新高考生物通用版總復習一輪課件必修2第6章第12節(jié)雜交育種與誘變育種基因工程及其應(yīng)用

第6章從雜交育種到基因工程[考情分析][思維網(wǎng)絡(luò)]第1、2節(jié)雜交育種與誘變育種、基因工程及其應(yīng)用考點一1.雜交育種

雜交育種與誘變育種

[考點梳理]

(1)原理：______________。

(2)過程 ①培育雜合子品種 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，可以將雜種一代作為種子直接利用，如水稻、玉米等。其特點是利用雜種優(yōu)勢，品種高產(chǎn)、抗性強，但種子只能種一年。培育基本步驟如下： 選取符合要求的純種雙親雜交(♀×)→F1(即所需品種)。基因重組②培育隱性純合子品種

選取符合要求的雙親雜交(♀×)→F1型符合要求的個體種植并推廣。 ③培育顯性純合子品種

a.植物：選取雙親雜交(♀×)→F1

F2→選出表現(xiàn)F2→選出表現(xiàn)型符合要求的個體F3……選出穩(wěn)定遺傳的個體推廣種植。

b.動物：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交，獲得F1→F1雌雄個體交配→獲得F2→鑒別、選擇需要的類型與隱性類型測交，選擇后代不發(fā)生性狀分離的F2

個體。優(yōu)點長(3)優(yōu)點：操作簡便，可以把多個品種的______集中在一起。(4)缺點：獲得新品種的周期____。2.誘變育種基因突變基因突變

(1)概念：利用物理因素或化學因素來處理生物，使生物發(fā)生____________，從而獲得優(yōu)良變異類型的育種方法。

(2)原理：____________。

(3)方法：選擇生物→物理、化學方法誘變→選擇→培育。

(4)過程(5)優(yōu)點①可以提高突變率，在較短時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。②大幅度地改良某些性狀。(6)缺點：有利變異個體往往不多，需要處理大量材料。

[易錯診斷]1.抗蟲小麥與矮稈小麥雜交，通過基因重組可獲得抗蟲矮稈小麥。()答案：√2.抗病植株連續(xù)自交若干代，純合抗病植株的比例逐代降低。()答案：×3.誘變育種和雜交育種均可形成新基因。()答案：×4.利用高產(chǎn)、感病小麥與高產(chǎn)、晚熟小麥品種間雜交篩選)可獲得高產(chǎn)、抗病小麥的品種。(

答案：×

[基礎(chǔ)測評]1.育種專家用高稈抗銹病水稻與矮稈不抗銹病水稻雜交，)培育出了矮稈抗銹病水稻，這種水稻出現(xiàn)的原因是( A.基因突變

B.基因重組

C.染色體變異

D.環(huán)境條件的改變

答案：B2.誘變育種能使植物體產(chǎn)生更多的突變個體，生物細胞對輻射、化學誘變劑敏感的時期是細胞分裂的()B.前期D.末期A.間期C.后期答案：A

考點二1.單倍體育種單倍體育種與多倍體育種

[考點梳理](1)原理：____________?；ㄋ庪x體培養(yǎng)(2)常用方法：________________?？s短(3)優(yōu)點：明顯________育種年限。(4)缺點：技術(shù)復雜，需要與雜交育種配合。(5)單倍體育種的基本步驟染色體變異(6)實例：用高稈抗病(DDTT)和矮稈不抗病(ddtt)小麥品種，培育矮稈抗病小麥的過程，如下圖：2.多倍體育種(1)原理(2)常用方法：用__________或低溫處理。秋水仙素(3)優(yōu)點：器官______，營養(yǎng)成分含量高，產(chǎn)量增加。(4)缺點：適用于植物，動物難以開展；多倍體植物生長周期延長，結(jié)實率降低。大萌發(fā)的種子或幼苗(5)處理材料：____________________。(6)實例：三倍體無子西瓜的培育

②用秋水仙素處理幼苗后，分生組織分裂產(chǎn)生的莖、葉、花染色體數(shù)目加倍，而未經(jīng)處理部分(如根部細胞)的染色體數(shù)不變。 ③三倍體西瓜無子的原因：三倍體西瓜植株在減數(shù)分裂過程中，由于染色體聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生正常配子。有關(guān)育種的4點易錯(1)誘變育種與雜交育種相比，前者能產(chǎn)生新基因，創(chuàng)造變異新類型，后者只是實現(xiàn)原有基因的重新組合。

(2)育種中“最簡便”與“最快速”的差異。“最簡便”著重于技術(shù)含量應(yīng)為“易操作”，如雜交育種，雖然年限長，但農(nóng)民自己可簡單操作?！白羁焖佟蔽幢睾啽悖鐔伪扼w育種可明顯縮短育種年限，但其技術(shù)含量卻較高。

(3)“單倍體育種”≠“花藥離體培養(yǎng)”。單倍體育種包括花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理等過程；花藥離體培養(yǎng)只是單倍體育種的一個操作步驟。

(4)單倍體育種和多倍體育種都需用秋水仙素處理，前者操作對象是幼苗期的單倍體植株；后者操作對象為萌發(fā)期的種子或幼苗期的正常植株。[易錯診斷]1.花藥離體培養(yǎng)可獲得抗銹病高產(chǎn)小麥新品種。()答案：×2.在多倍體育種中，一般用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。()答案：√3.在單倍體育種中，一般先篩選F1

花粉類型再分別進行花)藥離體培養(yǎng)獲得單倍體。(

答案：×[基礎(chǔ)測評]1.下列技術(shù)中不能獲得抗銹病高產(chǎn)小麥新品種的是()B.細胞融合D.轉(zhuǎn)基因A.誘變育種C.花藥離體培養(yǎng)答案：C

2.育種的方法有雜交育種、單倍體育種、誘變育種、多倍體育種、基因工程育種等，下面關(guān)于這五種育種的說法中，正確的是()A.涉及的原理有：基因突變、基因重組、染色體變異B.都不可能產(chǎn)生定向的可遺傳變異C.都在細胞水平上進行操作D.都不能通過產(chǎn)生新基因從而產(chǎn)生新性狀答案：A考點三基因工程育種

[考點梳理] 1.基因工程：又叫基因拼接技術(shù)或____________技術(shù)，即按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，________________生物的遺傳性狀。DNA重組定向地改造2.原理：不同生物間的______________。3.工具基因重組限制性核酸內(nèi)切酶(1)基因的“剪刀”：_____________________。(2)基因的“針線”：________________。DNA連接酶(3)運載體：________、噬菌體、動植物病毒等。質(zhì)粒

4.步驟：__________________→目的基因與運載體結(jié)合→將目的基因?qū)隷___________→目的基因的______________。5.應(yīng)用提取目的基因受體細胞檢測與鑒定抗蟲棉大腸桿菌細菌基因工程概念的理解6.各種育種方法的比較(續(xù)表)(續(xù)表)育種方法圖解

圖解中各字母表示的處理方法：A表示雜交，D表示自交，B表示花藥離體培養(yǎng)，C表示秋水仙素處理，E表示誘變處理，F(xiàn)表示秋水仙素處理，G表示轉(zhuǎn)基因技術(shù)，H表示脫分化，I表示再分化，J表示包裹人工種皮。這是識別各種育種方法的主要依據(jù)。

[易錯診斷]1.能將多個優(yōu)良性狀集中到同一生物個體上，但耗時較長的是誘變育種。()答案：×2.多害少利、能產(chǎn)生新基因、創(chuàng)造生物新類型的是單倍體育種。()答案：×)3.最具預見性的育種技術(shù)是多倍體育種。(答案：×[基礎(chǔ)測評]1.下列關(guān)于育種方式的敘述，錯誤的是()A.誘變育種可產(chǎn)生新基因，大幅提高有利變異的比例B.雜交育種的育種周期長，可以獲得穩(wěn)定遺傳的個體C.多倍體育種能得到營養(yǎng)物質(zhì)含量高的品種D.單倍體育種明顯縮短育種年限，可迅速獲得純合品系答案：A2.下列有關(guān)幾種常見育種方法的敘述，錯誤的是()

A.在雜交育種中，一般從F2

開始選種，因為從F2

開始發(fā)生性狀分離

B.在多倍體育種中，一般用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗

C.在單倍體育種中，一般先篩選F1

花粉類型再分別進行花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體

D.在誘變育種中，最初獲得的顯性優(yōu)良性狀個體一般是雜合子

答案：C考向1各種生物育種方法的比較

[典例1]下圖表示的是培育三倍體無子西瓜的兩種方法，若圖1、圖2中二倍體西瓜植株的基因型均為Aa，下列說法正確的是()圖1圖2A.按照染色體組數(shù)目劃分，圖2中會出現(xiàn)4種染色體組數(shù)目不同的細胞B.圖2中獲得的三倍體西瓜植株中有兩種基因型C.圖1a過程常用的試劑是秋水仙素D.圖1中獲得的三倍體西瓜中AAa個體占1/2

[解析]圖2中二倍體植株正常體細胞中有2個染色體組，處于有絲分裂后期的體細胞中有4個染色體組，二倍體植株產(chǎn)生的配子中有1個染色體組。四倍體植株內(nèi)處于有絲分裂后期的體細胞中含8個染色體組。三倍體植株正常體細胞中含3個染色體組，而處于有絲分裂后期的細胞中含6個染色體組，故按照染色體組數(shù)目劃分共有6種細胞，A錯誤。圖2中四倍體植株的基因型為AAaa，產(chǎn)生的配子有三種：AA、Aa、aa，二倍體植株的基因型為Aa，產(chǎn)生的配子有A、a兩種，故產(chǎn)生的三倍體西瓜植株的基因型有AAA、AAa、Aaa、aaa四種，B錯誤。圖1中a過程為植物細胞雜交過程，常用的試劑是聚乙二醇，C錯誤。由于二倍體植株的基因型為Aa，其產(chǎn)生的花粉有A和a兩種，并且各占1/2，因此圖1中獲得三倍體西瓜植株的基因型有兩種：AAa、Aaa，數(shù)目各占1/2，D正確。[答案]D根據(jù)育種流程圖來辨別育種方式(1)雜交育種：涉及親本的雜交和子代的自交。(2)誘變育種：涉及誘變因子，產(chǎn)生的子代中會出現(xiàn)新的基因，但基因的總數(shù)不變。(3)單倍體育種：常用方法為花藥離體培養(yǎng)，然后人工誘導染色體加倍，形成純合子。(4)多倍體育種：用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。(5)基因工程育種：與原有生物相比，出現(xiàn)了新的基因。[考向預測]1.下圖為某二倍體植物單倍體育種過程，下列敘述正確的是()A.①中發(fā)生了染色體數(shù)目變異B.②一般采用花藥離體培養(yǎng)的方法C.③中秋水仙素抑制著絲點分裂D.④中選擇的植株中1/4為純合子答案：B2.(2019年湖南四校聯(lián)考)下列有關(guān)幾種常見育種方法的敘述，錯誤的是()

A.在雜交育種中，一般從F2

開始選種，因為從F2

開始發(fā)生性狀分離

B.在多倍體育種中，一般用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗

C.在單倍體育種中，一般先篩選F1

花粉類型再分別進行花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體

D.在誘變育種中，最初獲得的顯性優(yōu)良性狀個體一般是雜合子

解析：通過雜交將控制優(yōu)良性狀的基因集中到F1中，F(xiàn)1

自交，F(xiàn)2會出現(xiàn)性狀分離，因此可從F2開始篩選出人們需要的新品種，A正確；在多倍體育種中，用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，秋水仙素能抑制紡錘體形成，從而使子代染色體不能平分到兩極，細胞中的染色體數(shù)目加倍，B正確；在單倍體育種中，一般不對花粉進行篩選，而是直接對全部花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體，C錯誤；在誘變育種中，通常只是一條染色體上的基因發(fā)生突變，最初獲得的顯性優(yōu)良性狀個體一般是雜合子，D正確。

答案：C

3.(2019年安徽六校聯(lián)考)科學家用純種的高稈(D)抗銹病(T)小麥與矮稈(d)易染銹病(t)小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種，方法如圖。下列敘述正確的是()A.過程甲產(chǎn)生的F1有四種表現(xiàn)型B.該育種方法選育的優(yōu)良品種不可育C.過程乙沒有涉及花藥離體培養(yǎng)D.該育種方法可以明顯縮短育種年限答案：D4.(2019年廣東深圳診斷)下面①～④列舉了四種育種方法，下列有關(guān)敘述錯誤的是()

A.第①種方法一般從F2開始選種，因為從F2

開始出現(xiàn)新的性狀組合B.在第②種方法中，若F1中n對等位基因獨立遺傳，則單倍體幼苗有3n種類型C.第③種育種方法的作用機理是秋水仙素抑制紡錘體形成D.第④種方法中衛(wèi)星搭載的種子應(yīng)當選用萌發(fā)的種子或幼苗

解析：①是雜交育種，其原理是基因重組，F(xiàn)2因性狀分離出現(xiàn)重組性狀，所以一般從F2

開始選種，A正確；②是單倍體育種，若F1

中n對等位基因獨立遺傳，非等位基因之間將遵循基因自由組合定律，F(xiàn)1

產(chǎn)生的配子有2n

種，單倍體幼苗有2n種類型，B錯誤；③是多倍體育種，秋水仙素的作用是抑制紡錘體的形成，使細胞不能正常分裂，從而使細胞中染色體數(shù)加倍，C正確；萌發(fā)的種子或幼苗因細胞分裂旺盛，容易誘導基因突變，可作為誘變育種的材料，D正確。答案：B考向2育種方式的選擇[典例2]下列關(guān)于生物變異和育種的敘述，正確的是()

A.花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體植株的過程中會發(fā)生基因重組

B.通過雜交育種能將不同品種生物的優(yōu)良性狀集中在一起

C.染色體上部分基因增加而引起性狀的改變，屬于基因突變

D.人工誘變育種能改變基因結(jié)構(gòu)，且能明顯縮短育種年限

[解析]減數(shù)分裂過程中會發(fā)生基因重組，花粉是經(jīng)過減數(shù)分裂后形成的雄配子，經(jīng)花藥離體培養(yǎng)法獲得單倍體植株的過程中不會發(fā)生基因重組，A錯誤；雜交育種能將不同品種生物的優(yōu)良性狀集中在一起，B正確；染色體上部分基因增加而引起性狀的改變，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異，C錯誤；單倍體育種能明顯的縮短育種年限，而誘變育種的原理是基因突變，基因突變具有不定向性和低頻性，D錯誤。[答案]B據(jù)不同育種目標選擇不同育種方案(續(xù)表)[考向預測]5.(2019年山東威海模擬)利用基因型為Aa的二倍體植株培育三倍體幼苗，其途徑如圖所示。下列敘述正確的是()

A.①過程需要秋水仙素處理，并在有絲分裂后期發(fā)揮作用

B.②過程為單倍體育種，能明顯縮短育種期限

C.兩條育種途徑依據(jù)的生物學原理都主要是基因突變和染色體變異

D.兩條育種途徑中，只有通過途徑一才能獲得基因型為AAA的三倍體幼苗

解析：①是人工誘導染色體數(shù)目加倍過程，該過程需要秋水仙素處理，而秋水仙素的作用原理是抑制紡錘體的形成，因此其在有絲分裂前期發(fā)揮作用，A錯誤；②過程是花藥離體培養(yǎng)，屬于單倍體育種的步驟之一，B錯誤；圖中途徑一為多倍體育種，途徑二為植物體細胞雜交育種，兩條育種途徑的原理都是染色體變異，C錯誤；途徑一得到的三倍體的基因型為AAA、AAa、Aaa或aaa，途徑二得到的三倍體的基因型為AAa或Aaa，D正確。答案：D

6.(2020年新課標Ⅲ卷)普通小麥是目前世界各地栽培的重要糧食作物。普通小麥的形成包括不同物種雜交和染色體加倍過程，如圖所示(其中A、B、D分別代表不同物種的一個染色體組，每個染色體組均含7條染色體)。在此基礎(chǔ)上，人們又通過雜交育種培育出許多優(yōu)良品種。回答下列問題：

(1)在普通小麥的形成過程中，雜種一是高度不育的，原因是__________________________________________。已知普通小麥是雜種二染色體加倍形成的多倍體，普通小麥體細胞中有__________條染色體。一般來說，與二倍體相比，多倍體的優(yōu)點是__________________________________________(答出2點即可)。(2)若要用人工方法使植物細胞染色體加倍，可采用的方法有______________(答出1點即可)。

(3)現(xiàn)有甲、乙兩個普通小麥品種(純合體)，甲的表現(xiàn)型是抗病易倒伏，乙的表現(xiàn)型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙為實驗材料設(shè)計實驗獲得抗病抗倒伏且穩(wěn)定遺傳的新品種，請簡要寫出實驗思路。_______________________________________。

解析：(1)雜種一是一粒小麥和斯氏麥草雜交的產(chǎn)物，細胞內(nèi)含有一粒小麥和斯氏麥草各一個染色體組，所以細胞內(nèi)不含同源染色體，不能進行正常的減數(shù)分裂，因此高度不育；普通小麥含有6個染色體組，每個染色體組有7條染色體，所以體細胞有42條染色體；多倍體植株通常莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加。(2)人工誘導植物細胞染色體加倍可以采用秋水仙素處理。(3)為獲得穩(wěn)定遺傳的抗病抗倒伏的小麥，可以利用雜交育種，設(shè)計思路如下：將甲和乙兩品種雜交獲得F1，將F1植株進行自交，選取F2中既抗病又抗倒伏的、且自交后代不發(fā)生性狀分離的植株，即為穩(wěn)定遺傳的抗病又抗倒伏的植株。答案：(1)無同源染色體，不能進行正常的減數(shù)分裂42營養(yǎng)物質(zhì)含量高、莖稈粗壯

(2)秋水仙素處理

(3)甲、乙兩個品種雜交，F(xiàn)1自交，選取F2

中既抗病又抗倒伏、且自交后代不發(fā)生性狀分離的植株

考向3生物育種過程的分析及應(yīng)用

[典例3]糧食問題是當今舉世矚目的迫切問題之一。改善農(nóng)作物的遺傳性狀、提高糧食產(chǎn)量是科學工作者不斷努力的目標，下圖是遺傳育種的一些途徑。下列有關(guān)分析，錯誤的是()

A.若要在較短時間內(nèi)獲得圖示新品種小麥，可選圖中E→F→G的育種方法

B.H→I、J→K都必須用到與G過程相同的技術(shù)操作

1→F2的育種原理是基因重組

D.圖中的遺傳育種途徑，A→B所表示的方法具有典型的不定向性

[解析]單倍體育種最大的優(yōu)點是能縮短育種年限，較短時間得到新品種純合子，A正確；J→K涉及多倍體育種，需要用秋水仙素誘導染色體數(shù)目加倍；H→I是植物體細胞雜交，不需要用秋水仙素誘導染色體數(shù)目加倍，B錯誤；F1→F2是雜交育種，原理是基因重組，C正確；A→B是誘變育種，原理是基因突變，具有不定向性，D正確。[答案]B

[考向預測] 7.(2019年山西四校聯(lián)考)野生獼猴桃是一種多年生富含維生素C的二倍體(2n＝58)小野果。下圖是某科研小組以大量的野生獼猴桃種子(aa)為實驗材料培育抗蟲獼猴桃無籽新品種的過程，分析正確的是()A.該培育過程中不可使用花藥離體培養(yǎng)B.③⑦過程必須使用秋水仙素C.⑤的親本不是同一物種D.⑥過程得到的個體是四倍體

解析：圖中②過程中可用花藥離體培養(yǎng)，再誘導染色體加倍獲得基因型為AA的個體，A錯誤；秋水仙素或低溫誘導均可導致染色體數(shù)加倍，B錯誤；⑤的親本中，AA為二倍體，AAAA為四倍體，不是同一物種，C正確；⑥過程為利用DNA重組技術(shù)導入抗蟲基因，獲得的仍是三倍體，D錯誤。答案：C

8.(2020年河北石家莊高三下學期質(zhì)量檢測)普通小麥6n＝42，記為42E；長穗偃麥草2n＝14，記為14M，長穗偃麥草中某條染色體含有抗蟲基因。下圖為普通小麥與長穗偃麥草雜交選育抗蟲小麥新品種的過程。據(jù)圖分析，下列正確的是()

A.普通小麥與長穗偃麥草不存在生殖隔離，雜交產(chǎn)生的F1為四倍體B.①過程目前效果較好的方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗

C.丙中來自長穗偃麥草的染色體數(shù)目為3M或4M D.③過程利用輻射誘發(fā)染色體發(fā)生易位后即可得到戊

解析：普通小麥與長穗偃麥草雜交產(chǎn)生的后代F1

不育，存在生殖隔離，不是同一個物種，A錯誤；F1不含同源染色體，不可育，因此①過程目前效果較好的方法是用秋水仙素處理幼苗，不能處理萌發(fā)的種子，B錯誤；分析題圖可知，乙中來自長穗偃麥草的染色體組是一個，因此乙中長穗偃麥草的染色體不能聯(lián)會，產(chǎn)生的配子的染色體數(shù)目是21＋0～7M，因此丙中來自長穗偃麥草的