABB與aabb的植株雜交，F(xiàn)1自交得到的F2中有_種表現(xiàn)型，其中早開花深紫色果實的植株所占比例為_。(2)青枯病是茄子的主要病害，抗青枯病(T)對易感青枯病(t)為顯性，基因T、t與控制開花期的基因A、a自由組合。若采用二倍體早開花、易感青枯病茄子(aatt)與四倍體晚開花、抗青枯病茄子(AAAATTTT)為育種材料，培育純合的二倍體早開花、抗青枯病茄子，則主要步驟如下：第一步，種植四倍體晚開花、抗青枯病茄子(AAAATTTT)，取其花藥離體培養(yǎng)，獲得基因型為_的子代。第二步，以基因型為_的茄子作為親本雜交，得到F1(AaTt)。第三步，請用遺傳圖解或文字簡要描述接下來的育種過程。解析：(1)由題意知，F(xiàn)1的基因型為AaBb，F(xiàn)1自交，F(xiàn)2中早開花深紫色果實(aaBB)所占的比例為1/4×1/41/16，F(xiàn)2中有A_BB(晚開花深紫色)、A_Bb(晚開花淺紫色)、A_bb(晚開花白色)、aaBB(早開花深紫色)、aaBb(早開花淺紫色)、aabb(早開花白色)6種表現(xiàn)型。(2)為了培育出純合的二倍體早開花抗青枯病茄子(aaTT)，可首先利用四倍體晚開花抗青枯病茄子(AAAATTTT)的花藥進行離體培養(yǎng)獲得基因型為AATT的單倍體植株，然后將其與二倍體早開花易感青枯病茄子(aatt)雜交得到基因型為AaTt的植株，即F1，然后可采用自交的方法，從F2中選取早開花抗青枯病茄子(aaT_)連續(xù)自交直至不發(fā)生性狀分離，獲得早開花抗青枯病(aaTT)純合子；也可取AaTt植株的花藥進行離體培養(yǎng)，并用秋水仙素處理單倍體幼苗，最后篩選出純合的二倍體早開花抗青枯病茄子(aaTT)即可。答案：(1)61/16(2)AATTaatt與AATT遺傳圖解如圖13如圖表示培育小麥的幾種育種方式，純種高稈抗銹病植株基因型為DDRR，純種矮稈不抗銹病植株基因型為ddrr，兩對基因分別位于兩對同源染色體上。據(jù)圖回答下列問題：(1)圖中植株A培育的方法是_，將親本雜交的目的是_，自交的目的是_。(2)植株B的培育運用的原理是_。(3)植株C需要染色體加倍的原因是_，誘導染色體加倍的最常用的方法是_