2020年高考生物一輪復(fù)習(xí) 第七單元 第23講 生物變異在育種上的應(yīng)用（第二課時(shí)）講義（含解析）（必修2）.doc

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第二課時(shí)　生物變異在育種上的應(yīng)用 課前自主檢測(cè) 判斷正誤并找到課本原話 1．傳統(tǒng)的方法是選擇育種，通過(guò)汰劣留良的方法來(lái)選擇和積累優(yōu)良基因。(P98—正文)(√) 2．選擇育種不僅周期長(zhǎng)，而且可選擇的范圍是有限的。(P98—正文)(√) 3．雜交育種是將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過(guò)交配集中在一起，再經(jīng)過(guò)選擇和培育，獲得新品種的方法。(P99—正文)(√) 4．我國(guó)科學(xué)家應(yīng)用X射線和化學(xué)誘變劑進(jìn)行人工誘變處理，從誘變后代中選出抗病性強(qiáng)的優(yōu)良個(gè)體。(P100—小字)(√) 5．常用的青霉素有青霉素鈉鹽和青霉素鉀鹽等。(P100—相關(guān)信息)(√) 6．基因工程就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。(P102—正文)(√) 7．質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物的細(xì)胞中，是擬核或細(xì)胞核外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子。(P103—正文)(√) 8．基因工程的方法能夠高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品，如青霉素。(P104—正文)() 真題重組　判斷正誤 (1)(2014江蘇高考)通過(guò)誘導(dǎo)多倍體的方法可克服遠(yuǎn)緣雜交不育，培育出作物新類型。(√) (2)(2013大綱卷)用射線照射大豆使其基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，獲得種子性狀發(fā)生變異的大豆，屬于誘變育種。(√) (3)(2013大綱卷)水稻F1花藥經(jīng)培養(yǎng)和染色體加倍，獲得基因型純合新品種，屬于單倍體育種。(√) (4)(2013大綱卷)將含抗病基因的重組DNA導(dǎo)入玉米細(xì)胞，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得抗病植株，屬于基因工程育種。(√) (5)(2013四川高考)抗病植株連續(xù)自交若干代，純合抗病植株的比例逐代下降。() 知識(shí)自主梳理 一、單倍體育種 1．原理：染色體變異。 2．方法 3．優(yōu)點(diǎn)：明顯縮短育種年限。 4．缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜。 5．實(shí)例：用高稈抗病(DDTT)和矮稈不抗病(ddtt)小麥品種培育矮稈抗病小麥，過(guò)程見(jiàn)圖。 二、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．優(yōu)點(diǎn)：多倍體植株莖稈粗壯，葉、果實(shí)和種子比較大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量豐富(簡(jiǎn)記：粗、大、豐富)。 5．缺點(diǎn)：多倍體植株發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低，多倍體育種一般只適用于植物。 6．實(shí)例：三倍體無(wú)子西瓜 (1)兩次傳粉 (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。 (3)用秋水仙素處理幼苗后，分生組織分裂產(chǎn)生的莖、葉、花染色體數(shù)目加倍，而未經(jīng)處理部分(如根部細(xì)胞)的染色體數(shù)不變。 [易錯(cuò)判斷] 1．單倍體育種過(guò)程，使用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。() 2．單倍體育種所得個(gè)體均為純合子。() 3．花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株。(√) [特別提醒] 秋水仙素在有絲分裂前期起作用，只是抑制紡錘體形成，不能抑制著絲點(diǎn)分裂。 [深入思考] 無(wú)子西瓜培育過(guò)程中四倍體植株結(jié)西瓜后，植株細(xì)胞中染色體組數(shù)情況？ 提示　地上植株細(xì)胞含四個(gè)染色體組，地下部分細(xì)胞含兩個(gè)染色體組，所結(jié)西瓜 三、雜交育種 1．原理：基因重組。 2．過(guò)程 (3)培育顯性純合子品種 a．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、選擇需要的類型，自交至不發(fā)生性狀分離為止。 b．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、選擇需要的類型與隱性類型測(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)：獲得新品種的周期長(zhǎng)。 四、誘變育種 1．原理：基因突變。 2．過(guò)程 3．優(yōu)點(diǎn) (1)可以提高突變率，在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。 (2)大幅度地改良某些性狀，創(chuàng)造人們所需要的優(yōu)良變異類型。 4．缺點(diǎn)：有利變異個(gè)體往往不多，需處理大量材料。 五、針對(duì)不同育種目標(biāo)的育種方案 [深入思考]雜交育種過(guò)程中的問(wèn)題： 1．第一次雜交的目的？ 提示　將控制優(yōu)良性狀的基因集中到一個(gè)個(gè)體。 2．為什么從F2開(kāi)始選優(yōu)？ 提示　F2出現(xiàn)性狀分離，有所需優(yōu)良性狀個(gè)體。 [深入思考] 誘變育種為什么往往需處理大量實(shí)驗(yàn)材料？ 提示　誘變育種原理是基因突變，基因突變具有不定向性和低頻性，故需處理大量實(shí)驗(yàn)材料才有可能得到所需優(yōu)良性狀個(gè)體。 考點(diǎn)題型突破 考點(diǎn)　　生物變異在育種上的應(yīng)用 題型一 單倍體與多倍體育種過(guò)程及應(yīng)用 1．小麥品種中高稈(A)對(duì)矮稈(a)為顯性、抗病(B)對(duì)易感病(b)為顯性，兩對(duì)相對(duì)性狀獨(dú)立遺傳。某生物興趣小組利用基因型為AaBb的小麥來(lái)培育能夠穩(wěn)定遺傳的矮稈抗病小麥新品種，培育方法如圖所示，下列相關(guān)敘述中正確的是(　　) A．該生物興趣小組培育小麥新品種的原理為單倍體育種 B．圖中②過(guò)程常采用花藥離體培養(yǎng)的方法 C．配子未分化，圖中②過(guò)程不需要經(jīng)過(guò)脫分化過(guò)程 D．④過(guò)程得到的是四倍體植株為純合子 答案　B 解析　題中生物興趣小組依據(jù)的育種原理為染色體變異，A錯(cuò)誤；②表示將花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)，得到單倍體植株，B正確；配子高度分化，經(jīng)脫分化、再分化形成單倍體，C錯(cuò)誤；④過(guò)程得到的四倍體植株中仍含有等位基因，應(yīng)為雜合子，D錯(cuò)誤。 2．下圖是三倍體西瓜育種原理的流程圖，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)秋水仙素可誘導(dǎo)多倍體的產(chǎn)生，其作用為_(kāi)____________________。 (2)四倍體母本上結(jié)出的三倍體西瓜，其果肉細(xì)胞中有________個(gè)染色體組，種子的胚細(xì)胞中有________個(gè)染色體組。三倍體植株不能形成生殖細(xì)胞的原因是____________________。 (3)育種過(guò)程中，三倍體無(wú)子西瓜偶爾有少量種子。請(qǐng)從染色體組的角度解釋，其原因是______________________________________________________。 (4)三倍體無(wú)子西瓜的性狀________(填“能”或“不能”)遺傳，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的結(jié)論并做出預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果。設(shè)計(jì)方案：將三倍體無(wú)子西瓜果皮的任意一部分_________________________________________________。 結(jié)果預(yù)期：________________________________________________。 答案　(1)抑制分裂前期的細(xì)胞形成紡錘體 (2)四　三　聯(lián)會(huì)紊亂 (3)一個(gè)染色體組的全部染色體正好移向細(xì)胞的一極，另外兩個(gè)染色體組的全部染色體正好移向細(xì)胞的另一極，產(chǎn)生了正常的配子 (4)能　進(jìn)行植物組織培養(yǎng)(或無(wú)性繁殖)，觀察果實(shí)中是否有種子　成活長(zhǎng)大后的植株仍然不能結(jié)出有子果實(shí) 解析　(1)秋水仙素可誘導(dǎo)多倍體的產(chǎn)生，其作用是抑制分裂前期的細(xì)胞形成紡錘體。 (2)由于果實(shí)的果肉部分是由母本的子房壁細(xì)胞分裂、分化而來(lái)的，與父本無(wú)關(guān)，所以四倍體母本上結(jié)出的三倍體西瓜，其果肉細(xì)胞中含有四個(gè)染色體組。種子中的胚是由卵細(xì)胞和精子結(jié)合成受精卵發(fā)育而成，所以胚細(xì)胞中含三個(gè)染色體組。三倍體植株在減數(shù)分裂過(guò)程中聯(lián)會(huì)發(fā)生紊亂，不能形成正常的生殖細(xì)胞。 (3)育種過(guò)程中，三倍體無(wú)子西瓜偶爾有少量的種子，原因是減數(shù)第一次分裂后期，一個(gè)染色體組的全部染色體正好移向了細(xì)胞的一極，另外兩個(gè)染色體組的全部染色體正好移向了細(xì)胞的另一極，產(chǎn)生了正常的配子。 (4)三倍體無(wú)子西瓜的育種原理是染色體數(shù)目變異，是一種可遺傳的變異，它的性狀是可以遺傳的，但必須用無(wú)性繁殖的手段進(jìn)行培養(yǎng)，如植物組織培養(yǎng)。 易錯(cuò)警示 (1)單倍體育種一般應(yīng)用于二倍體植物，因?yàn)槿魹樗谋扼w植物，通過(guò)單倍體育種形成的個(gè)體不一定是純合子。 (2)用秋水仙素處理植株使染色體數(shù)目加倍，若操作對(duì)象是單倍體植株，屬于單倍體育種；若操作對(duì)象為正常植株，叫多倍體育種，不能看到“染色體數(shù)目加倍”就認(rèn)為是多倍體育種。 (3)單倍體育種和多倍體育種都需用秋水仙素處理，使染色體數(shù)目加倍。單倍體育種在幼苗期處理，多倍體育種在種子萌發(fā)期或幼苗期處理。 題型二 誘變育種與雜交育種 3．家蠶(2n＝28)雌性體細(xì)胞內(nèi)有兩個(gè)異型的性染色體ZW，雄性體細(xì)胞內(nèi)有兩個(gè)同型性染色體ZZ。人們用輻射的方法使常染色體上帶有卵色基因的片段易位到W染色體，使ZW卵和不帶卵色基因的ZZ卵有所區(qū)別，從而在家蠶卵還未孵化時(shí)就能區(qū)分雌雄。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．這種育種方式屬于誘變育種 B．輻射的目的是為了提高基因的突變率，更容易篩選到卵色基因 C．上述帶有卵色的受精卵將來(lái)會(huì)發(fā)育為雌性家蠶 D．上述帶有卵色基因的家蠶染色體組型圖與正常家蠶不同 答案　B 解析　人們用輻射的方法使常染色體上帶有卵色基因的片段易位到W染色體，說(shuō)明該方法是誘變育種，A正確；輻射的目的是為了提高變異的突變率，更容易篩選到含有卵色基因的個(gè)體，B錯(cuò)誤；根據(jù)題意可知，卵色基因的片段易位到W染色體，則帶有卵色的受精卵為ZW，為雌性家蠶，C正確；上述帶有卵色基因的家蠶W染色體多了一段染色體，所以其染色體組型圖與正常家蠶不同，D正確。 4．現(xiàn)有三個(gè)番茄品種，A品種的基因型為AABBdd，B品種的基因型為AAbbDD，C品種的基因型為aaBBDD，三對(duì)等位基因分別位于三對(duì)同源染色體上，并且分別控制葉形、花色和果形三對(duì)相對(duì)性狀。請(qǐng)回答： (1)如何運(yùn)用雜交育種方法利用以上三個(gè)品種獲得基因型為aabbdd的植株？(用文字簡(jiǎn)要描述獲得過(guò)程即可) (2)如果從播種到獲得種子需要一年，獲得基因型為aabbdd的植株最少需要幾年？ 答案　(1)A與B雜交得到雜交一代，雜交一代與C品種雜交，得到雜交二代，雜交二代自交，可以得到基因型為aabbdd的種子，該種子可以長(zhǎng)成基因型為aabbdd的植株。 (2)4年。 解析　(1)根據(jù)基因的自由組合定律，把基因型為AABBdd的A品種和基因型為AAbbDD的B品種進(jìn)行雜交，并將得到的雜交一代與基因型為aaBBDD的C品種雜交，得到雜交二代。再將雜交二代自交，就可以得到基因型為aabbdd的種子，該種子可以長(zhǎng)成基因型為aabbdd的植株。 (2)第一年：A品種和B品種雜交，得到雜合植株AABbDd；第二年：雜合植株和C品種雜交，得到AaBBDD、AaBBDd、AaBbDD、AaBbDd；第三年：第二年收獲的種子形成的植株自交，得到含aabbdd的種子；第四年：第三年收獲的種子形成植株。 5．動(dòng)物雜交育種的方法 假設(shè)現(xiàn)有長(zhǎng)毛立耳貓(BBEE)和短毛折耳貓(bbee)，你能否培育出能穩(wěn)定遺傳的長(zhǎng)毛折耳貓(BBee)？寫出育種方案(圖解)。 注意：動(dòng)物雜交育種與植株雜交育種的不同。 答案　可以培育出穩(wěn)定遺傳的長(zhǎng)毛折耳貓，育種圖解如下： 如果子三代只有長(zhǎng)毛折耳貓，則說(shuō)明子二代長(zhǎng)毛折耳貓就是所要的品(純)種；如果子三代既有長(zhǎng)毛折耳貓又有短毛折耳貓，則說(shuō)明子二代長(zhǎng)毛折耳貓不是所要的品(雜)種。 題型三 生物育種的綜合判斷 6．(2019唐山一中月考)番茄的抗病(R)對(duì)感病(r)為顯性，高稈(D)對(duì)矮稈(d)為顯性，控制上述兩對(duì)相對(duì)性狀的基因分別位于兩對(duì)同源染色體上。為獲得純合高稈抗病番茄植株，研究人員采用了如圖所示的方法。據(jù)圖分析，正確的是(　　) A．若過(guò)程①的F1自交一代，產(chǎn)生的高稈抗病植株中純合子占1/9 B．過(guò)程②常用一定濃度的秋水仙素處理單倍體的種子 C．過(guò)程③應(yīng)用的原理是細(xì)胞增殖 D．過(guò)程④“航天育種”方法中主要的變異類型是基因重組 答案　A 解析　純合高稈感病植株(DDrr)與純合矮稈抗病植株(ddRR)雜交，F(xiàn)1基因型為DdRr，F(xiàn)1自交一代，產(chǎn)生的高稈抗病植株占總數(shù)的9/16，其中純合子占1/9，A正確；二倍體經(jīng)花藥離體培養(yǎng)獲得的單倍體沒(méi)有種子，只能用秋水仙素處理幼苗，B錯(cuò)誤；過(guò)程③應(yīng)用的原理是植物細(xì)胞的全能性，C錯(cuò)誤；過(guò)程④“航天育種”方法中主要的變異類型是基因突變，D錯(cuò)誤。 知識(shí)拓展 不同育種方法需注意的問(wèn)題 (1)誘變育種：多用于植物和微生物。原核生物不能進(jìn)行減數(shù)分裂，所以不能運(yùn)用雜交的方法進(jìn)行育種，如細(xì)菌的育種一般采用的方法是誘變育種。誘變育種與雜交育種相比，前者能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型；后者不能產(chǎn)生新基因，只是實(shí)現(xiàn)原有基因的重新組合。 (2)雜交育種：不一定需要連續(xù)自交。若選育顯性優(yōu)良純種，需要連續(xù)自交篩選，直至性狀不再發(fā)生分離；若選育隱性優(yōu)良純種，則只要出現(xiàn)該性狀個(gè)體即可。 (3)花藥離體培養(yǎng)≠單倍體育種：花藥離體培養(yǎng)只是其中的一個(gè)程序，要想得到可育的品種，一般還需要用秋水仙素處理單倍體使染色體數(shù)目加倍。 (4)多倍體育種得到的整個(gè)植株，并不是所有細(xì)胞的染色體數(shù)目都加倍，細(xì)胞是否都出現(xiàn)染色體數(shù)目加倍與處理方法有關(guān)。 方向真題體驗(yàn) 1．(2016江蘇高考)下圖中甲、乙兩個(gè)體的一對(duì)同源染色體中各有一條發(fā)生變異(字母表示基因)。下列敘述正確的是(　　) A．個(gè)體甲的變異對(duì)表型無(wú)影響 B．個(gè)體乙細(xì)胞減數(shù)分裂形成的四分體異常 C．個(gè)體甲自交的后代，性狀分離比為3∶1 D．個(gè)體乙染色體沒(méi)有基因缺失，表型無(wú)異常 答案　B 解析　個(gè)體甲的變異屬于缺失，影響表型，A錯(cuò)誤；個(gè)體乙發(fā)生的變異是倒位，減數(shù)分裂形成的四分體異常，B正確；含缺失染色體的配子一般是敗育的，故其后代一般不會(huì)發(fā)生性狀分離，C錯(cuò)誤；個(gè)體乙染色體沒(méi)有基因缺失，但發(fā)生倒位，表型異常，D錯(cuò)誤。 2．(2016上海高考)導(dǎo)致遺傳物質(zhì)變化的原因有很多，圖中字母代表不同基因，其中變異類型①和②依次是(　　) A．突變和倒位 B．重組和倒位 C．重組和易位 D．易位和倒位 答案　D 解析　①中少了基因ab，多了基因J，是非同源染色體間發(fā)生了片段交換，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位；②cde基因位置發(fā)生了顛倒，屬于倒位，D正確。 3. (2015江蘇高考)甲、乙為兩種果蠅(2n)，如圖為這兩種果蠅的各一個(gè)染色體組，下列敘述正確的是(　　) A．甲、乙雜交產(chǎn)生的F1減數(shù)分裂都正常 B．甲發(fā)生染色體交叉互換形成了乙 C．甲、乙1號(hào)染色體上的基因排列順序相同 D．圖示染色體結(jié)構(gòu)變異可為生物進(jìn)化提供原材料 答案　D 解析　分析圖示可知，甲的1號(hào)染色體倒位形成乙的1號(hào)染色體，所以甲、乙雜交產(chǎn)生的F1減數(shù)分裂過(guò)程中染色體1間不能正常聯(lián)會(huì)，A、B錯(cuò)誤；染色體倒位后，染色體上的基因排列順序改變，C錯(cuò)誤；基因突變、染色體變異和基因重組為生物進(jìn)化提供原材料，D正確。 4．(2017江蘇高考)研究人員在柑橘中發(fā)現(xiàn)一棵具有明顯早熟特性的變異株，決定以此為基礎(chǔ)培育早熟柑橘新品種。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)要判斷該變異株的育種價(jià)值，首先要確定它的________物質(zhì)是否發(fā)生了變化。 (2)在選擇育種方法時(shí)，需要判斷該變異株的變異類型。如果變異株是個(gè)別基因的突變體，則可采用育種方法①，使早熟基因逐漸________，培育成新品種1。為了加快這一進(jìn)程，還可以采集變異株的________進(jìn)行處理，獲得高度純合的后代，選育成新品種2，這種方法稱為_(kāi)_______育種。 (3)如果該早熟植株屬于染色體組變異株，可以推測(cè)該變異株減數(shù)分裂中染色體有多種聯(lián)會(huì)方式，由此造成不規(guī)則的________，產(chǎn)生染色體數(shù)目不等、生活力很低的________，因而得不到足量的種子。即使得到少量后代，早熟性狀也很難穩(wěn)定遺傳。這種情況下，可考慮選擇育種方法③，其不足之處是需要不斷制備________，成本較高。 (4)新品種1與新品種3均具有早熟性狀，但其他性狀有差異，這是因?yàn)樾缕贩N1選育過(guò)程中基因發(fā)生了多次________，產(chǎn)生的多種基因型中只有一部分在選育過(guò)程中保留下來(lái)。 答案　(1)遺傳　(2)純合　花藥　單倍體　(3)染色體分離　配子　組培苗　(4)重組 解析　(1)育種的目的是獲得人類所需的有價(jià)值的性狀，只有由遺傳物質(zhì)改變引起的性狀改變才能遺傳下去，才具有育種價(jià)值。 (2)方法①是自交，連續(xù)自交過(guò)程中早熟基因逐漸純合，培育成新品種1。單倍體育種能明顯縮短育種年限，可先通過(guò)花藥離體培養(yǎng)，再用秋水仙素處理單倍體幼苗。 (3)若是由染色體組數(shù)目改變引起的變異，則該變異株減數(shù)分裂中聯(lián)會(huì)紊亂，從而造成不規(guī)則的染色體分離，產(chǎn)生染色體數(shù)目不等、生活力很低的異常配子，只有極少數(shù)配子正常，故只能得到少量的種子。方法③需要先進(jìn)行植物組織培養(yǎng)獲得柑橘苗，此過(guò)程操作復(fù)雜、成本較高。 (4)在新品種1的選育過(guò)程中，連續(xù)自交使早熟性狀相關(guān)基因與其他性狀相關(guān)基因發(fā)生了多次重組。而在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中不發(fā)生基因重組。