2018版高考生物一轮复习 第七单元 生物的变异、育种与进化 第三讲 从杂交育种到基因工程学案 新人教版

第三讲从杂交育种到基因工程考纲展示1生物变异在育种上的应用()2.转基因食品的安全()授课提示：对应学生用书第145页一、杂交育种1(1)原理：基因重组。(2)目的：培育动植物优良品种。(3)范围：有性生殖的生物。2过程(1)培育杂合子品种选取符合要求的纯种双亲杂交()F1(即为所需品种)。(2)培育隐性纯合子品种 选取符合要求的双亲杂交()F1F2选出表现型符合要求的个体种植并推广。(3)培育显性纯合子品种植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1F1自交获得F2鉴别、选择需要的类型，自交至不发生性状分离为止。动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1F1雌雄个体交配获得F2鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F2个体。3优点：操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起。4缺点：获得新品种周期长，杂交后代会出现性状分离现象，育种过程缓慢。5应用：根据需要培育理想类型，如改良作物品质，提高单位面积产量，也可用于家畜、家禽的育种。二、诱变育种1原理：基因突变。2方法3过程：选择生物诱发基因突变选择理想类型培育。4优点：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；大幅度地改良某些性状。5缺点：有利变异个体往往不多，需处理大量材料(盲目性大)。6应用：培育具有新性状的类型，主要应用于农作物育种和微生物育种。三、单倍体育种1原理：染色体(数目)变异。2方法3优点：明显缩短育种年限，所得个体均为纯合体。4缺点：技术复杂。四、多倍体育种1方法：用秋水仙素或低温处理。2处理材料：萌发的种子或幼苗。3原理4实例：三倍体无子西瓜(1)(2)三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。五、基因工程1原理：不同物种间的基因重组。2操作工具(1)基因的“剪刀”限制性核酸内切酶。特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割。作用：将外来的DNA切断，用相同的限制酶切取目的基因和运载体。(2)基因的“针线”DNA连接酶：把脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的DNA骨架上的缺口“缝合”起来，即连接磷酸和脱氧核糖形成磷酸二酯键。(3)基因的运载体特点：有标记基因；有多个限制酶切点；能在受体细胞中稳定保存并大量复制。举例：常用的有质粒、噬菌体、动植物病毒等。3步骤：提取目的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。4重组成功的标志：获得目的基因产物。1杂交育种的两个特点能将多个优良性状集中到同一生物个体上；耗时较长。2诱变育种的方法和特点(1)两种诱变方法：物理诱变、化学诱变。(2)两个特点：多害少利；能产生新基因，创造生物新类型。3基因工程的三种工具(1)限制酶：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列并在特定的切点上切割DNA分子。(2)DNA连接酶：在DNA片段之间的磷酸与脱氧核糖之间形成磷酸二酯键。(3)运载体：将目的基因导入受体细胞。常见的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。关于变异与育种的3个易混易错点(1)单倍体育种和花药离体培养相混淆。花药离体培养只能获得单倍体，而单倍体育种最终要获得正常个体。(2)不同的育种方法获得的新品种性状能否遗传的问题。凡是依据基因突变、基因重组和染色体变异原理获得的新品种性状都是可遗传的，如通过多倍体育种获得的无子西瓜的“无子”性状属于可遗传变异，而通过涂抹生长素获得的无子番茄无子性状是不遗传的变异。(3)混淆“最简便”与“最快速”。“最简便”着重于技术含量应为“易操作”，如杂交育种，虽然年限长，但农民自己可简单操作；但“最快速”则未必简便，如单倍体育种可明显缩短育种年限，但其技术含量却较高，单就花粉培养成幼苗已很难实现。授课提示：对应学生用书第146页考点一变异与育种核心考点通关1几种育种方法比较名称原理方法优点缺点应用杂交育种基因重组培育纯合子品种：杂交自交筛选出符合要求的表现型，通过自交至不发生性状分离为止方法简便，使分散在同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上育种时间一般比较长；局限于同种或亲缘关系较近的个体；需及时发现优良品种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：一般是选取纯合双亲子一代年年制种杂交水稻、杂交玉米等诱变育种基因突变物理：紫外线、X或射线、微重力、激光等处理，再筛选；化学：亚硝酸、硫酸二乙酯处理，再选择提高变异频率，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，需要处理大量的供试材料高产青霉菌单倍体育种染色体变异先进行花药离体培养，培养出单倍体植株；将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子；从中选择优良植株明显缩短育种年限，子代均为纯合子，加速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续表名称多倍体育种原理方法优点缺点应用染色体数目变异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所获品种发育延迟，结实率低，一般只适用于植物三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦基因工程育种基因重组提取目的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表达与检测筛选获得优良个体目的性强，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”、转基因抗虫棉特别提醒(1)杂交育种选育的时间是从F2开始，原因是从F2开始发生性状分离；选育后是否连续自交取决于所选优良性状是显性还是隐性。(2)诱变育种尽管能提高突变率，但处理材料时仍然是未突变的远远多于突变的个体；突变的不定向性和一般有害的特性决定了在突变的个体中有害仍多于有利，只是与自然突变相比较，二者都增多。(3)基因工程育种可按照人们的意愿定向培育新品种，且可突破生殖隔离，实现不同物种间的基因重组。2育种程序图的识别(1)首先要识别图解中各字母表示的处理方法：A杂交，D自交，B花药离体培养，C秋水仙素处理，E诱变处理，F秋水仙素处理，G转基因技术，H脱分化，I再分化，J包裹人工种皮。这是识别各种育种方法的主要依据。(2)根据以上分析可以判断：“亲本新品种”为杂交育种，“亲本新品种”为单倍体育种，“种子或幼苗新品种”为诱变育种，“种子或幼苗新品种”为多倍体育种，“植物细胞新细胞愈伤组织胚状体人工种子新品种”为基因工程育种。3基于个体基因型的育种图解识别根据基因型的变化可以判断：“aabbAABBAaBbAAbb”为杂交育种，“aabbAABBAaBbAbAAbb”为单倍体育种，“AABBAaBB”为诱变育种，“aabbAABBAaBbAAaaBBbb”为多倍体育种。题组突破演练题组一不同育种方法的分析判断1(2017广东肇庆模拟)下列有关不同育种方法优缺点的说法中，不正确的是()A基因工程育种的最大优点是定向改造生物B多倍体育种的优点是快速获得性状遗传稳定的纯合子C人工诱变育种的优点是能够大幅度改良生物的性状D杂交育种的优点之一是获得杂种并表现杂种优势解析：基因工程育种的最大优点是让目的基因定向表达从而定向改造生物性状，A正确；多倍体育种可使细胞内的染色体快速加倍，获得的不一定是纯合子，B错误；人工诱变育种的优点是能够大幅度改良生物的性状，C正确；杂交育种的优点之一是获得杂种并表现杂种优势，D正确。答案：B2诱变育种有很多突出优点，也存在一些缺点，下列分析正确的是()结实率低，发育迟缓提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型大幅度改良某些性状茎秆粗壮，果实种子大，营养物质含量高有利个体不多，需要大量的材料ABC D解析：结实率低，发育迟缓属于多倍体的特点，故错误；由于基因突变具有低频性的特点，所以人工诱变可以提高变异频率，使后代变异性状较快稳定，因而加快育种进程，故正确；人工诱变可以提高变异频率，大幅度改良某些性状，故正确；茎秆粗壮，果实种子大，营养物质含量高属于多倍体的特点，故错误；由于基因突变具有少利多害性和不定向性的特点，所以人工诱变产生的有利个体不多，需要大量的材料，故正确。答案：B题组二育种程序图及个体基因型分析3(2017天津武清期中)某生物的基因型为AaBB；通过下列技术可以分别将它转变为以下基因型的生物：AABB；aB；AaBBC；AAaaBBBB。则以下排列正确的是()A诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合B杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种C花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术D细胞融合、杂交育种、诱变育种、多倍体育种解析：与基因型为AaBB的生物相比，是基因型为AABB的生物，染色体数目没有发生改变，可采用杂交育种的方法；是基因型为aB的生物，因染色体数目减半，所以可采用花药离体培养的方法；是基因型为AaBBC的生物，多了一个外源基因C，可以采用基因工程的方法；是基因型为AAaaBBBB的生物，染色体数目成倍地增加，可采用多倍体育种的方法。答案：B4如图列举了五种育种方法，请回答相关问题： (1)属于_育种。(2)第种育种方法的原理是_，红色种皮的花生种子用第种育种方法培育获得了一株紫色种皮的变异植株，其自交后代中有些结出了红色种皮的种子，其原因是_。(3)能体现细胞具有全能性的是方法_(填)。与方法相比，方法的优点是_。(4)通过育种方法培育抗虫棉属基因工程育种，此操作过程中抗虫基因表达时的遗传信息传递方向是_。解析：依题意和图示分析可知：列举的五种育种方法分别是杂交育种、单倍体育种、多倍体育种、人工诱变育种、基因工程育种。(1)属于常规的杂交育种。(2)是诱变育种，其原理是基因突变；依题意紫色种皮的变异植株，其自交后代中有些结出了红色种皮的种子，说明发生了性状分离，该变异植株是杂合子，该突变为显性突变。(3)属于单倍体育种，运用植物组织培养技术将离体的花药培养成完整的单倍体植株，体现了细胞具有全能性。单倍体育种的优点是明显缩短育种年限。(4)是基因工程育种。抗虫基因表达是指抗虫基因指导蛋白质的合成，因此抗虫基因表达时的遗传信息传递方向是：DNARNA蛋白质。答案：(1)杂交(2)基因突变该突变为显性突变(或该变异植株是杂合子)(3)明显缩短育种年限(4)DNARNA蛋白质考点二育种方案的选择及育种年限的分析核心考点通关一、关于育种方式的选择要根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法。(1)培育无子果实可选择多倍体育种，其原理是三倍体植株在进行减数分裂时联会紊乱，通常不能产生正常的配子，因而不能结子。(2)要获得本物种没有的性状可采用诱变育种或基因工程育种，其中基因工程育种的目的性强。(3)如果要将不同个体的优良性状集中到某一个体上，则可以选择杂交育种或单倍体育种，其中单倍体育种可大大缩短育种年限，从而快速获得纯种个体。(4)如果要克服远缘杂交不亲和的障碍，则可以选择基因工程育种和植物体细胞杂交技术。(5)如果要培育具有隐性性状的个体，则可用自交或杂交的方法，只要出现该性状即可。(6)如果要使染色体加倍，则可以采用秋水仙素或低温处理等方法。(7)有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则在选育显性纯合子时最简便的方法是自交。(8)实验植物若为营养繁殖类，如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。(9)实验材料若为原核生物，则不能运用杂交育种，细菌一般采用诱变育种和基因工程育种。二、关于育种年限的分析不同的育种方法需要的时间不同，即使是同一种育种方法，也会因为物种、性状的不同而存在时限上的差异。下面所有分析均为理论年限分析，在实践中，所需时间可能有变化。1杂交育种性状表现于植株(1)一年生作物育种，以玉米为例。育种目标为具有双显性性状的植株。玉米种群中存在高产不抗病(AAbb)、低产抗病(aaBB)两种类型，以此为材料培育高产抗病(AABB)新品种。(2)一年生作物育种，以玉米为例。育种目标为具有双隐性性状的植株。参照图示可知：理论上，第三年就可以得到所需品种(aabb)。(3)一年生作物育种，以玉米为例。育种目标为具有一显一隐性状的植株。参照图示可知：理论上到第四年就能获得所需品种。2杂交育种性状表现于种子(1)一年生作物育种，以豌豆为例。育种目标为具有双显性性状的植株。参照上图可知：性状表现于种子时，理论上，双显性性状育种或单显性性状育种所需时限应比性状表现于植株时节省一年的时间，即到第三年就能获得所需品种。(2)一年生作物育种，以豌豆为例。育种目标为具有双隐性性状的植株。参照上图可知：性状表现于种子时，理论上，第二年就能获得所需品种。(3)如果是三对以上相对性状的育种，则育种时限会在上述基础上相应延长。3杂交育种多年生植物如果育种对象为多年生植物，则杂交育种的周期就会更长。4单倍体育种花药离体培养必然是第二年的工作，诱导单倍体幼苗的染色体数加倍，所需的时间很短，故理论上，第二年就可以得到所需新品种。特别提醒(1)育种目标不同育种方案的选择不同育种目标育种方案集中双亲优良性状单倍体育种(明显缩短育种年限)杂交育种(耗时较长，但简便易行)对原品系实施“定向”改造基因工程及植物细胞工程(植物体细胞杂交)育种让原品系产生新性状(无中生有)诱变育种(可提高变异频率，期望获得理想性状)使原品系营养器官“增大”或“加强”多倍体育种 (2)关注“三最”定方向最简便侧重于技术操作，杂交育种操作最简便。最快侧重于育种时间，单倍体育种所需时间明显缩短。最准确侧重于目标精准度，基因工程技术可“定向”改变生物性状。题组突破演练题组一育种年限的分析5(2017江苏苏北四市调研)下列有关育种的叙述，错误的是()A诱变育种可提高突变频率，从而加速育种进程B单倍体育种常用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗C为获得隐性纯合体，可利用杂交育种的方法缩短育种时间D为了解决三倍体无子西瓜年年制种的问题，可利用植物组织培养快速繁殖解析：单倍体育种需对单倍体幼苗进行诱导染色体加倍处理，由于单倍体高度不育无法形成种子，故B错误；隐性纯合体自交后代不发生性状分离，通过杂交育种得到表现型符合生产要求的个体即可。答案：B6现有某种植物的四种不同基因型的种子，其基因型分别为aaBBCCDD、AAbbCCDD、AABBccDD、AABBCCdd，四对基因独立遗传。该种植物从播种到收获种子需要一年的时间。利用现有种子获得基因型为aabbccdd的种子至少需要()A3年 B4年C5年 D6年解析：第1年可将基因型为aaBBCCDD与AAbbCCDD、AABBccDD与AABBCCdd的植株分别同时杂交，分别得到基因型为AaBbCCDD和AaBBCcDd的种子；第2年将上一年得到的两种种子播种后杂交，得到16种不同基因型的种子，其中含有基因型为AaBbCcDd的种子；第3年将上一年得到的所有种子种植，然后让其分别自交，即可获得基因型为aabbccdd的种子。答案：A题组二育种方式的选择7根据不同育种需求选择不同的育种方法，下列说法不正确的是()A将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可利用杂交育种法B如果要克服远缘杂交不亲和的障碍，可以利用植物体细胞杂交育种技术C要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可利用诱变育种D要快速获得纯合子，可选用多倍体育种法解析：要快速获得纯合子，应选用单倍体育种，D不正确。答案：D8普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验，请分析回答：A组B组C组P高秆抗病矮秆易感病P高秆抗病矮秆易感病 P高秆抗病 射线F1 高秆抗病 高秆抗病 矮秆抗病 花药离体培养F2矮秆抗病矮秆抗病 处理(1)A组由F1获得F2的方法是_，F2矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占_。(2)、三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育配子的是_类。(3)A、B、C三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦新品种的方法是_组，原因是_。(4)B组的育种方法是_。B组育种过程中“处理”的具体方法是_。(5)在一块高秆(纯合体)小麦田中，发现了一株矮秆小麦。该性状出现的原因是_。解析：(1)图示A组表示杂交育种的过程，其中F1获得F2的方法叫自交，F2矮秆抗病植株为ttR_，其中不能稳定遗传的占。(2)图示B组为单倍体育种，图示C组为诱变育种。、三类矮秆抗病植株中，是单倍体植株，具有高度不育性，所以最可能产生不育配子。(3)A、B、C三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦新品种的方法是诱变育种，因为基因突变具有不定向性和低频性。(4)B组育种过程中“处理”的具体方法是用低温或者秋水仙素处理单倍体幼苗。(5)在一块高秆(纯合体)小麦田中，发现了一株矮秆小麦，可能是由环境引起，也可能是基因突变引起。答案：(1)自交(2)(3)C基因突变发生的频率极低，且具不定向性(4)单倍体育种用低温处理或用一定(适宜)浓度的秋水仙素处理矮秆抗病的幼苗(5)该性状的出现可能是由环境引起的，也可能是基因突变引起的考点三基因工程核心考点通关1基因工程的操作工具(1)限制性核酸内切酶特点：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点切割DNA分子。存在：主要存在于微生物中。结果：产生黏性末端(碱基互补配对)或平末端。(2)DNA连接酶连接的部位：两核苷酸之间的磷酸二酯键(“梯子的扶手”)，而不是氢键(“梯子的踏板”)。结果：两个相同的黏性末端或平末端相连。(3)运载体条件：a.能在宿主细胞内稳定保存并大量复制；b.有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；c有标记基因，以便筛选。常用的运载体a质粒b噬菌体(又叫细菌病毒)。c动植物病毒。2基因重组与基因工程的异同比较项目基因重组(狭义)基因工程不同点重组基因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，基因工程属于广义的基因重组特别提醒(1)基因重组发生于有性生殖中，不能打破生殖隔离，而基因工程则可实现异种生物的基因转移。(2)基因工程可使受体获得新的基因，表现出新的性状，该技术可看作是一种广义的基因重组。(3)转基因动植物的培育，因其细胞全能性不同，外源基因的受体细胞也不同。培育转基因动物的受体细胞一般为受精卵；培育转基因植物的受体细胞可用生殖细胞，也可用体细胞。基因工程常需与其他工程技术配合，才能实现目的。题组突破演练题组基因工程的工具及应用9下列关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是()供体剪刀针线运载体受体A质粒限制酶DNA连接酶提供目的基因的生物大肠杆菌等B提供目的基因的生物DNA连接酶限制酶质粒大肠杆菌等C提供目的基因的生物限制酶DNA连接酶质粒大肠杆菌等D大肠杆菌等DNA连接酶限制酶提供目的基因的生物质粒解析：供体是提供目的基因的生物，受体是接受目的基因的生物，剪刀是限制酶，针线是DNA连接酶，常用的运载体是质粒。答案：C10(2017上海崇明模拟)下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是()我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛ABC D解析：杂交育种的原理是基因重组，正确；基因工程的原理是基因重组，正确；太空椒是诱变育种的成果，原理是基因突变，错；体细胞克隆技术培养出克隆牛属于无性生殖，与基因重组无关，错。答案：B授课提示：对应学生用书第149页练全国高考真题知考查重点1(2014高考新课标全国卷)现有两个纯合的某作物品种：抗病高秆(易倒伏)和感病矮秆(抗倒伏)品种，已知抗病对感病为显性，高秆对矮秆为显性，但对于控制这两对相对性状的基因所知甚少。回答下列问题：(1)在育种实践中，若利用这两个品种进行杂交育种，一般来说，育种目的是获得具有_优良性状的新品种。(2)杂交育种前，为了确定F2代的种植规模，需要正确预测杂交结果。若按照孟德尔遗传定律来预测杂交结果，需要满足3个条件：条件之一是抗病与感病这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；其余两个条件是_。(3)为了确定控制上述这两对性状的基因是否满足上述3个条件，可用测交实验来进行检验。请简要写出该测交实验的过程。_。解析：(1)通过杂交育种，可将两个或多个品种的优良性状集中在一起，抗病与矮秆(抗倒伏)为优良性状。(2)抗病与感病、高秆与矮秆各自受一对等位基因控制，两对基因位于两对同源染色体上均符合分离定律时，才可依据自由组合定律对杂交结果进行正确预测。(3)纯合抗病高秆和感病矮秆杂交获得F1，让F1与感病矮秆测交，若测交后代有抗病高秆、抗病矮秆、感病高秆和感病矮秆四种表现型，且比例为1111，则这两对等位基因满足上述3个条件。答案：(1)抗病矮秆(2)高秆与矮秆这对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；控制这两对相对性状的基因位于非同源染色体上(3)将纯合的抗病高秆植株与感病矮秆植株杂交，产生F1，让F1与感病矮秆植株杂交2(2014高考安徽卷)香味性状是优质水稻品种的重要特性之一。(1)香稻品种甲的香味性状受隐性基因(a)控制，其香味性状的表现是因为_，导致香味物质积累。(2)水稻香味性状与抗病性状独立遗传。抗病(B)对感病(b)为显性。为选育抗病香稻新品种，进行了一系列杂交实验。其中，无香味感病与无香味抗病植株杂交的统计结果如图所示，则两个亲代的基因型是_。上述杂交的子代自交，后代群体中能稳定遗传的有香味抗病植株所占比例为_。(3)用纯合无香味植株作母本与香稻品种甲进行杂交，在F1中偶尔发现某一植株具有香味性状。请对此现象给出两种合理的解释：_；_。(4)单倍体育种可缩短育种年限。离体培养的花粉经脱分化形成_，最终发育成单倍体植株，这表明花粉具有发育成完整植株所需的_。若要获得二倍体植株，应在_时期用秋水仙素进行诱导处理。解析：(1)依题意，A基因存在则无香味物质，可能是由于A基因控制合成的酶促进了香味物质的分解，而基因a不能控制合成分解香味物质的酶。(2)依杂交结果，抗病感病11，无香味有香味31，可推知亲本的基因型为Aabb和AaBb，从而可知F1的基因型及比例为1/8AABb、1/8AAbb、1/4AaBb、1/4Aabb、1/8aaBb、1/8aabb，其中只有1/4AaBb、1/8aaBb自交后代才能获得稳定遗传的有香味抗病植株(aaBB)，其所占比例为1/41/41/41/811/43/64。(3)正常情况下AA与aa杂交，F1的基因型为Aa，是无香味的，F1中出现一株有香味的植株，原因可能是发生了基因突变(即Aa变成aa)，也可能是A基因缺失。(4)离体花药经脱分化形成愈伤组织，最终形成单倍体植株，表明花粉具有发育成完整植株所需的全套遗传信息。秋水仙素作用于萌发的种子或幼苗。答案：(1)a基因纯合，参与香味物质代谢的某种酶缺失(2)Aabb、AaBb(3)某一雌配子形成时，A基因突变为a基因某一雌配子形成时，含A基因的染色体片段缺失(4)愈伤组织全部遗传信息幼苗练各地市模拟知命题热点3(2017广西四市检测)将抗除草剂基因转入油菜中，得到转基因油菜，在转基因油菜种植多年后，调查发现在公路边的野生油菜有80%含有抗除草剂基因。下列叙述正确的是()A野生油菜体内的抗除草剂基因主要源自转基因油菜的花粉B80%的野生油菜体内出现抗除草剂基因是基因突变的结果C含抗除草剂基因的野生油菜是经自然选择进化出的新物种D大量使用单一除草剂可以减轻环境污染，提高物种多样性解析：转基因油菜的含抗除草剂基因的花粉传播到野生油菜上后，产生的后代体内也含有抗除草剂基因；80%的野生油菜具有抗除草剂基因是转基因油菜中的抗除草剂基因转入野生油菜并通过自然选择产生的；含抗除草剂基因的野生油菜发生了进化，但还不是新的物种；大量使用除草剂会导致环境污染加重。答案：A4(2017辽宁大连信息高中期中)下列有关育种的叙述正确的是()A经产生的过程，是基因中碱基数量发生了改变B经产生的过程可以发生突变，但不发生基因重组C经产生的过程，若获得显性纯合子需多次测交D植株体内不是所有细胞都含有两个染色体组解析：经产生的过程为人工诱变育种，其原理是基因突变，基因突变包括基因中碱基对的替换、缺失和改变，其中碱基对的替换不会导致碱基数量发生改变，A项错误；基因重组发生在有性生殖过程中，经产生的过程，既涉及细胞的分裂和分化，也涉及有性生殖过程，因此可以发生突变，也可以发生基因重组，B项错误；经产生的过程，若获得显性纯合子需多次自交，C项错误；的花粉经离体培养成的为单倍体幼苗，其体细胞含有1个染色体组，幼苗经秋水仙素处理后并不能使植株体内的所有细胞发生染色体数目加倍，D项正确。答案：D5(2017江西重点中学联考)玉米(2N20)是一年生禾本科单性花草本植物，是重要的粮食作物和重要的饲料来源。请对以下问题做出回答：(1)玉米常用作遗传实验材料与豌豆不同的理由有_。(2)图一是在培育玉米新品种过程中，一个细胞的核DNA变化坐标图。用适宜浓度秋水仙素处理如图二所示，秋水仙素的作用是_。处理后的玉米植株根细胞染色体数为_。该育种方式的原理是_。假如秋水仙素作用迅速，在BD时间段滴加适宜浓度秋水仙素_(填“一定”或“不一定”)能得到图一所示核DNA变化坐标图。(3)玉米非甜(H)对甜(h)为显性，基因位于常染色体上，H和h表示该基因所在染色体发生部分缺失(缺失区段不包括H和h基因)，缺失不影响减数分裂过程。染色体缺失的花粉不育，而染色体缺失的卵细胞可育。现有基因型分别为HH、Hh、Hh、hh、hh 5种玉米，欲设计实验验证“染色体缺失的花粉不育，而染色体缺失的卵细胞可育”的结论，可选择基因型为_的测交亲本组合进行_实验。若上述结论成立，以Hh个体为母本，Hh个体为父本杂交得F1，F1植株间随机受粉，则后代的表现型及比例是_。解析：(1)玉米与豌豆相比，作遗传实验材料不同的是玉米雌雄同株单性花，可避免人工去雄等繁杂的操作。(2)秋水仙素的作用是抑制细胞分裂过程中纺锤体形成，使染色体加倍。用秋水仙素直接作用于玉米，其育种原理是染色体数目变异。分析图一，BD为分裂间期，若在BD时间段滴加适宜浓度秋水仙素，刚好使细胞在染色体复制后，由于纺锤体形成受抑制，导致细胞本次不能一分为二，使染色体加倍，所以一定能得到图示的核DNA含量变化曲线。(3)选择亲本一个为显性杂合子(即Hh、Hh)，一个为隐性纯合子(hh、hh)，再结合验证的目的，交配亲本必须含有染色体缺失的植株且要进行正交和反交实验才能证明目的中的两个事实，所以4个亲本可进行三种组合，即Hhhh或Hhhh或Hhhh，分析它们的测交后代发现，只有前两种组合正反交实验结果不同，可以区别开来达到验证目的。以Hh个体为母本，Hh个体为父本杂交得F1：HH、Hh，F1植株间随机受粉，分四种交配组合即：HH之间自由交配，Hh之间自由交配以及HH与Hh正反交，分别计算后代的表现型及比例再分类统计：非甜(HH、Hh、HH、Hh)甜(hh)111。答案：(1)雌雄同株单性花，避免人工去雄等繁杂的操作(2)抑制细胞分裂过程中纺锤体形成，使染色体加倍10(或N10)染色体变异一定(3)Hhhh(或Hhhh)正交和反交非甜甜111授课提示：对应学生用书第341页一、选择题1育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种等，下面对这四种育种的说法正确的是()A涉及的原理：基因重组、染色体变异、基因突变、染色体变异B都可能产生定向的可遗传变异C都在细胞水平上进行操作D都不能通过产生新基因从而产生新性状解析：杂交育种原理是基因重组，单倍体育种和多倍体育种原理是染色体变异，诱变育种原理是基因突变，故A正确。它们都属于可遗传变异，但变异是不定向的，故B错误。杂交育种的操作是在个体水平上进行的，故C错误。诱变育种可以产生新基因，故D错误。答案：A2(2017四川成都测试)用二倍体早熟易感病茄子(aatt)和四倍体晚熟抗病茄子(AAAATTTT)为材料，培育纯合的二倍体早熟抗病茄子。以下有关叙述合理的是()A取四倍体植株的花药离体培养可获得二倍体植株AATTB基因型aatt与基因型AATT植株杂交，可以从F2中直接选出符合要求的植株C取B选项F1植株花药进行离体培养，利用的原理是植物细胞具有全能性D种植C选项得到的植株，成熟后用秋水仙素处理即可选出符合要求的植株解析：由单倍体的概念可知经花药离体培养得到的植株一定是单倍体，A错误；纯合的二倍体早熟抗病茄子的基因型为aaTT，若用aatt、AATT为亲本进行杂交育种，F2中性状符合要求的植株的基因型为aaTT和aaTt，有两种基因型，其中一种为杂合子，在性状上无法与纯合子区分，B错误；植物组织培养技术的原理为植物细胞具有全能性，C正确；C获得的植株是单倍体植株，若要使其染色体加倍，应用秋水仙素处理C项获得的幼苗，而不是成熟的植株，D错误。答案：C3下列有关变异与育种的叙述中，正确的是()ADNA分子中碱基对的增添、缺失和替换不一定都是基因突变B某植物经X射线处理后未出现新的性状，则没有新基因产生C二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后便可得到稳定遗传的植株D发生在水稻根尖内的基因重组比发生在花药中的更容易遗传给后代解析：DNA分子中碱基对的增添、缺失和替换不一定都是基因突变，如突变发生在非编码序列，则没有引起基因结构的改变，A正确；经X射线处理后未出现新的性状，但可能形成新基因，如AA突变成Aa，B错误；二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到的单倍体植株高度不育，故C错；水稻根尖细胞不能进行减数分裂，所以不能发生基因重组，D错误。答案：A4为获得优良性状的纯合体，将基因型为Aa的小麦逐代自交，且逐代淘汰aa，下列说法不正确的是()A该育种方式与单倍体育种相比所需育种年限长B此过程中F1出现aa个体的基础是等位基因分离C育种过程中若不发生突变，则该种群没有进化D可通过单倍体育种方式得到100%的纯合品种解析：自交可以提高纯合子的比例，但要获得纯合的显性个体，需要多年，A项正确。F1中出现aa个体是由于基因型为Aa的亲本减数分裂过程中等位基因分离，产生了A、a两种配子，B项正确。育种过程中逐代淘汰aa，导致a的基因频率下降，该种群发生了进化，C项错误。通过单倍体育种，先获得A的单倍体幼苗，再用秋水仙素处理，获得AA的二倍体植株，D项正确。答案：C5现有甲、乙两种植物(均为二倍体纯合子)，其中甲种植物的光合作用能力高于乙种植物，但乙种植物很适宜在盐碱地种植，相关性状均由核基因控制。若要利用甲、乙两种植物培育出高产、耐盐碱的植株，最佳的方案是()A利用植物体细胞杂交技术获得目的植株B将乙种植物的耐盐碱基因导入甲种植物的卵细胞中，然后进行离体培养C使两种植物有性杂交获得F1，再利用单倍体育种技术获得目的植株D诱导两种植物的花粉融合，并直接培育成幼苗解析：本题中的C选项最具干扰性。甲、乙两种植物属于两个物种，这是要挖掘出来的隐含条件，它是排除C选项的突破口。单倍体植株弱小、高度不育，而B选项中将“卵细胞”离体培养，只能获得单倍体植株。由于生殖隔离的存在，两种植物很难通过有性杂交获得F1，故C选项错误。D选项中由“花粉融合”后直接培育成的幼苗中不含同源染色体，后代不可育。答案：A6下列关于培育生物新品种的叙述，不正确的是()A培育三倍体转基因植物可以防止基因污染B基因工程育种的原理是基因突变C单倍体育种的优点是明显缩短育种年限D多倍体育种得到的新品种结实率较低解析：三倍体植物不能繁殖后代，因此培育三倍体转基因植物可以防止基因污染；基因工程育种的原理是基因重组；单倍体育种的优点是明显缩短育种年限；多倍体育种得到的新品种果实大，但结实率较低。答案：B7育种工作离不开相关的生物学知识，下图为某育种过程的流程图，则下列有关该育种过程所涉及的生物学原理的叙述恰当的是()A过程为减数分裂，涉及的遗传学原理是基因突变和染色体变异B过程为花药离体培养，涉及的原理是植物体细胞具有全能性C过程为染色体加倍，涉及的遗传学原理是染色体变异和基因重组D该育种过程为单倍体育种，涉及的遗传学原理主要是染色体变异和基因重组解析：在减数分裂过程中，涉及的遗传学原理有：基因突变(减数第一次分裂的间期)、基因重组(减数第一次分裂的后期)和染色体变异(减I或减)，A错误；过程为花药离体培养，涉及的原理是植物的生殖细胞具有全能性，而不是体细胞，B错误；过程为染色体加倍，该过程涉及的遗传学原理是染色体变异，没有涉及基因重组，C错误；根据流程图可知，该过程的育种方法为单倍体育种，在流程图中涉及杂交过程(基因重组)和染色体加倍过程(染色体变异)，因此该育种过程涉及的遗传学原理主要是染色体变异和基因重组，D正确。答案：D8(2017福建宁德质检)如图是与水稻有关的育种途径，相关叙述不正确的是()AAB过程可获得原水稻没有的优良性状BCD过程能定向改变水稻的性状CEH过程依据的原理是基因重组DEG过程用秋水仙素处理成熟植株解析：图中AB过程是诱变育种，可获得原水稻没有的优良性状，A正确；CD过程是基因工程育种，能定向改变水稻的性状，B正确；EH过程是杂交育种，依据的原理是基因重组，C正确；EG过程是单倍体育种，用秋水仙素处理幼苗，D错误。答案：D9下图中，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的两对等位基因，表示培育水稻新品种的过程，则下列说法错误的是()A过程简便，但培育周期长B和的变异发生时期相同C与过程的育种原理不相同D过程常用的方法是花药离体培养解析：过程表示杂交育种，该过程最简便，但育种周期长，过程表示单倍体育种，该过程培育周期最短，A项正确。的变异是基因重组，发生在减后期，的变异是染色体数目加倍，是由于抑制了纺锤体的形成，作用于有丝分裂前期，B项错误。过程原理是基因突变，过程原理是基因重组，C项正确。过程表示花药离体培养获得单倍体植株，D正确。答案：B10如图表示利用某种农作物品种和培育出的几种方法，据图分析错误的是()A过程是用秋水仙素处理正在萌发的种子B培育品种的最简捷的途径是VC通过过程育种的原理是染色体变异D通过过程育种最不容易达到目的解析：图中过程是单倍体育种，原理是染色体变异，由于单倍体高度不育，不能形成种子，所以是用秋水仙素处理幼苗，A错误，C正确；V是杂交育种，是得到隐性纯合体最简捷的育种途径，B正确；是诱变育种，由于基因突变是不定向的，所以该育种最不容易达到目的，D正确。答案：A二、非选择题11野生猕猴桃是一种多年生的富含VC的二倍体(2N58)小野果。下图是某科研小组以大量的野生猕猴桃种子(aa)为实验材料培育抗虫猕猴桃无子新品种的过程，据图回答：(1)各代号表示的育种类型中：表示_，表示_。(2)过程用到的药剂是_，原理是_。(3)若过程是自交，则产生的AAAA的概率是_。(4)若过程是杂交，产生的AAA植株，其体细胞含染色体数目是_，该植株所结果实无子的原因是_；AA植株和AAAA植株是否为同一个物种，并说明原因_。(5)过程中用到的工具酶是_。AAA的细胞成功接受抗虫基因B后，经植物组织培养产生幼苗，移栽后长成AAAB的抗虫新品种植株，这种变异属于_。解析：(1)据图可知，aa变为Aa，发生了基因突变，因此对应的育种方式为诱变育种；Aa变成AAaa表明染色体数目加倍，对应的育种方式是多倍体育种。(2)诱导染色体数目加倍通常使用的试剂是秋水仙素，原理是抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍。(3)AAaa个体能产生的配子种类及比例分别是：AAAaaa141，即AA的概率为，因此AAaa个体自交形成AAAA的概率为。(4)根据题干可知，猕猴桃的一个染色体组中有29条染色体，AAA含有3个染色体组，故共有87条染色体；三倍体植株在减数分裂过程中联会紊乱，不能产生可育配子，因此高度不育；由于AA植株和AAAA植株杂交的后代AAA不育，因此二者之间存在生殖隔离，属于不同的物种。(5)基因工程中需要使用的工具酶有限制酶和DNA连接酶；基因工程育种的原理是基因重组。答案：(1)诱变育种多倍体育种(2)秋水仙素抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍(3)(4)87减数分裂过程中联会紊乱，不能产生可育(有效)的配子不是，杂交后代不育(5)限制性核酸内切酶、DNA连接酶基因重组12中国是世界上最大的茄子生产国，为培养优良品种，育种工作者应用了多种育种方法。请回答下列问题。(1)茄子晚开花(A)对早开花(a)为显性，果实颜色有深紫色(BB)、淡紫色(Bb)与白色(bb)之分，两对基因自由组合。为培育早开花深紫色果实的茄子，选择基因型为AABB与aabb的植株杂交，F1自交得到的F2中有_种表现型，其中早开花深紫色果实的植株所占比例为_。(2)青枯病是茄子的主要病害，抗青枯病(T)对易感青枯病(t)为显性，基因T、t与控制开花期的基因A、a自由组合。若采用二倍体早开花、易感青枯病茄子(aatt)与四倍体晚开花、抗青枯病茄子(AAAATTTT)为育种材料，培育纯合的二倍体早开花、抗青枯病茄子，则主要步骤如下：第一步，种植四倍体晚开花、抗青枯病茄子(AAAATTTT)，取其花药离体培养，获得基因型为_的子代。第二步，以基因型为_的茄子作为亲本杂交，得到F1(AaTt)。第三步，请用遗传图解或文字简要描述接下来的育种过程。解析：(1)由题意知，F1的基因型为AaBb，F1自交，F2中早开花深紫色果实(aaBB)所占的比例为1/41/41/16，F2中有A_BB(晚开花深紫色)、A_Bb(晚开花浅紫色)、A_bb(晚开花白色)、aaBB(早开花深紫色)、aaBb(早开花浅紫色)、aabb(早开花白色)6种表现型。(2)为了培育出纯合的二倍体早开花抗青枯病茄子(aaTT)，可首先利用四倍体晚开花抗青枯病茄子(AAAATTTT)的花药进行离体培养获得基因型为AATT的单倍体植株，然后将其与二倍体早开花易感青枯病茄子(aatt)杂交得到基因型为AaTt的植株，即F1，然后可采用自交的方法，从F2中选取早开花抗青枯病茄子(aaT_)连续自交直至不发生性状分离，获得早开花抗青枯病(aaTT)纯合子；也可取AaTt植株的花药进行离体培养，并用秋水仙素处理单倍体幼苗，最后筛选出纯合的二倍体早开花抗青枯病茄子(aaTT)即可。答案：(1)61/16(2)AATTaatt与AATT遗传图解如图13如图表示培育小麦的几种育种方式，纯种高秆抗锈病植株基因型为DDRR，纯种矮秆不抗锈病植株基因型为ddrr，两对基因分别位于两对同源染色体上。据图回答下列问题：(1)图中植株A培育的方法是_，将亲本杂交的目的是_，自交的目的是_。(2)植株B的培育运用的原理是_。(3)植株C需要染色体加倍的原因是_，诱导染色体加倍的最常用的方法是_