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几种育种方式的比较,一轮复习,一、考点整合与提升,1、杂交育种,有性生殖的减数第一次分裂后期或四分体时期,概念,发生时期,原理,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。,基因重组,方法,不同个体间杂交产生后代，然后连续自交，筛选所需纯合子。即：杂交自交选优自交选纯。,1、杂交育种,是改良作物品质、提高农作物单位面积产量的常规方法，用于家畜、家禽优良品种的选育。,优点,应用,缺点,操作简单，目的性强，能使同种生物的不同优良性状集中于同一个体。,育种年限长，杂交后代会出现性状分离，需连续自交才能选育出所需要的优良性状。而且只适用于有性生殖的生物，存在远缘杂交不亲和的障碍。,举例,选育矮秆抗锈病小麦、选育中国荷斯坦牛（引进外国的荷斯坦弗里生牛与当地黄牛杂交选育而成）。,对应例题：1、豚鼠黑毛(C)对白毛(c)为显性，毛粗糙(R)对光滑(r)为显性，现有黑毛粗糙和白毛光滑的两种豚鼠，可通过方法选育出黑毛光滑的新类型，请用图解表示培育过程。,杂交育种,图解：,P：黑粗(CCRR)白光(ccrr),然后通过连续测交，若后代均无性状分离，则已选育出能稳定遗传的黑毛光滑的新类型。(若是植物可通过连续自交的方法)。,对应例题：2、两个亲本的基因型分别是AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传。要培育出基因型为，aabb的新品种最简捷的方法是（）A、人工诱变育种B、细胞工程育种C、单倍体育种D、杂交育种,D,解析：这个题目很容易引入陷阱，不要忘记培育的是基因型为aabb双隐性的新品种，在子代中只要表现出出双隐性，就可以稳定遗传，只需两代所以比其他育种方法都简捷。,2、诱变育种,有丝分裂间期或减数第一次分裂间期,概念,发生时期,原理,是指利用物理或化学的因素来处理生物，使生物发生基因突变，从中选育出具有优良性状个体的育种方法。,基因突变,方法,用物理因素(如X射线、射线、紫外线、中子、激光、电离辐射等)或化学因素(如亚硝酸、碱基类似物、硫酸二乙酯、秋水仙素等各种化学药剂)或空间诱变育种(用宇宙强辐射、微重力等条件)来处理生物。,2、诱变育种,在农作物和微生物育种方面发挥重要作用,优点,应用,缺点,能提高变异频率，加速育种进程，可大幅度改良某些性状，使后代变异性状较快稳定。,诱发产生的突变，有害多，有利的少，需要处理大量的供试材料；突变的方向不定，具有盲目性；突变体难以集中多个理想的优良性状。,举例,我国用人工诱变培养成的大豆、油菜等，现在临床使用的青霉素高产菌株，也是通过人工诱变获得的。,对应例题：3、1928年英国微生物学家弗来明发现了青霉素，直到1943年青霉素产量只有20单位毫升。后来科学家用X射线、紫外线照射青霉菌，结果大部分菌株死亡了，其中有的菌株不但生存下来而且产量提高了几十倍，请解释：用射线照射能杀死微生物但能得到_，这是由于射线使微生物发生了_。射线照射使基因的_分子中的_改变，从而产生了新的性状。虽然诱变育种可以提高变异频率，加速育种进程，大幅度改良某些性状，但也存在突出的缺点是_。,高产菌株,基因突变,DNA,某些基因的个别碱基发生了,有害变异多，需大量处理供试材料,对应例题：4、同一番茄地里有两株异常番茄，甲株所结果实均为果形异常，连续种植几代后仍保持异常果形；乙株上只结了一个果形异常的果实，则下列说法不正确的是（）A、二者均可能是基因突变的结果B、甲发生变异的时间可能比乙早C、甲株变异一定发生于减数分裂时期D、乙株变异不一定发生于有丝分裂时期,C,解析：甲株和乙株都发现了所结果实的果形异常，二者均可能是基因突变的结果，A的叙述正确；甲株连续种植几代后仍保持异常果形，而乙株上只结了一个果形异常的果实，可能是刚发生的基因突变，所以甲发生变异的时间可能比乙早，B的叙述正确；甲株变异不一定发生于减数分裂时期，也有可能发生于有丝分裂间期，变异性状可通过无性繁殖传给后代，所C的叙述不正确；乙株变异不一定发生于有丝分裂时期，也有可能发生在减数第一次分裂间期。,对应例题：5、以下关于生物变异的叙述，正确的是（）A、基因突变都会遗传给后代B、基因碱基序列发生改变，不一定导致性状改变C、染色体变异产生的后代都是不育的D、基因重组只发生在生殖细胞形成过程中,B,解析：可遗传的变异有三个来源：基因突变、基因重组和染色体变异。基因突变发生在DNA复制过程中，但体细胞发生的突变不会遗传给后代。染色体变异包括染色体结构变异和染色体数目变异，若染色体数目成倍地增加，成为多倍体，其后代仍是可育的。对于基因碱基序列发生改变，如果是其中某碱基的改变，或者是真核生物中内含子的碱基改变，并不导致性状的改变。基因重组也可发生在非生殖细胞中，如一些转基因生物的培育。,3、单倍体育种,明显缩短育种年限，加速育种进程。利用单倍体作中间环节培育可育的纯合子只需两年时间可完成，而常规的育种方法获得一个纯系一般需58年时间,原理,优点,方法,染色体数目变异,选择亲本有性杂交F1产生的花粉离体培养获得单倍体植株诱导染色体加倍获得可育纯合子选择所需要的类型。,缺点,技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。,单倍体育种举例,对应例题：6、已知小麦的高秆(D)对矮秆(d)为显性，抗锈病(R)对易染锈病(r)为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。请用图解表示用单倍体育种的方法培育出矮秆抗病新品种的过程。,解析：,第一年,花药离体培养,秋水仙素处理,第二年,对应例题：7、用花药离体培养出马铃薯单倍体植株，当它进行减数分裂时，观察到染色体两两配对，形成12个四分体，据此现象可知产生花药的马铃薯是（）A、二倍体B、三倍体C、四倍体D、六倍体,C,解析：单倍体马铃薯在减数分裂过程中，发现染色体两两配对，形成12个四分体，这说明了偶数倍的单倍体是可能产生正常配子的，染色体能两两配对，说明该单倍体含有两个染色体组，从而推知产生花药的马铃薯必是四倍体。,对应例题：8、下列有关单倍体的叙述中，不正确的是（）A、未经受精的卵细胞发育成的植物，一定是单倍体B、含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体C、生物的精子或卵细胞一定都是单倍体D、含有奇数染色体组的个体一定是单倍体,B、C、D,解析：由配子发育形成的新个体，不管它含有多少个染色体组，都叫单倍体。所以未经受精的卵细胞发育成的植物，一定是单倍体，A正确；含有两个染色体组的生物体，若是由配子发育形成的新个体那就是单倍体，所以B错；单倍体是指未经受精的精子或卵细胞直接发育成的个体，精子或卵细胞不是个体，不能称单倍体，所以C错；含有奇数染色体组的个体不一定是单倍体，例如三倍体无籽西瓜就不是单倍体，所以D错。,对应例题：9、已知普通小麦是六倍体，含42条染色体。有关普通小麦的下列叙述中，错误的是（）A、它的单倍体植株的体细胞中含21条染色体B、它的每个染色体组含7条染色体C、胚乳由受精极核发育而来，即2个精子和一个极核结合，则胚乳含3个染色体组D、离体培养它的花粉，产生的植株表现高度不育,C,解析：单倍体是由配子发育而成，所以含有21条染色体；六倍体含42条染色体，每组含7条染色体；胚乳由受精极核发育而来，即2个精子和一个极核结合，形成受精极核，所以含9个染色体组；单倍体含3个染色体组，所以高度不育。,4、多倍体育种,植株茎秆粗壮，果实种子都比较大，营养物质含量提高。,原理,优点,方法,染色体数目变异,用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，从而使细胞内染色体数目加倍，染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，即可发育成多倍体植株。,缺点,技术复杂，发育延迟，结实率低，一般只适合于植物。,多倍体育种举例,（1）三倍体无子西瓜的培育,四倍体（）,二倍体,杂交,第一年：用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗，得到四倍体倍西瓜。将四倍体西瓜作母本，二倍体西瓜作父本杂交在四倍体的植株上结出三倍体的种子,二倍体（）,三倍体,三倍体无子西瓜的培育过程示意图,联会紊乱,杂交,第二年：三倍体的种子种下后长成三倍体植株，但它高度不育。采用三倍体西瓜与二倍体西瓜间作栽培的方法，在开花时二倍体的花粉传到三倍体植株的雌花上，可刺激子房发育成果实，得无籽西瓜。,（2）八倍体小黑麦的培育,普通小麦是六倍体(AABBDD)，体细胞中含有42条染色体，属于小麦属；黑麦是二倍体(RR)，体细胞中含有14条染色体，属于黑麦属。两个不同属的物种一般是难以杂交的，但也有极少数的普通小麦品种含有可杂交基因，能接受黑麦的花粉。杂交后的子一代含有四个染色体组(ABDR)，在减数分裂时由于染色体不能配对，因此不能形成配子，所以不育，必须用人工方法进行染色体加倍才能产生后代，染色体加倍后的个体细胞中含有八个染色体组(AABBDDRR)，小黑麦蛋白质含量高、抗逆性、抗病性强。,（1）如何理解染色体组的概念？,单倍体和多倍体育种中涉及的几个问题,细胞中的非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体，称为一个染色体组（常用X表示）。一个染色体组的染色体基数各不相同，例果蝇X4；人类X23。,要构成一个染色体组应具备以下几点：一个染色体组中不含有同源染色体。一个染色体组中所含有的染色体形态、大小和功能各不相同。一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套遗传信息(即含一整套基因，不能重复)。,根据细胞中染色体形态判断：,根据基因型判断：,根据染色体的数目和染色体的形态数来推算。,（2）如何判断染色体组的数目？,如下图形态相同的有4组，就是有4个染色体组，每个染色体组中有形态各不相同的染色体5条，X5。,由于相同的或等位基因位于同源染色体上（形态相同的染色体），所以在细胞和生物体的基因型中，相同的或等位的基因出现几次，则有几个染色体组。例如，基因型为AaBb的细胞有两个染色体组；基因型为AaaBbb的细胞，有三个染色体组。,例果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2个。,二倍体、多倍体：如果该生物个体是由受精卵发育而来的，体细胞内有几个染色体组就是几倍体，大部分生物是二倍体，体细胞内有二个染色体组，例果蝇。普通小麦体细胞有六个染色体组，是六倍体等。,（3）如何判断是几倍体生物？,单倍体：由配子发育形成的新个体，不管它含有多少个染色体组，都叫单倍体。如蜜蜂的雄蜂、普通小麦的花粉经过花药离体培养得到的植株等。单倍体植株可通过花药离体培养的方法获得。取Fl代的花药置于特定的培养基上培养，利用细胞的全能性，诱导花粉长成植株，这个植株就是单倍体,秋水仙素能诱导染色体加倍，用秋水仙素滴在萌发的种子或幼苗上，,（4）秋水仙素的作用,八倍体小黑麦,三倍体无籽西瓜,在细胞有丝分裂前期(前期细胞内形成纺锤体)。秋水仙素会抑制纺锤体的形成，导致染色体不分离，从而引起细胞内染色体数目加倍。在单倍体育种和多倍体育种中，都应用了秋水仙素的这一特性。,对应例题：10、下列说法正确的是：（）A、由受精卵发育的个体体细胞中含有两个染色体组属于二倍体B、由卵细胞发育的个体体细胞中含有两个染色体组属于二倍体C、体细胞含有两个染色体组的个体一定是二倍体D、体细胞含有控制相对性状的一对等位基因的个体一定是二倍体,A,解析：由受精卵发育的个体体细胞中含有两个染色体组属于二倍体，A正确；由卵细胞发育的个体体细胞中含有两个染色体组属于单倍体，B错误；体细胞含有两个染色体组的个体不一定是二倍体，若它是由配子直接发育的那就是单倍体，C错误；体细胞含有控制相对性状的一对等位基因的个体不一定是二倍体，若它是由四倍体的配子直接发育成，那就是单倍体个体，其体细胞中也能含有控制相对性状的一对等位基因，D错误。,四种育种方式：,用射线、激光、化学药品等处理生物,用秋水仙素处理种子或幼苗,花药离体培养再人工诱导使染色体数目加倍,基因重组,基因突变,染色体变异,染色体变异,方法简便，但需较长年限方可获得纯合体,加速育种的进程，大幅改良某些性状，但突变后有利个体往往不多,器官大，营养物质含量高，但发育延迟，结实率低,明显缩短育种年限，但方法复杂，成活率较低,矮杆抗病品种的培育,高产量青霉素菌株的育成,三倍体西瓜、八倍体小黑麦,抗病植株的育成,杂交,5、基因工程育种,目的性强是按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来，加以修饰改造，放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。,原理,特点,DNA重组技术(属于基因重组范畴),举例,能分泌人类胰岛素的大肠杆菌菌株的获得，抗虫棉，转基因动物等。,（1）把人们所需要的DNA片断通过限制性内切酶将基因剪切下来，然后通过一定的技术手段将基因分离出来。（2）用细菌的质粒或某种病毒做运载体。（3）把分离出来的“目标基因”与运载体连接起来，组成重组DNA分子。（4）把组成重组DNA分子引入到“受体”生物细胞中（如大肠杆菌等）（5）目的基因的检测与表达,使“目标基因”在“受体生物”的细胞中与其DNA分子一起复制，并进一步“表达”生产出人们需要的“目标物质”或改变“受体生物”的遗传性状。,方法,5、基因工程育种,对应例题：11、科学家将一段控制某药物蛋白合成的基因转移到白色来享鸡胚胎细胞的DNA中，发育后的雌鸡就能产出含该药物蛋白的鸡蛋，在每一只鸡蛋的蛋清中都含有大量的药物蛋白，而且这些鸡蛋孵出的鸡，仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋。据此分析下列叙述不正确的是（）A、这些鸡是基因工程的产物B、这种变异属于可遗传的变异C、该过程运用了胚胎移植手术D、该种变异属于定向变异,C,解析：将外源DNA(基因)转移到另一种生物体内，属于基因工程的范畴，原理是基因重组，这种变异是可遗传的，是定向的。,对应例题：12、近年，抗除草剂植物的种类快速增加，引起了研究者的高度重视。野外生长的抗除草剂植物主要有两个来源，一个来自于野生植物的基因突变，另一个则来自转基因抗除草剂植物的基因逃逸。下表是苋菜“莠去净”（一种除草剂）敏感品系和突变型（“莠去净”抗性品系）的部分DNA碱基序列和氨基酸序列，该部分DNA序列位于叶绿体基因pbsA上。,（1）苋菜能抗“莠去净”，是由于pbsA基因如何变化而导致的？（2）利用现代生物进化理论解释苋菜抗“莠去净”品系形成的原因。,DNA上控制合成第228位氨基酸的碱基A突变成碱基G,苋菜因为基因突变产生“莠去净”抗性基因，“莠去净”对抗药变异个体进行自然选择，使种群中抗药性基因的频率定向增加,（3）苋菜的pbsA基因在前后代的遗传中是否遵循孟德尔遗传定律？为什么？（4）新科学家2006年8月10日报道，美国一种抗除草剂转基因草首次“逃逸”，引起了美国农业部的高度重视。请列举一例说明转基因植物逃逸野外可能造成的不良影响。,否；孟德尔遗传定律揭示的是有性生殖过程中细胞核基因的遗传规律，而苋菜抗“莠去净”的pbsA基因位于细胞质中（叶绿体中）。,通过杂交将抗除草剂基因重组到其它植物，使抗除草剂植物大量增加，除草剂植物对除草剂有抗性，会导致除草剂使用量增加，造成环境污染；除草剂植物处于竞争优势，可能会导致蔓延生长，破坏生物多样性等,几种育种方法的比较,三、近两年高考真题示例,1、（2010上海生命科学）回答有关值物生长发育以及杂交育种的问题。取优质高产燕麦幼苗若干，在胚芽鞘顶端以下插入云母片，如下图所示。（1）在图中幼苗的左侧给予光照，结果幼苗。解释幼苗产生这一现象的原因：,向光弯曲,胚芽鞘顶端合成生长素，并向胚芽鞘下方运输，促进胚芽鞘细胞的伸长；光照会影响生长素的分布，使背光侧的生长素比向光侧多；同时幼苗左侧插入的云母片阻碍了向光侧生长素的向下运输，导致背光侧细胞伸长不均匀，因此幼苗向光弯曲。,（3）现欲进行该优质高产燕麦与玉米的杂交研究，可采用技术，因为该技术可解决，并有可能培育出新的。,（2）切取若干光照后幼苗a处的组织块，消毒后，接种到诱导再分化的培养基中培养，该培养基中两种植物激素浓度相同。从理论上分析，分化的结果是；原因是：,生根,原培养基中细胞分裂素与生长素的浓度相等，而经光照后的a处组织块含较多生长素，因此组织块处的细胞分裂素与生长素浓度比值小于，故诱导生根。,细胞融合（细胞杂交）,远缘杂交不亲和（生殖隔离）,物种（种或杂种）,2、（2010高考江苏卷）为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而出现肉质下降的问题，人们培育出三倍体牡蛎。利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是（）A、利用水压抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新个体B、用放射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后培育形成新个体C、将早期胚胎细胞的细胞核植入去核卵细胞中，然后培育形成新个体D、用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体，然后培育形成新个体,D,解析：本题考查多倍体育种方法操作，抑制第一次卵裂导致染色体加倍，培育而成的个体为四倍体，A项错误，用射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后形成的新个体为单倍体，B项错误。C项利用移植方法获得的个体为二倍体，C项错误。极体中含有一个染色体组，受精卵含有两个染色体组，含有极体的受精卵中含有三个染色体组，发育而成的个体为三倍体，D项正确。,3.（2009高考重庆卷）小鼠基因敲除技术获得2007年诺贝尔奖，该技术采用基因工程、细胞工程、杂交等手段使小鼠体内的某一基因失去功能，以研究基因在生物个体发育和病理过程中的作用。例如现有基因型为BB的小鼠，要敲除基因B，可先用体外合成的突变基因b取代正常基因B，使BB细胞改变为Bb细胞，最终培育成为基因敲除小鼠。（1）基因敲除过程中外源基因是否导入受体细胞，可利用重组质粒上的检测。如果被敲除的是小鼠抑癌基因，则可能导致细胞内的被激活，使小鼠细胞发生癌变。（2）通过基因敲除，得到一只AABb小鼠。假设棕毛基因A、白毛基因a、褐齿基因B和黄齿基因b均位于常染色体上，现要得到白毛黄齿新类型小鼠，用来与AABb小鼠杂交的纯合亲本的基因型是，杂交子代的基因型是。让F1代中双杂合基因型的雌雄小鼠相互交配，子代中带有b基因个体的概率是。不带B基因个体的概率是。（3）在上述F1代中只考虑齿色这对性状，假设这对性状的遗传属X染色体伴性遗传，则表现黄齿个体的性别是，这一代中具有这种性别的个体基因是。,标记基因,原癌基因,XBY、XbY,aaBB,AaBbAaBB,3/4,1/4,雄性（）,解析：（1）作为质粒的一个条件之一就是要具有标记基因，以检测外源基因是否导入受体细胞。癌变的产生就是原癌基因由抑制态变激活态。（2）根据题意AABb基因敲除小鼠的表现型是棕毛褐齿，现要得到白毛黄齿新类型小鼠（aabb），应选取用与AABb小鼠杂交的纯合亲本的基因型是，用图解表示：,亲本：AABbX,子代：aabb,则此亲本必含有a基因，而又是纯合的基因型只能为aabb或aaBB，而aabb是要培育的新品种不可能有，所以只用选用基因型为aaBB的亲本，,亲本：AABbXaaBB,子一代：1/2AaBb1/2AaBB,F1代中双杂合基因型AaBb的雌雄小鼠相互交配即自交,由于是常染色体遗传,即Bb自交后代的基因型及比例为:1/4BB、2/4Bb、1/4bb，带有b基因个体的概率是3/4，不带B基因个体的概率是1/4。（只考虑B和b这一对基因的计算，用基因分离定律）也可两对同时计算用自由组合定律，AaBb自交得1/4AAX1/4BB、1/4AAX2/4Bb、1/4AAX/4bb、2/4AaX1/4BB、2/4AaX2/4Bb、24AaX/4bb、1/4aaX1/4BB、1/4aaX2/4Bb、1/4aaX/4bb、可得带有b基因个体的概率是12/16，不带B基因个体的概率是4/16。（3）假设齿色性状的遗传属X染色体伴性遗传，则亲本都为褐齿，基因型为XBXb和XY，则F1代的基因型为XBXb、XX、XB、XbY，其中XbY为黄齿是雄性个体，雄性个体基因还有XB。,4、（2009高考广东卷）为了加速培育抗某种除草剂的水稻，育种工作者综合应用了多种方法，过程如下。请回答问题。（1）从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体培养成幼苗。（2）用射线照射上述幼苗，目的是；然后用该除草剂喷洒其幼叶，结果大部分叶片变黄，仅有个别幼叶的小片组织保持绿色，表明这部分组织具有。（3）取该部分绿色组织再进行了组织培养，诱导植株再生后，用秋水仙素处理幼苗，使染色体，获得纯合，移栽到大田后，在苗期喷洒该除草剂鉴定其抗议性。（4）对抗性的遗传基础做进一步研究，可以选用抗性植株与杂交，如果，表明抗性是隐性性状。F1自交，若F2的性状比是15（敏感）：1（抗性），初步推测。,单倍体,诱发基因突变,抗该除草剂的能力,二倍体,加倍,(纯合)敏感型植株,F1都是敏感型,该抗性植株中有两个基因发生了突变,解析：本题考查了单倍体育种，诱变育种等知识，同时考查了多倍体育种