第7单元 第23讲 第2课时 生物变异在育种上的应用届高考一轮复习生物讲义.docx

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第7单元第23讲第2课时生物变异在育种上的应用届高考一轮复习生物讲义

第二课时　生物变异在育种上的应用

课前自主检测

判断正误并找到课本原文

1．三倍体无子西瓜中一颗种子也不会产生。

（必修2P89—拓展题）（×）

2．传统的方法是选择育种，通过汰劣留良的方法来选择和积累优良基因。

（必修2P98—正文）（√）

3．选择育种不仅周期长，而且可选择的范围是有限的。

（必修2P98—正文）（√）

4．杂交育种是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。

（必修2P99—正文）（√）

5．我国科学家应用X射线和化学诱变剂进行人工诱变处理，从诱变后代中选出抗病性强的优良大豆。

（必修2P100—小字）（√）

6．基因工程就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。

（必修2P102—正文）（√）

7．质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物的细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子。

（必修2P103—正文）（√）

8．基因工程的方法能够高效率地生产出各种高质量、低成本的药品，如青霉素。

（必修2P104—正文）（×）

真题重组　判断正误

（1）（2014·江苏高考）通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育，培育出作物新类型。

（√）

（2）（2013·大纲卷）用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆，属于诱变育种。

（√）

（3）（2013·大纲卷）水稻F1花药经培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种，属于单倍体育种。

（√）

（4）（2013·大纲卷）将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株，属于基因工程育种。

（√）

（5）（2013·四川高考）抗病植株连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代下降。

（×）

知识自主梳理

一　单倍体育种

1．原理：

染色体变异。

2．方法

3．优点：

明显缩短育种年限。

4．缺点：

技术复杂。

5．实例：

用高秆抗病（DDTT）和矮秆不抗病（ddtt）小麦品种培育矮秆抗病小麦，过程见图。

二　多倍体育种

1．方法：

用

秋水仙素或低温处理。

2．处理材料：

萌发的种子或幼苗。

3．原理

4．优点：

多倍体植株茎秆粗壮，叶、果实和种子比较

大，营养物质含量丰富。

5．缺点：

多倍体植株发育延迟，结实率低，多倍体育种一般只适用于植物。

6．实例：

三倍体无子西瓜

（1）

（2）三倍体西瓜无子的原因：

三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体

联会紊乱，不能产生正常配子。

（3）用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未经处理部分（如根部细胞）的染色体数目不变。

三　杂交育种

1．原理：

基因重组。

2．过程

（1）培育杂合子品种

选取符合要求的纯种双亲杂交（♀×♂）→F1（即为所需品种）。

（2）培育隐性纯合子品种

选取符合要求的双亲杂交（♀×♂）→F1

F2→选出表现型符合要求的个体种植并推广。

（3）培育显性纯合子品种

①植物：

选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1

自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型，自交至不发生性状分离为止。

②动物：

选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1

雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代只出现一种性状的F2个体。

3．优点：

操作简便，可以把多个品种的

优良性状集中在一起。

4．缺点：

获得新品种的周期

长。

四　诱变育种

1．原理：

基因突变。

2．过程

3.优点

（1）可以提高

突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。

（2）大幅度地

改良某些性状，创造人们所需要的优良变异类型。

4．缺点：

有利变异个体往往不多，需处理大量材料。

五　针对不同育种目标的育种方案

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

基因工程育种

让原品系产生新性状（无中生有）

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

1．单倍体育种过程，使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

（×）

2．单倍体育种所得个体均为纯合子。

（×）

3．花药离体培养得到单倍体植株。

（√）

1．“三体”≠“三倍体”

三倍体是指由受精卵发育而成，体细胞中含三个染色体组的个体，其每种形态的染色体为“三条相同”（如图1所示）；三体则是二倍体（含两个染色体组），只是其中某形态的染色体“多出了一条”而成为3条，其余染色体均为两两相同（如图2所示）。

2．明确三类“无子果实”

（1）无子西瓜—利用染色体变异原理，无子的原因是三倍体联会紊乱，不能产生正常配子。

（2）无子番茄—利用生长素促进果实发育的原理，其无子的原因是“未受粉”。

（3）无子香蕉—天然三倍体，无子的原因在于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。

杂交育种过程中的问题：

1．第一次杂交的目的？

提示　将控制优良性状的基因集中到一个个体。

2．为什么从F2开始选优？

提示　F2出现性状分离，有所需优良性状个体。

诱变育种为什么往往需处理大量实验材料？

提示　诱变育种原理是基因突变，基因突变具有不定向性和低频性，故需处理大量实验材料才有可能得到所需优良性状个体。

考点题型突破

考点　生物变异在育种上的应用

题型一单倍体与多倍体育种过程及应用

1．小麦品种中高秆（A）对矮秆（a）为显性、抗病（B）对易感病（b）为显性，两对相对性状独立遗传。

某生物兴趣小组利用基因型为AaBb的小麦来培育能够稳定遗传的矮秆抗病小麦新品种，培育方法如图所示，下列相关叙述中正确的是（　　）

A．该生物兴趣小组培育小麦新品种的原理为单倍体育种

B．图中②过程常采用花药离体培养的方法

C．配子未分化，图中②过程不需要经过脱分化过程

D．④过程得到的是四倍体植株为纯合子

答案　B

解析　题中生物兴趣小组依据的育种原理为染色体变异，A错误；②表示将花药进行离体培养，得到单倍体植株，B正确；配子高度分化，经脱分化、再分化形成单倍体植株，C错误；④过程得到的四倍体植株中仍含有等位基因，应为杂合子，D错误。

2．下图是三倍体西瓜育种原理的流程图，请据图回答下列问题：

（1）秋水仙素可诱导多倍体的产生，其作用为_____________________________________________________________________

_________________________________________________________________。

（2）四倍体母本上结出的三倍体西瓜，其果肉细胞中有________个染色体组，种子的胚细胞中有________个染色体组。

三倍体植株不能形成生殖细胞的原因是____________________。

（3）育种过程中，三倍体无子西瓜偶尔有少量种子。

请从染色体组的角度解释，其原因是_____________________________________________________________

_________________________________________________________________。

（4）三倍体无子西瓜的性状________（填“能”或“不能”）遗传，请设计简单实验验证你的结论并做出预期实验结果。

设计方案：

将三倍体无子西瓜果皮的任意一部分_____________________________________________________________

_________________________________________________________________。

结果预期：

_______________________________________________________。

答案　

（1）抑制分裂前期的细胞形成纺锤体

（2）四　三　联会紊乱

（3）一个染色体组的全部染色体正好移向细胞的一极，另外两个染色体组的全部染色体正好移向细胞的另一极，产生了正常的配子

（4）能　进行植物组织培养（或无性繁殖），观察果实中是否有种子　成活长大后的植株仍然不能结出有子果实

解析　

（1）秋水仙素可诱导多倍体的产生，其作用是抑制分裂前期的细胞形成纺锤体。

（2）由于果实的果肉部分是由母本的子房壁细胞分裂、分化而来的，与父本无关，所以四倍体母本上结出的三倍体西瓜，其果肉细胞中含有四个染色体组。

种子中的胚是由卵细胞和精子结合成受精卵发育而成，所以胚细胞中含三个染色体组。

三倍体植株在减数分裂过程中联会发生紊乱，不能形成正常的生殖细胞。

（4）三倍体无子西瓜的育种原理是染色体数目变异，是一种可遗传的变异，它的性状是可以遗传的，但必须用无性繁殖的手段进行培养，如植物组织培养。

（1）单倍体育种一般应用于二倍体植物，因为若为四倍体植物，通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。

（2）用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍，若操作对象是单倍体植株，属于单倍体育种；若操作对象为正常植株，叫多倍体育种，不能看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。

（3）单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理，使染色体数目加倍。

单倍体育种在幼苗期处理，多倍体育种在种子萌发期或幼苗期处理。

题型二诱变育种与杂交育种

3．家蚕（2n＝28）雌性体细胞内有两个异型的性染色体ZW，雄性体细胞内有两个同型性染色体ZZ。

人们用辐射的方法使常染色体上带有卵色基因的片段易位到W染色体，使ZW卵和不带卵色基因的ZZ卵有所区别，从而在家蚕卵还未孵化时就能区分雌雄。

下列有关说法错误的是（　　）

A．这种育种方式属于诱变育种

B．辐射的目的是为了提高基因的突变率，更容易筛选到卵色基因

C．上述带有卵色的受精卵将来会发育为雌性家蚕

D．上述带有卵色基因的家蚕染色体组型图与正常家蚕不同

答案　B

解析　人们用辐射的方法使常染色体上带有卵色基因的片段易位到W染色体，说明该方法是诱变育种，A正确；辐射的目的是为了提高变异的突变率，更容易筛选到含有卵色基因的个体，B错误；根据题意可知，卵色基因的片段易位到W染色体，则带有卵色的受精卵为ZW，为雌性家蚕，C正确；上述带有卵色基因的家蚕W染色体多了一段染色体，所以其染色体组型图与正常家蚕不同，D正确。

4．现有三个番茄品种，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，三对等位基因分别位于三对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形三对相对性状。

请回答：

（1）如何运用杂交育种方法利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株？

（用文字简要描述获得过程即可）

（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要几年？

答案　

（1）A与B杂交得到杂交一代，杂交一代与C品种杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，可以得到基因型为aabbdd的种子，该种子可以长成基因型为aabbdd的植株。

（2）4年。

解析　

（1）根据基因的自由组合定律，把基因型为AABBdd的A品种和基因型为AAbbDD的B品种进行杂交，并将得到的杂交一代与基因型为aaBBDD的C品种杂交，得到杂交二代。

再将杂交二代自交，就可以得到基因型为aabbdd的种子，该种子可以长成基因型为aabbdd的植株。

（2）第一年：

A品种和B品种杂交，得到杂合植株AABbDd；第二年：

杂合植株和C品种杂交，得到AaBBDD、AaBBDd、AaBbDD、AaBbDd；第三年：

第二年收获的种子形成的植株自交，得到含aabbdd的种子；第四年：

第三年收获的种子形成植株。

5．动物杂交育种的方法

假设现有长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）？

写出育种方案（图解）。

注意：

动物杂交育种与植株杂交育种的不同。

答案　可以培育出稳定遗传的长毛折耳猫，育种图解如下：

P　　　　长毛立耳　　　　短毛折耳

　　　　　　BBEE　　×　　bbee

　　　　　　　　↓

F1　　　　　BbEe　　×　　BbEe

　　　　　长毛立耳　　　长毛立耳

　　　　　　　　↓

F2　B_E_　　B_ee　　　bbE_　　　bbee

长毛立耳　长毛折耳　短毛立耳　短毛折耳

选取长毛折耳猫作测交：

F2　长毛折耳　短毛折耳　长毛折耳　短毛折耳

　BBee　×　bbee　　　Bbee　×　bbee

　　　　↓　　　　　　　　　↓

F3　　　　Bbee　　　　　Bbee　　　bbee

长毛折耳　　　长毛折耳　短毛折耳

如果子三代只有长毛折耳猫，则说明子二代长毛折耳猫就是所要的品（纯）种；如果子三代既有长毛折耳猫又有短毛折耳猫，则说明子二代长毛折耳猫不是所要的品（杂）种。

题型三生物育种的综合判断

6．（2019·唐山一中月考）番茄的抗病（R）对感病（r）为显性，高秆（D）对矮秆（d）为显性，控制上述两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。

为获得纯合高秆抗病番茄植株，研究人员采用了如图所示的方法。

据图分析，正确的是（　　）

A．若过程①的F1自交一代，产生的高秆抗病植株中纯合子占1/9

B．过程②常用一定浓度的秋水仙素处理单倍体的种子

C．过程③应用的原理是细胞增殖

D．过程④“航天育种”方法中主要的变异类型是基因重组

答案　A

解析　纯合高秆感病植株（DDrr）与纯合矮秆抗病植株（ddRR）杂交，F1基因型为DdRr，F1自交一代，产生的高秆抗病植株占总数的9/16，其中纯合子占1/9，A正确；二倍体经花药离体培养获得的单倍体没有种子，只能用秋水仙素处理幼苗，B错误；过程③应用的原理是植物细胞的全能性，C错误；过程④“航天育种”方法中主要的变异类型是基因突变，D错误。

7．（2019·河南许昌高级中学下学期第二次诊断）要提高农作物产量，良种是保障。

下列关于几种育种方法的叙述，错误的是（　　）

A．培育优质新品种时，单倍体育种和杂交育种都要先通过杂交集优

B．选育玉米杂交种时，要通过一定的方法先得到纯种再杂交获得杂种

C．诱变育种能提高突变率，但不能控制基因突变的方向

D．进行多倍体育种时，加倍的染色体一定来自于一个物种

答案　D

解析　培育优质新品种时，可先将两个或多个品种的优良性状通过杂交集中在一起，再采用单倍体育种或杂交育种的方式继续培育和选择，进而获得所需要的新品种，A正确；由于用纯合的亲本杂交时，获得的子代均为杂合子，其杂种优势最大，所以选育玉米杂交种时，要通过一定的方法先得到纯种再杂交获得杂种，B正确；诱变育种的原理是基因突变，而基因突变是不定向的，因此诱变育种能提高突变率，但不能控制基因突变的方向，C正确；进行多倍体育种时，加倍的染色体不一定来自于一个物种，例如八倍体小黑麦的培育，加倍的染色体来自普通小麦与二倍体黑麦，D错误。

不同育种方法需注意的问题

（1）诱变育种：

多用于植物和微生物。

原核生物不能进行减数分裂，所以不能运用杂交的方法进行育种，如细菌的育种一般采用的方法是诱变育种。

诱变育种与杂交育种相比，前者能产生前所未有的新基因，创造变异新类型；后者不能产生新基因，只是实现原有基因的重新组合。

（2）杂交育种：

不一定需要连续自交。

若选育显性优良纯种，需要连续自交筛选，直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要出现该性状个体即可。

（3）花药离体培养≠单倍体育种：

花药离体培养只是其中的一个程序，要想得到可育的品种，一般还需要用秋水仙素处理单倍体使染色体数目加倍。

（4）多倍体育种得到的整个植株并不是所有细胞的染色体数目都加倍，细胞是否都出现染色体数目加倍与处理方法有关。

方向真题体验

1．（2019·江苏高考）下列关于生物变异与育种的叙述，正确的是（　　）

A．基因重组只是基因间的重新组合，不会导致生物性状变异

B．基因突变使DNA序列发生的变化，都能引起生物性状变异

C．弱小且高度不育的单倍体植株，进行加倍处理后可用于育种

D．多倍体植株染色体组数加倍，产生的配子数加倍，有利于育种

答案　C

解析　生物的可遗传变异包括基因重组、基因突变和染色体变异，都可能导致生物性状变异，A错误；基因突变使DNA序列发生变化，当发生隐性突变时，不一定会引起生物性状变异，B错误；多倍体植株染色体组数加倍，但产生的配子数不会加倍，D错误。

2．（2016·江苏高考）下图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异（字母表示基因）。

下列叙述正确的是（　　）

A．个体甲的变异对表型无影响

B．个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常

C．个体甲自交的后代，性状分离比为3∶1

D．个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常

答案　B

解析　个体甲的变异属于缺失，影响表型，A错误；个体乙发生的变异是倒位，可使减数分裂形成的四分体异常，B正确；含缺失染色体的配子一般是败育的，故其自交后代一般不会发生性状分离，C错误；个体乙染色体没有基因缺失，但发生倒位，表型异常，D错误。

3．（2016·上海高考）导致遗传物质变化的原因有很多，图中字母代表不同基因，其中变异类型①和②依次是（　　）

A．突变和倒位B．重组和倒位

C．重组和易位D．易位和倒位

答案　D

解析　①中少了基因a、b，多了基因J，是非同源染色体间发生了片段交换，属于染色体结构变异中的易位；②c、d、e基因位置发生了颠倒，属于倒位，D正确。

4．（2017·江苏高考）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　单倍体

（3）染色体分离　配子　组培苗　（4）重组

解析　

（1）只有由遗传物质改变引起的性状改变才能遗传下去，才具有育种价值。

（2）方法①是自交，连续自交过程中早熟基因逐渐纯合，培育成新品种1。

单倍体育种能明显缩短育种年限，可先通过花药离体培养，再用秋水仙素处理单倍体幼苗。

（3）若是由染色体组数目改变引起的变异，则该变异株减数分裂中联会紊乱，从而造成不规则的染色体分离，产生染色体数目不等、生活力很低的异常配子，只有极少数配子正常，故只能得到少量的种子。

方法③需要先进行植物组织培养获得柑橘苗，此过程操作复杂、成本较高。

（4）在新品种1的选育过程中，连续自交使早熟性状相关基因与其他性状相关基因发生了多次重组。

而在植物组织培养过程中不发生基因重组。

课时作业

一、选择题

1．（2019·上海青浦二模）已知某物种的一条染色体上依次排列着A～E五个基因，图中没有发生染色体结构变化的是（　　）

答案　D

解析　据题意，一条染色体上依次排列着A～E五个基因，选项A中少了两个基因，选项B中多了一个基因F，选项C中少了一个基因D，多了一个基因F，选项D中B基因突变为b基因，其不会导致染色体结构改变，D正确。

2．（2019·河南洛阳5月三模）下列叙述正确的是（　　）

A．非同源染色体互换部分片段一定会引起细胞内基因种类的改变

B．21三体综合征患者的体细胞中有3个染色体组

C．染色体变异中的倒位会使染色体上的基因排列顺序发生改变

D．单倍体生物的体细胞中都没有同源染色体，因而不具有可育性

答案　C

解析　非同源染色体互换部分片段，细胞内基因的种类通常不会改变，A错误；21三体综合征患者的体细胞中有2个染色体组，但21号染色体有3条，B错误；单倍体生物的体细胞中可能含有同源染色体，如由同源四倍体形成的单倍体中含有同源染色体，D错误。

3．下列关于单倍体、二倍体和多倍体的叙述，不正确的是（　　）

A．二倍体生物一定是由受精卵直接发育而来的

B．单倍体生物体细胞中不一定只含有一个染色体组

C．采用花药离体培养的方法得到的个体是单倍体

D．三倍体无子西瓜体细胞含有三个染色体组

答案　A

解析　二倍体生物可由受精卵直接发育而来，也可能经过无性生殖产生，A错误；单倍体生物体细胞中含有本物种配子染色体组数，不一定只含有一个染色体组，B正确；采用花药离体培养的方法得到的个体是由配子发育而来的，都是单倍体，C正确；二倍体西瓜幼苗用秋水仙素处理，可以得到四倍体植株，接受普通二倍体西瓜的正常花粉，形成的受精卵含有3个染色体组，由受精卵发育成的三倍体无子西瓜含有三个染色体组，D正确。

4．（2019·山西四校联考）野生猕猴桃是一种多年生富含Vc的二倍体（2n＝58）小野果。

下图是某科研小组以大量的野生猕猴桃种子（aa）为实验材料培育抗虫猕猴桃无子新品种的过程，分析正确的是（　　）

A．该培育过程中不可使用花药离体培养

B．③⑦过程必须使用秋水仙素

C．⑤的亲本不是同一物种

D．⑥过程得到的个体是四倍体

答案　C

解析　②④过程均可使用花药离体培养成单倍体幼苗后用秋水仙素处理加倍，A错误；③⑦过程还可以进行低温诱导，B错误；⑤的两亲本一个为二倍体，一个为四倍体，二者不是同一物种，C正确；⑥过程为基因工程育种，染色体组数不变，该个体仍为三倍体，D错误。

5．如图为雄果蝇体细胞染色体组成示意图，以下说法正确的是（　　）

A．雄果蝇的一个染色体组含有的染色体是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X、Y

B．X染色体上的基因控制的性状遗传，均表现为性别差异

C．果蝇体内的细胞，除生殖细胞外都只含有两个染色体组

D．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X（或Y）四条染色体互相协调，共同控制果蝇生长、发育、遗传和变异

答案　D

解析　一个染色体组中是没有同源染色体的，而X与Y为一对同源染色体，A错误；X染色体与Y染色体具有同源区段，此区段上基因控制的性状不一定表现出性别差异，B错误；果蝇体细胞有丝分裂后期染色体数目加倍，含有四个染色体组，C错误。

6．家蚕中，基因S（黑缟斑）、s（无斑）位于2号染色体上，基因Y（黄血）和y（白血）也位于2号染色体上，假定两对等位基因间完全连锁无互换。

用X射线处理蚕卵后，发生了图中所示的变异，具有该类型变异的一对家蚕交配产生的子代中，黑缟斑白血∶无斑白血为2∶1。

下列相关叙述错误的是（　　）

A．缺失杂合体和缺失纯合体的存活率相同

B．具有乙图基因的家蚕表现为黑缟斑、白血

C．具有甲图基因的家蚕交配产生的后代有三种基因型

D．X射线照射后发生的变异为染色体缺失

答案　A

解析　由于两对基因完全连锁，该类型变异的一对家蚕交配，产生