第七單元課時(shí)3生物育種

1、課時(shí)3生物育種見自學(xué)聽講P146學(xué)科素養(yǎng)課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)指導(dǎo)1.生命觀念:轉(zhuǎn)基因食品的安全性。2.科學(xué)思維:比較不同育種方法,綜合運(yùn)用解決問題。3.科學(xué)探究:基因工程的操作程序。4.社會(huì)責(zé)任:關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物的安全性。1.舉例說出生物變異在育種上應(yīng)用的事例。2.簡述雜交育種和誘變育種的作用及其局限性。3.簡述基因工程的原理及其應(yīng)用。通過列表比較各種育種方法的原理、過程、優(yōu)缺點(diǎn)、事例及注意問題。綜合運(yùn)用遺傳規(guī)律、基因突變、基因重組、染色體變異等相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問題。復(fù)習(xí)中加強(qiáng)理解能力和綜合運(yùn)用能力的訓(xùn)練及語言表述能力的培養(yǎng)。雜交育種1.概念:將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起,再經(jīng)過選擇和培

2、育,獲得新品種的方法。2.原理:基因重組。3.過程:選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交,獲得F1F1自交或雜交獲得F2鑒別,選擇需要的類型。4.優(yōu)點(diǎn):可以把多個(gè)品種的優(yōu)良性狀集中在一起。5.缺點(diǎn):獲得新品種的周期長。6.應(yīng)用:是改良作物品質(zhì),提高農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量的常規(guī)方法,同時(shí)也可用于家畜、家禽的育種。誘變育種1.概念:利用物理因素或化學(xué)因素等來處理生物,使生物發(fā)生基因突變,從而獲得優(yōu)良變異類型的育種方法。2.原理:基因突變。3.過程:選擇生物誘發(fā)突變選擇優(yōu)良性狀培育。4.優(yōu)點(diǎn):(1)可以提高突變率,在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異性狀;(2)大幅度地改良某些性狀。5.缺點(diǎn):誘發(fā)產(chǎn)生的突變,具有優(yōu)

3、良性狀的的個(gè)體往往不多,需處理大量材料。6.意義:培育具有新性狀的品種?；蚬こ?.概念基因工程別名操作對象操作水平原理操作環(huán)境結(jié)果(目的)基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)基因DNA分子水平基因重組生物體外定向地改造生物的遺傳性狀2.原理不同生物之間的基因重組。3.工具(1)“剪刀”與“針線”基因的“剪刀”:限制性核酸內(nèi)切酶,如圖中的a?；虻摹搬樉€”:DNA連接酶,如圖中的b。(2)基因的“運(yùn)輸工具”:運(yùn)載體,常用質(zhì)粒、噬菌體、動(dòng)植物病毒等。4.基本步驟5.應(yīng)用(1)育種:利用基因工程的方法,獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物,培育出具有各種抗逆性的作物新品種,如抗蟲棉。(2)藥物研制:利用基

4、因工程的方法,培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因生物,利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品,如胰島素、干擾素和乙肝疫苗等。(3)環(huán)境保護(hù):如利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌降解有毒、有害的化合物,吸收環(huán)境中的重金屬,分解泄漏的石油,處理工業(yè)廢水等。6.轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性“兩種態(tài)度”(1)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品不安全,要嚴(yán)格控制。(2)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品是安全的,應(yīng)該大范圍推廣。1.不同育種方法四點(diǎn)易錯(cuò)提醒(1)原核生物不能進(jìn)行減數(shù)分裂,所以不能運(yùn)用雜交的方法進(jìn)行育種,如細(xì)菌的育種一般采用的方法是誘變育種。(2)雜交育種不一定需要連續(xù)自交。若選育顯性優(yōu)良純種,需要連續(xù)自交篩選,直至性狀不再發(fā)生分離;若選育隱性優(yōu)良

5、純種,則只要出現(xiàn)該性狀個(gè)體即可。(3)花藥離體培養(yǎng)只是單倍體育種中的一個(gè)程序,要想得到可育的品種,一般還需要用秋水仙素處理單倍體幼苗使染色體數(shù)目加倍。(4)有些植物如小麥、水稻等,雜交實(shí)驗(yàn)較難操作,其最簡便的方法是自交。2.基因工程中的幾種酶易錯(cuò)提醒(1)DNA聚合酶與DNA連接酶:相同點(diǎn)都是形成磷酸二酯鍵;不同點(diǎn):DNA聚合酶是在DNA復(fù)制的過程中連接單個(gè)游離的脫氧核苷酸,DNA連接酶是連接兩個(gè)DNA片段。(2)限制酶與解旋酶:限制酶斷開的是脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵,解旋酶斷開的是氫鍵。見自學(xué)聽講P147 遺傳變異在生物育種上的應(yīng)用1.結(jié)合流程圖比較(1)“甲乙AaBbAAbb”為雜交育種

6、。(2)“甲乙AaBbAbAAbb”為單倍體育種。(3)“乙AaBBaaBB”為誘變育種。(4)為多倍體育種。 2.列表比較項(xiàng)目雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種原理基因重組基因突變 染色體數(shù)目變異 染色體數(shù)目變異基因重組常用方式選育純種:雜交自交選育自交選育雜種:純合雙親雜交雜種 用輻射誘變、激光誘變、太空誘變等方式處理萌發(fā)的種子或幼苗花藥離體培養(yǎng),然后人工誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗通過轉(zhuǎn)基因(DNA重組)技術(shù)將目的基因?qū)肷矬w內(nèi),培育出新品種育種程序優(yōu)點(diǎn)使位于不同個(gè)體上的優(yōu)良性狀集中到一個(gè)個(gè)體上操作簡便 可以提高變異的頻率,加速育種進(jìn)程,且大幅度地改良某

7、些性狀明顯縮短育種年限所得品種一般為純合子 器官巨大,提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成分的含量 打破物種間的界限,定向改變生物性狀缺點(diǎn)育種時(shí)間長,雜種需年年制種只能在同一物種不同品種間進(jìn)行 有利變異少,需大量處理實(shí)驗(yàn)材料(有很大的盲目性) 技術(shù)復(fù)雜且需與雜交育種配合 一般只適用于植物,發(fā)育延遲,結(jié)實(shí)率低 技術(shù)復(fù)雜,安全性問題多,有可能引發(fā)生態(tài)危機(jī)應(yīng)用 用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥培育出矮稈抗病小麥 高產(chǎn)青霉素菌株 用純種高稈抗病小麥與純種矮稈不抗病小麥快速培育出純種矮稈抗病小麥 三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥 轉(zhuǎn)基因“向日葵豆”、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉1.根據(jù)育種目的和提供的材料選擇合適的育種方法集中不同親本的優(yōu)良

8、性狀:a.一般情況下,選擇雜交育種,這也是最簡捷的方法;b.需要縮短育種年限(快速育種)時(shí),選擇單倍體育種。培育果實(shí)大或植株高大或營養(yǎng)物質(zhì)含量較高的新物種多倍體育種。提高變異頻率,“改良”“改造”或“直接改變”現(xiàn)有性狀,獲得當(dāng)前不存在的基因或性狀誘變育種。若要培育隱性性狀個(gè)體,可選擇自交或雜交育種,只要出現(xiàn)該性狀即可。實(shí)現(xiàn)定向改變現(xiàn)有性狀基因工程育種。若培育的植物的生殖方式為營養(yǎng)繁殖(如馬鈴薯),則不需要培育成純種,只要出現(xiàn)該性狀即可。2.根據(jù)育種流程圖判別育種方式雜交育種:涉及親本的雜交和子代的自交。誘變育種:涉及誘變因子,產(chǎn)生的子代中會(huì)出現(xiàn)新的基因,但細(xì)胞內(nèi)基因的總數(shù)不變。單倍體育種:常用

9、的方法為花藥離體培養(yǎng),然后人工誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍,形成純合子。多倍體育種:用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗?；蚬こ逃N:與原有生物相比,出現(xiàn)了新的基因且基因數(shù)目增多。例1(2018年徐州模擬)玉米(2N=20)是一種雌雄同株的植物,是重要的糧食作物之一。請回答下列問題:(1)育種學(xué)家要測定玉米基因組DNA序列,需測定條染色體的DNA上堿基序列。(2)某品種玉米2號(hào)染色體上的基因S在編碼蛋白質(zhì)時(shí),控制最前端幾個(gè)氨基酸的DNA序列如圖2所示,已知起始密碼子為AUG或GUG,基因S發(fā)生轉(zhuǎn)錄時(shí)模板鏈?zhǔn)擎?。若基因S中箭頭所指堿基對G/C缺失,則該處對應(yīng)的密碼子將改變?yōu)椤?3)玉米花序的正常和異常是由一對

10、等位基因控制的相對性狀。某顯性植株X自交,F1表現(xiàn)為正常花序異?；ㄐ?11。取F1正常花序植株的花粉進(jìn)行離體培養(yǎng),獲得的幼苗用秋水仙素處理后都是異?；ㄐ蛑仓?。由此推測,是顯性性狀,植株X自交的子代性狀分離比為11的原因是。(4)玉米的易倒伏(H)對抗倒伏(h)為顯性,抗病(R)對易感病(r)為顯性,兩對基因分別位于兩對同源染色體上。上圖1表示利用品種甲(HHRR)和乙(hhrr)通過三種育種方法()培育優(yōu)良品種(hhRR)的過程。方法、的育種原理分別是,三種方法中難以獲得優(yōu)良品種(hhRR)的是方法,原因是。方法中HhRr自交獲得F2,假設(shè)只保留F2中抗倒伏抗病植株的雄蕊(其他雄蕊全部去除),

11、所有植株雌蕊全部保留且都能成功受粉和發(fā)育,則所得F3中能穩(wěn)定遺傳的抗倒伏抗病植株占。解析(1)由于玉米是雌雄同體植株,所以育種學(xué)家要測定玉米基因組DNA序列,只需要測定玉米的一個(gè)染色體組的10條染色體的DNA序列。(2)起始密碼子為AUG或GUG,則轉(zhuǎn)錄起始密碼子的模板鏈?zhǔn)荰AC或CAC,分析基因中的a鏈和b鏈,TAC位于b鏈,因此基因S轉(zhuǎn)錄的模板鏈?zhǔn)莃鏈;基因S的b鏈中箭頭所指堿基對G/C缺失,轉(zhuǎn)錄形成的mRNA該處順延一個(gè)堿基,該處的密碼子變成GUU。(3)根據(jù)題意可知,玉米花序的正常和異常是由一對等位基因控制的相對性狀。某顯性植株X自交,F1表現(xiàn)為正常花序異?；ㄐ?11,說明顯性植株X為

12、雜合子;取F1正?；ㄐ蛑仓甑幕ǚ圻M(jìn)行離體培養(yǎng),獲得的幼苗用秋水仙素處理后都是異常花序植株(隱性個(gè)體),說明顯性基因的花粉致死。由此推斷,正常花序是顯性性狀,植株X自交的子代性狀分離比為11的原因是含有正?；ㄐ?顯性)基因的花粉不育,而含有異?；ㄐ蚧虻幕ǚ劭捎?。(4)方法是單倍體育種,其原理是染色體變異;方法是雜交育種,其原理是基因重組,方法是誘變育種,由于基因突變是不定向的而且頻率很低,運(yùn)用方法難以獲得優(yōu)良品種(hhRR)。方法中HhRr自交, F2中抗倒伏抗病植株的基因型及其比例是hhRRhhRr=12,產(chǎn)生配子類型及其比例為hRhr=21,F2中其他能產(chǎn)生hR配子的個(gè)體的基因型及比例為4

13、/16HhRr、2/16HhRR、1/16hhRR、2/16hhRr,這四種基因型的個(gè)體產(chǎn)生hR配子的概率之和為(4/16)(1/4)+(2/16)(1/2)+1/16+(2/16)(1/2)=1/4,只有抗倒伏抗病植株產(chǎn)生的雄配子(hR)與其他個(gè)體產(chǎn)生的基因型為hR的雌配子隨機(jī)結(jié)合,才會(huì)產(chǎn)生能穩(wěn)定遺傳的抗倒伏抗病植株,因此F3中能穩(wěn)定遺傳的抗倒伏抗病植株占(2/3)(1/4)=1/6。答案(1)10(2)bGUU(3)正?；ㄐ蚝姓；ㄐ?顯性)基因的花粉不育,而含有異常花序(或隱性)基因的花粉可育(4)染色體變異、基因重組基因突變是不定向的,而且頻率很低1/6基因工程及其應(yīng)用1.基因工程的

14、理論基礎(chǔ)2.四種酶的比較比較項(xiàng)目限制酶DNA連接酶DNA聚合酶解旋酶 作用底物DNA分子DNA分子片段脫氧核苷酸DNA 分子 作用部位磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵氫鍵 作用結(jié)果形成黏性末端或平末端形成重組DNA分子形成新的DNA分子形成單鏈DNA分子3.基因工程育種及操作步驟的說明(1)限制酶和DNA連接酶的作用部位都是脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵,只是前者切開,后者連接。(2)從DNA上切下某個(gè)基因,應(yīng)切2個(gè)切口,產(chǎn)生4個(gè)末端。(3)獲取目的基因、切割運(yùn)載體需要用同一種限制酶,目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。(4)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,沒有涉及堿基互補(bǔ)配對。(5)動(dòng)物一般用受精卵作為受體細(xì)胞;植

15、物一般用體細(xì)胞作為受體細(xì)胞,再通過植物組織培養(yǎng)方式形成新個(gè)體;微生物常用不致病的大腸桿菌作為受體細(xì)胞。4.有關(guān)基因工程的注意事項(xiàng)(1)限制酶在第一步和第二步操作中都有用到,且要求使用同一種限制酶,目的是產(chǎn)生相同的黏性末端;第二步中兩種工具酶都有用到。(2)不要把質(zhì)粒和運(yùn)載體等同,質(zhì)粒是最常用的運(yùn)載體,除此之外,噬菌體和動(dòng)植物病毒也可作為運(yùn)載體。質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)為DNA,其基本單位為脫氧核苷酸。(3)目的基因表達(dá)的標(biāo)志:通過翻譯合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)。(4)通過基因工程培育的抗蟲棉,只能抗蟲不能抗病毒、抗細(xì)菌。例2酵母菌的維生素、蛋白質(zhì)含量高,可用于生產(chǎn)食品和藥品等?？茖W(xué)家將大麥細(xì)胞中的LTP1基因植入

16、啤酒酵母菌細(xì)胞中,獲得的啤酒酵母菌可產(chǎn)生LTP1蛋白,并釀出泡沫豐富的啤酒,基本的操作過程如圖。請回答下列有關(guān)問題:(1)該技術(shù)能定向改變酵母菌的遺傳性狀,其遺傳學(xué)原理是,該技術(shù)又稱為或。該技術(shù)是在DNA上進(jìn)行的水平的設(shè)計(jì)施工。(2)本操作中為了將LTP1基因?qū)虢湍妇?xì)胞內(nèi),所用的運(yùn)載體是。該運(yùn)載體的化學(xué)本質(zhì)是,除此外,目前常用的運(yùn)載體還有。(3)要使運(yùn)載體與LTP1基因連接,首先應(yīng)使用進(jìn)行切割,該酶作用的化學(xué)鍵是。(4)切割完成后,利用將運(yùn)載體與LTP1基因連接,原理是。解析題圖表示將LTP1基因植入啤酒酵母菌中,使其產(chǎn)生LTP1蛋白,該蛋白能使釀出的啤酒有豐富泡沫。圖中a為獲取目的基因的

17、過程;b為質(zhì)粒;c為基因表達(dá)載體(重組質(zhì)粒)。(1)圖示技術(shù)稱為轉(zhuǎn)基因技術(shù)、DNA重組技術(shù)或基因拼接技術(shù),它實(shí)現(xiàn)了不同物種之間的基因重組,能定向地改造某種生物的性狀,是在DNA上進(jìn)行的分子水平的設(shè)計(jì)施工。(2)圖示中的運(yùn)載體為質(zhì)粒。該運(yùn)載體的化學(xué)本質(zhì)是環(huán)狀DNA,除此之外,目前常用的運(yùn)載體還有噬菌體和動(dòng)植物病毒。(3)要使目的基因與運(yùn)載體連接,需用同一種限制酶切割運(yùn)載體和含目的基因的DNA分子,使它們具有相同的黏性末端。(4)當(dāng)用限制酶切割以后,可采用DNA連接酶將運(yùn)載體與目的基因連接,連接后得到的DNA分子稱為重組DNA分子,這個(gè)過程的原理是堿基互補(bǔ)配對。答案(1)基因重組基因拼接技術(shù)DNA

18、重組技術(shù)分子(2)質(zhì)粒環(huán)狀DNA噬菌體和動(dòng)植物病毒(3)限制性核酸內(nèi)切酶磷酸二酯鍵(4)DNA連接酶堿基互補(bǔ)配對1.單倍體育種主要包括雜交、花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素處理和篩選四個(gè)過程,不能認(rèn)為花藥離體培養(yǎng)就是單倍體育種的全部;產(chǎn)生花粉的減數(shù)分裂過程中發(fā)生基因重組,通過雜交能將控制不同優(yōu)良性狀的基因集合到一起,花藥離體培養(yǎng)則是依據(jù)細(xì)胞的全能性,秋水仙素處理抑制紡錘體形成,使染色體數(shù)目加倍。2.若所需性狀表現(xiàn)于“種子(胚或胚乳)”時(shí),理論上育種年限比性狀表現(xiàn)于“植株”時(shí)應(yīng)節(jié)省一年,原因是胚、胚乳性狀出現(xiàn)在當(dāng)年母本植株所結(jié)的種子中。3.混淆“最簡便”與“最快速”“最簡便”著重于技術(shù)含量應(yīng)為“易操作”,

19、如雜交育種,雖然年限長,但農(nóng)民自己可簡單操作,但“最快速”則未必簡便,如單倍體育種可明顯縮短育種年限,但其技術(shù)含量較高,單將花粉培養(yǎng)成幼苗就很難實(shí)現(xiàn)。1.(2015年廣東高考)用秋水仙素處理某二倍體植物的愈傷組織,從獲得的再生植株中篩選四倍體植株,預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表,正式實(shí)驗(yàn)時(shí)秋水仙素濃度設(shè)計(jì)最合理的是()。秋水仙素濃度(g/L)再生植株(棵)四倍體植株(棵)0480244443786281181851092A.2、3、4、5、6B.4、5、6、7、8C.6、7、8、9、10D.3、6、9、12、15解析進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)是為進(jìn)一步摸索條件。由表中數(shù)據(jù)可知,在秋水仙素濃度為48 g/L范圍內(nèi),四倍體植株

20、數(shù)所占比例都較高,因此正式實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)在此范圍內(nèi)設(shè)計(jì)更小濃度梯度。答案B2.(2013年四川高考)大豆植株的體細(xì)胞含40條染色體。用放射性60Co處理大豆種子后,篩選出一株抗花葉病的植株X,取其花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到若干單倍體植株,其中抗病植株占50%。下列敘述正確的是()。A.用花粉離體培養(yǎng)獲得的抗病植株,其細(xì)胞仍具有全能性B.單倍體植株的細(xì)胞在有絲分裂后期,共含有20條染色體C.植株X連續(xù)自交若干代,純合抗病植株的比例逐代降低D.放射性60Co誘發(fā)的基因突變,可以決定大豆的進(jìn)化方向答案A3.(2018年天津高考)為獲得玉米多倍體植株,采用以下技術(shù)路線。據(jù)圖回答:(1)可用對圖中發(fā)芽的種子進(jìn)行誘導(dǎo)處

21、理。(2)篩選鑒定多倍體時(shí),剪取幼苗根尖固定后,經(jīng)過解離、漂洗、染色、制片,觀察區(qū)的細(xì)胞。若裝片中的細(xì)胞均多層重疊,原因是。統(tǒng)計(jì)細(xì)胞周期各時(shí)期的細(xì)胞數(shù)和細(xì)胞染色體數(shù)。下表分別為幼苗中的甲株和幼苗中的乙株的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。幼苗計(jì)數(shù)項(xiàng)目細(xì)胞周期間期前期中期后期末期甲株細(xì)胞數(shù)x1x2x3x4x5細(xì)胞染色體數(shù)/y2y/乙株細(xì)胞染色體數(shù)/2y4y/可以利用表中數(shù)值和,比較甲株細(xì)胞周期中的間期與分裂期的時(shí)間長短。(3)依表結(jié)果,繪出形成乙株的過程中,誘導(dǎo)處理使染色體數(shù)加倍的細(xì)胞周期及下一個(gè)細(xì)胞周期的染色體數(shù)變化曲線。解析(1)據(jù)題意“為獲得玉米多倍體植株”可用秋水仙素對萌發(fā)的種子進(jìn)行處理,抑制有絲分裂前期紡錘體

22、的形成,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目加倍,從而得到多倍體。(2)篩選鑒定多倍體時(shí),需要觀察染色體數(shù)目,選擇觀察分生區(qū)的細(xì)胞。若裝片中的細(xì)胞均多層重疊,原因可能是解離不充分或壓片不充分使細(xì)胞沒有相互分散開。觀察細(xì)胞分裂時(shí),材料經(jīng)解離細(xì)胞已經(jīng)死亡,某一狀態(tài)的細(xì)胞數(shù)目越多,說明該時(shí)期持續(xù)時(shí)間長。因此可用x1表示甲株細(xì)胞周期中的間期時(shí)間長短,用x2+x3+x4+x5表示甲株細(xì)胞周期中的分裂期時(shí)間長短。(3)秋水仙素誘導(dǎo)導(dǎo)致幼苗在有絲分裂前期不出現(xiàn)紡錘體,因此后期染色體數(shù)目加倍后細(xì)胞不會(huì)分裂為兩個(gè)子細(xì)胞,進(jìn)而使細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目是誘導(dǎo)之前染色體數(shù)目的兩倍。再進(jìn)行下一次細(xì)胞分裂時(shí),按照加倍后的染色體數(shù)目進(jìn)行正常

23、的有絲分裂。答案(1)秋水仙素(或低溫)(2)分生解離不充分或壓片不充分x1x2+x3+x4+x5(3)4.(2017年江蘇高考)研究人員在柑橘中發(fā)現(xiàn)一棵具有明顯早熟特性的變異株,決定以此為基礎(chǔ)培育早熟柑橘新品種。 請回答下列問題:(1)要判斷該變異株的育種價(jià)值,首先要確定它的物質(zhì)是否發(fā)生了變化。 (2)在選擇育種方法時(shí),需要判斷該變異株的變異類型。如果變異株是個(gè)別基因的突變體,則可采用育種方法,使早熟基因逐漸,培育成新品種1。為了加快這一進(jìn)程,還可以采集變異株的進(jìn)行處理,獲得高度純合的后代,選育成新品種2,這種方法稱為育種。(3)如果該早熟植株屬于染色體組變異株,可以推測該變異株減數(shù)分裂中染

24、色體有多種聯(lián)會(huì)方式,由此造成不規(guī)則的,產(chǎn)生染色體數(shù)目不等、生活力很低的,因而得不到足量的種子。即使得到少量后代,早熟性狀也很難穩(wěn)定遺傳。這種情況下,可考慮選擇育種方法,其不足之處是需要不斷制備,成本較高。 (4)新品種1與新品種3均具有早熟性狀,但其他性狀有差異,這是因?yàn)樾缕贩N1選育過程中基因發(fā)生了多次,產(chǎn)生的多種基因型中只有一部分在選育過程中保留下來。解析(1)具有育種價(jià)值的變異屬于可遺傳變異,需先確定變異株的遺傳物質(zhì)是否發(fā)生了變化。(2)變異株是個(gè)別基因的突變體,則利用雜交育種,通過連續(xù)自交、選育,使早熟基因逐漸純合,培育成新品種。若要加快育種進(jìn)程,縮短育種年限,則采用單倍體育種,即采集變

25、異株的花藥進(jìn)行處理,獲得單倍體,然后用秋水仙素處理單倍體幼苗,誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍,獲得純合子。(3)染色體組變異株中染色體組發(fā)生了變化,則減數(shù)分裂中染色體有多種聯(lián)會(huì)方式,染色體分離時(shí)不規(guī)則,就會(huì)形成染色體數(shù)目不等、生活力很低的配子,結(jié)果不能完成受精作用,得不到足量的種子。育種是植物組織培養(yǎng),需不斷制備組培苗,成本較高。(4)新品種1是通過雜交育種培育形成的,屬于有性生殖,是基因重組的結(jié)果,新品種3是植物組織培育的結(jié)果,屬于無性繁殖,基因沒有重組,所以前者產(chǎn)生的多種基因型中只有一部分保留下來,后者全部保留下來。答案(1)遺傳(2)純合花藥單倍體(3)染色體分離配子組培苗(4)重組見高效訓(xùn)練P57

26、1.通過下列育種方法產(chǎn)生的后代,其染色體數(shù)目一定發(fā)生變化的是()。A.雜交育種B.多倍體育種C.誘變育種D.基因工程育種解析多倍體育種會(huì)使染色體數(shù)目加倍,B項(xiàng)正確。答案B2.(2018年河南聯(lián)考)下列關(guān)于生物育種技術(shù)操作及應(yīng)用的敘述中,合理的是()。A.用紫外線照射青霉菌一定能獲得高產(chǎn)菌株B.馬鈴薯等用營養(yǎng)器官繁殖的作物只要雜交后代出現(xiàn)所需性狀即可留種C.單倍體育種時(shí)需用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗D.廣泛推廣種植的雜交水稻種子通常都是純合子解析由于基因突變是不定向的,誘變育種不能定向改造生物的性狀,因此用紫外線照射青霉菌不一定能獲得高產(chǎn)菌株,A項(xiàng)不合理;用營養(yǎng)器官繁殖屬于無性繁殖,無性繁殖能

27、夠保持親本的優(yōu)良性狀,因此只要雜交后代出現(xiàn)所需性狀即可留種,B項(xiàng)合理;由于單倍體高度不育,不能得到種子,因此不能用秋水仙素處理萌發(fā)的種子,C項(xiàng)不合理;廣泛推廣種植的雜交水稻種子通常都是雜合子,D項(xiàng)不合理。答案B3.將純種的某二倍體植物品種甲(AA)與近緣純種乙(EE)雜交后,經(jīng)多代選育,培養(yǎng)出如右圖所示的新品種丙(圖中的同源染色體黑色部分是來自品種乙的染色體片段,品種甲沒有此片段)。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()。A.雜交選育過程中一定發(fā)生過染色體結(jié)構(gòu)上的變異B.雜交選育過程中一定發(fā)生過DNA上堿基對的替換C.丙品種的產(chǎn)生為生物的進(jìn)化提供了原材料D.丙品種自交后代中有1/2個(gè)體能穩(wěn)定遺傳解析據(jù)丙品種

28、中染色體上基因的種類可知,在雜交選育過程中一定發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;染色體結(jié)構(gòu)變異屬于生物可遺傳變異的來源之一,能夠?yàn)樯镞M(jìn)化提供原材料,C項(xiàng)正確;圖示丙品種自交后代的基因型及比例為AAEEAaEEaaEE=121,其中AAEE和aaEE為純合子能穩(wěn)定遺傳,D項(xiàng)正確。答案B4.(2018年榆林模擬)下列有關(guān)生物變異和育種的敘述,正確的是()。A.單倍體育種的目的是獲得莖稈粗壯、營養(yǎng)豐富的植株B.雜交育種可將優(yōu)良性狀從一個(gè)物種轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物種C.誘變育種能定向改變生物的性狀,獲得人們所需的品種D.秋水仙素在單倍體育種和多倍體育種過程中的作用相同解析一般來說,單倍體育種的目的是

29、獲得能夠穩(wěn)定遺傳的純合子,A項(xiàng)錯(cuò)誤;雜交育種是將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起,再經(jīng)過選擇和培育,獲得新品種的方法,B項(xiàng)錯(cuò)誤;誘變育種的原理是基因突變,而基因突變具有不定向性,C項(xiàng)錯(cuò)誤;秋水仙素在單倍體育種和多倍體育種過程中的作用相同,都是抑制紡錘體的形成,D項(xiàng)正確。答案D5.(2018年泉州聯(lián)考)假設(shè)A、b代表玉米的優(yōu)良基因,這兩種基因可以自由組合?，F(xiàn)有AABB、aabb兩個(gè)品種,為培育出優(yōu)良品種AAbb,可采用的方法如圖所示。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()。A.經(jīng)過程培育的新品種可將多種優(yōu)良性狀集中在一個(gè)生物體上B.與雜交育種方法相比,過程的優(yōu)點(diǎn)是明顯縮短了育種年限C.圖中A_bb的

30、類型經(jīng)過過程,子代中AAbb與aabb的數(shù)量比是31D.過程在完成目的基因和運(yùn)載體的結(jié)合時(shí),必須用到的工具酶是限制酶解析由品種AABB、aabb經(jīng)過過程培育出新品種的育種方式屬于雜交育種,優(yōu)點(diǎn)在于可以將兩個(gè)或多個(gè)優(yōu)良性狀集中在一個(gè)生物體上,A項(xiàng)正確;過程的育種方式是單倍體育種,與雜交育種相比,該育種方式明顯縮短了育種年限,B項(xiàng)正確;圖中A_bb有AAbb和Aabb兩種類型,數(shù)量比是12,經(jīng)過過程,子代中AAbb與aabb的數(shù)量比是31,C項(xiàng)正確;過程在完成目的基因和運(yùn)載體的結(jié)合時(shí),必須用到的工具酶是DNA連接酶,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案D6.牙鲆生長快、個(gè)體大,且肉嫩、味美、營養(yǎng)價(jià)值高,已成為海水養(yǎng)殖中

31、有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的大型魚類。牙鲆雌性個(gè)體的生長速度比雄性個(gè)體的明顯快。下圖是利用卵細(xì)胞培育二倍體牙鲆示意圖,其原理是經(jīng)紫外線輻射處理過的精子入卵后不能與卵細(xì)胞核融合,只激活卵母細(xì)胞完成減數(shù)分裂,后代的遺傳物質(zhì)全部來自卵細(xì)胞。關(guān)鍵步驟包括:精子染色體的失活處理;卵細(xì)胞染色體二倍體化等。下列敘述不正確的是()。A.圖中方法一獲得的子代是純合二倍體,原因是低溫抑制了紡錘體的形成B.方法二中獲得的子代是雜合二倍體,是同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生了交叉互換所致C.如果圖中在正常溫度等條件下發(fā)育為雄性,則牙鲆的性別決定方式為ZW型D.經(jīng)紫外線輻射處理的精子失活,屬于染色體變異,不經(jīng)過過程處理將得到單倍

32、體牙鲆解析低溫抑制第一次卵裂,DNA復(fù)制后,紡錘體的形成受到抑制,導(dǎo)致細(xì)胞不能分裂,方法一導(dǎo)致細(xì)胞核中基因相同,是純合二倍體。M時(shí)期同源染色體上的非姐妹染色單體之間發(fā)生了交叉互換,而導(dǎo)致同一染色體上的兩條姐妹染色單體中可能會(huì)含有等位基因,因此方法二低溫抑制極體排出,會(huì)獲得雜合二倍體。來自卵細(xì)胞或次級(jí)卵母細(xì)胞,由于細(xì)胞中的染色體為姐妹染色單體分離后所形成的,細(xì)胞中含有的是兩條同型的性染色體,根據(jù)性別決定方式,若發(fā)育為雄性則為ZW型。經(jīng)紫外線輻射處理的精子失活,不一定屬于染色體變異,不經(jīng)過過程處理可得到單倍體牙鲆。答案D7.(2018年徐州質(zhì)檢)現(xiàn)有基因型為ttrr與TTRR的水稻品種,通過不同的

33、育種方法可以培育出不同的類型。下列敘述正確的是()。A.單倍體育種可獲得TTrr,其育種原理主要是基因突變B.將ttrr人工誘變可獲得ttRr,其等位基因的產(chǎn)生來源于基因重組C.雜交育種可獲得TTrr,其變異發(fā)生在減數(shù)第二次分裂后期D.多倍體育種獲得的TTttRRrr的植株,其染色體數(shù)目加倍可發(fā)生在有絲分裂的后期解析基因型為ttrr與TTRR的親本雜交產(chǎn)生F1,將F1的花藥離體培養(yǎng)成單倍體幼苗再用秋水仙素處理,從中可篩選出基因型為TTrr的植株,此過程為單倍體育種,所用的原理是染色體變異,A項(xiàng)錯(cuò)誤;將ttrr人工誘變可獲得ttRr,屬于誘變育種,其原理是基因突變,B項(xiàng)錯(cuò)誤;雜交育種可獲得TTr

34、r,其原理是基因重組,發(fā)生在減數(shù)第一次分裂過程中,C項(xiàng)錯(cuò)誤;多倍體育種獲得TTttRRrr,其原理是染色體數(shù)目變異,染色體數(shù)目加倍可發(fā)生在有絲分裂的后期,D項(xiàng)正確。答案D8.一種名為“傻瓜水稻”的新品種,割完后的稻蔸(留在土壤中的部分)第二年還能再生長,并能收獲種子。下圖是“傻瓜水稻”的產(chǎn)生圖。據(jù)圖分析,下列敘述中正確的是()。A.過程依據(jù)的原理是染色體變異B.過程的作用是選擇,其基礎(chǔ)是生殖隔離C.割完后的稻蔸第二年還能再生長,并能收獲種子,其意義是快速繁殖后代D.可以通過基因工程育種方式提高“傻瓜水稻”的抗逆性解析過程依據(jù)的原理是基因重組,A項(xiàng)錯(cuò)誤;過程的作用是選擇,其基礎(chǔ)是穩(wěn)定遺傳(純合子

35、),B項(xiàng)錯(cuò)誤;割完后的稻蔸第二年還能再生長,并能收獲種子,其意義是便于通過無性繁殖保持水稻的雜種優(yōu)勢,同時(shí)也能減少農(nóng)業(yè)投入,C項(xiàng)錯(cuò)誤;可以通過基因工程把除草基因、耐旱基因和抗蟲基因等移植到“傻瓜水稻”上,增強(qiáng)“傻瓜水稻”的抗逆性,D項(xiàng)正確。答案D9.科學(xué)家在某種農(nóng)桿菌中找到了抗枯萎病的基因,并以質(zhì)粒為運(yùn)載體,采用轉(zhuǎn)基因方法培育出了抗枯萎病的金花茶新品種。下列有關(guān)敘述正確的是()。A.質(zhì)粒是最常用的運(yùn)載體之一,質(zhì)粒的存在與否對受體細(xì)胞的生存有決定性作用B.為了保證金花茶植株抗枯萎病,只能以受精卵細(xì)胞作為基因工程的受體細(xì)胞C.抗枯萎病基因進(jìn)入金花茶細(xì)胞后,其傳遞和表達(dá)不再遵循中心法則D.通過該方法

36、獲得的抗枯萎病金花茶,將來產(chǎn)生的花粉中不一定含有該抗病基因解析作為運(yùn)載體的條件之一是能夠在受體細(xì)胞中保存并大量復(fù)制,且對受體細(xì)胞無害,不影響受體細(xì)胞正常的生命活動(dòng);轉(zhuǎn)基因植物通常以植物體細(xì)胞作為受體細(xì)胞;任何基因在任何細(xì)胞中,其傳遞和表達(dá)都遵循中心法則。答案D10.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)多數(shù)抗旱性農(nóng)作物能通過細(xì)胞代謝,產(chǎn)生一種代謝產(chǎn)物,調(diào)節(jié)根部細(xì)胞液的滲透壓,此代謝產(chǎn)物在葉肉細(xì)胞和莖部細(xì)胞中卻很難找到。請回答下列有關(guān)問題:(1)該代謝產(chǎn)物能夠使細(xì)胞液的滲透壓(填“增大”或“減小”)。(2)這種代謝產(chǎn)物在莖部細(xì)胞和葉肉細(xì)胞中很難找到,而在根部細(xì)胞中卻能產(chǎn)生的根本原因是。(3)現(xiàn)有一抗旱植物,其體細(xì)胞內(nèi)有一個(gè)

37、抗旱基因R,其等位基因?yàn)閞(旱敏基因)。R、r的部分核苷酸序列為r:ATAAGCATGACATTA;R:ATAAGCAAGACATTA?？购祷蛲蛔?yōu)楹得艋虻母驹蚴前l(fā)生了。研究得知,與抗旱有關(guān)的代謝產(chǎn)物主要是糖類,該抗旱基因控制抗旱性狀是通過實(shí)現(xiàn)的。(4)已知抗旱性(R)和多顆粒(D)屬顯性,各由一對等位基因控制,且分別位于兩對同源染色體上。純合的旱敏多顆粒植株與純合的抗旱少顆粒植株雜交得到F1,F1自交:F2抗旱多顆粒植株中雙雜合子占的比例是。若拔掉F2中所有的旱敏植株后,剩余植株自交。從理論上講,F3中旱敏型植株的比例是。(5)請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)快速育種方案,利用抗旱少顆粒(Rrdd)和旱敏

38、多顆粒(rrDd)兩植物品種作親本,通過一次雜交,使后代個(gè)體全部都是抗旱多顆粒雜交種(RrDd),用文字簡要說明。解析(1)根部細(xì)胞通過滲透的方式吸收水分,根細(xì)胞的滲透壓大于土壤溶液的滲透壓時(shí)根細(xì)胞才能正常吸水,因此分析該代謝產(chǎn)物能夠使細(xì)胞液的滲透壓增大。(2)對同一個(gè)體而言,所有體細(xì)胞的基因組成是相同的,但不同細(xì)胞產(chǎn)生不同代謝產(chǎn)物,根本原因是基因選擇性表達(dá)。(3)從給出的核苷酸序列不難看出,抗旱基因突變?yōu)楹得艋虻母驹蚴菈A基對發(fā)生了替換,根據(jù)題意,該抗旱基因控制抗旱性狀是通過基因控制酶的合成來控制生物的新陳代謝過程實(shí)現(xiàn)的。(4)根據(jù)題意,這兩對相對性狀的遺傳符合基因自由組合定律,F1全部

39、是雙雜合子,則F2抗旱多顆粒植株中雙雜合子占的比例是4/9。F2中抗旱和旱敏的比例是31,拔掉F2中所有的旱敏植株后,剩余植株的基因型及比例為1/3RR、2/3Rr,讓其自交,后代中旱敏植株的比例為(2/3)(1/4)=1/6。(5)題目要求的條件是通過一次雜交使后代個(gè)體全部都是抗旱性多顆粒雜交種,因此只能考慮單倍體育種的方法,通過花藥離體培養(yǎng),再用秋水仙素處理獲得可育純合體幼苗,可得到基因型為RRdd和rrDD的植株,然后讓它們雜交得雜交種RrDd。答案(1)增大(2)基因選擇性表達(dá)(3)堿基對替換基因控制酶的合成來控制生物的新陳代謝過程(4)4/91/6(5)先用Rrdd和rrDd通過單倍

40、體育種得到RRdd和rrDD,然后讓它們雜交得到雜交種RrDd11.現(xiàn)代考古證實(shí),玉米起源于5000 多年前墨西哥的一種野生黍類(2N=22),這種野生黍類經(jīng)過人們數(shù)千年的培育,發(fā)展成為今天數(shù)百個(gè)品種的玉米(2N=20),使玉米成為世界上重要的糧食和經(jīng)濟(jì)作物。請回答下列問題:(1)野生黍類和玉米屬于兩個(gè)物種,原因是兩種生物之間存在。(2)培育過程中,若育種工作者在玉米種群中發(fā)現(xiàn)了一株“大果穗”的突變植株,其自交的后代既有“大果穗”的植株也有“小果穗”的植株,說明獲得的突變植株是。(3)育種工作者通過研究,發(fā)現(xiàn)玉米植株的性別受位于非同源染色體上的兩對基因控制,其性別和基因型的對應(yīng)關(guān)系如下表:類型正常株(雌雄同株)雄株雌株基因型A_B_aaB_A_bb或aabb育種工作者選用aabb作為親本之一與另一親本進(jìn)行雜交,子代中正常株雄株雌株=112,則另一親本基因型為?，F(xiàn)有一基因型為AaBb的正常株,育種工作者為盡快獲得正常株、雌株、雄株三種表現(xiàn)型的純合子。首先采用方法獲得單倍體幼苗,然后用處理幼苗,經(jīng)培育即可獲得所需的純合子植株。玉米的雄株和雌株在育種中有重要的應(yīng)用價(jià)值,在雜交育種時(shí)可免除雌雄同株必須人工去雄的麻煩。若用上述單倍體育種獲得的雄株和雌株為親本,使其雜交后代都是正常株,則符合育種要求的親本的基因型為。(4)育種工