高考生物 专题九育种专题素材 人教版

专心 爱心 用心1 重组 植物体细胞新性状 杂交育种 植物细胞融合数目成倍增加 细胞染色体DNA 基因 数目成倍减少 新性状 多 倍 体育 种 单 倍 体育 种 突变新性状 诱变育种 非等位基因自由组合 同源染色体非姐妹染 色单体局部交换 基因拼接技术新性状 转基因育种 杂 交 育种 新 性 状 重组 植物体细胞新性状 杂交育种 植物细胞融合数目成倍增加 细胞染色体DNA 基因 数目成倍减少 新性状 多 倍 体育 种 单 倍 体育 种 突变新性状 诱变育种 非等位基因自由组合 同源染色体非姐妹染 色单体局部交换 基因拼接技术新性状 转基因育种 杂 交 育种 新 性 状 植物体细胞新性状 杂交育种 植物细胞融合数目成倍增加 细胞染色体DNA 基因 数目成倍减少 新性状 多 倍 体育 种 单 倍 体育 种 突变新性状 诱变育种 非等位基因自由组合 同源染色体非姐妹染 色单体局部交换 基因拼接技术新性状 转基因育种 杂 交 育种 新 性 状 植物体细胞新性状 杂交育种 植物细胞融合数目成倍增加 细胞染色体DNA 基因 数目成倍减少 新性状 多 倍 体育 种 单 倍 体育 种 突变新性状 诱变育种 非等位基因自由组合 同源染色体非姐妹染 色单体局部交换 基因拼接技术新性状 转基因育种 杂 交 育种 新 性 状 植物体细胞新性状 杂交育种 植物细胞融合数目成倍增加 细胞染色体DNA 基因 数目成倍减少 新性状 多 倍 体育 种 单 倍 体育 种 突变新性状 诱变育种 非等位基因自由组合 同源染色体非姐妹染 色单体局部交换 基因拼接技术新性状 转基因育种 杂 交 育种 新 性 状 植物体细胞新性状 杂交育种 植物细胞融合数目成倍增加 细胞染色体DNA 基因 数目成倍减少 新性状 多 倍 体育 种 单 倍 体育 种 突变新性状 诱变育种 非等位基因自由组合 同源染色体非姐妹染 色单体局部交换 基因拼接技术新性状 转基因育种 杂 交 育种 新 性 状 ddTT ddTt ddTT ddTt DDTT x ddttDdTt 高秆矮秆高秆 抗锈病易染锈病抗锈病矮秆矮秆 P PF F1 1 抗锈病 3 16 抗锈病 5 6 F F2 2 F F3 3 筛选筛选 筛选筛选 的 矮秆 抗 锈病 纯 种 后 代 不发 生 性状 分 离 ddTT ddTt ddTT ddTt ddTT ddTt ddTT ddTt DDTT x ddttDdTt 高秆矮秆高秆 抗锈病易染锈病抗锈病矮秆矮秆 P PF F1 1 抗锈病 3 16 抗锈病 5 6 F F2 2 F F3 3 筛选筛选 筛选筛选 的 矮秆 抗 锈病 纯 种 后 代 不发 生 性状 分 离 DDTT x ddttDdTt 高秆矮秆高秆 抗锈病易染锈病抗锈病矮秆矮秆 P PF F1 1 抗锈病 3 16 抗锈病 5 6 F F2 2 F F3 3 筛选筛选筛选筛选 筛选筛选筛选筛选 的 矮秆 抗 锈病 纯 种 后 代 不发 生 性状 分 离 专题九专题九 育种专题育种专题 考纲直击 在 9 年普通高等学校招生全国统一理科综合考试大纲 中对学生的能力要求做出了明确说 明 1 理解能力 2 实验与探究能力 3 获取信息的能力 4 综合运用能力 以生物育种知识为情 景对学生以上四种能力进行考查 在近年来高考试卷中较为常见 生物育种是遗传变异知识的拓展和深 化 常规育种依据的原理 就是生物的可遗传变异 而生物工程技术的应用则为育种提供了新的途径 学生能熟练掌握生物育种相关知识 把握知识间的内在联系 构建知识的网络体系 并能够理论联系实 际 综合运用所学知识分析 解决生物育种相关问题至关重要 9 年高考考纲考试范围内与生物育种问题相关的知识点 植物细胞工程 动物细胞工程 基因工程简介 遗传的基本规律 5 细胞质遗传 6 生物的变异 知识网络 1 六种育种方法原理 2 六种育种方法的具体操作 1 诱变育种 生物材料 基因突变 选择有利变异培育新品种 2 杂交育种 亲本杂交 F1 F2 选择出符合要求的表现型 自交 选择 淘汰 直到获得性状稳定遗传的纯合子 举例 如下图 3 单倍体育种 物理因素 X 射线 紫外线 激光 失重等 处理 化学因素 亚硝酸 硫酸 二乙酯等 处理 专心 爱心 用心2 DDTT x ddttDdTt 高秆矮秆 抗锈病易染锈病 P P F F1 1 配子单倍体幼苗正常纯种 DT Dt dT dt DT Dt dT dt DDTT DDtt ddTT 矮秆抗锈病纯种 ddtt 花药离体培养秋水仙素处理 DDTT x ddttDdTt 高秆矮秆 抗锈病易染锈病 P P F F1 1 配子单倍体幼苗正常纯种 DT Dt dT dt DT Dt dT dt DDTT DDtt ddTT 矮秆抗锈病纯种 ddtt 花药离体培养秋水仙素处理花药离体培养秋水仙素处理 亲本杂交F1 单倍体幼苗染色体 数目加倍的纯合子选择所需要的类型 花药离体培养秋水仙素处理 亲本杂交F1 单倍体幼苗染色体 数目加倍的纯合子选择所需要的类型 花药离体培养秋水仙素处理花药离体培养秋水仙素处理 亲亲本本植植物物A 亲亲本本植植物物B 酶解法去壁 纤维素酶 果胶酶 A原原生生质质体体B原原生生质质体体 物理方法 诱导融合 化学方法 杂杂种种细细胞胞 植物组织培养 杂杂种种植植株株 离心 振动 电刺激等 聚乙二醇 PEG诱导 亲亲本本植植物物A 亲亲本本植植物物B 酶解法去壁 纤维素酶 果胶酶 A原原生生质质体体B原原生生质质体体 物理方法 诱导融合 化学方法 杂杂种种细细胞胞 植物组织培养 杂杂种种植植株株 离心 振动 电刺激等 聚乙二醇 PEG诱导 离心 振动 电刺激等 聚乙二醇 PEG诱导 离心 振动 电刺激等 聚乙二醇 PEG诱导 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 目的基因的检测与表达 筛选出符合要求的新品种 从供体细胞中直接分离基因 人工合成基因 限制性内切酶切割 DNA连接酶连接 根据运载体上标记基因进行检测 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 目的基因的检测与表达 筛选出符合要求的新品种 从供体细胞中直接分离基因 人工合成基因 限制性内切酶切割 DNA连接酶连接 根据运载体上标记基因进行检测 从供体细胞中直接分离基因 人工合成基因 限制性内切酶切割 DNA连接酶连接 根据运载体上标记基因进行检测 从供体细胞中直接分离基因 人工合成基因 限制性内切酶切割 DNA连接酶连接 根据运载体上标记基因进行检测 从供体细胞中直接分离基因 人工合成基因 限制性内切酶切割 DNA连接酶连接 根据运载体上标记基因进行检测 举例 如下图 4 多倍体育种 植物萌发的种子或幼苗 多倍体植株 5 植物体细胞杂交育种 6 转基因育种 综合释疑 秋水仙素处理 专心 爱心 用心3 1 常见生物育种方式的比较 育种 方式 原理方法优点缺点例子 杂交 育种 基因 重组 杂交 F1 F2筛选出符合 要求的表现型 自交 再 选择 直到不发生性状 分离 使位于不同亲 本的优良性状 集中在同一个 子代上 育种时间 较长 局限在同 种个体之间 用纯种高秆抗锈病 小麦与矮秆不抗锈 病小麦培育矮秆抗 锈病小麦 诱变 育种 基因 突变 物理方法 射线 紫外线 太空辐射 或化学方法 亚硝酸 硫酸二乙酯等 诱导基因突变 选择所需 的突变性状 可以提高变异 频率 加快育 种进程 有利变异较 少 盲目性 大 需要处 理大量的原 始材料 高产青霉菌的选育 黑农五号 大豆 的培育 生产赖氨酸的黄色 短杆菌的选育 单倍 体育 种 染色 体数 目变 异 具相对性状的亲本杂交 杂种 F1的花药离体培养 单倍体幼苗 秋水仙素处理 染 色体数目正常的纯种 选 择所需要的表现型 可以明显缩短 育种年限 加 速育种进程 技术操作复 杂 用纯种高秆抗锈病 小麦与矮秆不抗锈 病小麦快速培育矮 秆抗锈病小麦 多倍 体育 种 染色 体数 目变 异 萌发的种子或植物幼苗 秋水仙素处理 多 倍体植株 植物茎杆粗壮 叶片 果实 种子都比较大 营养物质含量 高 发育延迟 结实率低 三倍体无籽西瓜 八倍体小黑麦 转基 因育 种 基因 重组 提取目的基因 目的基因 和运载体结合 将目的基 因导入受体细胞 目的基 因的检测与表达 筛选符 合要求的新品种 可以定向改 造生物的遗传 性状 克服远缘杂 交不亲和的障 碍 技术复杂 转基因抗虫棉 超级细菌 植物 体细 胞杂 交育 种 染色 体变 异 纤维素酶 果胶酶去除细 胞壁 诱导原生质体融合 物理方法或化学方法 杂种细胞 新物种 多 倍体 克服远缘杂 交不亲和的障 碍 大大扩展了 用于杂交的亲 本组合范围 还有许多技 术和理论上 的问题没有 解决 白菜 甘蓝的培育 特别提醒 特别提醒 诱变育种中 利用物理方法或化学方法诱导生物基因发生突变后 不论当代个体是否 表现出突变性状 都需要对生物材料做进一步的培育和筛选 杂交育种适用于进行有性生殖的生物 当育种选择的性状是隐性性状时 杂交后代一旦出现此性 状即可选作种子 不需再不断的自交选择 因为该个体已经是具有优良性状的纯合子 单倍体育种中利用植物组织培养技术进行花药离体培养只是育种过程的一个阶段 得到的只是单 倍体植株 欲获得优良品种还需用秋水仙素对单倍体幼苗进行处理 秋水仙素对单倍体幼苗处理后 最 专心 爱心 用心4 终可得到纯合的后代 是针对二倍体生物而言的 对多倍体则不一定 多倍体育种中 秋水仙素处理后得到的多倍体植株并非所有细胞染色体组数都加倍 基因工程育种打破了大自然的规律 克服了生殖隔离的障碍 使基因可在任何生物个体间进行交 流 可能会导致基因污染 威胁生物圈的稳态 优良品种并非必须为纯种 还可能是杂种 比如杂交水稻 2 染色体组 染色体组是细胞中的一组非同源染色体 携带有控制该种生物生长发育和遗传 变异的全部信息 生物体细胞中某一种形态的染色体有几条 该生物体细胞中就具有几个染色体组 生物体细胞中染色体 总数除以细胞中所有染色体的形态数也等于体细胞中染色体组的数目 还可以根据生物的基因型来判断 生物体细胞中控制某种性状的基因有几个 该生物体细胞中即具有几个染色体组 如基因型为 AAaBbb 的 生物体细胞中具有三个染色体组 特别提醒 特别提醒 生物的一个染色体组不一定含有该种生物的全部遗传信息 比如人 3 单倍体 二倍体 多倍体 单倍体是直接由配子发育而成的个体 其体细胞中染色体数目与该物种配子相同 二倍体和多倍体 均由受精卵发育成 所以单倍体和二倍体 多倍体的区分是以该个体由配子发育成还是由受精卵发育成 为依据 二倍体和多倍体均由受精卵发育成 此两者的区分依据是体细胞中染色体组的数目 特别提醒 特别提醒 单倍体不等于体细胞中只含有一个染色体组的个体 体细胞中染色体组的数目可以是一 个或多个 但体细胞中含有一个染色体组的个体肯定是单倍体 4 基因操作的工具酶 基因工程操作过程中 用到两种重要的工具酶 限制性内切酶和 DNA 连接酶 两种酶的作用部位是 相同的 都是 DNA 单链上的磷酸酯键 前者是将酯键断裂 后者是将酯键连接 特别提醒 特别提醒 限制性内切酶和 DNA 连接酶并非只存在于微生物体内 5 提取目的基因的方法 提取目的基因有两种方法 一是从供体细胞中直接分离目的基因 最常用的是鸟枪法 另一种是人 工合成基因 鸟枪法工作量大且具有一定的盲目性 又由于真核细胞的基因编码区不连续 不能直接用 于基因的扩增和表达 因此 在获取真核细胞中的目的基因时 一般利用人工合成基因的方法 人工合 成基因有两条途径 一是反转录法 二是根据已知蛋白质的氨基酸序列 推测出基因的核苷酸序列 再 通过化学方法合成 特别提醒 特别提醒 人工合成基因中 方法一针对细胞执行特定功能 含有特定的单一基因产物的情况适用 方法二中根据蛋白质的氨基酸序列合成的目的基因可能有多种 原因是一种氨基酸可能对应多种密码子 6 目的基因与运载体结合 目的基因与运载体结合需用到基因工程的两种工具酶 结合过程可能出现三种情况 目的基因与 目的基因结合 质粒与质粒结合 目的基因与质粒结合 因此需对受体细胞是否导入重组质粒进行检测 特别提醒 特别提醒 必须用同一种限制性内切酶对目的基因和运载体 DNA 进行切割 7 基因工程中的受体细胞 根据基因操作的目的不同 可选用不同的受体细胞 生产基因工程药品 受体细胞一般采用细菌 因为细菌繁殖速度快 容易培养 可在短期内获得大量基因工程产品 培育转基因动物 受体细胞一般 选用受精卵 培育转基因植物 受体细胞可选用受精卵或体细胞 若选用体细胞 还须将含目的基因的 体细胞进行组织培养 才可获得转基因植株 8 植物体细胞杂交技术 植物体细胞杂交技术涉及细胞融合技术 植物组织培养技术 原理是植物细胞的全能性 此技术操 作中需要的是 AB 型杂种细胞 因为它在理论上兼具两物种特性 但细胞融合后却有 A B AA BB 和 专心 爱心 用心5 AB 等多种类型细胞存在 因此 融合之后一定要经过筛选过程 特别提醒 特别提醒 植物体细胞杂交培育的杂种植株 其细胞质基因取决于两个亲本 克服了细胞质遗传遵 循母系遗传的局限 因此此杂种植株可能具有更多的变异性状 9 无籽西瓜和无籽番茄 无籽西瓜与无籽番茄虽然都是无籽果实 但它们培育的原理却截然不同 无籽西瓜是利用染色体变 异的原理培育成的 无籽番茄是利用生长素能促进果实发育的原理培育成的 前者生物体细胞中遗传物 质发生了变化 后者没有 所以无籽西瓜的无籽性状是可以遗传的 而无籽番茄的无籽性状不可遗传 特别提醒 特别提醒 无籽西瓜 无籽番茄虽无种子 但两者均可通过无性生殖的方式繁殖后代 精彩点评 例 05 年广东高考 两个亲本的基因型分别是 AAbb 和 aaBB 这两对基因按照自由组合定律遗 传 要培育出基因型为 aabb 的新品种 最简捷的方法是 A 单倍体育种 B 杂交育种 C 人工诱变育种 D 细胞工程育种 解析 两个亲本基因型为 AAbb 和 aaBB 遵循自由组合定律遗传 因 aabb 为双隐性类型 杂交育 种中在子二代即可直接筛选出 只需二年 达到同种目的 单倍体育种一般也需二年 但技术复杂 答案 B 例 2 08 年高考全国卷 某自花传粉植物的紫苗 A 对绿苗 a 为显性 紧穗 B 对松穗 b 为显性 黄种皮 D 对白种皮 d 为显性 各由一对等位基因控制 假设这三对基因是自由组合 的 现以绿苗紧穗白种皮的纯合品种作母本 以紫苗松穗黄种皮的纯合品种作父本进行杂交实验 结果 F1表现为紫苗紧穗黄种皮 请回答 1 如果生产上要求长出的植株一致表现为紫苗紧穗黄种皮 那么播种 F1植株所结的全部种子后 长出的全部植株是否都表现为紫苗紧穗黄种皮 为什么 2 如果需要选育绿苗松穗白种皮的品种 那么能否从播种 F1植株所结种子长出的植株中选到 为 什么 3 如果只考虑穗型和种皮色这两对性状 请写出 F2代的表现型及其比例 4 杂交失败 导致自花受粉 则子代植株的表现型为 基因型为 如 果杂交正常 但亲本发生基因突变 导致 F1植株群体中出现个别紫苗松穗黄种皮的植株 该植株最可能 的基因型为 发生基因突变的亲本是 本 解析 本题考查学生对基因自由组合定律以及被子植物个体发育相关知识的理解和应用 本题解 题的关键是 清楚种子中的胚是新植物体的幼体 能够准确判断种子中胚的基因型 熟练运用遗传基本 定律 根据题意 亲代母本所结种子胚的基因型为 AaBbDd 也即 F1植株的基因型为 AaBbDd 题中 F1植 株所结种子的胚是 F2的幼体 所以由该种子长成的植株表现的性状即 F2的性状 由于该植物自花传粉 F1植株又是杂合体 所以 F2代会发生性状分离 播种 F1植株所结的全部种子后 长出的全部植株理论上 有 8 种表现型 不会都表现为紫苗紧穗黄种皮 F1植株的基因型为 AaBbDd F1植株自交 后代会出现绿 苗松穗白种皮 aabbdd 的类型 且概率为 1 64 F1基因型为 AaBbDd F1自交 根据基因自由组合定律 若只考虑两对相对性状 则 F2有四种表现型且比例为 9 3 3 1 纯种性状可以稳定遗传 亲代母本为 纯种 aaBBdd 自花受粉所得子代仍为纯种 aaBBdd 性状不变 F1植株正常应表现为紫苗紧穗黄 种皮 AaBbDd 现出现个别紫苗松穗黄种皮 A bbD 的植株 结合亲代基因型 aaBBdd AAbbDD 可以判断最可能是母本基因 B 突变为 b 所致 答案 1 不是 因为 F1 植株是杂合体 F2 代性状发生分离 2 能 因为 F1 植株三对基因都是杂合的 F2 代能分离出表现绿苗松穗白种皮的类型 3 紧穗黄种皮 紧穗白种皮 松穗黄种皮 松穗白黄种皮 9 3 3 1 4 绿苗紧穗白种皮 aaBBdd AabbDd 母 例 3 08 年高考全国卷 某植物块根的颜色由两对自由组合的基因共同决定 只要基因 R 存在 专心 爱心 用心6 块根必为红色 rrYY 或 rrYy 为黄色 rryy 为白色 在基因 M 存在时果实为复果型 mm 为单果型 现要 获得白色块根 单果型的三倍体种子 1 请写出以二倍体黄色块根 复果型 rrYyMm 植株为原始材料 用杂交育种的方法得到白色块 根 单果型三倍体种子的主要步骤 2 如果原始材料为二倍体红色块根复果型的植株 你能否通过杂交育种方法获得白色块根 单果 型的三倍体种子 为什么 解析 本题考查学生对基因自由组合定律及人工诱导多倍体育种知识的理解和应用 本题解题的 关键是 熟练掌握和运用杂交育种及多倍体育种的原理和方法 要获得白色块根 单果型三倍体的种子 即 rrryyymmm 需先用原材料 rrYyMm 自交获得 rryymm 的个体 再将 rryymm 的幼苗经秋水仙素处理获得 rrrryyyymmmm 的四倍体 最后将该四倍体与 rryymm 的个体进行杂交 即可得到 rrryyymmm 的种子 表现 型为红色块根 复果型的植株有多种基因型 其中只有基因型为 RrYyMm 或 RryyMm 的植株杂交后代才可 能出现基因型为 rryymm 的二倍体植株 答案 1 步骤 a 二倍体植株 rrYyMm 自交 得到种子 b 从自交后代中选择白色块根 单果型的二倍植株 并收获其种子 甲 c 播种种子甲 长出的植株经秋水仙素处理得到白色块根 单果型四倍体植株 并收获其种子 乙 d 播种甲 乙两种种子 长出植株后 进行杂交 得到白色块根 单果型三倍体种子 若用遗传图解答题 合理也给分 2 不一定 因为表现型红色块根 复果型的植株有多种基因型 其中只有基因型为 RrYyMm 或 RryyMm 的植株杂交后代才能出现基因型为 rryymm 的二倍体植株 题海泛舟 一 选择题 1 萝卜和甘蓝杂交 得到的植株一般不育 如果要得到可育植株 你认为应采取下列哪种措施 A 利用花药离体培养技术B 利用染色体数目加倍技术 C 利用细胞融合技术D 利用诱变育种技术 2 某生物的基因型为 AaBB 通过不同的育种技术可以分别将它转变为以下基因型的生物 AABB aB AaBBC AAaaBBBB 则以下排列最合理的是 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 多倍体育种 花药离体培养 诱变育种 转基因技术 3 08 广东生物 改良缺乏某种抗病性的水稻品种 不宜采用的方法是 A 诱变育种 B 单倍体育种 C 基因工程育种 D 杂交育种 4 培养生物新品种是提高农作物产量的重要工作之一 下列有关叙述正确的是 A 神舟 六号上搭载的育种材料 返回地面后仍需选择 而且未必能达到预期目的 B 一定浓度的生长素和秋水仙素均可通过改变作物的遗传物质获得无子果实 C 只有基因工程育种和细胞工程育种需要应用植物组织培养技术 D 用于大田生产的优良品种必须是纯合子 5 用基因型为 AaBb 的植物的花粉离体培养成幼苗 再用秋水仙素处理使之成为二倍体 幼苗成熟 后让其自交 则自交后代 A 全部为纯合体 B 1 16 为纯合体 C 1 4 为纯合体 D 3 4 为纯合体 6 08 江苏生物 下列关于育种的叙述中 错误的是 A 用物理因素诱变处理可提高突变率 B 诱变育种和杂交育种均可形成新的基因 专心 爱心 用心7 C 三倍体植物不能由受精卵发育而来 D 诱变获得的突变体多数表现出优良性状 7 08 山东基能 生物世界广泛存在着变异 人们研究并利用变异可以培育高产 优质的作物新品种 下列能产生新基因的育种方式是 A 杂交水稻之父 袁隆平通过杂交技术培育出高产的超级稻 B 用 X 射线进行大豆人工诱变育种 从诱变后代中选出抗病性强的优良品种 C 通过杂交和人工染色体加倍技术 成功培育出抗逆能力强的八倍体小黑麦 D 把合成 胡萝卜素的有关基因转进水稻 育成可防止人类 VA 缺乏症的转基因水稻 8 08 北京 4 无尾猫是一种观赏猫 猫的无尾 有尾是一对相对性状 按基因的分离定律遗传 为了选育纯种的无尾猫 让无尾猫自交多代 但发现每一代中总会出现约 1 3 的有尾猫 其余均为无尾 猫 由此推断正确的是 A 猫的有尾性状是由显性基因控制的 B 自交后代出现有尾猫是基因突变所致 C 自交后代无尾猫中既有杂合子又有纯合子 D 无尾猫与有尾猫杂交后代中无尾猫约占 1 2 9 09 上海 下列技术中不能获得抗锈高产小麦新品种的是 A 诱变育种B 细胞融合C 花粉离体培养D 转基因 10 09 全国理综 1 卷 下列关于体细胞杂交或植物细胞质遗传的叙述 错误的是 A 利用植物体细胞杂交技术可克服生殖隔离的限制 培育远源杂种 B 不同种植物原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交过程 C 两个不同品种的紫茉莉杂交 正交 反交所得 F1的表现型一致 D 两个不同品种的紫茉莉杂交 F1的遗传物质来自母本的多于来自父本的 二 非选择题 11 科学家利用辐射诱变技术处理红色种皮的花生 获得一突变植株 其自交所结的种子均具紫色 种皮 这些紫色种皮的种子长成的植株中