热点专题05生物变异与育种专题-2023年高考生物临考热点梳理解读精讲课件

高考热点专题生物变异与育种专题01知识储备1.可遗传变异的类型变异包括可遗传变异和不可遗传变异,前者由遗传物质改变引起,后者由环境因素引起。可遗传的变异包括:(1)基因突变是基因结构的改变,包括碱基对的增添、缺失或替换;(2)基因重组包括指同源染色体上非姐妹单体之间的交叉互换和非同源染色体上非等位基因之间的自由组合;(3)染色体变异是指染色体结构和数目的改变。染色体结构的变异主要有缺失、重复、倒位、易位四种类型。染色体数目变异可以分为两类:一类是细胞内个别染色体的增加或减少,另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。2.常见育种方法杂交育种、人工诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、基因工程育种、植物体细胞杂交育种的比较：名称杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异异源DNA重组方法杂交→自交→筛选出符合要求的表现型，通过自交至不发生性状分离为止（1）物理：紫外线、α射线、γ射线、微重力、激光等处理、再筛选（2）化学：秋水仙素、硫酸二乙脂处理，再筛选（1）先将花药离体培养，培育出单倍体植株（2）将单倍体植株幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗提取目的基因→目的基因与运载体结合→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优点①“集优”：使分散在同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上②操作简便提高变异频率，大幅度改良某些性状（是唯一产生新基因的途径）（子代为纯合子）明显缩短育种年限，加速育种进程植物茎杆粗壮，叶片、果实、种子都比较大，营养物质含量提高①目的性强,可定向改造生物②克服远缘杂交不亲和的障碍③育种周期短缺点（1）育种年限长（2）局限于同种或亲缘关系较近的个体有利变异少，工作量大，需要处理大量的供实验材料,具有盲目性技术复杂一般只适用于植物技术复杂，发育迟缓，结实率低，一般只适用于植物①技术要求高②安全性问题多，可能引起生态危机典例杂交水稻、矮抗小麦高产青霉素菌株矮抗小麦无子西瓜抗虫棉02典型例题典型例题1：植物杂交育种典型例题1：（2022山东一模）水稻（2n=24）是一种热带起源的禾本科作物，开两性花。杂交水稻具有杂种优势现象，即杂种子代在产量和品质方面优于纯合双亲。杂交水稻的发展，目前开始进入第三代，第一代是以细胞质雄性不育系为遗传工具的三系法杂交水稻；第二代是以光温敏核雄性不育系（不同的光温条件下既可以作为不育系，又可以自身繁殖）为遗传工具的两系法杂交水稻；第三代是指以基因工程构建的雄性不有系为母本，以常规品种为父本杂交而成的新型杂交水稻。（1）自然界产生的雄性不育水稻是_____________的结果。杂交水稻不能逐代留种的原因是________。（2）水稻细胞核与细胞质中均存在育性相关基因，其中细胞核的可育基因用R表示，不育基因用r表示，细胞质中的可育基因用N表示，不育基因用S表示，且只有基因型为S（rr）的个体表现为雄性不育，则正常可育水稻的基因型有_______种。现有基因型为S（rr）、N（RR）、N（rr）的个体，要获得用于长期种植的杂交水稻，需要将基因型为_________的个体杂交，获得杂交种子用于大田种植。将基因型为_________的个体杂交，获得不育系种子。基因型为N（rr）和N（RR）的个体要分别自交获得种子供来年使用。典型例题1：植物杂交育种（3）研究发现某品系水稻花粉中的B基因影响其成活率，而含b基因的花粉成活率不受影响。现有基因型为Bb的个体自交，检测到子代基因型为bb的个体占3/10，则含B的花粉成活率为________________。（4）光温敏核雄性不育水稻受环境条件影响很大，第三代杂交水稻的培育则不易受环境的影响。已知水稻6号染色体上有抗病基因A，研究人员利用基因工程的方法得到条染色体上插入外源基因的水稻（Aa）新品系，含有该外源基因的花粉不有。为判断外源基因插入的位置，请设计杂交实验并预期实验结果（外源基因不破坏原有基因的结构）。__________参考答案：（1）①.基因突变②.杂交水稻自交，后代纯合子比例上升，失去杂种优势现象。（2）①.5②.S（rr）、N（RR）③.S（rr）、N（rr）（3）2/3（4）将该品系水稻自交，统计后代表现型及比例。若后代抗病占1/2，则外源基因位于A所在的6号染色体；若后代全部抗病，则外源基因位于a所在的6号染色体若后代抗病占3/4，则外源基因位于其它染色体。典型例题2：动物杂交育种典型例题2：在家兔中黑色（B）对褐色（b）为显性，短毛（E）对长毛（e）为显性，这些基因是独立分配的。现有纯合黑色短毛兔和褐色长毛兔（雌雄均有）。试回答下列问题：（1）试设计培育出能稳定遗传的黑色长毛兔的育种方案①

；②

；③

。（2）F2中黑色长毛兔的基因型有

和

两种，其纯合体占黑色长毛兔总数的

，杂合体占F2总数的

。参考答案：（1）①

让黑色短毛兔与褐色长毛兔进行杂交；

②

杂交后代F1雌雄间互相交配（自由交配）得F2，从F2中选出黑色长毛兔；

③

用F2中多只雌雄黑色长毛兔与褐色长毛兔进行测交，测交后代全为黑色长毛兔的亲本为纯合子（2）BBeeBbee1/31/8典型例题3转基因育种【典型例题3】（单项）（2023济宁一模）用转基因技术将抗虫基因和抗除草剂基因转人大豆，获得若干转基因植株（T0代），从中选择抗虫抗除草剂的单株S1、S2和S3分别进行自交得T1代，T1代性状表现如图所示。已知目的基因能1次或几次插入并整合到受体细胞染色体上。下列叙述错误的是（

C

）B.S1的T1植株喷施适量的除草剂后自交，T2不抗虫抗除草剂的比例为1/2C.抗虫和抗除草剂基因分别插入到了S2的2条非同源染色体上，并正常表达D.S3的T1抗虫抗除草剂个体自由交配，T2中抗虫抗除草剂个体占64/81典型例题4平衡致死体系【典型例题4】．雄蚕食桑少、产丝率比雌蚕高20%左右，但普通蚕（图1）难以通过外形判断其性别，故研究者制作了一套雌蚕和雄蚕的平衡致死系统（图2），利用二者互相交配或者与其他野生型蚕交配，最终实现只养雄蚕。图3表示某特殊蚕的染色体和基因组成。下列叙述错误的是（

D

）A．l1和l2基因相对于野生型基因而言，是隐性基因B．图2中雄蚕与野生雌蚕交配，后代雌蚕全部死亡C．图2中雌雄蚕互相交配，其子代雄蚕的染色体组成与图2中的雄蚕相同D．如果用图3中雌蚕替代图2中雌蚕，不能实现与图2中雌蚕相同的功能

典型例题5【典型例题5】种子是农业的“芯片”，科研人员常利用诱变育种、杂交育种培育优质种子。两个豌豆突变纯系（M和N）具有高产、营养丰富等优良性状，但都是白粉病感病品种。已知防治野生型豌豆的白粉病，最有效、经济和环境友好的方法是利用抗病品种。为了改良突变品系，育种工作者在种质资源库中选取抗病的纯系豌豆品系X9002，与M和N进行杂交，结果如下表。(1)研究表明，X9002品系含显性抗病基因A和隐性抗病基因b，则品系M基因型为______。能验证这两对基因遗传符合自由组合定律的一组实验是______组。(2)丙杂交组合的F2中感病植株有______种基因型。若用甲中F2抗病的植株进行自交，F3中抗病：感病比例为______。(3)若选用基因工程的方法进行改良，最好选用品系____________作为受体作物。除了题中所示育种方法外，改良该受体作物的育种方法还有____________。杂交组合亲本F₁表现型F₂表现型甲X9002×M抗病1/4感病、3/4抗病乙X9002×N感病3/4感病，1/4抗病丙M×N感病13/16感病、3/16抗病参考答案：(1)

aabb丙(2)

7

5：1(3)M

单倍体育种典型例题6植物体细胞杂交育种【典型例题6】（（2020山东卷）两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如下图所示。下列说法错误的是（C）A．过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞B．过程②的目的是是中间偃麦草的染色体断裂C．过程③中常用灭活的病毒诱导原生质体融合D．耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段典型例题7【典型例题7】（2021山东高考）番茄是雌雄同花植物，可自花受粉也可异花受粉。M、m基因位于2号染色体上，基因型为mm的植株只产生可育雌配子，表现为小花、雄性不育。基因型为MM、Mm的植株表现为大花、可育。R、r基因位于5号染色体上，基因型为RR、Rr、rr的植株表现型分别为：正常成熟红果、晚熟红果、晚熟黄果。细菌中的H基因控制某种酶的合成，导入H基因的转基因番茄植株中，H基因只在雄配子中表达，喷施萘乙酰胺（NAM）后含H基因的雄配子死亡。不考虑基因突变和交叉互换。（1）基因型为Mm的植株连续自交两代，F2中雄性不育植株所占的比例为____________。雄性不育植株与野生型植株杂交所得可育晚熟红果杂交种的基因型为________，以该杂交种为亲本连续种植，若每代均随机受粉，则F2中可育晚熟红果植株所占比例为____________。典型例题7（2）已知H基因在每条染色体上最多插入1个且不影响其他基因。将H基因导入基因型为Mm的细胞并获得转基因植株甲和乙，植株甲和乙分别与雄性不育植株杂交，在形成配子时喷施NAM，F1均表现为雄性不育。若植株甲和乙的体细胞中含1个或多个H基因，则以上所得F1的体细胞中含有________个H基因。若植株甲的体细胞中仅含1个H基因，则H基因插入了________所在的染色体上。若植株乙的体细胞中含n个H基因，则H基因在染色体上的分布必须满足的条件是________，植株乙与雄性不育植株杂交，若不喷施NAM，则子一代中不含H基因的雄性不育植株所占比例为____________。（3）若植株甲的细胞中仅含一个H基因，在不喷施NAM的情况下，利用植株甲及非转基因植株通过一次杂交即可选育出与植株甲基因型相同的植株。请写出选育方案______________。参考答案：1/6MmRr5/120M基因必须有1个H基因位于M所在染色体上，且2条同源染色体上不能同时存在H基因1/2n以雄性不育植株为母本、植体甲为父本进行杂交，子代中大花植株即为所需植株（或：利用雄性不育株与植株甲杂交，子代中大花植株即为所需植株)03变式训练变式训练1【变式训练1】下图中，甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑧表示培育水稻新品种的过程，则下列说法正确的是（）A．以甲和乙为亲本来培育新品种AAbb，①→③→④过程最简便，且明显缩短了育种年限B．②和⑦的变异都发生于有丝分裂间期C．③体现了基因的自由组合定律的实质D．⑤与⑧过程的育种原理相同变式训练2【变式练习2】（2020北京高考）遗传组成不同的两个亲本杂交所产生的杂种一代，产量等多个性状常优于双亲，这种现象称为杂种优势。获得具有杂种优势的杂合种子是提高水稻产量的重要途径。(1)中国是最早种植水稻的国家，已有七千年以上历史。我国南方主要种植籼稻，北方主要种植粳稻。籼稻和粳稻是由共同的祖先在不同生态环境中，经过长期的

，进化形成的。(2)将多个不同的籼稻、粳稻品种间进行两两杂交，获得三种类型F1(分别表示为籼-籼，籼-粳，粳-粳)。统计F1的小花数、干重等性状的平均优势(数值越大，杂种优势越明显)，结果如图1。可知籼-粳具有更强的杂种优势，说明两个杂交亲本的

差异越大，以上性状的杂种优势越明显。变式训练2(3)尽管籼-粳具有更强的杂种优势，但由部分配子不育，导致结实率低，从而制约籼-粳杂种优势的应用。研究发现，这种不育机制与位于非同源染色体上的两对基因(A1、A2和B1、B2)有关。通常情况下，籼稻的基因型为A1A1B1B1,粳稻为A2A2B2B2。A1A2杂合子所产生的含A2的雌配子不育；B1B2杂合子所产生的含B2的雄配子不育。①根据上述机制，补充籼稻x粳稻产生F1及F1自交获得F2的示意图，用以解释F1结实率低的原因。②为克服籼-粳杂种部分不育，研究者通过杂交、连续多代回交和筛选，培育出育性正常的籼-粳杂交种，过程如图2。通过图中虚线框内的连续多代回交，得到基因型A1A1B1B1的粳稻。若籼稻作为连续回交的亲本，则不能得到基因型A2A2B2B2的稻，原因是F1(A1A2B1B2)产生基因型为

的配子不育。变式训练2③在产量低的甲品系水稻中发现了A、B基因的等位基因A3、B3(广亲和基因)，含有广亲和基因的杂合子，雌雄配子均可育。请写出利用甲品系培育出育性正常的籼-粳杂交稻的流程。(用文字或图示作答均可)参考答案：自然选择亲缘关系A2B2让甲品系（A3A3B3B3）×籼稻（A1A1B1B1）以及甲品系（A3A3B3B3）×粳稻（A2A2B2B2）分别为亲本，得到的F1再杂交A1A3B1B3×A2A3B2B3，筛选出适合的育性正常的籼-粳杂交稻。变式训练3【变式训练3】（2023潍坊一模）.(15分)拟南芥(2n=10,染色体记为I～V号)为一年生草本，高20～35厘米，总状花序，雌雄同花，闭花授粉，是遗传领域中应用最广泛的模式植物，被誉为“植物中的果蝇”。野生型拟南芥无抗潮霉素基因，对潮霉素敏感，基因型记为hh,科研人员将潮霉素抗性基因(H)转入野生型拟南芥中培育成转基因拟南芥，进行了相关科学研究。(1)自然状态下，拟南芥一般是

(填“纯种”或“杂种”),除此之外，拟南芥适合作为遗传模式植物的优点还有

(答出两点)。(2)若将成功转入两个H基因的转基因拟南芥与野生型拟南芥杂交，子代抗性：敏感=1:1,试解释其原因

。(3)单体是指某一对染色体缺失一条染色体的个体，可用于判定基因与染色体的位置关系。经筛选获得一类纯合抗性拟南芥，记为HH,为探究H基因位于哪条染色体上，请利用该抗性拟南芥和野生型拟南芥做材料，通过制备单体并开展杂交实验进行探究。要求：简要写出实验思路并预期实验结果。实验思路；。预期结果：

。变式训练3(4)上述纯合抗性拟南芥大量克隆后，发现一部分无此抗性，经检验发现H基因未丢失，将此类个体记为HH⁵。为探究HSH⁵类植株表型产生的原因，进行了下表所示的甲、乙、丙三组实验。表中“?”处表型及比例应为

。丙与乙组相比，F₂结果不同，有人认为可能与H基因经诱导发生甲基化有关，请据此结合基因型与表型关系、配子类型及比例进行分析，对丙组F₂结果为3:1作出合理的解释：。甲乙丙预处理无人工诱导染色体加倍PHH抗性H⁵H⁵敏感HHHH抗性hhhh敏感HHHH抗性HSH⁵HH⁵敏感₁均为抗性₂抗性：敏感=3:1?抗性：敏感=3:1变式训练3参考答案：(1)纯种

繁殖周期短、产生种子数量多、植株矮小易培育、基因组简单便于遗传分析(2)转入的两个H基因位于同一条染色体上，转基因拟南芥产生了数量相等的两种配子(3)利用抗性拟南芥分别制备I~V号染色体的单体，并分别与野生型拟南芥杂交，观察子代的表型若某种染色体单体与野生型拟南芥杂交的子代既有抗性植株也有敏感植株，其余杂交子代全为抗性，则H基因位于该染色体上(4)抗性：敏感=35：1

丙组F1基因型为HHHsHs，其产生的配子及比例为HH：HHs：HsHs=1：4：1，雌雄配子随机结合生成的F2有5种基因型，其中HsHsHsHs表现为对潮霉素敏感，而HHsHsHs中H基因也被诱