2019-2020学年高中生物 第6章 从杂交育种到基因工程 第1节 杂交育种与诱变育种学案 新人教版必修2

第1节杂交育种与诱变育种1掌握杂交育种和诱变育种的原理和操作过程。(重点)2.比较各种育种方法的优缺点。(重、难点)知识点一杂交育种学生用书P70阅读教材P98P991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。2育种原理：基因重组。3过程(以高产抗病小麦品种的选育为例)4特点(1)优点(2)缺点5应用(1)农产品：改良作物品质，提高农作物的单位面积产量。(2)家畜、家禽：培育出适应性强的乳用、肉用或乳肉兼用型优良品种。1动、植物杂交育种的区别(1)方法：植物杂交育种中纯合子的获得不能通过测交，只能通过逐代自交的方法获得；而动物杂交育种中纯合子的获得一般不通过逐代自交，而通过测交的方法进行确认后而获得。(2)实例：现有基因型为BBEE和bbee的两种植物或动物，欲培育基因型为BBee的植物或动物品种，育种过程的遗传图解如下：2单倍体育种和杂交育种的比较项目类型单倍体育种杂交育种区别育种原理染色体变异基因重组育种周期较短较长操作技术技术复杂操作简单联系单倍体育种与杂交育种相结合，单倍体植株要利用杂交后代的花药进行离体培养获得1杂交育种是植物育种的常规方法，其选育新品种的一般方法是()A根据杂种优势原理，从子一代(F1)中即可选出B从子三代(F3)中选出，因为子三代才出现纯合子C既可从子二代(F2)中选出，也可从子三代中选出D只能从子四代(F4)中选出能稳定遗传的新品种解析：选C。杂交育种的一般过程：首先亲本杂交产生F1，F1自交产生F2，如果选择的新品种是双隐性性状，则从F2中就可选出；如果需要选择含有显性性状的品种，则需要进一步自交后，从F3或其多次自交后代中选出。所以，杂交育种选育的新品种既可从F2中选出，也可从F3中选出。2家兔的黑色对白色为显性，短毛对长毛为显性。这两对基因分别位于一对同源染色体上。下列关于利用黑色短毛纯种兔和白色长毛纯种兔培育出黑色长毛纯种兔的做法，错误的是()A黑色短毛纯种兔白色长毛纯种兔，得F1B选取健壮的F1个体自交，得F2C从F2中选取健壮的黑色长毛兔与白色长毛兔测交D根据测交结果，选取F2中稳定遗传的黑色长毛雌、雄兔解析：选B。家兔属于雌雄异体生物，不能进行自交，因此B项错误。知识点二诱变育种学生用书P71阅读教材P1001原理：基因突变。2过程3特点(1)优点(2)缺点1根据育种程序图识别育种名称和过程AF对应的方法：A：杂交；B：花药离体培养；C：秋水仙素或低温处理；D：自交；E：诱变处理；F：秋水仙素或低温处理。2育种方法的选择育种目标育种方式集中双亲的优良性状快速育种单倍体育种操作简单杂交育种让原品系产生“新”性状诱变育种对原品种营养器官进行“增大”或“加强”多倍体育种保持原品种“优良”特性，快速繁殖(植物)植物组织培养提醒诱变育种不仅能应用于进行有性生殖的生物，也能应用于进行无性生殖的生物，主要应用于植物和微生物。1(2019山东枣庄八中高一月考)高产青霉菌的选育过程如下表所示，下列相关说法正确的是()时间(年)来源产量(单位/mL)1943发霉甜瓜中筛到201943自发突变2501943B25的X射线诱变5001945X1612的紫外线诱变8501947Q176的紫外线诱变850目前进一步变异5万10万A.该过程中需要处理大量的青霉菌B该育种方式的原理是染色体变异C该过程中青霉菌发生了定向变异D该育种方式可明显缩短育种年限解析：选A。基因突变具有低频性和不定向性，因此要筛选出高产青霉菌需要处理大量的青霉菌，A正确；该育种方式的原理是基因突变，B错误；变异都是不定向的，C错误；单倍体育种能明显缩短育种年限，而该育种方式为诱变育种，D错误。2下图所示，将二倍体植株和杂交得到，再将做进一步处理。下列对此分析错误的是()A由得到的育种原理是基因重组B图中秋水仙素的作用是使染色体数目加倍C若的基因型是AaBbdd，则的基因型可能是aBdD过程中，所产生的变异都有利于生产解析：选D。过程中多次射线处理萌发的种子应为诱变育种，由于突变是不定向的，所以产生的性状有可能是有利的，也有可能是有害的；过程表示的是杂交育种的自交阶段，遵循的原理为基因重组；过程是花药离体培养，所得到的幼苗是单倍体，的基因型可能为aBd、abd、ABd、Abd；秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，进而使染色体数目加倍。核心知识小结要点回眸规范答题 杂交育种的原理是基因重组。 杂交育种一般从F2开始筛选，因为从F2才开始出现性状分离。 杂交育种能将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起。 诱变育种的原理是基因突变。 人工诱变只是提高了突变率，但不能确定突变方向。 青霉素高产菌株是通过诱变育种培育的。学生用书P72拓宽教材1(必修2 P101基础题T3改编)利用60Co可进行诱变育种，下列有关说法错误的是()A利用60Co放出的射线照射种子时一般不选用干种子B若处理后的种子萌发后不具备新性状，即可抛弃C处理后只有少部分种子将发生基因突变D产生的新性状大多对生产不利答案：B2(必修2 P99图61改编)在水稻中，有芒(A)对无芒(a)为显性，抗病(R)对不抗病(r)为显性，用有芒抗病(AARR)和无芒不抗病(aarr)的两种水稻作亲本，培育无芒抗病的良种水稻供农民使用。分析并回答下列问题：(1)用杂交育种方法培育这一良种供农民使用至少需要4年时间，完成下列育种过程：第一年：进行杂交获得_；第二年：进行_获得F2；第三年：进行自交选出符合要求的_水稻品种，第四年：继续自交扩大繁殖目标种子。(2)第1年对作为母本的水稻应该做_处理，这项工序应该在开花_(填“前”或“后”)进行。解析：(1)根据题意可知，第1年将有芒抗病(AARR)和无芒不抗病(aarr)的两种水稻作亲本进行杂交，获得F1(AaRr)；第2年，将F1自交得到F2；第3年，从F2中选出无芒抗病(aaRr或aaRR)，通过自交选出纯系植株(aaRR)。(2)第1年，在开花前将母本水稻的雄蕊除去，这是为了避免自花传粉。答案：(1)F1自交纯系植株(aaRR)(2)人工去雄前精练好题3以下有关育种的叙述，正确的是()A太空育种的原理为基因突变及基因重组B三倍体植物不能由受精卵发育而来C单倍体植物的培育与细胞的全能性表达有关D杂交育种和诱变育种都能产生新基因解析：选C。太空育种的原理为基因突变，A错误；二倍体与四倍体杂交产生三倍体，B错误；单倍体植物的培育与细胞的全能性表达有关，C正确；诱变育种能产生新基因，但杂交育种不能产生新基因，D错误。4现有A、B、C三个番茄品种，A品种的基因型为aaBBDD，B品种的基因型为AAbbDD，C品种的基因型为AABBdd，三对基因分别位于三对同源染色体上。若要利用上述品种培育获得aabbdd植株至少需要几年()A2年B3年C4年D5年解析：选B。过程为：第一年aaBBDDAAbbDDaaBBDDAABBdd 第二年AaBbDDAaBBDd 第三年播种基因型为aaBbDd的种子花药离体培养abdaabbdd(植株)5(2019厦门高一检测)下图中的分别表示不同的育种方式，下列相关叙述不正确的是()A方式应用的原理包括细胞全能性B方式只适用于进行有性生殖的生物C方式试剂处理的对象只能是萌发的种子D方式可以诱发基因突变产生新基因解析：选C。方式中对花药进行离体培养形成单倍体的过程中利用了细胞的全能性；方式是杂交育种，它适用于进行有性生殖的生物；方式为多倍体育种，处理的对象为萌发的种子或幼苗；方式为诱变育种，能产生新基因。6下图为利用玉米(基因型为BbTt)进行实验的流程示意图。下列分析正确的是()AT与B、b的自由组合发生在过程B植株B为纯合子的概率为1/4C过程为单倍体育种D过程可发生基因突变、染色体变异解析：选D。自由组合发生在减数分裂过程中，即非同源染色体上的非等位基因自由组合，而据植株D只有3种基因型可判断，这两对等位基因位于同一对同源染色体上，不可能发生T与B、b的自由组合，A错误；植株B是通过单倍体育种获得的，都是纯合子，B错误；过程获得的是单倍体幼苗，而单倍体育种过程还包括利用秋水仙素处理获得植株B的过程，C错误；将幼苗培育成植株C的过程中只存在有丝分裂，可能发生基因突变，还可能发生染色体数目或者结构的改变，即染色体变异，D正确。7(2019安徽合肥二检)“自交系”常指单株经过连续多代自交而形成的纯合株系，常用作育种材料。香水稻自交系Y具有香味浓郁、高产等多种优良性状。回答下列问题：(1)研究者对自交系Y进行了分子水平的深入研究，发现合成香味物质的代谢过程由酶甲催化。研究无香水稻自交系W发现，细胞中合成了该香味物质，但被酶乙催化分解。Y与W杂交，F1表现型为无香味。请从分子水平解释F1出现这种表现型的原因：_。(2)香水稻自交系Y对除草剂敏感，为使其获得抗除草剂的性状，育种工作者将其与抗除草剂水稻自交系K杂交，并进行多轮回交选育。此处回交是子代与亲本自交系进行杂交的方法。具体育种过程如下图所示。已知抗除草剂性状由显性基因A控制。Y与K杂交产生的F1表现为_(填“具有”或“不具有”)抗除草剂性状。F1Fn与亲本_(填“自交系K”或“自交系Y”)进行回交。多轮回交的目的是_。(3)选育的主要标准是：具有抗除草剂性状；_。答案：(1)F1从亲本W获得控制酶乙合成的基因，可产生有活性的酶乙，使香味物质分解，表现为无香味(2)具有自交系Y积累更多自交系Y的优良性状/遗传物质(3)其他性状与自交系Y相同学生用书P127(单独成册)1杂交育种和诱变育种的原理分别是()A基因突变B基因重组和基因突变C染色体变异 D基因突变和染色体变异解析：选B。杂交育种的原理是基因重组，诱变育种的原理是基因突变。2(2019芜湖高一检测)杂交育种中，杂交后代的性状一旦出现就能稳定遗传的是()A优良性状 B隐性性状C显性性状 D相对性状解析：选B。纯合子的性状是稳定遗传的，而显性性状的个体不一定是纯合子，隐性性状的个体一定是纯合子，所以一旦出现即可稳定遗传。3(2019郴州高一检测)两个水稻亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传。现要选育纯种双显性的水稻品种，让两个亲本杂交产生F1，F1自交产生F2。在F2的双显性水稻种子中符合育种要求的占()A1/16B1/9 C1/3D9/16解析：选B。让基因型为AAbb和aaBB的两个品种杂交，得F1为AaBb，自交得F2，基因型及比例为A_B_A_bbaaB_aabb9331，其中双显性水稻(A_B_)占9/16，AABB占1/41/41/16，所以F2的双显性水稻种子中符合育种要求的占1/9。4杂交育种需要选育能够稳定遗传的个体，淘汰不需要的个体。如果从一杂合的亲本中选育某一显性性状(该性状是单基因控制的)，每次自交后都淘汰掉隐性个体，则需经多少代连续自交能使稳定遗传的个体占显性个体的比例超过95%()A5 B6 C7D8解析：选B。根据题意分析可知：一杂合的亲本中选育某一显性性状个体，连续自交，每次自交后都淘汰掉隐性个体，则Fn中AA所占的比例是1。要使Fn中能稳定遗传的个体占显性个体的比例超过95%，即195%，则n6，故选B。5(2019阜阳高一检测)基因型为AaBb的某植物个体，利用单倍体育种的方法得到一个基因型为AABB的个体，同时不能得到的个体基因型是()AAB BAAbbCaaBB Daabb解析：选A。基因型为AaBb的植物个体产生的花粉的基因组成是AB、Ab、aB、ab，培育的单倍体经过秋水仙素处理后染色体加倍，获得的个体都是纯合子。6(2019廊坊高一检测)下列不属于诱变育种的是()A用一定剂量的射线处理，引起变异而获得新性状B用X射线照射处理，得到高产青霉素菌株C用亚硝酸处理，得到植物的新类型D人工种植的马铃薯块茎逐年变小解析：选D。诱变育种是利用物理因素(如X射线、射线等)或化学因素(如亚硝酸等)处理生物，引发基因突变。人工种植的马铃薯，造成块茎逐年变小的直接原因是高温、干旱、病毒感染等，故不属于诱变育种。7(2019河北乐清一中期中)利用航天搭载的种子已培育出水稻、小麦、青椒、番茄等植物的新品种。其中航育1号水稻新品种平均株高降低14厘米，生长期缩短13天，增产5%10%，取得良好的经济效益。这是()A染色体结构改变的结果B染色体数目改变的结果 C基因重组的结果 D基因突变的结果答案：D8育种专家采用诱变育种的方法改良某些农作物的原有性状，其原因是诱变育种()A提高了后代的出苗率B提高了后代的遗传稳定性C产生的突变大多是有利的D能提高突变率以供育种选择 解析：选D。诱变育种是在人为条件下，使控制生物性状的基因发生改变，然后从突变中选择人们所需的优良品种。基因突变具有低频性和不定向性等特点，因此，需要通过人工方法来提高突变频率产生更多的变异，以从中获取有利性状；出苗率的大小是由种子胚的活性决定的；后代遗传稳定性是由DNA稳定性等决定的。9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A BC D解析：选B。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，同时可以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。10下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，下列叙述错误的是()A过程是用秋水仙素处理正在萌发的种子B培育品种最简捷的途径是C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：选A。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，所以过程是用秋水仙素处理幼苗，A错误，C正确；过程是杂交育种，是最简捷的育种途径，B正确；过程是诱变育种，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。11下列各项措施中，能够产生新基因的是()A高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦杂交B用秋水仙素处理二倍体西瓜得到四倍体C用花药离体培养小麦植株D用X射线处理获得青霉素高产菌株解析：选D。A项属于杂交育种，原理是基因重组；B项属于多倍体育种，C项属于单倍体育种，二者的育种原理均为染色体变异；D项属于诱变育种，原理是基因突变，产生了新基因。12(2019江西九江一中期中)豌豆从播种到收获为1年时间，纯种高茎豌豆与纯种矮茎豌豆杂交得F1种子，F1自交产生的F2中高茎和矮茎的比例为31。纯种黄色圆粒豌豆与纯种绿色皱粒豌豆杂交得F1，F1自交得F2中各种表现型的比例为9331。上述实验分别需要在第几年才能得出结果()A3年、2年 B2年、2年C3年、3年 D2年、3年解析：选A。豌豆植株的高度表现在当代植株上，第一年将纯种高茎豌豆与纯种矮茎豌豆杂交得F1种子，第二年将F1种子播种，F1植株自交产生F2种子，第三年F2种子播种后长出F2植株，表现为高茎和矮茎的比例为31。豌豆子粒的性状表现是在上一代植株上，第一年将纯种黄色圆粒豌豆与纯种绿色皱粒豌豆杂交得黄色圆粒种子即F1，第二年将F1自交得到的种子即是F2，其四种表现型的比例为9331。13(2019郑州外国语学校高一期中)某二倍体植物的体细胞中染色体数为24，基因型为AaBb，这两对基因遵循自由组合定律，请据图回答下列问题：(1)图中所示的细胞分裂方式主要是_。(2)产生的花粉基因型有_种，由花粉发育成的单倍体有哪几种基因型？_。(3)若处是指用秋水仙素处理，则个体的体细胞中含染色体_条，通过这种方法最终获得个体的育种方法的优势是_。(4)若该植物进行自花传粉，在形成的以个体组成的群体中可能有几种基因型？_。(5)若A表示水稻的高秆基因，a表示水稻的矮秆基因；B表示水稻的抗病基因，b表示水稻的不抗病基因，这两对基因按自由组合定律遗传。那么该水稻自花传粉的后代中，矮秆抗病的个体所占比例是_，若要获得稳定遗传的矮秆抗病水稻，应让矮秆抗病的水稻进行自交，在自交的后代中纯种的矮秆抗病水稻所占比例为_。(6)若要尽快获得纯种的矮秆抗病水稻，则应采用图中_(填字母)过程进行育种，这种育种方法称为_。解析：(1)植物通过减数分裂产生配子，因此图中为减数分裂过程。(2)根据基因自由组合定律，基因型为AaBb的普通水稻经减数分裂能产生AB、Ab、aB、ab四种配子，所以由花粉粒发育成的单倍体也有AB、Ab、aB、ab 4种基因型。(3)普通水稻的体细胞中含有2n24条染色体，则经减数分裂后产生的配子中含12条染色体，秋水仙素能抑制纺锤体的形成，导致染色体数目加倍，因此，若处是指用秋水仙素处理，则个体的体细胞中含染色体24条，这属于单倍体育种，其优点是后代都是纯合子，明显缩短育种年限。(4)该植株的基因型为AaBb，其进行自花传粉，后代有339种基因型。(5)该水稻自花传粉的后代中，矮秆抗病个体(aaB)所占比例是1/43/43/16，若要获得稳定遗传的矮秆抗病水稻，应让矮秆抗病的水稻进行自交，在自交的后代中纯种的矮秆抗病水稻(aaBB)所占比例为1/32/31/41/2。(6)由于单倍体育种的优点是能迅速获得纯合体，加快育种进程。因此，若要尽快获得纯种的矮秆抗病的水稻，则应采用图中的、过程进行单倍体育种。答案：(1)减数分裂(2)4AB、Ab、aB、ab(3)24后代都是纯合子，明显缩短育种年限(4)9种(5)3/161/2(6)、单倍体育种14(2019豫北重点中学联考)已知玉米的黄粒(D)对紫粒(d)为显性，抗病(R)对不抗病(r)为显性，控制上述两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。现选择纯种紫粒抗病与黄粒不抗病植株为亲本杂交得F1，F1自交得F2，从而获取黄粒抗病植株进行深入研究。请根据材料分析回答下列问题：(1)上述育种过程所依据的原理是_。(2)正常情况下，在F2的黄粒抗病类型中，能稳定遗传的个体所占比例为_。(3)我国科学家应用X射线对玉米进行处理，从经处理的后代中选育并成功获得抗病性强的优良个体。该过程中，要进行“选育”的根本原因是_。(4)某研究小组以F1获得的一组自交及测交结果如下表：表现型相交方式黄粒抗病紫粒抗病黄粒不抗病紫粒不抗病自交(后代)89830513865测交(后代)210207139131对以上结果，甲、乙两同学作出了自己的判断。甲同学认为是基因重组的结果，乙同学认为玉米在种植过程中发生了染色体变异。你认为_同学的判断正确，理由是F1的自交和测交后代中均出现了_的数据偏离理论值的现象可能是由_引起的。为探究该同学的判断是否正确，你的思路是_，并在实验过程中严格控制_。答案：(1)基因重组(2)1/9(3)基因突变是多方向性的(不定向的)，并且有利变异少(4)甲不抗病类型 病虫害设置多组F1自交及测交实验(或重复实验)影响因素(或病虫害)15普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种，控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。某实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验：请分析回答下列问题：(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品种的是_组，原因是_。(4)通过矮秆抗病获得矮秆抗病小麦新品种的方法是_。获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传的占_。(5)在一块高秆(纯合子)小麦田中，发现了一株矮秆小麦。请设计实验方案探究该矮秆性状出现的可能原因(简要写出所用方法、结果和结论)。答案：(1)自交2/3(2)(3)C基因突变频率低且不定向(4)用秋水仙素(或低温)诱导染色体加倍100%(5)将矮秆小麦与高秆小麦杂交，如果子一代为高秆，子二代高秆矮秆31(或出现性状分离)，则矮秆性状是基因突变造成的；否则，矮秆性状是由环境引起的。或将矮秆小麦与高秆小麦种植在相同环境条件下，如果两者未出现明显差异，则矮秆性状由环境引起；否则，矮秆性状是基因突变的结果。14