第六单元 第15讲 变异在育种中的应用.docx

1、第六单元 第15讲 变异在育种中的应用第15讲变异在育种中的应用基础题自查基础1.(2018天津卷)芦笋是雌雄异株植物,雄株性染色体为XY,雌株为XX;其幼茎可食用,雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线。有关叙述错误的是()。A.形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导B.幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程C.雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XY、XXD.与雄株甲不同,雄株丁培育过程中发生了基因重组【解析】生长素与细胞分裂素的比例影响细胞的发育方向,形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导,A正确;幼苗乙和丙是利用花药形成单倍体,均经过脱分化和再分化过程,B正确;花粉的成熟要

2、经过减数分裂,该植株能形成含X染色体或Y染色体的两种花粉,经过花药离体培养,得到单倍体,再经过秋水仙素处理后得到的植株乙与丙的基因型为XX或YY,因此雄株丁的亲本的基因型分别为XX、YY,C错误;雄株甲是通过无性繁殖形成的,形成过程中不会进行减数分裂,因此不会发生基因重组;雄株丁是通过有性生殖形成的,形成过程中经过了减数分裂,因此会发生基因重组,D正确。【答案】C2.(2014江苏卷)下图是高产糖化酶菌株的育种过程,有关叙述错误的是()。出发菌株挑取200个单细胞菌株 选出50株选出5株多轮重复筛选A.通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株B.X射线处理既可以引起基因突变也可能导致染

3、色体变异C.上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程D.每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高【解析】基因突变是不定向的,该过程获得的高产菌株不一定符合生产的要求;X射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异;上图筛选高产菌株的过程是定向选择符合人特定要求菌株的过程;每轮用相同的射线诱变,相关基因的突变率不会明显提高,故D错误。【答案】D3.(2013江苏卷)某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植,可应用多种技术获得大量优质苗,下列技术中不能选用的是()。A.利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗B.采用花粉粒组织培养获得单倍体苗C.采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上D.采用

4、幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养【解析】茎段扦插、幼芽嫁接、植物组织培养都是无性繁殖,可以快速得到大量与原有性状相同的个体;采用花粉粒离体培养技术可获得单倍体幼苗,但由于花粉粒为雄配子,发育而来的单倍体植株会发生性状分离,不能保持亲代的优良性状。【答案】B4.(2014全国卷)现有两个纯合的某作物品种:抗病高秆(易倒伏)和感病矮秆(抗倒伏)品种,已知抗病对感病为显性,高秆对矮秆为显性,但对于控制这两对相对性状的基因所知甚少。回答下列问题:(1)在育种实践中,若利用这两个品种进行杂交育种,一般来说,育种目的是获得具有优良性状的新品种。(2)杂交育种前,为了确定F2的种植规模,需要正确预测杂交结

5、果。若按照孟德尔遗传定律来预测杂交结果,需要满足3个条件:条件之一是抗病与感病这对相对性状受一对等位基因控制,且符合分离定律;其余两个条件是。(3)为了确定控制上述这两对性状的基因是否满足上述3个条件,可用测交实验来进行检验。请简要写出该测交实验的过程。【解析】(1)抗病与矮秆(抗倒伏)为优良性状。(2)孟德尔遗传规律研究的是真核生物细胞核基因的遗传特点。两对基因分别位于两对同源染色体上,遵循基因的自由组合定律。(3)先由纯合的抗病高秆和感病矮秆(隐性纯合子)杂交得到抗病高秆的杂合子,再与感病矮秆(隐性纯合子)杂交,如果后代出现抗病高秆感病高秆抗病矮秆感病矮秆=1111的性状分离比,则可说明这

6、两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律。【答案】(1)抗病矮秆(2)高秆与矮秆这对相对性状受一对等位基因控制,且符合分离定律;控制这两对性状的基因位于非同源染色体上(3)将纯合的抗病高秆与感病矮秆杂交,产生F1,并让F1与感病矮秆杂交综合题挑战综合1.(2015天津卷)低温诱导可使二倍体草鱼卵原细胞在减数第一次分裂时不形成纺锤体,从而产生染色体数目加倍的卵细胞,此卵细胞与精子结合发育成三倍体草鱼胚胎。上述过程中产生下列四种细胞,下图所示四种细胞的染色体行为(以二倍体草鱼体细胞含两对同源染色体为例)可出现的是()。【点拨】本题的解题关键是了解三倍体草鱼的形成过程,以及该过程中染色体数目的变化情况。

7、【解析】低温可使二倍体草鱼的卵原细胞在减数第一次分裂时不形成纺锤体,即减数第一次分裂无法正常进行,同源染色体不能分离。当细胞继续分裂时,减数第二次分裂的后期,所有染色体的着丝点分裂,并在纺锤丝的牵引下移向细胞两极,且细胞质不均等分裂,通过该过程形成的卵细胞中应该含有2个染色体组。根据题干信息,该三倍体的草鱼应含有三个染色体组,6条染色体,而D图中含有两个染色体组,6条染色体,D错误。【答案】B2.(2013四川卷)大豆植株的体细胞含40条染色体。用放射性60Co处理大豆种子后,筛选出一株抗花叶病的植株X,取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株,其中抗病植株占50%。下列叙述正确的是()。A.用花

8、粉离体培养获得的抗病植株,其细胞仍具有全能性B.单倍体植株的细胞在有丝分裂后期,共含有20条染色体C.植株X连续自交若干代,纯合抗病植株的比例逐代降低D.放射性60Co诱发的基因突变,可以决定大豆的进化方向【点拨】本题的解题关键是理解并掌握花药离体培养的实质和原理,并能将其和细胞分裂相关知识建立联系。【解析】大豆单倍体体细胞含有一个染色体组,具有全套的遗传信息,所以具有全能性;单倍体体细胞中染色体为20条,有丝分裂后期染色体加倍为40条;单倍体植株中抗病植株占50%,说明该植株为杂合子,杂合子连续自交多代后,显性纯合子比例逐代升高;基因突变是不定向的,能为生物进化提供原材料,但不能决定进化的方

9、向。【答案】A3.(2018天津卷) 为获得玉米多倍体植株,采用以下技术路线。据图回答:(1)可用对图中发芽的种子进行诱导处理。 (2)筛选鉴定多倍体时,剪取幼苗根尖固定后,经过解离、漂洗、染色、制片,观察区的细胞。若装片中的细胞均多层重叠,原因是。统计细胞周期各时期的细胞数和细胞染色体数。下表分别为幼苗中的甲株和幼苗中的乙株的统计结果。幼苗计数项目细胞周期间期前期中期后期末期甲株细胞数x1x2x3x4x5细胞染色体数/y2y/乙株细胞染色体数/2y4y/可以利用表中数值和,比较甲株细胞周期中的间期与分裂期的时间长短。(3)依表结果,绘出形成乙株的过程中,诱导处理使染色体数加倍的细胞周期及下一

10、个细胞周期的染色体数变化曲线。【解析】本题考查的知识点是生物的育种及“观察植物细胞的有丝分裂”的实验,意在考查学生对课本基础知识的识记、理解能力。生物的育种包括单倍体育种、多倍体育种、诱变育种和杂交育种等,其中多倍体育种的原理是染色体变异,需要用秋水仙素或低温诱导染色体数目加倍。(1)据题意“为获得玉米多倍体植株”可用秋水仙素(或低温)对萌发的种子进行处理,抑制有丝分裂前期纺锤体的形成,使细胞内的染色体数目加倍,从而得到多倍体玉米。(2)筛选、鉴定多倍体时,需要观察染色体的数目,取玉米幼苗根尖固定后,经过解离、漂洗、染色、制片过程,进行观察。由于只有根尖的分生区细胞进行细胞分裂,因此可观察分生

11、区细胞的染色体数目。在进行有丝分裂实验时,解离使细胞相互分离开,压片进一步使细胞相互分散开,如果解离不充分或压片不充分,会使细胞多层重叠。在观察细胞分裂时,材料经过解离已经死亡。观察到的某一状态的细胞数量越多,说明该时期持续时间越长。因此可用x1表示甲株细胞周期中的间期时间长短, 用x2+x3+x4+x5表示甲株细胞周期中的分裂期时间长短。(3)秋水仙素诱导导致幼苗在有丝分裂前期不出现纺锤体,因此后期染色体加倍后细胞不会分裂为两个子细胞,进而使细胞内的染色体数目是诱导之前染色体数目的两倍。在进行下一次细胞分裂时,按照加倍后的染色体数目进行正常的有丝分裂。【答案】(1)秋水仙素(或低温)(2)分

12、生解离不充分或压片不充分x1x2+x3+x4+x5(3) 4.(2017北京卷)玉米(2n=20)是我国栽培面积最大的作物,近年来常用的一种单倍体育种技术使玉米新品种选育更加高效。(1)单倍体玉米体细胞的染色体数为,因此在分裂过程中染色体无法联会,导致配子中无完整的。(2)研究者发现一种玉米突变体(S),用S的花粉给普通玉米授粉,会结出一定比例的单倍体籽粒(胚是单倍体;胚乳与二倍体籽粒胚乳相同,是含有一整套精子染色体的三倍体。见图1)。根据亲本中某基因的差异,通过PCR扩增以确定单倍体胚的来源,结果见图2。从图2结果可以推测单倍体的胚是由发育而来。玉米籽粒颜色由A、a与R、r两对独立遗传的基因

13、控制,A、R同时存在时籽粒为紫色,缺少A或R时籽粒为白色。紫粒玉米与白粒玉米杂交,结出的籽粒中紫白=35,出现性状分离的原因是,推测白粒亲本的基因型是。将玉米籽粒颜色作为标记性状,用于筛选S与普通玉米杂交后代中的单倍体,过程如下:请根据F1籽粒颜色区分单倍体和二倍体籽粒并写出与表型相应的基因型。(3)现有高产抗病白粒玉米纯合子(G)、抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子(H),欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种。结合(2)中的育种材料与方法,育种流程应为:;将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子;选出具有优良性状的个体。【点拨】本题的解题关键是理解单倍体、多倍体育种的原理,并能结合题干信息分析解决问题。【

14、解析】(1)单倍体玉米体细胞的染色体数目与本物种配子染色体数目相同,为20/2=10。单倍体细胞中无同源染色体,减数分裂过程中染色体无法联会,染色体随机分配,导致配子中无完整的染色体组。(2)由图可以看出,单倍体子代PCR扩增的结果与母本完全相同,说明单倍体的胚由母本的卵细胞发育而来。A、a与R、r两对基因独立遗传,共同控制籽粒的颜色。由题意可推出,亲本中紫粒玉米的基因型为双杂合,白粒玉米的基因型为单杂合+隐性基因,即aaRr/Aarr。根据图中的亲本的基因型可知,二倍体籽粒的颜色应为紫色,基因型为AaRr;单倍体籽粒由母本的配子发育而来,所以其基因型为ar。胚乳都是由一个精子(基因组成AR)

15、和两个极核(基因组成都为ar)结合后发育而来,基因型为AaaRrr。(3)按照(2)中的方法,可将G和H杂交,得到F1,再以F1为母本授以突变体S的花粉,再根据籽粒颜色挑出单倍体;将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子;选出具有优良性状的个体。【答案】(1)10减数染色体组(2)卵细胞紫粒亲本是杂合子aaRr/Aarr单倍体籽粒胚的表现型为白色,基因型为ar;二倍体籽粒胚的表现型为紫色,基因型为AaRr;两者籽粒胚乳的表现型为紫色,基因型为AaaRrr(3)用G和H杂交,将所得F1为母本与S杂交;根据籽粒颜色挑出单倍体命 题 调 研高频考点1.诱变育种;2.单倍体育种、多倍体育种;3.育种知

16、识的综合应用。命题特征近几年全国卷命题中,常将生物变异与遗传育种相结合进行考查,特别是人工诱变育种、单倍体育种、多倍体育种,注重联系实际,考查综合运用能力。备考启示1.加强育种知识与变异之间联系的理解分析。2.加强理论知识和实际生产中育种应用的联系。3.加强综合题型的练习,提升综合能力。考点一变异与育种1.几种育种方法比较名称原理方法优点缺点应用杂交育种基因重组培育纯合子品种:杂交自交筛选出符合要求的表现型,通过自交至不发生性状分离为止方法简便,使分散在同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上育种时间一般比较长用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦诱变育种基因突变物理、化学

17、因素处理,再选择提高突变频率,加快育种进程,大幅度改良某些性状盲目性大,有利变异少,工作量大,需要处理大量的供试材料高产青霉菌单倍体育种染色体变异先进行花药离体培养,培养出单倍体植株;将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子;从中选择优良植株明显缩短育种年限,加速育种进程技术复杂用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦多倍体育种染色体变异用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗操作简单,能较快获得所需品种;获得多倍体的优点所获品种发育延迟,结实率低,一般只适用于植物三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦基因工程育种基因重组提取目的基因目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞目的基因

18、的表达与检测筛选获得优良个体目的性强,育种周期短;克服了远缘杂交不亲和的障碍技术复杂,安全性问题多,有可能引起生态危机转基因抗虫棉2.育种过程比较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1.杂交育种选育的起点是从F2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。2.诱变育种尽管能提高突变率,但处理材料时仍然是未突变的个体远远多于突变的;突变的不定向性和一般有害的特性决定了在突变的个体中有害变异仍多于有利变异,只是与自然突变相比较,有害与有利都增多。3

19、.基因工程育种可按照人们的意愿定向培育新品种,且可突破生殖隔离,实现不同物种间的基因重组。对点练 (2018徐州检测)现有基因型ttrr与TTRR的水稻品种,通过不同的育种方法可以培育出不同的类型。下列叙述正确的是()。A.单倍体育种可获得TTrr,其育种原理包括基因重组、染色体变异及细胞全能性等B.将ttrr人工诱变可获得ttRr,其等位基因的产生来源于基因重组C.杂交育种可获得TTrr,其变异发生在减数第二次分裂后期D.多倍体育种获得的TTttRRrr,其染色体数目加倍发生在有丝分裂前期【解析】亲本ttrr与TTRR杂交产生F1,将F1的花药离体培养成单倍体幼苗,再用秋水仙素处理,从中可筛

20、选出TTrr的植株,此过程为单倍体育种,其育种原理包括基因重组、染色体变异及细胞全能性等,A正确;将ttrr人工诱变可获得ttRr,属于诱变育种,其原理是基因突变,B错误;杂交育种可获得TTrr,其原理是减数第一次分裂中的基因重组,C错误;多倍体育种获得的TTttRRrr的原理是染色体数目变异,其染色体数目加倍可发生在有丝分裂后期,D错误。【答案】A (2018榆林四模)下列有关生物变异和育种的叙述,正确的是()。A.单倍体育种的目的是获得茎秆粗壮、营养丰富的植株B.杂交育种可将优良性状从一个物种转移到另一个物种C.诱变育种能定向改变生物的性状,获得人们所需的品种D.秋水仙素在单倍体育种和多倍

21、体育种过程中的作用相同【解析】一般来说,单倍体育种的目的是获得能够稳定遗传的纯合子,A错误;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,B错误;诱变育种的原理是基因突变,而基因突变具有不定向性,C错误;秋水仙素在单倍体育种和多倍体育种过程中的作用相同,都是抑制纺锤体的形成,诱导染色体数目加倍,D正确。【答案】D考点二育种的实践应用1.多倍体育种:无子西瓜(1)过程:(2)过程分析:两次传粉秋水仙素处理后,新产生的茎、叶、花的染色体数目加倍,而未处理的根细胞中仍含两个染色体组。四倍体植株上结的西瓜,种皮和瓜瓤含四个染色体组,而种子的胚含三个染色体组。

22、三倍体无子西瓜形成的原因:三倍体西瓜在减数分裂过程中,染色体联会紊乱,不能正常产生配子。2.单倍体育种单倍体育种的过程如下:单倍体育种主要包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选四个过程,不能简单地认为花药离体培养就是单倍体育种的全部。3.杂交育种(1)培育杂合子品种:杂交水稻选取符合要求的纯种双亲杂交()F1(即为所需品种)。(利用杂种优势,需年年制种)(2)培育隐性纯合子品种选取符合要求的双亲杂交()F1F2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植物:选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得F1F1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。动物:选择具

23、有不同优良性状的亲本杂交,获得F1F1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,选择后代不发生性状分离的F2个体。无子西瓜、无子番茄、无子香蕉的比较1.无子西瓜:利用染色体变异原理,由四倍体()二倍体()三倍体,无子的原因是三倍体联会紊乱,不能正常产生配子。2.无子番茄:利用生长素促进果实发育的原理,在未受粉的雌蕊柱头上涂抹一定浓度的生长素培育获得,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,不能正常产生配子。以上三类无子果实中,无子西瓜、无子香蕉,其遗传物质均已发生改变,为可遗传变异;而无子番茄则属不可遗传变异。对点练 现有某种植物的四种不同基

24、因型的种子,其基因型分别为aaBBCCDD、AAbbCCDD、AABBccDD、AABBCCdd,四对基因独立遗传。该种植物从播种到收获种子需要一年的时间。利用现有种子获得基因型为aabbccdd的种子至少需要()。A.3年 B.4年 C.5年 D.6年【解析】第1年可将基因型为aaBBCCDD与AAbbCCDD、AABBccDD与AABBCCdd的植株分别同时杂交,分别得到基因型为AaBbCCDD和AABBCcDd的种子;第2年将上一年得到的两种种子播种后杂交,得到16种不同基因型的种子,其中含有基因型为AaBbCcDd的种子;第3年将上一年得到的所有种子种植,然后让其分别自交,即可获得基因

25、型为aabbccdd的种子。【答案】A 下图是利用野生猕猴桃种子(aa,2n=58)为材料培育无子猕猴桃新品种(AAA)的过程,下列叙述错误的是()。A.和都可用秋水仙素处理来实现B.若是自交,则产生AAAA的概率为1/16C.AA植株和AAAA植株是不同的物种D.若是杂交,产生的AAA植株的体细胞中染色体数目为87或174【解析】和都可用秋水仙素处理来完成染色体数目加倍,A正确;植株AAaa减数分裂产生的配子种类及比例为AAAaaa=141,所以AAaa自交产生AAAA的概率=(1/6)(1/6)=1/36,B错误;二倍体AA与四倍体AAAA杂交产生的AAA为不育的三倍体,因此AA植株和AA

26、AA植株是不同的物种,C正确;该生物一个染色体组含有染色体582=29(条),所以三倍体植株体细胞中染色体为293=87(条),如果三倍体植株体细胞处于有丝分裂后期,则为872=174(条),D正确。【答案】B题型一育种方法的选择【典例1】某生物的基因型为AaBB,通过下列技术可以分别将它转变为以下基因型的生物:AABB,aB,AaBBC,AAaaBBBB。则以下相应技术排列正确的是()。A.诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合B.杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种C.花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术D.细胞融合、杂交育种、诱变育种、多倍体育种【解析】与基因型

27、为AaBB的生物相比,是基因型为AABB的生物,染色体数目没有发生改变,可采用杂交育种的方法;是基因型为aB的生物,因染色体数目减半,所以可采用花药离体培养的方法;是基因型为AaBBC的生物,多了一个外源基因C,可以采用基因工程的方法;是基因型为AAaaBBBB的生物,染色体数目成倍地增加,可采用多倍体育种的方法。【答案】B【典例2】(2018百校联考)水稻是自花受粉植物,野生稻A耐盐能力强,栽培水稻B(纯种)综合性状好(有多种优良性状)但不耐盐,有人设计了下图所示育种方案,最终都选育出了综合性状好且耐盐能力强的水稻新品种。下列说法错误的是()。A.两种育种方案依据的变异原理都是基因重组B.方

28、案二较方案一更简便,只要每代种植、收集种子就可以实现目标C.若方案二中F1植株全部耐盐,F2植株中耐盐不耐盐=13,则耐盐性状受两对等位基因控制D.与方案一相比,方案二最突出的优点是使后代更快更多地积累水稻B的多种优良性状【解析】两种育种方案均为杂交育种,依据的变异原理都是基因重组,A正确;水稻为自花受粉植物,方案一较方案二更简便,B错误;若方案二中F1植株全部耐盐,F2植株中耐盐不耐盐=13,则耐盐性状受两对等位基因控制,C正确;与方案一相比,方案二最突出的优点是使后代更快更多地积累水稻B的多种优良性状,D正确。【答案】B从育种材料和方法特点的角度确定育种方法小题库 (2018湛江二模)下列

29、有关育种和进化的说法,不正确的是()。A.杂交除了可以选育新品种,还可获得杂种表现的优势B.基因工程可以实现基因在不同种生物之间的转移C.体细胞杂交能获取动植物新品种D.二倍体西瓜和四倍体西瓜之间存在生殖隔离【解析】杂交育种是利用基因重组的原理进行新品种选育的方法,通过杂交获得的大量杂合子在自然界中还可表现出杂种优势,A正确;基因工程的实质就是让一种生物的某种基因导入另一种生物的细胞内实现基因表达的过程,B正确;体细胞杂交能获取植物新品种,但是动物体细胞杂交不能获取动物新品种,C错误;二倍体西瓜和四倍体西瓜存在生殖隔离,属不同物种,D正确。【答案】C 下列关于动植物杂交选种的操作中,不完全正确的是()。A.在植物杂交育种到F1后,可以采用不断自交来选育新品种B.在哺乳动物杂交育种到F2后,再采用测交鉴别选出纯合个体C.如果是用植物的营养器官来繁殖的,则只要杂交后代出现所需性状即可留种D.在植物杂交育种到F2后,即可通过测交检验选出新品种【解析】在植物杂交育种到F2后,不可通过测交检验选出新品种,如果使用测交,则后代都会是杂合子。【答案】D题型二育种实例分析【典例1】牙鲆生长快、个体大,且肉嫩、味美、营养价值高,已成为海水养殖中有重要经济价值的大型鱼类,而且雌性个体的生长速度比雄性明显快。下面是利用卵细胞培育二倍体牙鲆示意图,其原理是经紫外线辐射处理过的精子入卵后不能与卵细胞核融合