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文档简介

专题二:生物育种(一)知识梳理与整合 生物育种是理论与实践的结合点,是学以致用的体现,涉及的知识点多,概括性强,所以成为近几年来高考常见的题目。现就高中必、选修教材中常见的育种技术归纳总结于下: 种类原理方法特点(优缺点)实例无性繁殖DNA结构的稳定性和复制嫁接、扦插、分根、压条等保持亲体的优良性状果树的嫁接等激素育种激素刺激子房发育成果实用生长素类似物涂在雌蕊柱头上与母本的基因型和性状相同无籽蕃茄杂交育种基因重组,不同生物的性状组合到同一个体上杂交自交筛选符合要求性状的个体连续自交(至获取纯合体)不同个体的优良性状能组合到同一个体上;方法简便但时间长,局限于同种或亲缘关系较近的个体等等。用纯种高抗小麦与矮病小麦杂交培育矮抗小麦等诱变育种基因突变,产生新性状,创造新品种用辐射、激光、药物等诱发突变能提高变异频率、加速育种进程,培养新品种;有利变异少,耗材多,工作量大等等。高产青霉菌株等多倍体育种染色体变异,抑制细胞分裂中纺锤体的形成,使染色体加倍后不能分到 两个细胞中去用秋水仙素等处理萌发的种子或幼苗形态大,植物茎杆粗壮,叶片、果实、种子都比较大,营养丰富;但发育延缓、结实率低技术复杂等。无籽西瓜等单倍体育种染色体变异,通过诱导配子直接发育成植株亲本杂交F1花药离体培养 组织培养 单倍体植株 人工诱变染色体加倍 正常植株(纯合体)自交 种子 种植 新植株。能在短时间内得到纯种,从而缩短育种年限;但技术复杂、成活率低。植株弱小,多数不孕等。烟草多叶阔叶品种的选育等。植物组织培养细胞的全能性外植体脱分化愈伤组织再分化胚状体根、芽植物体取材少,培养周期短,繁殖率高,便于自动化管理;技术复杂,工作量大,操作烦琐快速繁殖、培育无病毒植株、制人工种子、生产药物体细胞杂交细胞的全能性植物细胞去壁诱导融合组织培养(脱分化愈伤组织再分化植物体)克服远缘杂交不亲和障碍,培育作物新品种;技术复杂,工作量大,操作烦琐白菜-甘蓝植株等基因工程基因重组(异源DNA重组)基因操作:1.提取目的基因,2.目的基因与运载体结合,3.目的基因导入受体细胞,4.目的基因的检测与表达定向改造生物的性状。目的性强,育种周期短,克服了远缘杂交不亲和的障碍抗虫棉的培育等动物细胞工程育种细胞核的全能性核移植或胚胎移植克服了远缘杂交不亲和的障碍,繁殖优良品种,用于保存濒危物种,有选择地繁殖某性别的动物等多利羊、试管婴儿等 专题二:生物育种(二)育种应用举例一、传统育种技术例1. 现有两个小麦品种,一个纯种麦的性状是高杆(D),抗锈病(T);另一个纯种麦的性状是矮杆(d),易染锈病(t)。两对基因独立遗传。育种专家提出了如下图所示、两种育种方法以获得小麦新品种。问: (1)要缩短育种年限,应选择的方法是 ,依据的变异原理是 ;另一种方法的育种原理是 。(2)图中和基因组成分别为 。(3)(二)过程中,D和d的分离发生在 ;(三)过程采用的方法称为 ;(四)过程常 用的化学药剂是 。(4)(五)过程产生的抗倒伏抗锈病植株中的纯合体占 ;如果让F1按(五)、(六)过程连续选择自交三代,则中符合生产要求的能稳定遗传的个体占 。(5)如将方法中获得的植株杂交,再让所得到的后代自交,则后代的基因型比例为 。 答案 (1) 染色体变异 基因重组 (2)DT ddTT (3)减数分裂第一次分裂后期 花药离体培养 秋水仙素 (4)13 12 (5)121例2、 下图为五种不同育种方法示意图。据图回答:(1) 图中展示了哪几种育种方式: A、D和 ABC的两种育种方式相比较,后者的优越性主要表现在 。(2)B常用的方法为 (3)E方法所运用的原理是 。(4)C、F过程中最常采用的药剂是 。(5)由GJ的过程中涉及到的生物工程技术有 和 。 答案:(1)杂交 单倍体 诱变育种 多倍体育种 基因工程与组织培养 明显缩短育种年限 (2)花药离体培养 (3)基因突变 (4)秋水仙素 (5)基因工程(DNA拼接技术或DNA重技术或转基因技术) 植物组织培养技术例3、(2003江苏)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?(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?(3)如果要缩短获得aabbdd植株的时间,可采用什么方法?(写出方法的名称即可) 答案:(1)A与B杂交得到杂交一代;杂交一代与C杂交,得到杂交二代;杂交二代自交,可以得到 基因为aabbdd的种子;该种子可以长成基因为aabbdd的植株 (2)4年 (3)单倍体育种技术例4、为提高农作物的产量,获得早熟、抗倒伏、抗病等性状,科学工作者往往要采取多种育种方法来培育符 合要求的新品种。请根据下面所提供的材料,设计一套育种方案,培育小麦或水稻新品种。 生物材料:A小麦的高秆(显性)抗锈病(显性)纯种,B小麦的矮秆不抗锈病纯种,C水稻的迟熟种子。 非生物材料自选。(1)育种名称: 育种;(2)所选择的生物材料 (3)希望达到的结果 (4)预期产生这种结果的概率 ;(5)写出育种的简要方法(过程)可用图解;(6)简答选择能稳定遗传的新品种的方法。 答案:方案1:(1)杂交 (2)A、B (3)矮秆抗锈病 (4)3/16 高抗,矮抗 (5)高抗矮病F1高抗F2高病,矮病 (注:高高秆,矮矮秆,抗抗锈病,病不抗锈病,下同) (6)将F2矮秆抗锈病品种连续自交,分离淘汰提纯到基本不分离为止 方案2:(1)单倍体 (2)A、B (3)矮秆抗锈病 (4)1/4(不分离为止) (5)高抗矮病F1高抗 秋水仙素修理染色体加倍高抗、高病F1花药离体培养一单倍体植株 纯合的矮抗、矮病(6)挑选矮秆抗锈病的小麦即可 方案3:(1)诱变 (2)C (3)早熟水稻 (4)极低或不出现 (5)用射线、激光照射或秋水仙素等化学试剂处 理(或用太空飞船搭载)水稻,使之产生基因突变 (6)将处理的水稻种植下去,进行观察、选择早熟 的水稻,并纯化例5、(2005理综II)已知水稻抗病(R)对感病(r)为显性,有芒(B)对无芒(b)为显性,两对基因自由 组合,体细胞染色体数为24条。现用单倍体育种方法选育抗病、有芒水稻新品种。 (1)诱导单倍体所用的花药,应取自基因型为 的植株。 (2)为获得上述植株,应采用基因型为 和 的两亲本进行杂交。 (3)在培养过程中,单倍体有一部分能自然加倍成为二倍体植株,该二倍体植株花粉表现 (可 育或不育),结实性为 (结实或不结实),体细胞染色体数为 。 (4)在培养过程中,一部分花药壁细胞能发育成为植株,该植株的花粉表现 (可育或不育),结实 性为 (结实或不结实)。 体细胞染色体数为 。 (5)自然加倍植株和花药壁植株中都存在抗病、有芒的表现型。为获得稳定遗传的抗病、有芒新品种,本实 验应选以上两种植株中的 植株,因为自然加倍植株 而花药 壁植株 。(6)鉴别上述自然加倍植株与花药壁植株的方法是 。答案:(1)RrBb (2)RRbb rrBB (3)可育 结实 24 (4)可育 结实 24 (5)自 然加倍 基因型纯合 基因型杂合 (6)将植物分别自交,子代性状表现一致的是自 然加倍植株,子代性状分离的是花药壁植株。例6、(2003全国理综)小麦品种是纯 合体,生产上用种子繁殖,现要选育矮秆(aa)、抗病(BB)的小麦新 品种。马铃薯品种是杂合体(有一对基因杂合即可称为杂合体),生产上通常用块茎繁殖,现要选 育黄肉(Yy)、抗闰(Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序,以及马铃薯品种间杂交育种 程序,要求用遗传图解表示并加以简要说明。(写出包括亲本在内的前三代即可)答案:二、现代育种技术例1. 请阅读下列材料:材料一:由于细胞的密度不同,在地面上受重力影响,细胞的融合非常困难,在太空进行此试验比在地面 试验细胞融合率大大提高。“神舟”四号飞船上曾进行了B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的融合、黄花烟草原生质体和“革新”一号烟草原生质体的融合两个科学实验,在电融合仪内经过160分钟后终于获得成功。 材料二:下图为哺乳动物生殖过程及相关细胞工程的示意图,其中b为卵细胞,c、d为体细胞。根据以上材料回答: (1) 细胞融合技术与传统的有性杂交相比,其优越性在 于 。在太空进行细胞融合与在地 面进行细胞融合相比,其优越性在于 。(2)动物细胞融合技术最重要的用途是 。(3)动物个体甲、乙的产生分别属于 生殖和 生殖。(4) 在“神舟”四号飞船上举行的“太空融合”,与上图中的方 法 的原理相同。(5) 人工诱导动物细胞融合除物理法、化学法外,还可用 作为诱导剂。根据上述材料, 你认为在“神舟”四号上所用的方法是 。 答案:(1)克服了远缘杂交不亲和的障碍 解决了因两种细胞密度不同而难以融合的问题 (2)制备单克隆抗体 (3)有性 无性 (4)三 (5)灭活的病毒 物理方法例2我国植物学家将名贵兰花的茎尖细胞放进培养基中进行培养,最终发育成完整的新植株。下图是细胞培 养形成兰花植株示意图,请据图回答: (1)过程和要经过_、_和_。(2)在培养过程中,除了提供水分、无机盐、糖类、维生素以及氨基酸外,还需要在培养 基中加入_。同时,在培养过程中,除必要的温度、光照和氧气等外界条件外,成功的另一 个关键是操作过程必须保证_。(3)从育种的角度来看,植物组织培养与有性繁殖相比,优势主要有(列举两条): _。(4) 与植物组织培养的培养基相比,用于动物细胞培养的培养液除含有水分、无机盐、糖类、维生素以及氨 基酸等之外,通常还要添加_。 答案:(8分)(1)细胞分裂 细胞(组织)分化 组织器官的形成(逐渐发育成为新的植物体) (2)植物激素(植物激素类似物) 无菌 (3)能保持母本的优良性状;培养周期短,繁殖效率 高;能培养无病毒植物 (4)动物血清 例3下图为细胞融合的示意图,据图回答:(1)若A、B是植物细胞,A、B到C的过程中,常用到的化学试剂是_。融合完成的标志是_。 将D培育成植株需要应用_技术。(2)若A、B用于动物细胞培养,则A、B一般取自_动物的器官或组织。(3) 若该过程用来制备单克隆抗体,在A、B到C的过程中,形成的C有 _种(只考虑两两融合的情况),用来培养符合要求的D细胞应 该是_,与常规抗体相比,单克隆抗体的优点是 _。(4)用病毒作为融合剂是因为病毒的表面含有_能够与细胞膜发生作用,使细胞凝集并发生融合。答案: (1)聚乙二醇或PEG 产生细胞壁 植物组织培养或组织培养 (2)动物胚胎或出生不 久的幼龄 (3)3 杂交瘤细胞洽 特异性强,灵敢度高 4)糖蛋白和一些酶 专题二:生物育种(三)基础训练与强化 1下列有关植物组织培养的叙述,正确的是 A愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞B二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株C用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子 D植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得2关于动物细胞培养的错误叙述是 ( )A用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织B将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞C在培养瓶中要定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离,制成悬浮液D动物细胞培养只能传50代左右,所培养的细胞就会衰老死亡3.对细胞全能性的表达正确的是 ( )A花粉可培育成单倍体,是细胞全能性的体现B动物细胞融合标志着动物细胞全能性的实现C单克隆抗体的制备原理依据的是细胞的全能性 D非离体植物细胞能够表现全能性4下列选项中能正确说明细胞生物工程技术应用的是( ) A利用植物组织培养将离体的植物器官或细胞进行脱分化获得无病毒植株 B动物细胞融合技术的最重要用途是培养具有双亲优良性状的经济动物 C动物注射抗原后分离的单个效应B细胞进行无性繁殖形成细胞系可生产单克隆抗体 D植物体细胞杂交和动物细胞融合都依赖于生物膜的流动性5 科学家把天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合,培育出的驱蚊草含有一种能 驱蚊且对人体无害的香茅醛。下列关于驱蚊草培育的叙述中,错误的是( ) A驱蚊草的培育属于细胞工程育种,其优点是能克服远缘杂交不亲和的障碍 B驱蚊草培育过程要用到纤维素酶、果胶酶、PEC等试剂或离心、振荡、电刺激等方法 C驱蚊草培育过程是植物体细胞杂交,不同于植物组织培养,无愈伤组织和试管苗形成 D驱蚊草不能通过天竺葵和香茅草杂交而获得是因为不同物种间存在生殖隔离6. 北极比目鱼中有抗冻基因,其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列,该序列重复次 数 越多,抗冻能力越强,下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图,有关叙述正确的是 A过程获取的目的基因,可用于基因工程和比目鱼基因组测序 B多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因,不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白, C过程构成的重组质粒缺乏标记基因,需要转入农杆菌才能进行筛选 D应用DNA探针技术,可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达7. 一种新发现的细菌质粒有a、b、c三基因,如下图表示用限制性内切酶处理后得到的片段。 下列有关叙述中不正确的是()A. 基因a、b、c对该细菌的生长、繁殖是非必需的B. 基因a控制合成的蛋白质含有m个氨基酸,比水稻中控制合成含有m个氨基酸蛋白质的 基因长度要短得多C. 在完整的质粒中若利用某药物阻止基因a的表达,则基因b、c也不能表达D. 组成基因a、b、c的基本单位相同,而且基因a、b、c都有RNA聚合酶的结合位点8下列关于基因工程的叙述,正确的是( )A基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因B细菌质粒是基因工程常用的运载体C通常用一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA,用另一种处理运载体DNAD为育成抗除草剂的作物新品种,导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体9 现有一长度为1000碱基对(by)的DNA分子,用限制性核酸内切酶Eco R1酶切后得到的DNA 分子仍是1000 by,用Kpn1单独酶切得到400 by和600 by两种长度的DNA分子,用EcoRI,Kpnl 同时酶切后得到200 by和600 by两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是D10. 细菌的某个基因发生了突变,导致该基因编码的蛋白质肽链中一个氨基酸替换成了另一个氨 基酸。该突变发生在基因的 A.外显子B.编码区C.RNA聚合酶结合的位点D.非编码区11 植物学家在培育抗虫棉时,对目的基因作了适当的修饰,使得目的基因在棉花植株的整个 生长发育期都表达,以防止害虫侵害。这种对目的基因所作的修饰发生在A内含子 B外显子 C编码区 D非编码区12 下图表示科学家用植物体细胞杂交方法,将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合,成功地培育了番茄马铃薯杂种植物。据图回答下列问题。(1)步骤是 ,最常用的方法是酶解法,这里所用的酶是 ,从步骤的结果可说明细胞壁具有 功能。(2)步骤常用的化学试剂是 ,目的是诱导不同原生质体的融合,产生的融合细胞有 种(只考虑两两融合的情况)。(3) 在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中,运用的技术手段是 ,依据的原理是 ,其中过程相当于 ,过程相当于 ,涉及的细胞分裂方式为 。(4)从理论上讲,杂种植株的育性为 ,并且远缘杂交亲本的遗传特性能在杂种植物体上有所表现,其根本原因是 。若运用传统有性杂交方法能否实现?并说明理由。 。因此,这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于 。13.为了加快优良种牛的繁殖速度,科学家采用了以下两种方法:请根据图示信息回答:(1)试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的细胞工程技术有。(2)用来促进B牛多排卵的激素可能是分泌的促性腺激素。E牛的性别是 。(3)产生F牛的理论依据是 ,其生殖方式属于。(4)要培育高产奶率的转基因牛,则目的基因的受体细胞一般是,转基因牛乳腺细 胞中含有较多的参与分泌物加工的 等细胞器。14. 下图是制备分泌抗抗体的过程,根据图解回答问题:(1)给小鼠注射抗原的目的是 。(2)在单克隆抗体的制备过程中之所以选用B淋巴 细胞和骨髓瘤细胞,是因为它们融合后的杂交瘤细 胞具有 的特性。(3) 由图中可看出,单克隆抗体的制备过程运用了 和 的动物细胞工程技术手段, 前者常用的诱导剂与植物原生质体融合不同的是可 用 。(4)动物细胞培养液的配方通常含有葡萄糖、氨基酸、 无机盐、维生素等,与植物细胞培养基有所不同的是, 还含有 。(5)在动物细胞融合过程中,需要将所选取的组织细胞 离散开,以利于细胞融合,可用 处理离体组织 细胞使之分散开。(6) 图中有两次筛选过程,其中步骤的目的是筛选出 ,步骤的目的是筛选出 。15下图表示基因型为AaBb的玉米植株的四种生殖过程,从上到下依次为A、B、C、D过程。 请据图回答:(1)A过程中获得单倍体植株的方法是, 要使它能够产生可育后代,常采用一定浓度的秋 水仙素处理幼苗,其作用机理是 (2)B过程中,该植株的一个初级卵母细胞形成的卵细胞基因型为;种子形成过程 中,胚乳细胞中来自母方的染色体所占比值是 。(3) C过程中制备人工种子的关键一步是经、 阶段培育成具有生根发芽能力的胚状体,包裹胚状体的物质相当于玉米种子中的 结构。(4) C过程中,细胞分裂后期每一极的基因组成是 。D过程中,经两个原生质 体融合后形成的融合细胞内有个染色体组。16. 日本近畿大学人谷明教授等把菠菜的基因植人猪的受精卵内,最近成功培育出不饱和脂肪 酸含量高的猪。在对这种猪的脂肪组织进行分析后发现,它们体内的不饱和脂肪酸

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