2018版高考生物一輪復(fù)習(xí) 第七單元 生物的變異、育種與進(jìn)化 第三講 從雜交育種到基因工程學(xué)案 新人教版
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1、 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(yīng)用(Ⅱ) 2.轉(zhuǎn)基因食品的安全(Ⅰ) 授課提示:對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第145頁(yè) 一、雜交育種 1.(1)原理:基因重組。 (2)目的:培育動(dòng)植物優(yōu)良品種。 (3)范圍:有性生殖的生物。 2.過(guò)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(gè)體種植并推廣。 (3)培育顯性純合子品種 ①植物:選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交,獲得F1→F1自交→獲得F2→鑒別、選擇需要的類(lèi)
2、型,自交至不發(fā)生性狀分離為止。 ②動(dòng)物:選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交,獲得F1→F1雌雄個(gè)體交配→獲得F2→鑒別、選擇需要的類(lèi)型與隱性類(lèi)型測(cè)交,選擇后代不發(fā)生性狀分離的F2個(gè)體。 3.優(yōu)點(diǎn):操作簡(jiǎn)便,可以把多個(gè)品種的優(yōu)良性狀集中在一起。 4.缺點(diǎn):獲得新品種周期長(zhǎng),雜交后代會(huì)出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象,育種過(guò)程緩慢。 5.應(yīng)用:根據(jù)需要培育理想類(lèi)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(guò)程:選擇生物→誘發(fā)基因突變→選擇理想類(lèi)型→培育。 4.優(yōu)點(diǎn):可以提高突變頻率,在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類(lèi)型;大幅度地改
3、良某些性狀。 5.缺點(diǎn):有利變異個(gè)體往往不多,需處理大量材料(盲目性大)。 6.應(yīng)用:培育具有新性狀的類(lèi)型,主要應(yīng)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(diǎn):明顯縮短育種年限,所得個(gè)體均為純合體。 4.缺點(diǎn):技術(shù)復(fù)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(shí)例:三倍體無(wú)子西瓜 (1) (2)三倍體西瓜無(wú)子的原因:三倍體西瓜在減數(shù)分裂過(guò)程中,由于染色體聯(lián)會(huì)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。
4、2.操作工具 (1)基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶。 ①特性:一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列,并在特定的切點(diǎn)上切割。 ②作用:將外來(lái)的DNA切斷,用相同的限制酶切取目的基因和運(yùn)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(gòu)成的DNA骨架上的缺口“縫合”起來(lái),即連接磷酸和脫氧核糖形成磷酸二酯鍵。 (3)基因的運(yùn)載體 ①特點(diǎn):有標(biāo)記基因;有多個(gè)限制酶切點(diǎn);能在受體細(xì)胞中穩(wěn)定保存并大量復(fù)制。 ②舉例:常用的有質(zhì)粒、噬菌體、動(dòng)植物病毒等。 3.步驟:提取目的基因→目的基因與運(yùn)載體結(jié)合→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與鑒定。 4.重組成功
5、的標(biāo)志:獲得目的基因產(chǎn)物。 1.雜交育種的兩個(gè)特點(diǎn) 能將多個(gè)優(yōu)良性狀集中到同一生物個(gè)體上;耗時(shí)較長(zhǎng)。 2.誘變育種的方法和特點(diǎn) (1)兩種誘變方法:物理誘變、化學(xué)誘變。 (2)兩個(gè)特點(diǎn):多害少利;能產(chǎn)生新基因,創(chuàng)造生物新類(lèi)型。 3.基因工程的三種工具 (1)限制酶:一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列并在特定的切點(diǎn)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(yùn)載體:將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。常見(jiàn)的運(yùn)載體有質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等。 關(guān)于變異與育種的3個(gè)易混易錯(cuò)點(diǎn) (1)單倍體育種和花藥離體培養(yǎng)相混淆
6、。花藥離體培養(yǎng)只能獲得單倍體,而單倍體育種最終要獲得正常個(gè)體。 (2)不同的育種方法獲得的新品種性狀能否遺傳的問(wèn)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(guò)多倍體育種獲得的無(wú)子西瓜的“無(wú)子”性狀屬于可遺傳變異,而通過(guò)涂抹生長(zhǎng)素獲得的無(wú)子番茄無(wú)子性狀是不遺傳的變異。 (3)混淆“最簡(jiǎn)便”與“最快速”?!白詈?jiǎn)便”著重于技術(shù)含量應(yīng)為“易操作”,如雜交育種,雖然年限長(zhǎng),但農(nóng)民自己可簡(jiǎn)單操作;但“最快速”則未必簡(jiǎn)便,如單倍體育種可明顯縮短育種年限,但其技術(shù)含量卻較高,單就花粉培養(yǎng)成幼苗已很難實(shí)現(xiàn)。 授課提示:對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第146頁(yè) 考點(diǎn)一 變異與育種
7、 [核心考點(diǎn)通關(guān)] 1.幾種育種方法比較 名稱 原理 方法 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 應(yīng)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(guò)自交至不發(fā)生性狀分離為止 方法簡(jiǎn)便,使分散在同一物種不同品種中的多個(gè)優(yōu)良性狀集中于同一個(gè)體上 ①育種時(shí)間一般比較長(zhǎng); ②局限于同種或親緣關(guān)系較近的個(gè)體; ③需及時(shí)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 ①物理:紫外線、X或γ射線、微重力、激光等處理,再篩選; ②化學(xué):亞硝
8、酸、硫酸二乙酯處理,再選擇 提高變異頻率,加快育種進(jìn)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 ①先進(jìn)行花藥離體培養(yǎng),培養(yǎng)出單倍體植株;②將單倍體幼苗經(jīng)一定濃度的秋水仙素處理獲得純合子;③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(jìn)程 技術(shù)復(fù)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(diǎn) 缺點(diǎn) 應(yīng)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(jiǎn)單,能較快獲得
9、所需品種 所獲品種發(fā)育延遲,結(jié)實(shí)率低,一般只適用于植物 三倍體無(wú)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(yùn)載體結(jié)合→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的表達(dá)與檢測(cè)→篩選獲得優(yōu)良個(gè)體 ①目的性強(qiáng),育種周期短; ②克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 技術(shù)復(fù)雜,安全性問(wèn)題多,有可能引起生態(tài)危機(jī) 轉(zhuǎn)基因“向日葵豆”、轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉 [特別提醒] (1)雜交育種選育的時(shí)間是從F2開(kāi)始,原因是從F2開(kāi)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(shí)仍然是未突變的遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于突變的個(gè)體;突變的不定向性
10、和一般有害的特性決定了在突變的個(gè)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(shí)現(xiàn)不同物種間的基因重組。 2.育種程序圖的識(shí)別 (1)首先要識(shí)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(shù),H——脫分化,I——再分化,J——包裹人工種皮。這是識(shí)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
11、倍體育種,“植物細(xì)胞新細(xì)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(gè)體基因型的育種圖解識(shí)別 根據(jù)基因型的變化可以判斷:“aabb×AABB→AaBb→AAbb”為雜交育種,“aabb×AABB→AaBb→Ab→AAbb”為單倍體育種,“AABB→AaBB”為誘變育種,“aabb×AABB→AaBb→AAaaBBbb”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(guān)不同育種方法優(yōu)缺點(diǎn)的說(shuō)法中,不正確的是( ) A.基因工程育種的最大優(yōu)點(diǎn)是定向改造生物 B.多倍體育種的優(yōu)點(diǎn)是快速獲得性狀遺傳穩(wěn)定
12、的純合子 C.人工誘變育種的優(yōu)點(diǎn)是能夠大幅度改良生物的性狀 D.雜交育種的優(yōu)點(diǎn)之一是獲得雜種并表現(xiàn)雜種優(yōu)勢(shì) 解析:基因工程育種的最大優(yōu)點(diǎn)是讓目的基因定向表達(dá)從而定向改造生物性狀,A正確;多倍體育種可使細(xì)胞內(nèi)的染色體快速加倍,獲得的不一定是純合子,B錯(cuò)誤;人工誘變育種的優(yōu)點(diǎn)是能夠大幅度改良生物的性狀,C正確;雜交育種的優(yōu)點(diǎn)之一是獲得雜種并表現(xiàn)雜種優(yōu)勢(shì),D正確。 答案:B 2.誘變育種有很多突出優(yōu)點(diǎn),也存在一些缺點(diǎn),下列分析正確的是( ) ①結(jié)實(shí)率低,發(fā)育遲緩?、谔岣咄蛔兟?,在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類(lèi)型?、鄞蠓雀牧寄承┬誀睢、芮o稈粗壯,果實(shí)種子大,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高?、萦欣麄€(gè)體不
13、多,需要大量的材料 A.①④ B.②③⑤ C.①④⑤ D.①②④ 解析:結(jié)實(shí)率低,發(fā)育遲緩屬于多倍體的特點(diǎn),故①錯(cuò)誤;由于基因突變具有低頻性的特點(diǎn),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(jìn)程,故②正確;人工誘變可以提高變異頻率,大幅度改良某些性狀,故③正確;莖稈粗壯,果實(shí)種子大,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高屬于多倍體的特點(diǎn),故④錯(cuò)誤;由于基因突變具有少利多害性和不定向性的特點(diǎn),所以人工誘變產(chǎn)生的有利個(gè)體不多,需要大量的材料,故⑤正確。 答案:B 題組二 育種程序圖及個(gè)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(guò)下列技術(shù)可以分別
14、將它轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵禄蛐偷纳铮孩貯ABB;②aB;③AaBBC;④AAaaBBBB。則以下排列正確的是( ) A.誘變育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、花藥離體培養(yǎng)、細(xì)胞融合 B.雜交育種、花藥離體培養(yǎng)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、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(shù) D.細(xì)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,①是基因型為AABB的生物,染色體數(shù)目沒(méi)有發(fā)生改變,可采用雜交育種的方法;②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;③是基因型為AaBBC的生物,多了一個(gè)外源基因C,可以采用基因工程的方法;④是基因型為AAaaBB
15、BB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:B 4.如圖①~⑤列舉了五種育種方法,請(qǐng)回答相關(guān)問(wèn)題: (1)①屬于________育種。 (2)第④種育種方法的原理是_____________________________________, 紅色種皮的花生種子用第④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(jié)出了紅色種皮的種子,其原因是______________________________________。 (3)能體現(xiàn)細(xì)胞具有全能性的是方法________(填①~⑤)。與方法①相比,方法②的優(yōu)點(diǎn)是________________
16、________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)通過(guò)育種方法⑤培育抗蟲(chóng)棉屬基因工程育種,此操作過(guò)程中抗蟲(chóng)基因表達(dá)時(shí)的遺傳信息傳遞方向是_______________________________________________________________ ________________________________________________________
17、________________。 解析:依題意和圖示分析可知:①~⑤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)①屬于常規(guī)的雜交育種。(2)④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(jié)出了紅色種皮的種子,說(shuō)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)②屬于單倍體育種,運(yùn)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)將離體的花藥培養(yǎng)成完整的單倍體植株,體現(xiàn)了細(xì)胞具有全能性。單倍體育種的優(yōu)點(diǎn)是明顯縮短育種年限。(4)⑤是基因工程育種??瓜x(chóng)基因表達(dá)是指抗蟲(chóng)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成,因此抗蟲(chóng)基因表達(dá)時(shí)的遺傳信息傳遞方向是:DNA
18、RNA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)② 明顯縮短育種年限 (4)DNARNA蛋白質(zhì) 考點(diǎn)二 育種方案的選擇及育種年限的分析 [核心考點(diǎn)通關(guān)] 一、關(guān)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(wú)子果實(shí)可選擇多倍體育種,其原理是三倍體植株在進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)聯(lián)會(huì)紊亂,通常不能產(chǎn)生正常的配子,因而不能結(jié)子。 (2)要獲得本物種沒(méi)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(qiáng)。 (3)如果要將不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中到某一個(gè)體上,則可以選擇雜交育種或單倍體育種,其中單倍體育
19、種可大大縮短育種年限,從而快速獲得純種個(gè)體。 (4)如果要克服遠(yuǎn)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(xì)胞雜交技術(shù)。 (5)如果要培育具有隱性性狀的個(gè)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(shí)驗(yàn)較難操作,則在選育顯性純合子時(shí)最簡(jiǎn)便的方法是自交。 (8)實(shí)驗(yàn)植物若為營(yíng)養(yǎng)繁殖類(lèi),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(shí)驗(yàn)材料若為原核生物,則不能運(yùn)用雜交育種,細(xì)菌一般采用誘變育種和基因工程育種。 二、關(guān)于育種年限的分析 不同的育種方法需
20、要的時(shí)間不同,即使是同一種育種方法,也會(huì)因?yàn)槲锓N、性狀的不同而存在時(shí)限上的差異。下面所有分析均為理論年限分析,在實(shí)踐中,所需時(shí)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(biāo)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(lèi)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(biāo)為具有雙隱性性狀的植株。參照?qǐng)D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(biāo)為具有一顯一隱性狀的植株。參照?qǐng)D示可知:理論上到第四年就能獲得所需
21、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(biāo)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(shí),理論上,雙顯性性狀育種或單顯性性狀育種所需時(shí)限應(yīng)比性狀表現(xiàn)于植株時(shí)節(jié)省一年的時(shí)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(biāo)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(shí),理論上,第二年就能獲得所需品種。 (3)如果是三對(duì)以上相對(duì)性狀的育種,則育種時(shí)限會(huì)在上述基礎(chǔ)上相應(yīng)延長(zhǎng)。 3.雜交育種——多年生植物 如果育種對(duì)象為多年生植物,則雜交育種的周期就會(huì)更長(zhǎng)。 4.單倍體育種 花藥離體培養(yǎng)必然是第二年的工作,
22、誘導(dǎo)單倍體幼苗的染色體數(shù)加倍,所需的時(shí)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(biāo)不同育種方案的選擇不同 育種目標(biāo) 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(shí)較長(zhǎng),但簡(jiǎn)便易行) 對(duì)原品系實(shí)施“定向”改造 基因工程及植物細(xì)胞工程(植物體細(xì)胞雜交)育種 讓原品系產(chǎn)生新性狀(無(wú)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(yíng)養(yǎng)器官“增大”或“加強(qiáng)” 多倍體育種 (2)關(guān)注“三最”定方向 ①最簡(jiǎn)便——側(cè)重于技術(shù)操作,雜交育種操作最簡(jiǎn)便。 ②最快——側(cè)重于育種時(shí)
23、間,單倍體育種所需時(shí)間明顯縮短。 ③最準(zhǔn)確——側(cè)重于目標(biāo)精準(zhǔn)度,基因工程技術(shù)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(guān)育種的敘述,錯(cuò)誤的是( ) A.誘變育種可提高突變頻率,從而加速育種進(jìn)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(shí)間 D.為了解決三倍體無(wú)子西瓜年年制種的問(wèn)題,可利用植物組織培養(yǎng)快速繁殖 解析:?jiǎn)伪扼w育種需對(duì)單倍體幼苗進(jìn)行誘導(dǎo)染色體加倍處理,由于單倍體高度不育無(wú)法形成種子,故B錯(cuò)誤;隱性純合體自交后代不發(fā)生性狀分離,通過(guò)雜
24、交育種得到表現(xiàn)型符合生產(chǎn)要求的個(gè)體即可。 答案:B 6.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(duì)基因獨(dú)立遺傳。該種植物從播種到收獲種子需要一年的時(shí)間。利用現(xiàn)有種子獲得基因型為aabbccdd的種子至少需要( ) A.3年 B.4年 C.5年 D.6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(shí)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
25、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(shuō)法不正確的是( ) A.將兩親本的兩個(gè)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(yuǎn)緣雜交不親和的障礙,可以利用植物體細(xì)胞雜交育種技術(shù) 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(yīng)選用單倍體育種,D不正確。 答案:D 8.普通小麥中有高稈抗病(T
26、TRR)和矮稈易感病(ttrr)兩個(gè)品種,控制兩對(duì)相對(duì)性狀的基因分別位于兩對(duì)同源染色體上。實(shí)驗(yàn)小組利用不同的方法進(jìn)行了如下三組實(shí)驗(yàn),請(qǐng)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 ↓ ↓ ↓γ射線 F1 高稈抗病 高稈抗病 矮稈抗病Ⅲ ↓ ↓花藥離體培養(yǎng) F2 矮稈抗?、瘛 “捒共、? ↓處理 …… (1)A組由F1獲得F2的方法是__
27、______,F(xiàn)2矮稈抗病植株中不能穩(wěn)定遺傳的占________________________________________________________________________。 (2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類(lèi)矮稈抗病植株中,最可能產(chǎn)生不育配子的是________類(lèi)。 (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________________________________________________________________________ ________________________________________
28、________________________________。 (4)B組的育種方法是________。B組育種過(guò)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________________________________________________________________________ __________________________________________
29、______________________________。 解析:(1)圖示A組表示雜交育種的過(guò)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。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類(lèi)矮稈抗病植株中,Ⅱ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?yàn)榛蛲蛔兙哂胁欢ㄏ蛐院偷皖l性。(4)B組育種過(guò)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。
30、 答案:(1)自交 (2)Ⅱ (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?、虻挠酌? (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(diǎn)三 基因工程 [核心考點(diǎn)通關(guān)] 1.基因工程的操作工具 (1)限制性核酸內(nèi)切酶 ①特點(diǎn):一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列,并在特定的切點(diǎn)切割DNA分子。 ②存在:主要存在于微生物中。 ③結(jié)果:產(chǎn)生黏性末端(堿基互補(bǔ)配對(duì))或平末端。 (2)DNA連接酶 ①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”)。
31、 ②結(jié)果:兩個(gè)相同的黏性末端或平末端相連。 (3)運(yùn)載體 ①條件:a.能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制;b.有多個(gè)限制酶切點(diǎn),以便與外源基因連接; c.有標(biāo)記基因,以便篩選。 ②常用的運(yùn)載體 a.質(zhì)粒 b.噬菌體(又叫細(xì)菌病毒)。 c.動(dòng)植物病毒。 2.基因重組與基因工程的異同 比較項(xiàng)目 基因重組(狹義) 基因工程 不 同 點(diǎn) 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(wú)性生殖 變異 大小 小 大 意義 是生物變異的來(lái)源之一,對(duì)生物進(jìn)化有重要意義 使人類(lèi)有可能按自己的意愿直接定向地改造生物,培育出新品
32、種 相同點(diǎn) 都實(shí)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(shí)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(shù)可看作是一種廣義的基因重組。 (3)轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物的培育,因其細(xì)胞全能性不同,外源基因的受體細(xì)胞也不同。培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的受體細(xì)胞一般為受精卵;培育轉(zhuǎn)基因植物的受體細(xì)胞可用生殖細(xì)胞,也可用體細(xì)胞?;蚬こ坛P枧c其他工程技術(shù)配合,才能實(shí)現(xiàn)目的。 [題組突破演練] 題組 基因工程的工具及應(yīng)用 9.下列關(guān)于基因工程中有關(guān)基因操作的名詞及對(duì)
33、應(yīng)的內(nèi)容,正確的組合是( ) 供體 剪刀 針線 運(yùn)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(yùn)載體是質(zhì)粒。 答案:C
34、 10.(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(jìn)行的是( ) ①我國(guó)科學(xué)家袁隆平利用雜交技術(shù)培育出超級(jí)水稻 ②我國(guó)科學(xué)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(chóng)棉?、畚覈?guó)科學(xué)家通過(guò)返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒?、芪覈?guó)科學(xué)家通過(guò)體細(xì)胞克隆技術(shù)培養(yǎng)出克隆牛 A.① B.①② C.①②③ D.②③④ 解析:雜交育種的原理是基因重組,①正確;基因工程的原理是基因重組,②正確;太空椒是誘變育種的成果,原理是基因突變,③錯(cuò);體細(xì)胞克隆技術(shù)培養(yǎng)出克隆牛屬于無(wú)性生殖,與基因重組無(wú)關(guān),④錯(cuò)。 答案:B 授課提示:對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第149頁(yè) 練
35、全國(guó)高考真題——知考查重點(diǎn) 1.(2014·高考新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ)現(xiàn)有兩個(gè)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(duì)感病為顯性,高稈對(duì)矮稈為顯性,但對(duì)于控制這兩對(duì)相對(duì)性狀的基因所知甚少?;卮鹣铝袉?wèn)題: (1)在育種實(shí)踐中,若利用這兩個(gè)品種進(jìn)行雜交育種,一般來(lái)說(shuō),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(yù)測(cè)雜交結(jié)果。若按照孟德?tīng)栠z傳定律來(lái)預(yù)測(cè)雜交結(jié)果,需要滿足3個(gè)條件:條件之一是抗病與感病這對(duì)相對(duì)性狀受一對(duì)等位基因控制,且符合分離定律;其余兩個(gè)條件是______________________
36、_________ ________________________________________________________________________。 (3)為了確定控制上述這兩對(duì)性狀的基因是否滿足上述3個(gè)條件,可用測(cè)交實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)。請(qǐng)簡(jiǎn)要寫(xiě)出該測(cè)交實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。_____________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)通過(guò)雜交育種,可將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀集中在一起,抗病與矮稈(抗倒伏)為
37、優(yōu)良性狀。(2)抗病與感病、高稈與矮稈各自受一對(duì)等位基因控制,兩對(duì)基因位于兩對(duì)同源染色體上均符合分離定律時(shí),才可依據(jù)自由組合定律對(duì)雜交結(jié)果進(jìn)行正確預(yù)測(cè)。(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(cè)交,若測(cè)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1∶1∶1∶1,則這兩對(duì)等位基因滿足上述3個(gè)條件。 答案:(1)抗病矮稈 (2)高稈與矮稈這對(duì)性狀受一對(duì)等位基因控制,且符合分離定律;控制這兩對(duì)相對(duì)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
38、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?yàn)開(kāi)_______________________________________________________________________, 導(dǎo)致香味物質(zhì)積累。 (2)水稻香味性狀與抗病性狀獨(dú)立遺傳??共?B)對(duì)感病(b)為顯性。為選育抗病香稻新品種,進(jìn)行了一系列雜交實(shí)驗(yàn)。其中,無(wú)香味感病與無(wú)香味抗病植株雜交的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖所示,則兩個(gè)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_(kāi)_____________。 (3)用純合無(wú)香味
39、植株作母本與香稻品種甲進(jìn)行雜交,在F1中偶爾發(fā)現(xiàn)某一植株具有香味性狀。請(qǐng)對(duì)此現(xiàn)象給出兩種合理的解釋:①________________________________________________________________________; ②________________________________________________________________________。 (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(yīng)在________時(shí)期用
40、秋水仙素進(jìn)行誘導(dǎo)處理。 解析:(1)依題意,A基因存在則無(wú)香味物質(zhì),可能是由于A基因控制合成的酶促進(jìn)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(jié)果,抗病∶感?。?∶1,無(wú)香味∶有香味=3∶1,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1/4×1/4×1/4+1/8×1×1/4=3/64。(3)正常情況下AA與aa雜交,F(xiàn)1的基因型為Aa,是無(wú)香
41、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(shí),A基因突變?yōu)閍基因 某一雌配子形成時(shí),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(diǎn) 3.(2017·廣西四市檢測(cè))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
42、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 B.80%的野生油菜體內(nèi)出現(xiàn)抗除草劑基因是基因突變的結(jié)果 C.含抗除草劑基因的野生油菜是經(jīng)自然選擇進(jìn)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(guò)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(jìn)化,但還不是新的物種;大量使用除草劑會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染加重。 答案:A 4.(2017·
43、遼寧大連信息高中期中)下列有關(guān)育種的敘述正確的是( ) A.經(jīng)③產(chǎn)生④的過(guò)程,是基因中堿基數(shù)量發(fā)生了改變 B.經(jīng)③產(chǎn)生⑨的過(guò)程可以發(fā)生突變,但不發(fā)生基因重組 C.經(jīng)③產(chǎn)生⑧的過(guò)程,若獲得顯性純合子需多次測(cè)交 D.⑩植株體內(nèi)不是所有細(xì)胞都含有兩個(gè)染色體組 解析:經(jīng)③產(chǎn)生④的過(guò)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(duì)的替換、缺失和改變,其中堿基對(duì)的替換不會(huì)導(dǎo)致堿基數(shù)量發(fā)生改變,A項(xiàng)錯(cuò)誤;基因重組發(fā)生在有性生殖過(guò)程中,經(jīng)③產(chǎn)生⑨的過(guò)程,既涉及細(xì)胞的分裂和分化,也涉及有性生殖過(guò)程,因此可以發(fā)生突變,也可以發(fā)生基因重組,B項(xiàng)錯(cuò)誤;經(jīng)③產(chǎn)生⑧的過(guò)程,若獲得顯性純合子需多
44、次自交,C項(xiàng)錯(cuò)誤;③的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)成的⑦為單倍體幼苗,其體細(xì)胞含有1個(gè)染色體組,⑦幼苗經(jīng)秋水仙素處理后并不能使⑩植株體內(nèi)的所有細(xì)胞發(fā)生染色體數(shù)目加倍,D項(xiàng)正確。 答案:D 5.(2017·江西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)玉米(2N=20)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(lái)源。請(qǐng)對(duì)以下問(wèn)題做出回答: (1)玉米常用作遺傳實(shí)驗(yàn)材料與豌豆不同的理由有 ________________________________________________________________________。 (2)圖一是在培育玉米新品種過(guò)程中,一個(gè)細(xì)胞的核DNA變化坐標(biāo)圖。 ①用適
45、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(xì)胞染色體數(shù)為_(kāi)_______。 ②該育種方式的原理是____________________________________________________。 ③假如秋水仙素作用迅速,在BD時(shí)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(biāo)圖。 (3)玉米非甜(H)對(duì)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
46、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(guò)程。染色體缺失的花粉不育,而染色體缺失的卵細(xì)胞可育。 ①現(xiàn)有基因型分別為HH、Hh、H-h(huán)、hh-、hh 5種玉米,欲設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“染色體缺失的花粉不育,而染色體缺失的卵細(xì)胞可育”的結(jié)論,可選擇基因型為_(kāi)_______的測(cè)交親本組合進(jìn)行________實(shí)驗(yàn)。 ②若上述結(jié)論成立,以H-h(huán)個(gè)體為母本,Hh-個(gè)體為父本雜交得F1,F(xiàn)1植株間隨機(jī)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(shí)驗(yàn)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)①秋水仙素的作用是抑制細(xì)胞分裂過(guò)程中
47、紡錘體形成,使染色體加倍。②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。③分析圖一,BD為分裂間期,若在BD時(shí)間段滴加適宜濃度秋水仙素,剛好使細(xì)胞在染色體復(fù)制后,由于紡錘體形成受抑制,導(dǎo)致細(xì)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)①選擇親本一個(gè)為顯性雜合子(即Hh、H-h(huán)),一個(gè)為隱性純合子(hh-、hh),再結(jié)合驗(yàn)證的目的,交配親本必須含有染色體缺失的植株且要進(jìn)行正交和反交實(shí)驗(yàn)才能證明目的中的兩個(gè)事實(shí),所以4個(gè)親本可進(jìn)行三種組合,即H-h(huán)×hh或H-h(huán)×hh-或Hh×hh-,分析它們的測(cè)交后代發(fā)現(xiàn),只有前兩種組合正反交實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同,可以區(qū)別
48、開(kāi)來(lái)達(dá)到驗(yàn)證目的。②以H-h(huán)個(gè)體為母本,Hh-個(gè)體為父本雜交得F1:HH-、Hh,F(xiàn)1植株間隨機(jī)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(jì)算后代的表現(xiàn)型及比例再分類(lèi)統(tǒng)計(jì):非甜(HH、Hh、HH-、H-h(huán))∶甜(hh)=11∶1。 答案:(1)雌雄同株單性花,避免人工去雄等繁雜的操作 (2)①抑制細(xì)胞分裂過(guò)程中紡錘體形成,使染色體加倍 10(或N=10)?、谌旧w變異?、垡欢ā?3)①H-h(huán)×hh(或H-h(huán)×hh-) 正交和反交?、诜翘稹锰穑?1∶1 授課提示:對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第341頁(yè) 一、選擇題 1.育種的方法有雜交育種、單倍體育種
49、、誘變育種、多倍體育種等,下面對(duì)這四種育種的說(shuō)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(xì)胞水平上進(jìn)行操作 D.都不能通過(guò)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(cuò)誤。雜交育種的操作是在個(gè)體水平上進(jìn)行的,故C錯(cuò)誤。誘變育種可以產(chǎn)生新基因,故D錯(cuò)誤。 答案:A 2.(2017·四川成都測(cè)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
50、育純合的二倍體早熟抗病茄子。以下有關(guān)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AATT B.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(xiàng)F1植株花藥進(jìn)行離體培養(yǎng),利用的原理是植物細(xì)胞具有全能性 D.種植C選項(xiàng)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(cuò)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(jìn)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(wú)法與
51、純合子區(qū)分,B錯(cuò)誤;植物組織培養(yǎng)技術(shù)的原理為植物細(xì)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(yīng)用秋水仙素處理C項(xiàng)獲得的幼苗,而不是成熟的植株,D錯(cuò)誤。 答案:C 3.下列有關(guān)變異與育種的敘述中,正確的是( ) A.DNA分子中堿基對(duì)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(méi)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(duì)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(méi)有引起基因結(jié)構(gòu)
52、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(cuò)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(cuò);水稻根尖細(xì)胞不能進(jìn)行減數(shù)分裂,所以不能發(fā)生基因重組,D錯(cuò)誤。 答案:A 4.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(shuō)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(zhǎng) B.此過(guò)程中F1出現(xiàn)aa個(gè)體的基礎(chǔ)是等位基因分離 C.育種過(guò)程中若不發(fā)生突變,則該種群沒(méi)有進(jìn)化 D.可通過(guò)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(gè)體,需要多年
53、,A項(xiàng)正確。F1中出現(xiàn)aa個(gè)體是由于基因型為Aa的親本減數(shù)分裂過(guò)程中等位基因分離,產(chǎn)生了A、a兩種配子,B項(xiàng)正確。育種過(guò)程中逐代淘汰aa,導(dǎo)致a的基因頻率下降,該種群發(fā)生了進(jìn)化,C項(xiàng)錯(cuò)誤。通過(guò)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(xiàng)正確。 答案:C 5.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(guān)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(xì)胞雜交技術(shù)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(xì)胞中,然后進(jìn)
54、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(shù)獲得目的植株 D.誘導(dǎo)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(xiàng)最具干擾性。甲、乙兩種植物屬于兩個(gè)物種,這是要挖掘出來(lái)的隱含條件,它是排除C選項(xiàng)的突破口。單倍體植株弱小、高度不育,而B(niǎo)選項(xiàng)中將“卵細(xì)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(guò)有性雜交獲得F1,故C選項(xiàng)錯(cuò)誤。D選項(xiàng)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:A 6.下列關(guān)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
55、突變 C.單倍體育種的優(yōu)點(diǎn)是明顯縮短育種年限 D.多倍體育種得到的新品種結(jié)實(shí)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(diǎn)是明顯縮短育種年限;多倍體育種得到的新品種果實(shí)大,但結(jié)實(shí)率較低。 答案:B 7.育種工作離不開(kāi)相關(guān)的生物學(xué)知識(shí),下圖為某育種過(guò)程的流程圖,則下列有關(guān)該育種過(guò)程所涉及的生物學(xué)原理的敘述恰當(dāng)?shù)氖? ) A.過(guò)程②為減數(shù)分裂,涉及的遺傳學(xué)原理是基因突變和染色體變異 B.過(guò)程③為花藥離體培養(yǎng),涉及的原理是植物體細(xì)胞具有全能性 C.過(guò)程④為染色體加倍,涉及的遺傳學(xué)原理是染色體變異和基
56、因重組 D.該育種過(guò)程為單倍體育種,涉及的遺傳學(xué)原理主要是染色體變異和基因重組 解析:在減數(shù)分裂過(guò)程中,涉及的遺傳學(xué)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Ⅱ),A錯(cuò)誤;過(guò)程③為花藥離體培養(yǎng),涉及的原理是植物的生殖細(xì)胞具有全能性,而不是體細(xì)胞,B錯(cuò)誤;過(guò)程④為染色體加倍,該過(guò)程涉及的遺傳學(xué)原理是染色體變異,沒(méi)有涉及基因重組,C錯(cuò)誤;根據(jù)流程圖可知,該過(guò)程的育種方法為單倍體育種,在流程圖中涉及雜交過(guò)程(基因重組)和染色體加倍過(guò)程(染色體變異),因此該育種過(guò)程涉及的遺傳學(xué)原理主要是染色體變異和基因重組,D正確。 答案:D 8.(201
57、7·福建寧德質(zhì)檢)如圖是與水稻有關(guān)的育種途徑,相關(guān)敘述不正確的是( ) A.A→B過(guò)程可獲得原水稻沒(méi)有的優(yōu)良性狀 B.C→D過(guò)程能定向改變水稻的性狀 C.E→H過(guò)程依據(jù)的原理是基因重組 D.E→G過(guò)程用秋水仙素處理成熟植株 解析:圖中A→B過(guò)程是誘變育種,可獲得原水稻沒(méi)有的優(yōu)良性狀,A正確;C→D過(guò)程是基因工程育種,能定向改變水稻的性狀,B正確;E→H過(guò)程是雜交育種,依據(jù)的原理是基因重組,C正確;E→G過(guò)程是單倍體育種,用秋水仙素處理幼苗,D錯(cuò)誤。 答案:D 9.下圖中,甲、乙表示水稻兩個(gè)品種,A、a和B、b表示分別位于兩對(duì)同源染色體上的兩對(duì)等位基因,①~⑧表示培育水稻新品
58、種的過(guò)程,則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ) A.①→②過(guò)程簡(jiǎn)便,但培育周期長(zhǎng) B.②和⑦的變異發(fā)生時(shí)期相同 C.⑤與⑧過(guò)程的育種原理不相同 D.③過(guò)程常用的方法是花藥離體培養(yǎng) 解析:①→②過(guò)程表示雜交育種,該過(guò)程最簡(jiǎn)便,但育種周期長(zhǎng),①→③→④過(guò)程表示單倍體育種,該過(guò)程培育周期最短,A項(xiàng)正確。②的變異是基因重組,發(fā)生在減Ⅰ后期,⑦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(xiàng)錯(cuò)誤。⑤過(guò)程原理是基因突變,⑧過(guò)程原理是基因重組,C項(xiàng)正確。③過(guò)程表示花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體植株,D正確。 答案:B 10.如圖表示利用某種農(nóng)作物品種①和②培育出⑥的幾種方法,據(jù)圖分
59、析錯(cuò)誤的是( ) A.過(guò)程Ⅵ是用秋水仙素處理正在萌發(fā)的種子 B.培育品種⑥的最簡(jiǎn)捷的途徑是Ⅰ→V C.通過(guò)Ⅲ→Ⅵ過(guò)程育種的原理是染色體變異 D.通過(guò)Ⅱ→Ⅳ過(guò)程育種最不容易達(dá)到目的 解析:圖中Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ過(guò)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Ⅵ是用秋水仙素處理幼苗,A錯(cuò)誤,C正確;Ⅰ→V是雜交育種,是得到隱性純合體⑥最簡(jiǎn)捷的育種途徑,B正確;Ⅱ→Ⅳ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(dá)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(2N=58)小野果。下圖是某科研小組以大量的野生獼
60、猴桃種子(aa)為實(shí)驗(yàn)材料培育抗蟲(chóng)獼猴桃無(wú)子新品種的過(guò)程,據(jù)圖回答: (1)各代號(hào)表示的育種類(lèi)型中:①表示________,③表示________。 (2)③⑦過(guò)程用到的藥劑是________,原理是_______________________________ ________________________________________________________________________。 (3)若④過(guò)程是自交,則產(chǎn)生的AAAA的概率是 __________________。 (4)若⑤過(guò)程是雜交,產(chǎn)生的AAA植株,其體細(xì)胞含染色體數(shù)目是________,該植
61、株所結(jié)果實(shí)無(wú)子的原因是____________________;AA植株和AAAA植株是否為同一個(gè)物種,并說(shuō)明原因__________________。 (5)⑥過(guò)程中用到的工具酶是_______________________________________。 AAA的細(xì)胞成功接受抗蟲(chóng)基因B后,經(jīng)植物組織培養(yǎng)產(chǎn)生幼苗,移栽后長(zhǎng)成AAAB的抗蟲(chóng)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(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)的育種方式是多倍體育種。(2)誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍通常使用的試劑是秋水仙素,原理是抑
62、制紡錘體的形成,使染色體數(shù)目加倍。(3)AAaa個(gè)體能產(chǎn)生的配子種類(lèi)及比例分別是:AA∶Aa∶aa=1∶4∶1,即AA的概率為,因此AAaa個(gè)體自交形成AAAA的概率為×=。(4)根據(jù)題干可知,獼猴桃的一個(gè)染色體組中有29條染色體,AAA含有3個(gè)染色體組,故共有87條染色體;三倍體植株在減數(shù)分裂過(guò)程中聯(lián)會(huì)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
63、體數(shù)目加倍 (3) (4)87 減數(shù)分裂過(guò)程中聯(lián)會(huì)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(guó)是世界上最大的茄子生產(chǎn)國(guó),為培養(yǎng)優(yōu)良品種,育種工作者應(yīng)用了多種育種方法。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。 (1)茄子晚開(kāi)花(A)對(duì)早開(kāi)花(a)為顯性,果實(shí)顏色有深紫色(BB)、淡紫色(Bb)與白色(bb)之分,兩對(duì)基因自由組合。為培育早開(kāi)花深紫色果實(shí)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(kāi)花深紫色果實(shí)的植株所占比例為_(kāi)_______。 (2)青枯病是茄子的主要病害,抗青枯病
64、(T)對(duì)易感青枯病(t)為顯性,基因T、t與控制開(kāi)花期的基因A、a自由組合。若采用二倍體早開(kāi)花、易感青枯病茄子(aatt)與四倍體晚開(kāi)花、抗青枯病茄子(AAAATTTT)為育種材料,培育純合的二倍體早開(kāi)花、抗青枯病茄子,則主要步驟如下: ①第一步,種植四倍體晚開(kāi)花、抗青枯病茄子(AAAATTTT),取其花藥離體培養(yǎng),獲得基因型為_(kāi)___________的子代。 ②第二步,以基因型為_(kāi)_______的茄子作為親本雜交,得到F1(AaTt)。 ③第三步,請(qǐng)用遺傳圖解或文字簡(jiǎn)要描述接下來(lái)的育種過(guò)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(kāi)花深紫色果實(shí)(aaBB)所
65、占的比例為1/4×1/4=1/16,F(xiàn)2中有A_BB(晚開(kāi)花深紫色)、A_Bb(晚開(kāi)花淺紫色)、A_bb(晚開(kāi)花白色)、aaBB(早開(kāi)花深紫色)、aaBb(早開(kāi)花淺紫色)、aabb(早開(kāi)花白色)6種表現(xiàn)型。(2)為了培育出純合的二倍體早開(kāi)花抗青枯病茄子(aaTT),可首先利用四倍體晚開(kāi)花抗青枯病茄子(AAAATTTT)的花藥進(jìn)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(kāi)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(kāi)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(kāi)花抗青枯病(aaTT)純合子;也可取Aa
66、Tt植株的花藥進(jìn)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(kāi)花抗青枯病茄子(aaTT)即可。 答案:(1)6 1/16 (2)①AATT?、赼att與AATT ③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(duì)基因分別位于兩對(duì)同源染色體上。據(jù)圖回答下列問(wèn)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(yùn)用的原理是________________________________________________。 (3)植株C需要染色體加倍的原因是__________________________________________ ________________________________________________________________________, 誘導(dǎo)染色體加倍的最常用的方法是____
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