届一轮复习人教版变异与育种的解题策略 教案.docx

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届一轮复习人教版变异与育种的解题策略教案

第30讲　高考必考题突破讲座（七）

变异与育种的解题策略

题型特点

考情分析

命题趋势

变异与育种是理论在实践中应用的表现，题目常常结合细胞分裂、DNA的复制等综合考查，以实例为载体辨析基因重组的类型、基因突变的特点及应用；在非选择题中考查各种育种方式的原理、方法、过程和优缺点

2017，江苏卷，9T,27T

2016，天津卷，5T

2016，江苏卷，14T

2016，上海卷，23T

2015，江苏卷，10T

2015，全国卷Ⅰ，6T

基因突变的类型、特点及结果，染色体变异类型的判断，各种育种方式的原理、操作方法和优缺点一直是考查的重点，三体、单体的遗传是染色体变异中的难点，也是近几年高考的热点。

其中，生物变异在育种上的应用常以生产生活实际为载体以非选择题的形式考查，其他内容主要以选择题形式考查

分值：

2～16分

1．生物变异与配子生成情况分析

（1）图中无同源染色体，着丝点分裂、细胞质均等分裂，应为次级精母细胞或第一极体，不可能为次级卵母细胞。

（2）造成B、b不同的原因有基因突变（间期）或交叉互换（减Ⅰ前期）。

（3）产生配子情况：

变异

类型

基因突变

交叉互换

（基因重组）

染色体变

异（易位）

结果

产生新基因

和新基因型

只产生新的

基因型

基因排列

顺序改变

2．育种过程图的分析

（1）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。

（2）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：

“aabb×AABB

AaBb

AAbb”为杂交育种，“aabb×AABB

AaBb

Ab

AAbb”为单倍体育种，“AABB

AaBB”为诱变育种，“aabb×AABB

AaBb

AAaaBBbb”为多倍体育种。

解题方法

1．利用三个“关于”区分三种变异

（1）关于“互换”：

同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换，属于基因重组；非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位。

（2）关于“缺失或增加”：

DNA分子上若干基因的缺失或重复（增加），属于染色体结构变异；DNA分子上若干碱基对的缺失、增添，属于基因突变。

（3）关于变异的水平问题：

基因突变、基因重组属于分子水平的变化，在光学显微镜下观察不到；染色体变异属于细胞水平的变化，在光学显微镜下可以观察到。

2．染色体组数量的判断方法

（1）同一形态的染色体→有几条就有几组。

如图中有4个染色体组。

（2）控制同一性状的等位基因→有几个就有几组。

如AAabbb个体中有3个染色体组。

（3）染色体组数＝

，如图中染色体组数为

＝4。

3．“二看法”判断单倍体、二倍体与多倍体

先看待判定个体是由受精卵发育而成的，还是由配子发育而成的。

若待判定个体是由配子发育而成的，不论含有几个染色体组都是单倍体；若待判定个体是由受精卵发育而成的，再看它含有几个染色体组：

含有两个染色体组的是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的就是多倍体。

4．育种方式的选择

（1）根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法

①集中不同亲本的优良性状：

a.一般情况下，选择杂交育种，这也是最简捷的方法；b.需要缩短育种年限（快速育种）时，选择单倍体育种。

②培育果实较大或植株较大或营养物质含量较高的新物种——多倍体育种。

③提高变异频率，“改良”“改造”或“直接改变”现有性状，获得当前不存在的基因或性状——诱变育种。

④若要培育隐性性状个体，可选择自交或杂交育种，只要出现该性状即可。

（2）根据育种流程图来辨别育种方式

①杂交育种：

涉及亲本的杂交和子代的自交。

②诱变育种：

涉及诱变因子，产生的子代中会出现新的基因，但基因的总数不变。

③单倍体育种：

常用方法为花药离体培养，然后人工诱导染色体加倍，形成纯合子。

④多倍体育种：

用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

⑤基因工程育种：

与原有生物相比，出现了新的基因。

答题步骤

1．审清题干要求和实验目的。

实验设计时，实验方法的选取、对结果的分析以及表述结论等都要围绕实验目的来进行。

2．理清实验设计的思路，合理选择杂交亲本。

动物的遗传类实验通常采用测交实验法，要注意检测动物（如雄性突变小鼠）一定要与多只正常异性个体（如多只雌性野生小鼠）杂交，才有统计意义。

设计实验思路时要考虑到该基因可能存在于常染色体、X染色体、Y染色体上三种情况，除Y染色体上的基因外，还需考虑基因的显隐性。

规范答题

1．文字叙述类题目要规范解答，防止出现因叙述不严谨导致的失分。

例如：

将两个品种杂交的目的是什么？

自交的目的又是什么？

（1）育种原理不要遗漏。

（2）说出育种大致步骤。

2．认真审题，严防看错、惯性思维。

例如：

（1）最简便的育种方法不等于年限最短。

（2）杂交育种产生新的基因型而非新基因。

考查育种的四个方面：

1．选亲本要求：

亲本的表现型不能出现要培育品种的表现型。

例：

培育绿色圆粒豌豆，亲本（纯合子）只能选黄圆×绿皱；若要培育黄圆品种，则亲本（纯合子）只能选黄皱×绿圆。

2．杂交育种选育的时间：

是从F2代开始，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。

3.

4．育种年限的要求及计算

（1）对植物要获得植株则比获得种子多一年。

（2）对跨年度的植物如小麦则比不跨年度的植株豌豆要多一年。

[例1]（2017·江苏卷）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__遗传__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__纯合__，培育成新品种1。

为了加快这一进程，还可以采集变异株的__花药__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__单倍体__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__染色体分离__，产生染色体数目不等、生活力很低的__配子__，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__组培苗__，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__重组__，产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。

解析　

（1）生物的可遗传性状是由基因控制的，培育得到的新品种与原种控制相关性状的遗传物质（基因）可能有所差异，因而可根据变异株中的遗传物质是否发生变化来判断变异株是否具有育种价值。

（2）连续自交过程中早熟基因逐渐纯合，培育成新品种1。

可先通过花药离体培养，再用秋水仙素处理单倍体幼苗，从而获得高度纯合的后代，这种方法属于单倍体育种。

（3）若是染色体组数目改变引起的变异，则在减数分裂过程中同源染色体配对会发生紊乱，不规则的染色体分离导致产生染色体数目不等、生活力低的异常配子，只有极少数配子正常，故只得到极少量的种子。

育种方法③需首先经植物组织培养获得柑橘苗，而植物组织培养技术操作复杂，成本较高。

（4）育种方法①需连续自交，每次减数分裂时与早熟性状相关的基因和其他性状相关的基因都会发生基因重组，产生多种基因型，经选育只有一部分基因型保留下来。

植物组织培养过程中不进行减数分裂，无基因重组发生。

1．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。

下列有关叙述中，不正确的是（　A　）

A．杂交育种可获得AAbb的个体，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的个体人工诱变可获得aaBb的个体，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

解析　杂交育种可获得AAbb的个体，其变异来自F1自交产生配子过程中的基因重组，发生在减数第一次分裂后期，等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合，A项错误；单倍体育种可获得AAbb的个体，其方法是aabb的个体与AABB的个体杂交得到AaBb的个体，减数分裂得到配子Ab，经花药离体培养得到单倍体Ab，再经秋水仙素诱导得到纯合子AAbb，该变异的原理有基因重组和染色体变异，B项正确；将aabb的个体人工诱变得aaBb的个体，则B基因的产生来源于基因突变，C项正确；多倍体植株的特点是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加，D项正确。

课时达标　第30讲

1．玉米（2N＝20）是重要的粮食作物之一。

已知玉米的高秆、易倒伏（D）对矮秆、抗倒伏（d）为显性，抗病（R）对易感病（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。

为获得纯合矮秆抗病玉米植株，研究人员采用了下图所示的方法。

根据材料分析回答问题。

（1）过程④“航天育种”方法中主要的变异类型是__基因突变__。

（2）若过程①的F1自交3代，产生的F4中纯合抗病植株占__7/16__。

（3）过程②若只考虑F1中分别位于n对同源染色体上的n对等位基因，则利用其花药离体培育成的单倍体幼苗的基因型，在理论上应有__2n__种；若单倍体幼苗通过加倍后获得M株玉米，通过筛选得到的矮秆抗病植株的基因型为__ddRR__，在理论上有__M/4__株。

（4）盐碱地是一种待开发价值的土地资源，为了开发利用盐碱地，从而扩大耕地面积，增加粮食产量，我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐玉米新品系。

由导入耐盐基因的玉米细胞培养成植株需要利用植物组织培养技术，该过程可以简要归结为：

玉米细胞

愈伤组织

根、芽―→植物体。

则A过程称为__脱分化__，诱导这一过程的两种植物激素是__生长素和细胞分裂素__。

解析　

（1）“航天育种”是利用宇宙射线来提高基因突变的频率。

（2）根据连续多代自交的公式，Fn杂合子的比例为1/2n，纯合子的比例为1－1/2n，纯合抗病个体的比例为1/2（1－1/2n）。

（3）n对等位基因位于n对同源染色体上，符合自由组合定律，F1产生2n种配子，单倍体幼苗也有2n种。

通过单倍体育种获得4种基因型的植株都为纯合子，这四种植株所占比例相等，其中矮秆抗病植株的基因型为ddRR，占1/4。

（4）植物组织培养技术最关键的两步A和B分别是脱分化和再分化过程，在再分化过程中生长素和细胞分裂素的比例影响到根和芽的分化。

2．某二倍体植物（2n＝12）开两性花，可自花传粉。

研究者发现有雄性不育植株（即雄蕊发育异常不能产生有功能的花粉，但雌蕊发育正常能接受正常花粉而受精结实），欲选育并用于杂交育种。

请回答下列问题：

编号

总株数

可育∶不育

1

35

27∶8

2

42

32∶10

3

36

27∶9

4

43

33∶10

5

46

35∶11

（1）雄性不育与可育是一对相对性状。

将雄性不育植株与可育植株杂交，F1均可育，F1自交得F2，统计其性状，结果如表所示，说明这对相对性状由__一__对基因控制，且遵循__分离定律__。

（2）在杂交育种中，选择雄性不育植株作为母本的优势是不必进行__（人工）去雄__操作。

（3）为在开花前即可区分雄性不育植株和可育植株，育种工作者培育出一个三体新品种，其体细胞中增加一条带有易位片段的染色体，相应基因与染色体的关系如图所示（基因M控制可育，m控制雄性不育；基因R控制种子为黄色，r控制绿色）。

①三体新品种的培育过程中发生的变异是__染色体变异__。

②带有易位片段的染色体不能参与联会，因而该三体新品种的细胞在减数分裂时可形成__6__个正常的四分体。

减数第一次分裂后期，联会的两条同源染色体彼此分离，分别移向细胞两极，而带有易位片段的染色体随机移向一极，故理论上，含有7条染色体的雄配子占全部雄配子的比例为__1/2__，经研究发现这样的雄配子不能与雌配子结合。

③此品种植株自交，所结的绿色种子占60%且发育成的植株均为雄性不育，其余为黄色种子，发育成的植株可育。

结果说明三体植株产生的含有6条染色体和含有7条染色体的可育雌配子的比例是__3∶2__，这可能与带有易位片段的染色体在减数分裂时的丢失有关。

④若欲利用此品种植株自交后代作为杂交育种的材料，可选择__绿__色的种子作为母本；若欲继续获得新一代的雄性不育植株，可选择__黄__色的种子种植后进行自交。

解析　

（1）由表中数据可知，F2中可育∶不育接近3∶1，说明这对相对性状由一对基因控制，并且遵循基因的分离定律。

（2）雄性不育植株的雄蕊发育异常不能产生有功能的花粉，所以选择雄性不育植株作为母本进行杂交实验，不需要（人工）去雄。

（3）①结合图示可知，三体新品种培育的过程中发生的变异是染色体变异（或染色体数目和结构变异）。

②根据题干信息可知，该正常的二倍体植物（2n＝12）含有6对同源染色体，带有易位片段的染色体不能参与联会，故三体新品种的细胞在减数分裂时可形成6个正常的四分体，带有易位片段的染色体在减数第一次分裂后期随机移向一极，因此含有7条染色体的雄配子占全部雄配子的1/2。

③由图可知该植株的基因型为MmmRrr，产生的配子为mr和MmRr，其中基因型为mr的配子正常，基因型为MmRr的配子异常，不能和雌配子结合，则只有基因型为mr的配子能与雌配子结合。

两种雌配子的基因型为mr和MmRr，则受精卵的基因型为mmrr和MmmRrr，表现型为绿色种子且发育成的植株雄性不育和黄色种子且发育成的植株可育。

根据题干信息，60%植株是由绿色种子发育而来且雄性不育，40%植株是由黄色种子发育而来并且可育，所以含有6条染色体和含有7条染色体的可育雌配子的比例是3∶2。

④要利用此品种植株自交后代作为杂交育种的材料，而自交后代中，绿色种子发育成植株的基因型是mmrr，雄性不育，故应选择绿色的种子作母本；若欲继续获得新一代的雄性不育植株，可选择黄色的种子种植后进行自交，可以获得新一代的雄性不育植株（mmrr）。

3．豚鼠毛色的黄色基因R与白色基因r是位于9号常染色体上的一对等位基因，已知无正常9号染色体的精子不能参与受精作用。

现有基因型为Rr的异常黄色雌豚鼠甲（含有异常9号染色体的豚鼠为异常豚鼠），其细胞中9号染色体及基因组成如图1所示。

（1）用豚鼠甲与正常的白色豚鼠作亲本杂交，其F1随机交配所得的F2中表现型及比例为__黄色∶白色＝1∶1__，其中异常白色豚鼠所占比例为__1/6__。

（2）如果以图2所示染色体的雄豚鼠与正常的白雌豚鼠杂交，产生的F1中发现了一只黄色豚鼠，经检测染色体组成无异常，出现这种现象的原因是__父__（填“父”或“母”）本形成配子的过程中发生了__交叉互换__或者是__母__（填“父”或“母”）本形成配子的过程中发生了__基因突变（或显性基因突变）__。

（3）如果以图2所示染色体的雄豚鼠与正常的白色雌豚鼠杂交，产生的F1中发现了一只黄色豚鼠，经检测，其9号染色体及基因组成如图3所示，出现这种现象的原因是__父本（或雄豚鼠）形成配子的过程中9号同源染色体没有分离__。

（4）豚鼠的粗毛与细毛分别由位于4号染色体上的A与a控制，用染色体及基因组成如图4所示的雌雄豚鼠杂交，子代中黄色粗毛豚鼠所占比例为__3/4__，白色细毛豚鼠所占比例为__0__。

解析　

（1）用雌性豚鼠甲（Rr）与正常的白色豚鼠（rr）作亲本杂交，其F1基因型Rr∶rr＝1∶1，F1产生的可参与受精的精子为R∶r＝1∶2，卵细胞为R∶r（正常）∶r（异常）＝1∶2∶1，F1随机交配所得的F2中表现型白色为2/3×3/4＝1/2，黄色为1－1/2＝1/2，所以黄色∶白色＝1∶1，异常白色豚鼠所占比例为1/4×2/3＝1/6。

（2）如果以图2所示染色体的雄豚鼠与正常的白雌豚鼠杂交，产生的F1中发现了一只黄色豚鼠，经检测染色体组成无异常，出现这种现象的原因是父本形成配子的过程中发生了交叉互换，产生了含R基因的精子，或者是母本形成配子的过程中发生了显性基因突变，产生了含R基因的卵细胞。

（3）父本形成配子的过程中9号同源染色体没有分离，产生了含Rr基因的精子，与基因r的卵细胞结合后，形成了子代基因型为Rrr的黄色豚鼠。

（4）染色体及基因组成如图4所示的雌雄豚鼠杂交，卵细胞AR∶Ar∶aR∶ar＝1∶1∶1∶1，可参与受精的精子AR∶aR＝1∶1，子代表现型及比例为黄色粗毛∶黄色细毛＝3∶1，所以黄色粗毛豚鼠所占比例为3/4，白色细毛豚鼠所占比例为0。

4．油菜容易被胞囊线虫侵染造成减产，萝卜具有抗线虫病基因。

（1）自然界中，油菜与萝卜存在__生殖隔离__，无法通过杂交产生可育后代。

（2）科研人员以萝卜和油菜为亲本杂交，通过下图所示途径获得抗线虫病油菜。

（注：

方框中每个大写英文字母表示一个染色体组。

）

①F1植株由于减数第一次分裂时染色体不能__联会__，因而高度不育。

用秋水仙素处理使染色体__（数目）加倍__，形成异源多倍体。

②将异源多倍体与亲本油菜杂交（回交），获得BC1。

BC1细胞中的染色体组成为__AACCR__（用字母表示）。

用BC1与油菜再一次杂交，得到的BC2植株群体的染色体数目为__38～47__。

③获得的BC2植株个体间存在胞囊线虫抗性的个体差异，其原因是不同植株获得的__R（基因组）的染色体__不同。

（3）从BC2植株中筛选到胞囊线虫抗性强的个体后，使其抗性基因稳定转移到油菜染色体中并尽快排除萝卜染色体的方法是__与油菜多代杂交（回交）__。

解析　

（1）油菜和萝卜属于不同的物种，存在生殖隔离，不能进行杂交产生可育后代。

（2）①由图可知F1基因型为ACR，没有同源染色体，故在减数第一次分裂时不能正常配对联会。

而用秋水仙素处理能使染色体数目加倍，形成异源多倍体。

②图中BC1由异源多倍体（AACCRR）和油菜（AACC）杂交，其基因型为AACCR。

BC1（AACCR）与油菜（AACC）再次杂交得BC2，因BC1（AACCR）中R基因组无同源染色体，故在减数分裂中移向细胞哪一极是随机的，最终形成的不同配子中的染色体数为19（只有AC基因组的染色体）～28（含有ACR基因组的所有染色体）之间，而油菜产生的配子（AC）的染色体数为19，所以得到的BC2植株群体的染色体数为38～47。

③R基因组使植株表现抗线虫病，不同植株中的R基因组的染色体不同，导致BC2植株个体间存在胞囊线虫抗性的差异。

（3）筛选BC2植株中胞囊线虫抗性强的个体与油菜（AACC）多代杂交，可以不断提高抗线虫病基因在子代中的含量和稳定性。

5．草鱼（2n＝48）是中国淡水养殖的四大家鱼之一，因其能迅速清除水体中各种草类而被称为“拓荒者”。

多倍体鱼类与相同的二倍体鱼类相比，其个体大、生长速度快、抗病及耐寒性强。

可以通过人工方法诱导多倍体鱼类形成，多倍体鱼类的产生机制如图所示，a、b、c为成熟个体。

请回答下列问题：

（1）上述育种方法称为__多倍体育种__，原理是__染色体变异__。

（2）通过上述方法，得到的成熟个体a为__三__倍体；通过“方法

三”获得的草鱼个体体细胞中含__96__条染色体。

（3）秋水仙素诱导染色体加倍的原理是__抑制细胞分裂前期纺锤体的形成，使染色体数目加倍__。

（4）草鱼虽可控制杂草生长，但其天然繁殖能力强，易对水生植物造成严重损坏，因此可以通过方法__一、二__（填写图中方法的序号）培育不育的草鱼解决该问题。

解析　

（1）上述育种方法称为多倍体育种，利用的原理是染色体变异。

（2）通过上述方法，得到的成熟个体a、b为三倍体，成熟个体c为四倍体；通过方法三获得的草鱼个体为四倍体，其体细胞中含24×4＝96条染色体。

（3）秋水仙素可抑制细胞分裂前期纺锤体的形成，从而使染色体数目加倍。

（4）草鱼虽可控制杂草生长，但其天然繁殖能力强，易对水生植物造成严重损坏，因此可以通过方法一、二培育不育的草鱼（三倍体）解决该问题。

6．水稻花为两性花，风媒传粉，花小，杂交育种工作量巨大。

水稻的紫叶鞘对绿叶鞘完全显性，受一对等位基因控制（设为A和a）。

现有紫叶鞘（甲）和绿叶鞘（乙）两个纯系水稻品种，将甲、乙两种水稻间行种植。

（1）若要获得甲为父本乙为母本的杂交种子，需对母本植株进行__去雄__（操作）并套袋隔离，待父本植株花粉成熟后人工授粉并进行__套袋隔离__（操作）。

种子成熟后收获__乙__（填“甲”或“乙”）植株上结的种子即为杂交种子，其基因型为__Aa__，播种这些种子所得的幼苗表现型为__紫叶鞘__。

若某次实验的这些幼苗出现了性状分离，原因可能是__由于操作失误（如没有全部套袋隔离、母本去雄不彻底等）造成母本发生了部分自交__。

（2）若间行种植后自然生长，待种子成熟后，收获乙品种植株上的种子播种，长出的幼苗将会出现紫叶鞘和绿叶鞘两种表现型。

其中__绿叶鞘__性状幼苗是乙的自交后代，请用遗传图解解释你的判断。

（3）由于甲、乙两品系各有一些不同的优良性状，研究者欲以此为基础培育优良杂种。

请你设计一个简便易行的方法实现甲、乙间的杂交，获得杂种植株。

你的方案是：

__将甲乙间行种植，令其自然传粉，收获乙植株上的种子种植，在苗期根据叶鞘颜色选苗，保留紫叶鞘幼苗即为杂种植株__。

答案

（2）遗传图解如下