热点专题突破系列(五)生物育种方法的应用

1、热点专题突破系列（五）生物育种方法的应用【三年考情分析】【三年考情分析】 高考对生物育种考查较频繁高考对生物育种考查较频繁, ,尤其对杂交育种和单倍体、尤其对杂交育种和单倍体、多倍体育种考查较多。对近三年高考题分析如下：多倍体育种考查较多。对近三年高考题分析如下：考查点考查点近三年考情统计近三年考情统计杂交育种杂交育种20132013江苏江苏T25,2013T25,2013浙江浙江T32,T32,20122012浙江浙江T32,2012T32,2012天津天津T2T2单倍体、多倍单倍体、多倍体育种体育种20132013江苏江苏T25,2013T25,2013浙江浙江T32,T32,201220

2、12江苏江苏T28,2012T28,2012浙江浙江T32,T32,20122012天津天津T2,2012T2,2012海南海南T29T29【分类突破通关】【分类突破通关】类型一类型一 杂交育种杂交育种通关典例通关典例(2012(2012浙江高考浙江高考) )玉米的抗病和不抗病玉米的抗病和不抗病( (基因为基因为A A、a)a)、高秆和矮秆高秆和矮秆( (基因为基因为B B、b)b)是两对独立遗传的相对性状。现有不是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子抗病矮秆玉米种子( (甲甲),),研究人员欲培育抗病高秆玉米研究人员欲培育抗病高秆玉米, ,进行以进行以下实验：下实验：取适量的甲取适

3、量的甲, ,用合适剂量的用合适剂量的射线照射后种植射线照射后种植, ,在后代中观察到在后代中观察到白化苗白化苗4 4株、抗病矮秆株、抗病矮秆1 1株株( (乙乙) )和不抗病高秆和不抗病高秆1 1株株( (丙丙),),将乙与丙将乙与丙杂交杂交,F,F1 1中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆。选取秆。选取F F1 1中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗, ,经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株( (丁丁) )。另一实验表明另一实验表明,

4、,以甲和丁为亲本进行杂交以甲和丁为亲本进行杂交, ,子一代均为抗病高秆。子一代均为抗病高秆。请回答：请回答：(1)(1)对上述对上述1 1株白化苗的研究发现株白化苗的研究发现, ,控制其叶绿素合成的基因缺控制其叶绿素合成的基因缺失了一段失了一段DNA,DNA,因此该基因不能正常因此该基因不能正常, ,功能丧失功能丧失, ,无法无法合成叶绿素合成叶绿素, ,表明该白化苗的变异具有表明该白化苗的变异具有的特点的特点, ,该变该变异类型属于异类型属于。(2)(2)上述培育抗病高秆玉米的实验运用了上述培育抗病高秆玉米的实验运用了、单倍体育种、单倍体育种和杂交育种技术和杂交育种技术, ,其中杂交育种技术

5、依据的原理是其中杂交育种技术依据的原理是_。花药离体培养中。花药离体培养中, ,可通过诱导愈伤组织分化出芽、可通过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植株根获得再生植株, ,也可通过诱导分化成也可通过诱导分化成获得再生植株。获得再生植株。(3)(3)从基因组成看从基因组成看, ,乙与丙植株杂交的乙与丙植株杂交的F F1 1中抗病高秆植株能产生中抗病高秆植株能产生种配子。种配子。(4)(4)请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到F F1 1的过程。的过程。【解题指南】【解题指南】解答本题的突破口是：解答本题的突破口是：(1)(1)基因内部缺失一段基因内部缺失一段DNA,

6、DNA,基因数量不变基因数量不变, ,属于基因突变。属于基因突变。(2)(2)根据根据F F1 1中四种表现型推测出乙和丙的基因型。中四种表现型推测出乙和丙的基因型。【解析】【解析】本题考查实验设计的有关知识。本题考查实验设计的有关知识。(1)(1)从题意知白化苗是由于控制叶绿素合成的基因缺失了一段从题意知白化苗是由于控制叶绿素合成的基因缺失了一段DNA,DNA,不能表达出正常的叶绿素不能表达出正常的叶绿素, ,这样的变异对生物不利这样的变异对生物不利, ,所以具所以具有有害性的特点有有害性的特点; ;由于是基因缺失了一段由于是基因缺失了一段DNA,DNA,所以是基因突变。所以是基因突变。(2

7、)(2)题干中用到射线照射题干中用到射线照射, ,为诱变育种为诱变育种; ;杂交育种的原理为基因杂交育种的原理为基因重组重组; ;花药离体培养为单倍体育种的一部分花药离体培养为单倍体育种的一部分, ,属于植物组织培养属于植物组织培养, ,所以可通过诱导脱分化产生愈伤组织所以可通过诱导脱分化产生愈伤组织, ,再分化形成芽和根再分化形成芽和根, ,获得获得再生植株再生植株, ,也可以通过诱导形成大量胚状体获得再生植株。也可以通过诱导形成大量胚状体获得再生植株。(3)(3)由题干甲和丁杂交由题干甲和丁杂交, ,子一代都为抗病高秆子一代都为抗病高秆, ,可知抗病和高秆可知抗病和高秆都为显性。由乙和丙杂

8、交得到后代可知：都为显性。由乙和丙杂交得到后代可知：抗病抗病不抗病不抗病抗病、不抗病抗病、不抗病, ,所以亲本抗病基因型为所以亲本抗病基因型为Aa,Aa,不抗不抗病基因型为病基因型为aa,aa,矮秆矮秆高秆高秆矮秆、高秆矮秆、高秆, ,所以亲本高秆基因型所以亲本高秆基因型为为Bb,Bb,矮秆基因型为矮秆基因型为bb,bb,即乙的基因型为即乙的基因型为AabbAabb、丙的基因型为、丙的基因型为aaBb,aaBb,所以所以F F1 1中抗病高秆基因型为中抗病高秆基因型为AaBb,AaBb,可以产生可以产生4 4种配子。种配子。(4)(4)遗传图解表示乙和丙杂交得到遗传图解表示乙和丙杂交得到F F

9、1 1为：为：答案：答案：(1)(1)表达有害性基因突变表达有害性基因突变(2)(2)诱变育种基因重组胚状体诱变育种基因重组胚状体(3)4(3)4(4)(4)【通关锦囊】【通关锦囊】根据育种目的确定杂交育种步骤根据育种目的确定杂交育种步骤1.1.获得杂交种：获得杂交种：(1)(1)应用及特点：农业生产上需要培育杂合子品种应用及特点：农业生产上需要培育杂合子品种, ,如杂交玉米。如杂交玉米。杂交种具有高产、优质、抗性强的特点杂交种具有高产、优质、抗性强的特点, ,但种子只能种一年。但种子只能种一年。(2)(2)基本步骤：选取双亲基本步骤：选取双亲P(P(、)杂交杂交FF1 1。2.2.获得隐性纯

10、合子：选取双亲获得隐性纯合子：选取双亲P(P(、)杂交杂交FF1 1自交自交FF2 2选出表现型符合要求的隐性性状个体种植推广。选出表现型符合要求的隐性性状个体种植推广。3.3.获得显性纯合子：获得显性纯合子：(1)(1)种类：显性个体包含杂合子和显性纯合子种类：显性个体包含杂合子和显性纯合子, ,培育双显纯合子培育双显纯合子或一隐一显纯合子品种需要时间较长。或一隐一显纯合子品种需要时间较长。(2)(2)基本步骤：选取双亲基本步骤：选取双亲P(P(、)杂交杂交FF1 1自交自交FF2 2选选出表现型符合要求的个体自交出表现型符合要求的个体自交FF3 3选出稳定遗传的个选出稳定遗传的个体种植推广

11、。体种植推广。【通关特训】【通关特训】1.(20141.(2014南京模拟南京模拟) )下列关于遗传与变异的叙述下列关于遗传与变异的叙述, ,正确的是正确的是( () )A.A.体细胞发生的基因突变是可遗传的变异体细胞发生的基因突变是可遗传的变异B.B.用杂交育种的方法可选育出黄色短杆菌的赖氨酸高产菌株用杂交育种的方法可选育出黄色短杆菌的赖氨酸高产菌株C.C.细胞工程和基因工程技术依据的遗传学原理是基因重组细胞工程和基因工程技术依据的遗传学原理是基因重组D.D.分裂期细胞容易发生基因突变分裂期细胞容易发生基因突变【解析】【解析】选选A A。基因突变既可发生在生殖细胞。基因突变既可发生在生殖细胞

12、, ,也可发生在体细也可发生在体细胞胞, ,属于可遗传的变异。原核生物不能进行有性生殖属于可遗传的变异。原核生物不能进行有性生殖, ,不能通过不能通过有性杂交获得新性状有性杂交获得新性状, ,但是可以通过诱变、基因工程技术等方但是可以通过诱变、基因工程技术等方法改变其遗传特性。基因工程依据的遗传学原理是基因重组法改变其遗传特性。基因工程依据的遗传学原理是基因重组, ,细胞工程的原理不是基因重组。基因突变主要发生在细胞工程的原理不是基因重组。基因突变主要发生在DNADNA复制复制时时, ,分裂间期细胞易发生基因突变。分裂间期细胞易发生基因突变。2.(20142.(2014漯河模拟漯河模拟) )已

13、知有两株玉米甲已知有两株玉米甲(aabb)(aabb)与乙与乙(aabb)(aabb)分别分别发生了基因突变发生了基因突变, ,甲植株为甲植株为Aabb,Aabb,乙植株为乙植株为aaBb,aaBb,已知已知A A、B B基因基因控制着优良性状。回答下列问题：控制着优良性状。回答下列问题：(1)(1)若想获得优良性状纯合个体可采用杂交育种方法吗若想获得优良性状纯合个体可采用杂交育种方法吗?(?(写出写出思路即可思路即可) )(2)(2)若为了达到培育若为了达到培育AaBbAaBb杂交种的目的杂交种的目的, ,设计育种方案。设计育种方案。( (写出写出思路即可思路即可) )【解析】【解析】(1)

14、(1)杂交育种可产生新的基因型杂交育种可产生新的基因型, ,实现的是基因重组实现的是基因重组, ,由于亲本中分别含有由于亲本中分别含有A A、B B基因基因, ,所以通过杂交可使两个控制优所以通过杂交可使两个控制优良性状的基因组合到一个个体上良性状的基因组合到一个个体上, ,通过自交使之纯合。通过自交使之纯合。(2)(2)要想要想持续得到杂交种子持续得到杂交种子, ,需有相应的纯合亲本作为保留种需有相应的纯合亲本作为保留种, ,每年进行每年进行杂交即可杂交即可, ,若想较快得到纯合的保留种则用单倍体育种的方法。若想较快得到纯合的保留种则用单倍体育种的方法。答案：答案：(1)(1)可以可以, ,

15、思路如下：思路如下： (2)(2)类型二类型二 单倍体、多倍体育种单倍体、多倍体育种通关典例通关典例(2012(2012海南高考海南高考) )无子西瓜是由二倍体无子西瓜是由二倍体(2n=22)(2n=22)与同与同源四倍体杂交后形成的三倍体。回答下列问题：源四倍体杂交后形成的三倍体。回答下列问题：(1)(1)杂交时选用四倍体植株作母本杂交时选用四倍体植株作母本, ,用二倍体植株作父本用二倍体植株作父本, ,取其取其花粉涂在四倍体植株的花粉涂在四倍体植株的上上, ,授粉后套袋。四倍体植授粉后套袋。四倍体植株上产生的雌配子含有株上产生的雌配子含有条染色体条染色体, ,该雌配子与二倍体植株该雌配子与

16、二倍体植株上产生的雄配子结合上产生的雄配子结合, ,形成含有形成含有条染色体的合子。条染色体的合子。(2)(2)上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产生上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产生无子果实无子果实, ,该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的分裂。分裂。(3)(3)为了在短期内大量繁殖三倍体植株为了在短期内大量繁殖三倍体植株, ,理论上可以采用理论上可以采用_的方法。的方法。【解题指南】【解题指南】解答本题时解答本题时, ,需要明确：需要明确：(1)(1)理论基础：多倍体育种遵循染色体变异原理。理论基础：多倍体育种

17、遵循染色体变异原理。(2)(2)三倍体产生子代方式：三倍体只能进行无性生殖产生子代。三倍体产生子代方式：三倍体只能进行无性生殖产生子代。【解析】【解析】本题以三倍体无子西瓜的培育过程为信息载体本题以三倍体无子西瓜的培育过程为信息载体, ,考查考查多倍体育种的方法。多倍体育种的方法。(1)(1)在三倍体无子西瓜培育过程中在三倍体无子西瓜培育过程中, ,以四倍以四倍体植株为母本体植株为母本, ,授以二倍体植株的花粉授以二倍体植株的花粉, ,可获得三倍体西瓜种子可获得三倍体西瓜种子( (胚胚) )。四倍体植株上产生的雌配子含有。四倍体植株上产生的雌配子含有2222条染色体条染色体, ,二倍体植二倍体

18、植株产生的雄配子含株产生的雄配子含1111条染色体条染色体, ,则合子中含有则合子中含有3 3个染色体组个染色体组,33,33条染色体。条染色体。(2)(2)三倍体西瓜无子的原因是：三倍体的细胞含有三倍体西瓜无子的原因是：三倍体的细胞含有3 3个染色体组个染色体组, ,在减数分裂时在减数分裂时, ,染色体联会紊乱染色体联会紊乱, ,不能产生正常的不能产生正常的生殖细胞。生殖细胞。(3)(3)由于三倍体植株不能进行有性生殖由于三倍体植株不能进行有性生殖, ,故可采用组故可采用组织培养等无性生殖方式繁殖。织培养等无性生殖方式繁殖。答案：答案：(1)(1)雌蕊雌蕊( (或柱头或柱头) )222233

19、33(2)(2)减数减数(3)(3)组织培养组织培养【通关锦囊】【通关锦囊】多倍体育种和单倍体育种的综合分析多倍体育种和单倍体育种的综合分析1.1.单倍体育种生物种类：单倍体育种适用于进行有性生殖的植单倍体育种生物种类：单倍体育种适用于进行有性生殖的植物。真核生物如果只能进行无性生殖物。真核生物如果只能进行无性生殖, ,不能产生花粉不能产生花粉, ,也不能进也不能进行单倍体育种。行单倍体育种。2.2.多倍体育种生物种类：多倍体育种适用于无性生殖或有性生多倍体育种生物种类：多倍体育种适用于无性生殖或有性生殖的植物。多倍体育种没有花药离体培养过程殖的植物。多倍体育种没有花药离体培养过程, ,进行无

20、性生殖进行无性生殖的植物和有性生殖的植物都能进行多倍体育种。的植物和有性生殖的植物都能进行多倍体育种。3.3.细胞周期与多倍体形成：多倍体形成过程没有完整的细胞周细胞周期与多倍体形成：多倍体形成过程没有完整的细胞周期。由于用低温或秋水仙素处理期。由于用低温或秋水仙素处理, ,细胞纺锤体没有形成细胞纺锤体没有形成, ,细胞分细胞分裂停留在分裂后期裂停留在分裂后期, ,因此多倍体形成过程没有完整的细胞周期。因此多倍体形成过程没有完整的细胞周期。4.4.低温、秋水仙素与着丝点分裂无关：低温或秋水仙素抑制纺低温、秋水仙素与着丝点分裂无关：低温或秋水仙素抑制纺锤体形成锤体形成, ,但着丝点分裂是自动分裂

21、但着丝点分裂是自动分裂, ,与纺锤丝牵引无关与纺锤丝牵引无关, ,因此因此低温、秋水仙素与着丝点分裂无关。低温、秋水仙素与着丝点分裂无关。5.5.单倍体育种与花药离体培养：单倍体育种包含花药离体培养单倍体育种与花药离体培养：单倍体育种包含花药离体培养和诱导染色体加倍过程。花药离体培养获得单倍体植株仅仅是和诱导染色体加倍过程。花药离体培养获得单倍体植株仅仅是单倍体育种的一个过程单倍体育种的一个过程, ,不能把形成单倍体认为就是单倍体育不能把形成单倍体认为就是单倍体育种过程。种过程。【通关特训】【通关特训】1.(20141.(2014芜湖模拟芜湖模拟) )下列有关育种的说法正确的是下列有关育种的说

22、法正确的是( () )A.A.用杂交的方法进行育种用杂交的方法进行育种,F1,F1自交后代有可能筛选出符合人类自交后代有可能筛选出符合人类需要的优良品种需要的优良品种B.B.用辐射的方法进行诱变育种用辐射的方法进行诱变育种, ,诱变后的植株一定比诱变前的诱变后的植株一定比诱变前的植株具备更多的优良性状植株具备更多的优良性状C.C.用基因型为用基因型为DdTtDdTt的植株进行单倍体育种的植株进行单倍体育种, ,所得的植株中约有所得的植株中约有1/41/4为纯合子为纯合子D.D.用基因型为用基因型为DdTtDdTt的植株进行多倍体育种的植株进行多倍体育种, ,所育品种与原品种所育品种与原品种杂交

23、一定能产生可育后代杂交一定能产生可育后代【解析】【解析】选选A A。诱变育种的原理是基因突变。诱变育种的原理是基因突变, ,是多害且不定向是多害且不定向的的,B,B错错; ;用基因型为用基因型为DdTtDdTt的植株进行单倍体育种的植株进行单倍体育种, ,所得的植株全所得的植株全是纯合子是纯合子,C,C错错; ;多倍体育种所育品种与原品种杂交产生的后代多倍体育种所育品种与原品种杂交产生的后代可能是不育的可能是不育的, ,如四倍体如四倍体(DdTt(DdTt染色体加倍后产生染色体加倍后产生) )和二倍体培和二倍体培育出三倍体育出三倍体, ,三倍体联会易发生紊乱三倍体联会易发生紊乱, ,为不育品种

24、为不育品种,D,D错。错。2.(20142.(2014保定模拟保定模拟) )下列有关生物变异与育种的叙述下列有关生物变异与育种的叙述, ,正确的正确的是是( () )A.A.人工诱变育种能够改变基因结构人工诱变育种能够改变基因结构, ,且明显缩短育种年限且明显缩短育种年限B.B.可用单倍体育种法改良缺乏某种抗病性状的水稻品种可用单倍体育种法改良缺乏某种抗病性状的水稻品种C.C.三倍体西瓜不能形成正常的配子三倍体西瓜不能形成正常的配子, ,这是由于秋水仙素抑制了这是由于秋水仙素抑制了纺锤体的形成纺锤体的形成D.D.大多数染色体结构变异对生物体不利大多数染色体结构变异对生物体不利, ,但在育种上仍有一定但在育种上仍有一定的价值的价值【解析】【解析】选选D D。诱变育种是利用物理因素或化学因素来处理生。诱变育种是利用物理因素或化学因素来处理生物物, ,使生物发生基因突变的一种育种方法使生物发生基因突变的一种育种方法, ,它能改变基因结构它能改变基因结构, ,但有利变异较少但有利变异较少, ,需要处理大量材料需要处理大量材料, ,不能明显缩短育种年限。不能明显缩短育种年限。单倍体育种法不能产生新的基因