浙江高考生物一轮复习讲义生物变异在生产上的应用.docx
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浙江高考生物一轮复习讲义生物变异在生产上的应用
第18讲 生物变异在生产上的应用
考点
知识内容
考试属性及要求
考查频率
必考
加试
生物变异在生产上的应用
（1）杂交育种、诱变育种、单倍体育种和多倍体育种
a
a
2017年4月7题（2分）
2016年10月5题（2分）
2016年4月10题（2分）
2015年10月13题（2分）
（2）杂交育种和诱变育种在农业生产中的应用
b
b
（3）转基因技术
a
a
（4）生物变异在生产上的应用
c
（5）转基因生物和转基因食品的安全性
b
考点一 杂交育种、诱变育种、单倍体育种和多倍体育种
1.杂交育种
（1）原理：
基因重组。
（2）过程：
杂交→选择→纯合化。
（3）特点：
可以把多个品种的优良性状集中在一起；操作简单，但需要的时间长。
2.诱变育种
（1）概念：
利用物理因素或化学因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育新品种的过程。
（2）原理：
基因突变和染色体畸变。
（3）方法：
辐射诱变：
各种辐射；化学诱变：
化学物质。
（4）优点：
①可以提高突变频率；②能在较短时间内有效地改良生物品种的某些性状；③改良作物品质，增强抗逆性。
（5）实例：
高产青霉素、卵期区分蚕的雌雄等。
3.单倍体育种
（1）含义：
利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法。
（2）原理：
染色体数目变异。
（3）优点：
①明显缩短育种年限；②能排除显隐性干扰，提高效率。
（4）花药离体培养育种程序
A×B
F1花粉
单倍体植株
纯合子
优良品种。
（5）单倍体的特点：
一般植株弱小，而且高度不育。
4.多倍体育种
（1）原理：
染色体数目变异。
（2）常用方法：
用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子、幼苗，使其染色体数目加倍。
（3）作用机理：
秋水仙素能抑制细胞分裂时纺锤体的形成，染色体复制后不能分离，最终导致染色体数目加倍。
（4）优点：
可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。
5.转基因技术
（1）原理：
基因重组
（2）过程：
用人工方法将人类所需要的目的基因导入受体细胞内，使其整合到受体的染色体上，人工选择出具有所需新性状的个体
（3）特点：
①增加生物变异的范围，实现种间遗传物质的交换 ②针对性更强，效率更高，经济效益更明显
1.（2016·浙江4月选考）用六倍体小麦和二倍体黑麦培育出异源八倍体小黑麦。
这种育种方式属于（ ）
A.转基因育种B.辐射诱变育种
C.化学诱变育种D.多倍体育种
解析 六倍体小麦和二倍体黑麦杂交获得异源四倍体，然后用秋水仙素处理诱导染色体加倍，经选育得到异源八倍体小黑麦，这是人工诱导多倍体的育种方式即多倍体育种。
答案 D
2.（2015·浙江10月学考，13）下列属于诱变育种的是（ ）
A.用γ射线处理籼稻种子，培育出早熟的新品种
B.将抗虫基因转入普通棉的体细胞中，培育出抗虫棉
C.用秋水仙素处理二倍体草莓幼苗，培育出多倍体草莓
D.将抗病黄果肉番茄与感病红果肉番茄杂交，培育出新品种
解析 A项属于典型的辐射诱变育种，A正确；抗虫棉的培育属于转基因技术育种，B错误；培育多倍体草莓属于多倍体育种，C错误；D项属于杂交育种，D错误。
答案 A
3.（2017·4月浙江选考）研究人员用X射线处理野生型青霉菌，选育出了高产青霉菌新菌株。
这种育种方法属于（ ）
A.杂交育种B.单倍体育种
C.诱变育种D.多倍体育种
解析 诱变育种是利用物理、化学因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育新品种的过程，故选C。
答案 C
本题组对应必修二教材P82～85，主要考查各种育种方式的特点及相互区别。
1.杂交育种：
有目的地将两个或多个品种优良性状结合在一起，培育出更优良的新品种。
进行杂交育种的个体一定是进行有性生殖的个体，只进行无性生殖的个体无法通过杂交育种培育新品种。
2.诱变育种：
利用物理因素或化学因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育新品种的过程。
（2、3题）
3.多倍体育种：
利用秋水仙素或其他方法使染色体加倍的育种方式。
（1题）
角度1 育种方式的判断
1.（2016·10月浙江选考卷）用γ射线处理籼稻种子，选育出了新品种。
该育种方法属于（ ）
A.杂交育种B.诱变育种
C.单倍体育种D.转基因育种
解析 γ射线处理会诱发种子发生基因突变，以基因突变为原理的育种方式是诱变育种。
答案 B
2.（2017·浙江名校协作体高三试题）中国农科院已成功培育出自然界没有的八倍体小黑麦，其产量比当地小麦产量高30%～40%，且蛋白质含量高，抗逆性强。
该育种原理是（ ）
A.基因突变B.基因重组
C.染色体畸变D.基因工程
解析 培育八倍体小黑麦的育种原理为染色体畸变。
答案 C
针对不同育种目标选择育种方案
育种目标
育种方案
集中双亲优良性状
单倍体育种
杂交育种
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（无中生有）
诱变育种
使原品系营养器官“增大”或“加强”
多倍体育种
角度2 不同育种原理、操作手段及优缺点的比较
1.（2017·杭州地区高三期中）各种育种方法或技术都有其优劣之处，下列相关叙述正确的是（ ）
A.杂交育种中，出现所需性状后，必须连续自交，直至不发生性状分离为止
B.单倍体育种是利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的方法
C.通过诱变育种，有目的地选育新品种，能避免育种的盲目性
D.转基因技术人为地增加了生物变异的范围，实现种内遗传物质的交换
解析 杂交育种中，出现所需性状后，若为隐性性状，则无需连续自交，A错误；单倍体育种是利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的方法，B正确；人工诱变育种的原理是基因突变和染色体畸变，而突变是不定向的，避免不了盲目性，C错误；转基因技术人为增加了生物变异的范围，实现了种间遗传物质交换，D错误。
答案 B
2.（2017·嘉兴市3月模拟）如图为某二倍体植物单倍体育种过程，下列叙述正确的是（ ）
A.①中发生了染色体数目变异
B.②一般采用花药离体培养的方法
C.③中秋水仙素抑制着丝粒分裂
D.④中选到的植株中
为纯合子
解析 ①中发生了基因重组，A错误；②一般采用花药离体培养的方法获得单倍体植株，B正确；③中秋水仙素抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成，C错误；③秋水仙素处理后得到AABB、AAbb、aaBB、aabb，所以④中选到的宽叶、抗病植株都是纯合体，D错误。
答案 B
考点二 生物变异在生产上的应用
1.育种实验设计思路
明确育种目标和要求→确定育种材料→选择育种方法→设计具体的育种程序。
2.育种实验设计举例
（1）利用杂交育种培育宽叶抗病植株
（2）利用单倍体育种培育宽叶抗病植株
（3）利用多倍体育种培育无籽西瓜
角度 生物变异在生产上的应用
1.（2017·吴越联盟高三第二次联考）现有小麦种子资源：
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。
下述育种方法不可行的是（ ）
A.利用品种①、②，通过杂交、选择、纯合化等手段获得a品种
B.对品种③进行辐射诱变，可能获得b品种
C.用转基因技术将外源抗旱基因导入品种③中获得c品种
D.品种a、b、c的培育均可采用单倍体育种
解析 利用①、②品种间杂交，并让产生的后代自交，从子二代中筛选获得a，A正确；对品种③进行辐射诱变，其中晚熟基因可突变为早熟基因，进而筛选获得b品种，B正确；可通过基因工程技术，将外源抗旱基因导入高产品种细胞内，经组织培养可获得c高产、抗旱品种，C正确；品种a的培育均可采用单倍体育种，而仅采用单倍体育种不可能培育获得品种b、c，D错误。
答案 D
2.（2017·浙江重点中学协作体适应性测试，19）空间诱变育种是将农作物种子或试管苗送到太空，利用太空特殊环境的诱变作用，使种子或试管苗产生变异，培育新品种。
空间诱变育种（ ）
A.培育出的新品种都是地球上原本不存在的物种
B.加快了变异的速率，缩短了育种年限
C.需人工筛选，获得的优良性状均可以稳定遗传
D.与转基因作物的培育原理相同，都存在食品安全性问题
解析 太空诱变与地球上的人工诱变的原理相同，通过物理、化学等因素诱导生物体发生基因突变，而基因突变将产生相应的等位基因，只是出现新的性状。
新品种与原品种仍是同一物种，而不是形成新的物种。
诱变育种的优点是可以提高变异频率、缩短育种年限；诱变育种的原理是基因突变和染色体畸变，而基因工程的原理是基因重组。
答案 B
（时间：
40分钟 分数：
100分）
1.（2017·温州十校联考）下列实践活动包含转基因技术的是（ ）
A.水稻F1花药经培养和秋水仙素处理，获得基因型纯合新品种
B.抗虫小麦与矮秆小麦杂交，获得抗虫矮秆小麦
C.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
D.用射线照射大豆，获得种子性状发生变异的大豆
解析 水稻F1花药经培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种，这采用了单倍体育种的方法，并没有采用基因工程技术，A错误；抗虫小麦与矮秆小麦杂交，获得抗虫矮秆小麦，这采用了杂交育种的方法，并没有采用基因工程技术，B错误；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，这采用了基因工程技术，C正确；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，这采用了诱变育种的方法，并没有采用基因工程技术，D错误。
答案 C
2.（2017·绍兴适应性试题）下列有关单倍体育种的叙述，错误的是（ ）
A.获得单倍体不是育种的目的
B.能缩短育种年限
C.能排除显隐性干扰
D.秋水仙素处理是产生单倍体植株的简便而有效的方法
解析 秋水仙素处理能使染色体加倍，产生单倍体的方法是花药离体培养。
答案 D
3.（2017·杭州市高三期末）下列能产生新基因的育种方式是（ ）
A.高秆抗锈病小麦与矮秆易感病小麦杂交获得矮秆抗锈病的小麦
B.用X射线处理青霉菌获得青霉素高产菌株
C.用离体花药培育小麦植株
D.三倍体无籽西瓜的培育
解析 高秆抗锈病小麦与矮秆易感病小麦杂交获得矮秆抗锈病的小麦属于杂交育种，只是将原有基因进行重新组合，并不能产生新基因，A错误；用X射线处理青霉菌获得青霉素高产菌株属于人工诱变育种，其原理是基因突变，能产生新基因，B正确；用离体花药培育小麦植株属于植物组织培养，原理是植物细胞的全能性，并没有产生新基因，C错误；三倍体无籽西瓜的培育属于多倍体育种，原理是染色体数目变异，并没有产生新基因，D错误。
答案 B
4.（2017·绍兴市模拟）利用抗逆性强的二倍体黑麦与蛋白质含量高的六倍体小麦杂交产生子代，再经秋水仙素处理，培育出蛋白质含量高、抗逆性强的小黑麦。
这种育种方法属于（ ）
A.多倍体育种B.单倍体育种
C.诱变育种D.杂交育种
解析 利用抗逆性强的二倍体黑麦与蛋白质含量高的六倍体小麦杂交产生子代，细胞中含有4个染色体组，再经秋水仙素处理，培育出蛋白质含量高、抗逆性强的八倍体小黑麦，原理是染色体数目变异，属于多倍体育种。
答案 A
5.（2017·杭州市高三七校质检）双子叶植物大麻（2N＝20）为雌雄异株，性别决定为XY型，若将其花药离体培养，再将幼苗用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成应是（ ）
A.18＋XX或18＋YYB.18＋YY
C.9＋X或9＋YD.18＋XY
解析 由题意可知，大麻雄株染色体组成为18＋XY，经减数分裂产生花药的染色体组成为9＋X或9＋Y，花药经离体培养，再将幼苗用秋水仙素处理，染色体数目加倍，故所得植株的染色体组成应是18＋XX或18＋YY，A项正确。
答案 A
6.（2017·浙江深化课程改革协作校期中）随着环境污染越来越严重，变异发生的频率也越来越高，以下相关变异的说法，正确的是（ ）
A.诱变育种是利用物理、化学因素诱导生物发生变异，其原理是基因突变
B.用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是纯合子
C.用秋水仙素处理幼苗的芽，成熟后植株所有细胞的基因型都一致
D.生物育种可以培育出新品种，但是不能得到新物种
解析 诱变育种是利用物理、化学因素诱导生物发生变异，其原理是基因突变和染色体畸变，A正确；用秋水仙素处理单倍体植株后得到的不一定是纯合子，如AAaa，B错误；秋水仙素能抑制纺锤体的形成，导致染色体数目加倍，用秋水仙素处理幼苗的芽，由此产生的茎叶细胞染色体加倍了，但根细胞没有发生染色体加倍，这样两者的基因型就不一致了，C错误；生物育种可以培育出新品种，也可能得到新物种，如二倍体西瓜经过多倍体育种形成的四倍体西瓜就是新物种，D错误。
答案 A
7.（2017·台州市选考教学质量评估）下列有关单倍体育种的叙述，正确的是（ ）
A.单倍体育种的遗传学原理是基因重组
B.单倍体育种常用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子
C.单倍体育种的优势之一在于明显缩短育种年限
D.单倍体育种得到的植株属于单倍体
解析 单倍体育种的原理是基因重组和染色体畸变，A错误；单倍体高度不育不能产生种子，只能用秋水仙素处理幼苗，B错误；单倍体育种最后要用秋水仙素处理，使染色体加倍，产生正常植株，D错误。
答案 C
8.（2017·温州中学高三11月模拟）人工将二倍体植物甲、乙、丙之间杂交，用显微镜观察子代个体处于同一分裂时期的细胞中的染色体，结果如下表。
下列叙述错误的是（ ）
杂交组合
染色体数及配对状况
甲×乙
12条两两配对，2条不配对
乙×丙
4条两两配对，14条不配对
甲×丙
16条不配对
A.观察的子代细胞都处于减数第一次分裂
B.甲、乙、丙体细胞中的染色体数分别是6条、8条、10条
C.甲、乙、丙三个物种中，甲和乙亲缘关系较近
D.用秋水仙素处理甲与丙的子代幼苗，可能形成四倍体的新物种
解析 因表中观察到的是染色体的配对现象，应发生在减数第一次分裂前期的联会过程中，A正确；由甲×乙的子代中染色体的配对情况可以知道，甲和乙体细胞中共有染色体（12＋2）×2＝28条；由乙×丙的子代中染色体的配对情况可以知道，乙和丙体细胞中共有染色体（4＋14）×2＝36条；由甲×丙的子代中染色体的配对情况可以知道，甲和丙体细胞中共有染色体16×2＝32条，因此甲、乙、丙体细胞中的染色体数分别是12条、16条、20条，B错误；甲、乙、丙三个物种中，甲和乙配对的染色体最多，说明亲缘关系较近，C正确；用秋水仙素处理甲与丙的子代幼苗，可得到异源四倍体，D正确。
答案 B
9.（2017·浙江协作校联考）下列有关生物育种的叙述，正确的是（ ）
A.花药离体培养获得的植株体细胞中不存在同源染色体
B.转基因育种能引起基因定向突变
C.三倍体西瓜无种子，所以无籽性状属于不可遗传的变异
D.诱变育种可提高基因的突变频率和染色体畸变率
解析 经花药离体培养获得的植株是单倍体，而单倍体的体细胞中可能只有1个染色体组，也可能有两个或多个染色体组，故其体细胞可能存在同源染色体；转基因育种的原理是基因重组，并没有引起基因突变；三倍体西瓜发生了染色体数目变异，可通过无性繁殖的方式将无籽性状遗传给后代，其产生过程发生了可遗传变异。
答案 D
10.（2017·丽水市缙云中学模拟）不同浓度秋水仙素对某植物（二倍体）幼苗尖端进行不同时间的处理，结果如图。
下列有关叙述正确的是（ ）
A.秋水仙素处理后的根尖细胞均为四倍体细胞
B.正常情况下该植物性成熟后只能产生一种配子
C.本实验的自变量为秋水仙素浓度和处理时间
D.当秋水仙素浓度为0.03%时，处理时间越长加倍率越高
解析 根尖处只有分生区细胞能够进行有丝分裂，染色体能够加倍，其他部位染色体不能加倍，A错误；正常情况下该植物性成熟后能产生2n种配子，n表示同源染色体的对数，B错误；本实验的自变量为秋水仙素浓度和处理时间，C正确；当秋水仙素浓度为0.03%时，处理时间2d和6d的加倍率相等，D错误。
答案 C
11.（2017·宁波市高三上学期期末）为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法。
图中两对相对性状独立遗传。
据图分析，下列叙述错误的是（ ）
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任一植株的适宜花药作培养材料
C.过程③不会发生基因重组
D.培养花药至单倍体不能体现细胞的全能性
解析 ①表示连续自交过程，这样可以提高高蔓抗病植株的纯合度，A正确；由于F1植株的基因型都相同，所以过程②可以任取一植株的适宜花药作培养材料，B正确；③表示植物组织培养过程，原理是利用了细胞的全能性，因此不出现基因重组，C正确；培养花药至单倍体为植物组织培养过程，能够体现细胞的全能性，D错误。
答案 D
12.（2017·嘉兴模拟、杭州高级中学等五校联考）下列关于水稻变异的叙述，正确的是（ ）
A.若用射线照射植株，可能引起基因突变或者染色体结构变异
B.由于水肥充足引起水稻籽粒大、稻穗大的变异属于可遗传变异
C.若用水稻的花粉直接培育成植株，该植株所结的米粒会变小
D.若将叶绿体DNA上导入了抗虫基因的水稻叶肉细胞培育成植株，该抗虫基因的遗传符合孟德尔遗传定律
解析 由于水肥充足引起水稻籽粒大、稻穗大的变异是环境条件改变引起的，水稻的遗传物质没有发生改变，属于不遗传变异；利用水稻的花粉直接培育成的植株是单倍体（一倍体），是不育的，不会结出米粒（种子）；孟德尔遗传定律的分离定律和自由组合定律研究的是染色体上基因的传递规律。
答案 A
13.（2017·台州中学统练）科研人员围绕培育四倍体草莓进行研究。
实验中，每个实验组选取50株二倍体草莓幼苗用秋水仙素溶液处理它们的幼芽，得到下图所示结果。
下列叙述错误的是（ ）
A.实验原理是秋水仙素能够抑制纺锤体的形成进而诱导形成多倍体
B.自变量是秋水仙素的浓度和处理的时间，故各组草莓幼苗应数量相等，长势相近
C.由实验结果可知用0.2%的秋水仙素溶液处理草莓幼苗1天最容易成功
D.判断培育是否成功的最简便方法是将经处理过的草莓结出的果实与二倍体草莓的果实进行比较
解析 将四倍体草莓结出的果实与二倍体草莓结出的果实进行比较并不能准确判断是否发生了染色体加倍，这是因为草莓果实的大小会受到外界环境等多种因素的影响；鉴定四倍体草莓的方法之一是观察分裂中期细胞中的染色体数目。
答案 D
14.（加试探究）（2017·吴越联盟高三第二次联考）为比较研究不同浓度的青嵩素和地塞米松对细胞毒性的影响，请根据以下提供的实验材料，以细胞相对生存活力为衡量指标，提出实验思路，并预测实验结果。
材料与用具：
培养瓶若干个、培养液、小鼠淋巴细胞悬液、一定浓度梯度的青蒿素溶液和地塞米松溶液、血细胞计数板、显微镜等。
（要求与说明：
不考虑加入青嵩素和地塞米松后的体积变化；细胞计数的具体操作不做要求；细胞相对生存活力＝
×100%；实验条件适宜）
（1）实验思路：
（2）预测最可能的实验结果：
（设计一个坐标系，用曲线图表示细胞相对生存活力随青蒿素溶液浓度和地塞米松溶液浓度的变化；假定在各浓度下，青蒿素对细胞的毒性均小于地塞米松）
解析
（1）自变量是可以人为直接改变或施加的变量，因变量是随自变量变化而变化的量，只能观察或测量获得。
要注意无关变量应该相同且适宜。
实验设计时要注意单一变量原则和对照原则。
结合题干分析，实验思路为：
①取培养瓶若干个，均分为三组，编号为甲、乙、丙，各组培养瓶分别加入等量且适量的培养液和小鼠淋巴细胞悬液；②向甲组培养瓶中分别加入等量的一定浓度梯度的青蒿素溶液，向乙组培养瓶中分别加入等量一定浓度梯度的地塞米松溶液，丙组培养瓶不加其他溶液作为空白对照；③适宜条件下培养一段时间后，取个培养瓶中的细胞悬液，在显微镜下用血细胞计数板测定细胞数，并记录；④对实验数据进行统计分析，计算出细胞相对生存活力。
答案
（1）实验思路：
①取培养瓶若干个，均分为三组，编号为甲、乙、丙，各组培养瓶分别加入等量且适量的培养液和小鼠淋巴细胞悬液；
②向甲组培养瓶中分别加入等量的一定浓度梯度的青蒿素溶液，向乙组培养瓶中分别加入等量一定浓度梯度的地塞米松溶液，丙组培养瓶不加其他溶液作为空白对照；
③适宜条件下培养一段时间后，取个培养瓶中的细胞悬液，在显微镜下用血细胞计数板测定细胞数，并记录；
④对实验数据进行统计分析，计算出细胞相对生存活力。
（2）如图所示：
（说明：
空白对照组的细胞相对存活力是100%，两条曲线的变化趋势正确即可）
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