学年人教版必修2 第6章 微专题八 生物育种的相关解题方法 学案.docx

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学年人教版必修2第6章微专题八生物育种的相关解题方法学案

微专题八　生物育种的相关解题方法

[学习目标]　掌握不同育种方法的原理、特点及操作过程。

一、育种方法的比较

例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、基因工程育种等，下面对这五种育种方法的叙述，正确的是（　　）

A．涉及的原理有：

基因突变、基因重组、染色体变异

B．都不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

答案　A

解析　杂交育种和基因工程育种的原理为基因重组，单倍体、多倍体育种的原理为染色体变异，诱变育种的原理为基因突变。

方法总结

　五种育种方法的比较

育种方法

处理方法

原理

特点

实例

杂交育种

通过杂交使亲本优良性状组合在一起

基因

重组

①使不同个体的优良性状集中到一个个体中；②育种年限长

大麦矮秆抗病新品种的培育

诱变育种

物理（射线照射、激光处理等）或化学（亚硝酸、硫酸二乙酯等）方法处理动、植物和微生物

基因

突变

①加快育种进程，大幅度改良某些性状；②有利变异个体少，需大量处理供试材料

青霉素高产菌株的培育

单倍体育种

花药离体培养后用秋水仙素处理

染色体变异

①明显缩短育种年限，可获得纯合优良品种；②技术复杂，多限于植物

大麦矮秆抗病新品种的培育

多倍体育种

用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

染色体变异

①植株茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，营养物质含量高；②发育延迟，结实率低

无子西瓜、含糖量高的甜菜的培育

基因工

程育种

将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞内

基因

重组

①定向地改造生物的遗传性状；②可能会引起生态危机，技术难度大

抗虫棉的培育

变式1

　下面为小麦的四种不同育种方法示意图：

（1）图中A、D方向所示的途径表示______________育种方式，A→B→C途径表示________育种方式。

（2）A→D、A→B→C、E和F途径表示的育种原理分别是________、________、________、________。

（3）E途径的育种过程叫____________，此过程出现优良性状也是不容易的，原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）在A→B→C和F途径中，“加倍”过程最常用、最有效的药剂是秋水仙素。

原理是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）杂交　单倍体　

（2）基因重组　染色体变异　基因突变　染色体变异　（3）诱变育种　基因突变是不定向的，基因突变的频率是很低的　（4）抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而使染色体数目加倍

解析　

（1）图中A→D表示杂交育种；A→B→C表示单倍体育种。

（2）A→D表示杂交育种，其原理是基因重组；A→B→C表示单倍体育种，其原理是染色体变异；E表示诱变育种，其原理是基因突变；F表示多倍体育种，其原理是染色体变异。

（3）通过诱变育种方法获得具优良性状的品种是不易的，原因是基因突变具有不定向性和低频性。

（4）药剂秋水仙素的作用原理是抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。

二、育种方法的选择

例2

　下列关于不同育种方法优点的叙述，不正确的是（　　）

A．多倍体较二倍体茎秆粗壮，果实、种子大B．杂交育种能产生新基因

C．人工诱变育种能提高突变率D．利用单倍体育种能明显缩短育种年限

答案　B

解析　多倍体较二倍体含有的基因要多，产生的基因产物也多，因此多倍体植株茎秆粗壮，果实、种子大；杂交育种的原理是基因重组，不能产生新基因；诱变育种的实质是基因突变，人工诱变能够提高突变率；单倍体育种的最大优点是能够明显缩短育种年限。

方法总结

1．据不同育种目标选择不同育种方案

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

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.育种技术中的“四最”和“一明显”

（1）最简便的育种技术——杂交育种（但耗时较长）。

（2）最具预见性的育种技术——转基因技术（但技术含量高）。

（3）最盲目的育种——诱变育种（但可获得新基因，性状可较快稳定）。

（4）最能提高产量的育种——多倍体育种（尤其是营养器官增大）。

（5）可明显缩短育种年限的育种——单倍体育种。

变式2

　某植物的基因型为AaBB，要利用它培育以下基因型的植物：

①AABB、②aB、③AaBBC、④AAaaBBBB，所用方法正确的是（　　）

A．诱变育种、基因工程、花粉离体培养、杂交育种

B．杂交育种、花粉离体培养、基因工程、多倍体育种

C．花粉离体培养、诱变育种、多倍体育种、基因工程

D．多倍体育种、花粉离体培养、诱变育种、基因工程

答案　B

解析　某植物的基因型为AaBB，通过与A_B_个体杂交或自交，可获得基因型为AABB的植物；选取该植物的花粉进行离体培养，可获得基因型为aB的单倍体；将外源基因C导入该植物的某个细胞中，经组织培养可获得基因型为AaBBC的植物；用秋水仙素处理该植物的幼苗或种子，则可获得基因型为AAaaBBBB的四倍体植物。

1．（2017·北京延庆高一期末）现有基因型为aabb与AABB的水稻品种，通过不同的育种方法可以培育出不同的类型，下列有关叙述不正确的是（　　）

A．杂交育种可获得AAbb，其变异发生在减数第二次分裂后期

B．单倍体育种可获得AAbb，变异的原理有基因重组和染色体变异

C．将aabb人工诱变可获得aaBb，则等位基因的产生来源于基因突变

D．多倍体育种获得的AAaaBBbb比个体AaBb可表达出更多的蛋白质

答案　A

解析　杂交育种的原理是基因重组，如果杂交育种可获得AAbb，其变异发生在减数第一次分裂后期，A错误；利用单倍体育种方法获得AAbb，首先让aabb与AABB杂交得AaBb，然后取AaBb减数分裂产生的配子Ab进行花药离体培养得单倍体Ab，由于单倍体高度不育，所以要用秋水仙素处理其幼苗使其染色体加倍变成可育的二倍体，在此过程中变异的原理有基因重组和染色体变异，B正确；人工诱变的原理是基因突变，C正确；多倍体植株茎秆粗壮，营养成分含量多，D正确。

2．（2018·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3∶1。

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且其中各种表现型的比例为9∶3∶3∶1。

上述实验分别需要在第几年才能得出结果（　　）

A．3年、2年B．2年、2年

C．3年、3年D．2年、3年

答案　A

解析　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植株自交产生得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3∶1。

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到黄色圆粒种子即F1，第二年将F1自交得到的种子播种即是F2的四种表现型且比例为9∶3∶3∶1，选A。

3．（2018·河北衡水周测卷）利用雌雄同株的野生型青蒿（二倍体）可培育抗病、高青蒿素含量的植株。

下列叙述中不正确的是（　　）

A．利用人工诱变的方法处理野生型青蒿，经筛选可能获得抗病、高青蒿素含量的植株

B．选择抗病、低青蒿素含量的植株与易感病、高青蒿素含量的植株杂交，再连续自交，筛选抗病、高青蒿素含量的植株

C．提取抗病基因导入易感病、高青蒿素含量的植株体细胞中，用植物组织培养获得抗病、高青蒿素含量的植株

D．抗病、低青蒿素含量的植株与易感病、高青蒿素含量的植株杂交得F1，利用花药离体培养获得能稳定遗传的抗病、高青蒿素含量的植株

答案　D

解析　通过人工诱变，可以使青蒿植株的基因发生不定向突变，其中可能会出现抗病和高青蒿素含量的突变，通过筛选就可以获得所需性状的个体；通过杂交可以将两个品种的优良性状集中起来，通过连续自交和选择可以获得能稳定遗传的具有所需性状的新品种；利用基因工程技术将目的基因导入受体细胞中，可以定向改变生物的性状；利用花药离体培养只能获得单倍体植株，还需要经秋水仙素处理，再通过人工选择，才能获得能稳定遗传的具有所需性状的植株。

4．（2018·潍坊模拟）下列有关育种的说法，正确的是（　　）

A．用杂交的方法进行育种，从F1自交后代中可筛选出符合人类需要的优良品种

B．用辐射的方法进行诱变育种，诱变后的植株一定比诱变前的植株具备更多的优良性状

C．用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，所育的新种自交后代约有

为纯合子

D．用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种，所育的新种和原品种杂交一定能产生可育后代

答案　A

解析　用杂交的方法进行育种，所得F1自交后代会发生性状分离，可筛选出符合人类需要的优良品种，A项正确；诱变育种虽然可提高突变率，但是基因突变具有不定向性，诱变后的植株中有利变异少，该方法盲目性高，需处理较多的供试材料，诱变后的植株不一定比诱变前具备更多的优良性状，B项错误；用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种后有4种基因型（DDTT、DDtt、ddtt、ddTT）的个体，所育的新种自交后代全部为纯合子，C项错误；用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种后获得基因型为DDddTTtt的个体，此个体和原品种杂交所得三倍体植株高度不育，D项错误。

5．（2018·盐城中学质检）如图表示几种育种方法的大致过程。

请分析回答：

（1）在图一所示①→②过程中发生了______________。

若以②的碱基序列为模板经转录和翻译形成③，此过程与以①为模板相比一定发生变化的是__________。

A．mRNA碱基序列B．tRNA种类

C．氨基酸种类D．蛋白质结构

（2）图二中控制高产、中产、低产（A、a）和抗病与感病（B、b）的两对等位基因分别位于两对同源染色体上。

F2的表现型有________种，F2中高产抗病植株占__________。

欲鉴别某高产抗病植株是否为纯合子，最简便的方法是______________，将收获的种子种植，若子代____________________，则说明该植株为纯合子。

（3）图二中利用F1的花粉形成个体④所应用技术的理论依据是________________________。

（4）图二所示的育种方法的原理有____________________________。

答案　

（1）基因突变　A、B　

（2）6　

　自交　不发生性状分离（或全部表现为高产抗病）　（3）植物细胞的全能性　（4）基因重组和染色体变异

解析　

（1）①→②过程发生了碱基对的替换，属于基因突变范畴。

该碱基对替换后，转录来的mRNA肯定改变，其密码子对应的tRNA也会改变，由于一种氨基酸可对应多种密码子，基因突变后对应的氨基酸和蛋白质不一定发生改变。

（2）AaBb个体自交，由于A、a控制的性状为不完全显性，子代有3种表现型，B、b控制的性状为完全显性，子代有2种表现型，两对基因自由组合，故子代表现型有3×2＝6（种）；F2中高产（AA）占

，抗病（BB＋Bb）占

，故高产抗病占

；鉴别某个体是否为纯合子的最简便方法是自交，自交后代不出现性状分离为纯合子，出现性状分离为杂合子。

（3）单倍体育种的理论基础是植物细胞的全能性。

（4）图二育种方法分别是杂交育种和单倍体育种，涉及原理有基因重组和染色体变异。

6．

（1）利用遗传学原理可进行不同方式的育种，试回答下列育种问题：

①返回式卫星搭载的辣椒种子经地面种植，能选育出多个新品种。

这是因为太空环境中的各种物理因素能提高________________。

②育种工作者欲在两年内选育出个大、肉厚、口感好、Vc含量高的纯系植株，其最佳育种方式是____________。

③水稻的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗稻瘟病（R）对易感稻瘟病（r）为显性，两对性状独立遗传。

现有矮秆易感病和高秆抗病纯种，分别利用杂交育种和单倍体育种的方法培育矮秆抗病纯种，则在最少的世代内出现的矮秆抗病纯种占当代个体总数的比例分别是________________、________________。

（2）玉米是一种雌雄同株的植物，正常植株的基因型为A_B_，其顶部开雄花，下部开雌花；基因型为aaB_的植株不能开出雌花而成为雄株；基因型为A_bb或aabb的植株只开出雌花而成为雌株（两对基因独立遗传）。

请回答：

①若用基因型为AaBb的玉米自交，后代的表现型是__________________________，其比例为________________________________________________________________________。

②若将上述获得的纯合雄株和纯合雌株杂交，其后代表现型可能是__________________。

③如果杂合雄株和杂合雌株杂交产生后代，用柱形图表示后代的表现型及比例（在图中绘制）。

答案　

（1）①基因突变的频率（或突变率）　②单倍体育种　③

（2）①正常植株、雄株、雌株　9∶3∶4　②正常植株、雄株　③如图

解析　

（1）①太空育种的原理是利用宇宙射线、微重力等因素提高基因突变的频率，进行诱变育种。

②育种时间最短的方式是单倍体育种，通常用两年时间就可获得所需的纯系品种。

③用基因型为ddrr与DDRR的两亲本进行杂交育种，在子二代可出现ddRR个体，且ddRR个体占子二代总数的

；用亲本ddrr与DDRR进行单倍体育种，用子一代DdRr的花粉进行离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗，可获得ddRR个体，占子代总数的

。

（2）①由基因的自由组合定律分析可知，AaBb个体自交可产生三种表现型的后代：

正常植株（A_B_）、雄株（aaB_）、雌株（A_bb和aabb），比例为9∶3∶4。

②该子代纯合雄株为aaBB，纯合雌株为AAbb或aabb，它们相互交配，其中后代表现型可能为正常植株（AaBb）或雄株（aaBb）。

③杂合雄株基因型为aaBb，杂合雌株基因型为Aabb，它们杂交后代表现型可能为：

正常植株（AaBb）占总数的

，雄株（aaBb）占总数的

，雌株（Aabb、aabb）占总数的

。

[对点训练]

题组一　几种育种方法的比较

1．下列有关育种的说法，正确的是（　　）

A．通过杂交育种可获得农作物新品种

B．诱变育种只适用于对微生物菌株的选育

C．无子西瓜通常是用单倍体育种方法获得的

D．通过基因工程育种无法获得抗逆性强的新品种

答案　A

解析　诱变育种对真核、原核生物都适用；无子西瓜是用多倍体育种方法获得的；通过基因工程育种可获得抗逆性强的新品种。

2．用X射线处理蚕蛹，使其第2号染色体上的斑纹基因易位到W染色体上，使雌体都有斑纹。

再将雌蚕与白体雄蚕交配，其后代雌蚕都有斑纹，雄蚕都无斑纹。

这样有利于去雌留雄，提高蚕丝的质量。

这种育种方法所依据的原理是（　　）

A．染色体结构的变异B．染色体数目的变异

C．基因突变D．基因重组

答案　A

解析　根据题意可知，该育种方法是将第2号染色体上的基因易位到W染色体上，属于染色体结构的变异。

3．为获得纯合高蔓抗病番茄植株（二倍体），采用了下图所示的方法：

图中两对相对性状独立遗传，高蔓、感病是显性性状。

据图分析错误的是（　　）

A．过程①的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高

B．过程②可以取F1中任一植株的适宜花药作培养材料

C．经③处理获得的是由染色体加倍而成的多倍体植株

D．经③处理后获得的植株中符合生产要求的约占

答案　C

解析　在杂交育种中，通过反复自交可提高纯合子的比例；由于F1中植株的基因型是相同的，故过程②可以取F1中任一植株的适宜花药作培养材料；由于该番茄植株是二倍体，故其单倍体经秋水仙素处理后染色体加倍而培养成的是纯合的二倍体植株。

育种要求是获得高蔓抗病番茄植株，F1产生4种类型的花药，故经③处理后获得的植株中符合生产要求的约占

。

4．（2018·淮南期中）如图表示培育新品种（或新物种）的不同育种方式，下列分析正确的是（　　）

A．过程⑥的原理是基因重组，最大的优点是明显缩短育种年限

B．过程④是花药离体培养

C．过程⑤需要用秋水仙素处理单倍体种子获得纯合品种

D．若过程⑦采用低温处理，低温可抑制着丝点的分裂导致染色体加倍

答案　B

解析　根据题意和图示分析可知，①②③为杂交育种，并对筛选植株连续自交；①④⑤是单倍体育种；⑥是诱变育种；⑦是多倍体育种。

过程⑥的原理是基因突变，最大的优点是提高突变率，A项错误；过程④是花药离体培养，获得单倍体植株，B项正确；过程⑤需要用秋水仙素处理单倍体幼苗获得纯合品种，C项错误；过程⑦采用低温处理，低温可抑制纺锤体的形成导致染色体数目加倍，D项错误。

5．下列关于育种的叙述中，不正确的是（　　）

A．迄今为止，杂交育种仍然是培育新品种的有效手段

B．诱变育种具有大幅度改良某些性状、快速、定向等优点

C．单倍体育种是作为其他育种方式的中间环节来发挥作用的

D．多倍体植物通常比二倍体植物粗壮，有机物的含量高

答案　B

解析　诱变育种具有大幅度改良某些性状的优点，但不是定向的。

6．图中的①②③④分别表示不同的育种方式，相关叙述不正确的是（　　）

A．方式①应用的原理包括细胞的全能性

B．方式②只适用于进行有性生殖的生物

C．方式③试剂处理的对象只能是萌发的种子

D．方式④可以诱发基因突变产生新基因

答案　C

解析　方式①对花药进行离体培养形成单倍体的过程中用到了细胞的全能性；方式②是杂交育种，它适用于进行有性生殖的生物；方式③为多倍体育种，处理的对象为萌发的种子或幼苗；方式④为诱变育种，可产生新基因。

7．（2018·汕头一中期中）下列关于育种的叙述中，正确的是（　　）

A．用物理因素诱变处理可提高突变率

B．诱变育种和杂交育种均可形成新的基因

C．三倍体植物不能由受精卵发育而来

D．诱变获得的突变体多数表现出优良性状

答案　A

解析　诱变育种具有的优点是可以提高突变率，缩短育种周期，以及能大幅度改良某些性状，所以用物理因素诱变处理可提高突变率，A项正确；诱变育种可形成新的基因，杂交育种不能形成新的基因，B项错误；三倍体植物可以由受精卵发育而来，如四倍体和二倍体杂交产生三倍体的过程中，三倍体植物就是由受精卵发育而来的，C项错误；基因突变是随机的和不定向的，诱变育种虽可提高突变率，但有利变异的个体往往不多，D项错误。

8．下图表示利用某种农作物品种①和②培育出⑥的几种方法，据图分析错误的是（　　）

A．过程Ⅵ是用秋水仙素处理正在萌发的种子

B．培育品种⑥的最简捷的途径是Ⅰ→Ⅴ

C．通过Ⅲ→Ⅵ过程育种的原理是染色体变异

D．通过过程Ⅱ→Ⅳ育种最不容易达到目的

答案　A

解析　图中Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ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Ⅵ是用秋水仙素处理幼苗，A错误，C正确；Ⅰ→Ⅴ是杂交育种，是最简捷的育种途径，B正确；Ⅱ→Ⅳ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。

题组二　育种方法的选择

9．改良缺乏某种抗病性的棉花品种，不宜采用的方法是（　　）

A．诱变育种B．单倍体育种

C．基因工程育种D．杂交育种

答案　B

解析　诱变育种、基因工程育种和杂交育种均可获得抗病基因，而单倍体育种不能。

10．（2018·定州校级月考）某农科所通过如图育种过程培育成了高品质的糯小麦，相关叙述正确的是（　　）

A．该育种过程中运用的遗传学原理有基因重组、染色体数目变异

B．a过程能提高突变率，从而明显缩短了育种年限

C．a、c过程都需要对其萌发的种子使用药物诱导

D．要获得yyRR，b育种过程的育种年限最短

答案　A

解析　根据分析，杂交育种的原理是基因重组，单倍体育种和多倍体育种的原理是染色体变异，A正确；a过程是因为诱导染色体数目加倍后得到的都是纯合子，才能明显缩短了育种年限，不是提高了突变率，B错误；a过程是单倍体育种，没有种子的生成，所以a过程需要对单倍体幼苗用低温诱导或使用药物诱导，C错误；要获得yyRR，a育种过程的育种年限最短，D错误。

11．现有两种玉米，一种玉米黄色颗粒饱满，一种玉米紫色颗粒较小，要想获取紫色颗粒饱满的玉米，比较简单有效的方法是（　　）

A．单倍体育种B．杂交育种

C．诱变育种D．多倍体育种

答案　B

解析　把两种优良性状集合在一起，最简单有效的是杂交育种，单倍体育种操作复杂，技术要求高；诱变育种具有不定向性。

12．（经典高考题改编）现有小麦种质资源包括：

①高产、感病；②低产、抗病；③高产、晚熟等品种。

为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求，育种专家要培育3类品种：

a.高产、抗病；b.高产、早熟；c.高产、抗旱。

下述育种方法可行的是（　　）

A．利用①、③品种间杂交筛选获得a

B．对品种③进行染色体加倍处理筛选获得b

C．只有a、b的培育可采用诱变育种方法

D．用转基因技术将外源抗旱基因导入③中获得c

答案　D

解析　利用①、②品种间杂交后筛选可获得a，A错误；染色体加倍并不改变原有的基因，通过诱变育种可由③选育出b，B错误；诱变育种和转基因技术均可获得原品种不具有的新性状，C错误，D正确。

[综合强化]

13．（2017·江苏，27）研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株，决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。

请回答下列问题：

（1）要判断该变异株的育种价值，首先要确定它的________物质是否发生了变化。

（2）在选择育种方法时，需要判断该变异株的变异类型。

如果变异株是个别基因的突变体，则可采用育种方法①，使早熟基因逐渐________，培育成新品种1。

为了加快这一进程，还可以采集变异株的________进行处理，获得高度纯合的后代，选育成新品种2，这种方法称为________育种。

（3）如果该早熟植株属于染色体组变异株，可以推测该变异株减数分裂中染色体有多种联会方式，由此造成不规则的____________，产生染色体数目不等、生活力很低的________，因而得不到足量的种子。

即使得到少量后代，早熟性状也很难稳定遗传。

这种情况下，可考虑选择育种方法③，其不足之处是需要不断制备______________，成本较高。

（4）新品种1与新品种3均具有早熟性状，但其他性状有差异，这是因为新品种1选育过程中基因发生了多次________，产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。

答案　

（1）遗传　

（2）纯合　花药